淺談節(jié)能技術在房屋建筑中的應用

陳國平

（三門縣建筑工程管理處，浙江，臺州，317100）

淺談節(jié)能技術在房屋建筑中的應用

陳國平

（三門縣建筑工程管理處，浙江，臺州，317100）

節(jié)能化建筑是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，同時也是建筑科學技術發(fā)展的新方向，節(jié)能技術在房屋建筑方面的應用也越來越廣泛。本文首先介紹了我國能源發(fā)展現狀以及房屋建筑應用節(jié)能技術的重要意義，在此基礎上，對當前節(jié)能技術應用較好的方面，如建筑節(jié)能設計、門窗節(jié)能、屋面節(jié)能等進行了較為詳細的探討。

節(jié)能技術；房屋建筑；設計；應用

引言

隨著全球變暖、自然環(huán)境的不斷惡化以及能源與資源的日益匱乏，環(huán)境保護與建筑節(jié)能越來越得到政府部門和普通民眾的關注，而建筑業(yè)作為能源消耗“大戶”，更是要肩負起節(jié)能減排的重擔，因此研究節(jié)能技術在房屋建筑的應用具有重要的現實意義和良好的經濟、社會效益。

建筑節(jié)能是一個涉及多專業(yè)，學科跨度大、專項性與綜合性兼?zhèn)涞南到y工程，當前節(jié)能技術主要應用在房屋建筑的兩個方面：一是建筑圍護結構節(jié)能，如門窗、墻體、屋面等；二是建筑內部采暖系統、通風、配電系統以及監(jiān)測與安全系統等機電設備的節(jié)能。門窗、墻體及屋頂這三部分圍護結構的節(jié)能技術成為各國建筑界關注的重點。因此本文從門窗、墻體及屋頂這三部分圍護結構的節(jié)能技術做簡單的探討。

一、建筑節(jié)能設計的重要性

建筑節(jié)能設計是全面的建筑節(jié)能中一個很重要的環(huán)節(jié)，有利于從源頭上杜絕能源的浪費。

建筑整體及外部環(huán)境設計是在分析建筑周圍氣候環(huán)境條件的基礎上，通過選址、規(guī)劃、外部環(huán)境和體型朝向等設計，使建筑獲得一個良好的外部微氣候環(huán)境，達到節(jié)能的目的。

1、合理選址

建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中，既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環(huán)境，為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，同時又要不破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡。

2、合理的規(guī)劃和體型設計

合理的建筑規(guī)劃和體型設計能有效地適應惡劣的微氣候環(huán)境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面，圓錐形屋頂能有效地適應草原的惡劣氣候，起到減少建筑的散熱面積、抵抗風沙的效果；對于沿海濕熱地區(qū)，引入自然通風對節(jié)能非常重要，在規(guī)劃布局上，可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓，即使在無風時也能形成通風,在建筑體型設計上形成風洞，使自然風在其中回旋，得到良好的通風效果，從而達到節(jié)能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向，夏季能利用自然通風并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素,建筑受到社會歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的，因此，只能權衡各個因素之間的得失，找到一個平衡點,選擇出適合這一地區(qū)氣候環(huán)境的最佳朝向和較好朝向。

二、我國能源發(fā)展現狀以及房屋建筑應用節(jié)能技術的重要意義

1、我國能源發(fā)展現狀

總體而言，我國的能源儲備是比較豐富的，居世界第三位，但由于我國人口眾多，人均能源占有量卻非常低，在全球排名中位列 41，屬于人均占有資源十分貧瘠的國家。尤其是近年來，我國國民經濟的不斷發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，對能源的需要也與日俱增，但煤礦、石油以及天然氣等資源由于不斷的開采，儲存量日益枯竭，供求之間的矛盾日益凸顯。總體而言當前我國能源主要存在著四個問題：⑴資源的人均占有量非常低；⑵能源結構方面過于依賴煤炭，我國平均每年消耗煤炭高達 12億噸；⑶能源和礦產資源分布不均衡，以水資源利用為例，我國西南部地區(qū)水資源豐富，可以用來進行水利發(fā)電，而東部經濟發(fā)達地區(qū)較少，但西南部地區(qū)經濟欠發(fā)達，存在一定的過剩，而東部經濟發(fā)達地區(qū)常常面臨限電等困境；⑷我國能源的利用率較低，由于技術水平落后于發(fā)達國家，我國能源終端的利用率大約只有1/3，遠落后于發(fā)達國家。

2、房屋建筑應用節(jié)能技術的重要意義

從2.1我們可以知道，當前我國的能源發(fā)展國情是能源消耗量大，利用率十分偏低，部分地區(qū)還存在著能源短缺的情況，而且隨著城市化進程的不斷深化，這一情況還將繼續(xù)存在。

據相關的統計，建筑能耗占到全社會能源消耗總量的 33%，此外，建筑材料生產消耗的能源占 13%左右，兩者相加，建筑業(yè)的能耗約占全國能源總消耗量的 45%，遠遠高于發(fā)達國家的消耗水平。在當前房地產市場異常火爆的情況下，全國各地都在新建樓房，建筑面積每年以20億m2的速度急劇增加，而這些房屋建筑大部分仍然未采用有效的節(jié)能技術。因此，建筑能耗在全國能源總消耗量的份額將越來越大，成為我國國民經濟發(fā)展的負擔，嚴重影響環(huán)境保護以及節(jié)能減排目標的順利實現。

2001年的時候，建設部對我國的能源用戶能源消費支出進行了調查，調查結果顯示消費支出約為1.25億元，占2001年的GDP總量的13%，與國外發(fā)達國家進行橫向比較，美國為7%，幾乎只有我們的一半。此外，單位產品能耗水平較高也是我國長期存在的問題，建筑能耗方面，我國的建筑能耗已經從上世紀70年代末的10%左右上升到近年來的33%，而且從目前的情況來看，未來比例還會有一定的上升。綜上所述，建筑節(jié)能是社會長期可持續(xù)發(fā)展的基本條件和必然趨勢，只有對節(jié)能技術的全面推行，才能從根本上實現對資源和能源的節(jié)約和合理利用，較大地緩解當前能源供應與社會經濟發(fā)展以及人們生活需求之間的矛盾，更好地推動綠色經濟的發(fā)展，從而實現社會經濟的長期健康發(fā)展，保障我國的能源安全。

三、房屋建筑節(jié)能技術

1、建筑節(jié)能設計

為了突出建筑的與眾不同，建筑師往往將建筑的外形設計成形狀較為獨特的不規(guī)則體，這樣會使建筑物的表面積增大，相同門窗面積率的情況下，門窗面積也有一定的增加。夏天太陽輻射比較大，而建筑師設計時很少考慮到建筑能耗等方面的問題，建筑物往往缺乏有效的應對和利用措施，需要更多的能源實現建筑物內部的制冷，從而導致能耗增加。而冬天由于門窗面積的增大，室內熱量容易散失，那么采暖系統也需要更多的能源保持溫度。以上只是建筑設計的眾多問題之一。因此，節(jié)能從建筑設計時就要開始，對工程項目所在的地形、當地的環(huán)境條件以及氣候資料等進行全盤考慮，綜合設計，這也是節(jié)能技術在房屋建筑應用的根本前提。

2、門窗節(jié)能

建筑的外圍護結構主要包括墻體、屋面以及門窗，在保溫隔熱能力方面，門窗遠不及墻體與屋面。此外，門窗還是熱量散失以及冷風滲入的主要通道，據有關研究數據顯示，一般居住建筑物通過門窗散失的熱量約占整個建筑物熱量散失的 35%。所以，提高門窗的隔熱保溫能力，可以有效節(jié)約能源以及提高居住舒適度。當前門窗節(jié)能主要有三個途徑：一是減少熱量滲透；二是降低熱量傳遞；三是減少太陽能熱量輻射。以下就從這三個方面做簡單介紹。

減少熱量滲透就是指減少室內熱（冷）氣流與室外冷（熱）氣流的直接能量交換而使空調等設備負荷增加，通常采用的技術措施是提高門窗的氣密性；降低熱量傳遞是指盡量降低由于室內外溫差而導致的熱量傳遞，通常采用的技術措施是選用節(jié)能型門窗。以窗戶為例，一般的窗戶由玻璃、窗框以及扇型材構成，而節(jié)能型窗戶采用的是中空玻璃、斷熱鋁型框等材料，使得室內外溫度隔絕而降低能量的傳遞；減少太陽能熱量輻射通常采用的技術措施是選用遮陽系數較低的玻璃，如LOW-E單銀玻璃、LOW-E雙銀玻璃等。

當前門窗的節(jié)能已經有了長足的發(fā)展，當前房屋建筑已經普遍采用了雙層外圍護式結構節(jié)能技術，尤其是雙層玻璃的應用非常廣泛，高檔辦公建筑中已經基本都采用了該項技術。

3、屋面節(jié)能

雖然隔熱保溫性能要優(yōu)于門窗，但屋面由于接觸的是上升熱壓氣流，因此熱量散失也較大。由于屋面保溫較差，經常出現房屋頂層房間冬季非常寒冷，而夏天太陽能輻射較為強烈，屋頂表面吸收了大量輻射熱后，通過熱傳遞而導致頂層房間過熱，嚴重影響居住的舒適度，因此在進行房屋設計時要選擇合適的屋面構造。

不同的屋面構造其對應的節(jié)能技術措施各不相同。如可以在坡屋面的順坡方向鋪設保溫隔熱材料，并利用閣樓通風散熱效果較好的特點，采用綜合節(jié)能措施，就可以達到相關規(guī)范的節(jié)能標準。此外，對房屋建筑實行屋面綠化，也可以取得良好的節(jié)能效果，一方面可以較大幅度地減少建筑能耗，另一方面還可以減少溫室氣體的排放，同時實現節(jié)能減排的作用。據相關的研究數據顯示，夏季進行了屋面綠化后的屋面要比普通隔熱屋面的表面溫度平均低7.1℃，而且綠化后的屋面還能夠有效降低建筑物周圍的環(huán)境溫度，降溫效果十分顯著。而且綠化后的屋面可以種植一些新鮮的蔬菜，還能有一定的經濟效益。

4、新能源技術

當前新能源技術的發(fā)展速度非常快，應用較為廣泛的有太陽能、風能、沼氣以及垃圾發(fā)電等，我國在應用太陽能方面取得了非常突出的成就，太陽能在全國各地都得到了廣泛的應用，最為常見的就是太陽能電熱水器。尤其是在村鎮(zhèn)地區(qū)，建筑密度較低、建筑層數少，可以得到較多的太陽輻射，太陽能熱水器的作用可以得到充分的發(fā)揮。

總之，建筑的主要圍護結構，既要滿足建筑功能又要兼顧建筑美學要求，還要綜合考慮建造成本和使用過程的能耗等因素。唯如此，門窗、墻體及屋頂，才能發(fā)揮建筑節(jié)能的主體作用。

四、結語

近年來，加強環(huán)境保護，實現經濟的可持續(xù)發(fā)展越來越得到大家的認可，而能源作為一個重要因素，決定著未來我國經濟發(fā)展的走向。此外，能源具有兩面性，一方面它是社會經濟發(fā)展和日常生活不可或缺的要素，但同時若不進行合理使用，它也會引發(fā)全球變暖、空氣污染等一系列環(huán)境問題。因此，如何實現在滿足不斷增長的能源需求的同時，又盡量減少對環(huán)境的污染，成為當今全球各個國家都面臨的問題，但毋庸置疑的是，建筑節(jié)能必然是其中一個非常重要的方面。

節(jié)能化建筑是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，同時也是建筑科學技術發(fā)展的新的方向。當前節(jié)能技術應用還不是非常廣泛，一些技術的節(jié)能效果也較為一般、經濟效果較差等問題。此外，建筑節(jié)能方面的法律法規(guī)還不是很完善。總之，節(jié)能技術在房屋建筑的應用還只是剛剛起步，要得到長遠的發(fā)展需要相關各方的不懈努力，需要更多的專家、學者以及技術人員不斷投身到這一領域，不斷創(chuàng)新，推動我國建筑節(jié)能水平邁入新的臺階。

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TU359

1674-3954（2011）03-0312-02