當前建筑節能的技術研究

摘要：能源問題是世人十分關注的四大生存問題之一，也是我國經濟工作中的戰略重點之一。而建筑節能因建筑能耗占總耗能量的40%以上，則更是重點之中的重點。建筑節能技術應該分解為建筑圍護，建筑附屬設備兩大方面。本文從上述兩方面對建筑節能進行論述，希望對未來的進一步應用提供借鑒。

關鍵詞：建筑；節能；技術

0引言

建筑作為人工自然產品，發揮著氣候“過濾器”的角色，通過利用和防御自然界各種氣候因素，為人類創造出良好的室內氣候條件。雖然建筑形式和材料各不相同，但都是長期氣候選擇和建筑不斷應變的結果。隨著現代技術水平的提高，人類有時過分地依賴人工設備技術力量，以期實現更高的室內熱舒適度要求，結果導致高能耗和自然生態的破壞。高能耗不利于建筑可持續性發展，需要我們重新研究節能設計策略，充分挖掘建筑節能的潛能。建筑節能技術應該分解為建筑圍護，建筑附屬設備兩大方面。建筑圍護：保溫材料，保溫門窗。建筑附屬：太陽能供熱、太陽能供電、水/地源熱泵、空調系統節能、供熱系統的氣候補償、分時分溫等，另外一些水、電方面的節能措施。最新的技術都有一個適用性的問題，在建筑節能改造中，應該是一個多種技術手段綜合運用的方式。從建筑設計入手，綜合分析地區氣候特征，充分利用有利的氣候條件和防御不利氣候因素影響。設計中要充分考慮夏季有利的主導風向和避免冬季不利的主導風向，綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。

2 建筑圍護節能

由于外圍護墻體的熱工性能比玻璃窗戶要好。盡管外窗面積比外墻面積要小得多，但通過外窗得失熱量卻占外圍護結構得失熱量的40%左右，因此需根據不同地區氣候特征合理控制窗墻比。如在嚴熱干燥的新疆，白天太陽輻射強度大，夜間溫度低，建筑外墻體比較封閉，窗墻比小，可以減少白天透過窗戶的太陽輻射熱和夜間室內熱量的散失，同時保持室內空氣的濕潤。在南方地區，建筑的窗墻比則較大，夏季利用較大的南向窗戶進行自然通風，冬季則可以獲得較多的太陽輻射熱。目前，我國正提倡新型復合墻體自保溫系統和外隔熱保溫技術，外保溫的優點：建筑室內溫度受室外溫度波動影響小，有利于主體結構保護和避免熱（冷）橋的產生。常用的建筑外墻保溫材料有保溫砂漿、聚苯板、聚氨酯和墻體自保溫四大體系。其中，保溫砂漿和聚苯板市場占有率較大，但保溫性能較差；聚氨脂保溫性能較好，但傳統的聚氨酯硬泡板材不適用于復雜立面墻體保溫。市場新出現的聚氨酯現場發泡噴涂保溫材料（如安健能全水基軟發泡聚氨酯），具有良好的保溫性和憎水性，方便施工，適用于設計各種復雜外墻體保溫和無接縫施工。外墻體遮陽，主要用于熱工性能要求更高的墻面，在保溫層外側設計鋼結構支撐體系，干掛板材，可以遮擋夏季陽光直接輻射到墻體，同時后側流動的空氣層能迅速帶走熱量，起到很好的遮陽隔熱效果。建筑圍護結構組成部件的設計對建筑能耗、環境性能、室內空氣質量與用戶所處的視覺和熱舒適環境有根本的影響。一般增大圍護結構的費用僅為總投資的3%～6%，而節能卻可達20%～40%。通過改善建筑物圍護結構的熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳入室內，在冬季可減少室內熱量的流失，使建筑熱環境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。首先，提高圍護結構各組成部件的熱工性能，一般通過改變其組成材料的熱工性能實行，如歐盟新研制的熱二極管墻體和熱工性能隨季節動態變化的玻璃。然后，根據當地的氣候、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗軟件DOE－2.0的計算結果為指導，選擇圍護結構組合優化設計方法。最后，評估圍護結構各部件與組合的技術經濟可行性，以確定技術可行、經濟合理的圍護結構。

3建筑附屬設備節能

門窗是阻擋夏季太陽輻射熱進入室內和冬季室內熱量散失的最薄弱環節，其能耗是同面積墻體的4倍，屋頂的5倍，對建筑能耗影響較大。除控制窗墻比外，需增加玻璃門窗的熱工性能：一是設計選用單層或多層中空或低輻射玻璃和經熱斷橋處理的門窗型材，同時加強窗墻間、框扇間的接縫氣密性設計。二是增加外墻玻璃門窗遮陽設計，防止夏季太陽輻射熱透過玻璃門窗直接進入室內而耗能。內遮陽有較大的缺點，除部分熱量被反射出窗外，其余熱量留在了室內而增大空調制冷能耗。提高終端用戶用能效率高能效的采暖、空調系統與上述削減室內冷熱負荷的措施并行，才能真正地減少采暖、空調能耗。首先，根據建筑的特點和功能，設計高能效的暖通空調設備系統，例如：熱泵系統、蓄能系統和區域供熱、供冷系統等。然后，在使用中采用能源管理和監控系統監督和調控室內的舒適度、室內空氣品質和能耗情況。如歐洲國家通過傳感器測量周邊環境的溫、濕度和日照強度，然后基于建筑動態模型預測采暖和空調負荷，控制暖通空調系統的運行。在其他的家電產品和辦公設備方面，應盡量使用節能認證的產品。如美國一般鼓勵采用“能源之星”的產品，而澳大利亞對耗能大的家電產品實施最低能效標準。

提高總的能源利用效率從一次能源轉換到建筑設備系統使用的終端能源的過程中，能源損失很大。因此，應從全過程（包括開采、處理、輸送、儲存、分配和終端利用）進行評價，才能全面反映能源利用效率和能源對環境的影響。建筑中的能耗設備，如空調、熱水器、洗衣機等應選用能源效率高的能源供應。例如，作為燃料，天然氣比電能的總能源效率更高。采用第二代能源系統，可充分利用不同品位熱能，最大限度地提高能源利用效率，如熱電聯產（CHP）、冷熱電聯產（CCHP）。利用新能源在節約能源、保護環境方面，新能源的利用起至關重要的作用。新能源通常指非常規的可再生能源，包括有太陽能、地熱能、風能、生物質能等。人們對各種太陽能利用方式進行了廣泛的探索，逐步明確了發展方向，使太陽能初步得到一些利用，太陽能熱發電技術較為成熟，美國、以色列、澳大利亞等國投資興建了一批試驗性太陽能熱發電站，以后可望實現太陽能熱發電商業化；目前，全世界已有數萬臺光伏水泵在各地運行；太陽熱水器技術比較成熟，已具備相應的技術標準和規范，但仍需進一步地完善太陽熱水器的功能，并加強太陽能建筑一體化建設；被動式太陽能建筑因構造簡單、造價低，已經得到較廣泛應用，其設計技術已相對較為成熟，已有可供參考的設計手冊；太陽能吸收式制冷技術出現較早，目前已應用在大型空調領域；太陽能吸附式制冷目前處于樣機研制和實驗研究階段；太陽能干燥和太陽灶已得到一定的推廣應用。但從總體而言，目前太陽能利用的規模還不大，技術尚不完善，商品化程度也較低，仍需要繼續深入廣泛地研究。在利用地熱能時，一方面可利用高溫地熱能發電或直接用于采暖供熱和熱水供應；另一方面可借助地源熱泵和地道風系統利用低溫地熱能。風能發電較適用于多風海岸線山區和易引起強風的高層建筑，在英國和香港已有成功的工程實例，但在建筑領域，較為常見的風能利用形式是自然通風方式。

4結論與展望

在我國現階段，建筑節能研究是建筑可持續發展的重要研究課題。主要提倡運用與經濟發展水平相適應的簡單節能技術為主，切不可為片面追求低能耗目標而不顧經濟成本，大量使用節能新技術。同時注重太陽能、風能、地能等可再生自然能技術的研究和開發，降低可再生能源的利用成本，逐步從大城市與經濟比較發達地區向全國推廣運用，實現我國建筑節能既定目標。

參考文獻

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