建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性分析

摘要：節(jié)約能源是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，建筑節(jié)能是我國(guó)節(jié)能工作的重要組成部分，深入持久地開展建筑節(jié)能意義十分重大。本文介紹了建筑節(jié)能的含義、意義和一些建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)措施，并以天津某住宅為例，對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；經(jīng)濟(jì)性分析

1 建筑節(jié)能的含義

建筑節(jié)能的含義，自從1973年發(fā)生世界性的石油危機(jī)以來，隨著人們的認(rèn)識(shí)上的轉(zhuǎn)變，在發(fā)達(dá)國(guó)家它的說法已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：

(1)Eneergy saving in buildings，字面意思就是我們所說的建筑節(jié)能；

(2)Energy conservation in buildings，，強(qiáng)調(diào)在建筑中保持能源并減少熱損失；

(3)Energy efficiency inbuildings，從積極意義上提高建筑用能利用率，而不僅僅是消極意義上的節(jié)省。

我國(guó)統(tǒng)稱為建筑節(jié)能，但其含義也包含了提高建筑用能利用率。因此，建筑節(jié)能就是在保證和提高建筑舒適度的前提下，合理使用能源，不斷提高能源利用率。

2 建筑節(jié)能的意義

隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程高速發(fā)展．我國(guó)的建筑能耗逐年大幅提高，已達(dá)全社會(huì)能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%．建筑總能耗己達(dá)全國(guó)能源總消耗量的45%。我國(guó)現(xiàn)有建筑面積為400億平方米，99%為高能耗建筑．且每年新建建筑近20億平方米，其中95%以上仍為高能耗建筑。單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑的3倍以上。建筑節(jié)能是響應(yīng)我國(guó)節(jié)約能源基本國(guó)策的重要組成部分，深入持久地開展建筑節(jié)能意義重大，勢(shì)在必行。

2.1 有利于緩解能源供給的緊缺局面

我國(guó)資源分布不均，優(yōu)質(zhì)能源少，人均能源資源較少，與此同時(shí)，我國(guó)卻是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)，建筑能耗的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于能源生產(chǎn)增長(zhǎng)的速度，尤其是電力、燃?xì)狻崃Φ葍?yōu)質(zhì)能源的需求急劇增加。我國(guó)的城市建設(shè)正處在快速增長(zhǎng)時(shí)期，建筑用能缺口大，如果僅僅依靠加強(qiáng)能源方面的投入和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并不能滿足快速增長(zhǎng)的社會(huì)發(fā)展需求和減緩能源供給的緊缺。如果從現(xiàn)在起對(duì)新建建筑全面強(qiáng)制實(shí)施建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)既有建筑有步驟地推行節(jié)能改造，到2020年，我國(guó)建筑能耗可減少3.35億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，空調(diào)高峰負(fù)荷可減少約8000萬千瓦，能源緊張狀況必將得到很大程度的緩解。因此，建筑節(jié)能己是國(guó)家的重大戰(zhàn)略問題。

2.2 有利于改善大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤炭的大量直接燃燒引起了日益嚴(yán)重的城市大氣污染。從全國(guó)總體來看，基于總懸浮顆粒和氮氧化物等大氣主要污染物指標(biāo)，北方城市污染重于南方城市，采暖期重于非采暖期，而采暖期的污染值又隨著氣溫的降低（即采暖燃煤量的增加）而升高。由此可見，建筑采暖是城市（特別是北方城市)大氣的一個(gè)主要污染源。只有從源頭上減少建筑采暖能耗，才能從根本上改變北方城市采暖期大氣污染的嚴(yán)重狀況。

2.3 有利于保護(hù)耕地資源

我國(guó)以世界7％的耕地養(yǎng)活了世界22％以上的人口。到2000年底，我國(guó)人均耕地的占有量為1.51畝，僅占世界人均耕地的45％，耕地資源匱乏。我國(guó)目前城鎮(zhèn)住宅仍大量使用粘土磚。實(shí)心粘土磚不僅保溫性能差，而且嚴(yán)重毀占耕地，消耗大量能源。全面禁止使用實(shí)心粘土磚、進(jìn)行節(jié)能節(jié)地的新型墻體材料推廣是我國(guó)目前建材行業(yè)的首要任務(wù)。建筑節(jié)能極大地推動(dòng)了我國(guó)建材領(lǐng)域的墻材革新，對(duì)保護(hù)耕地和生態(tài)環(huán)境起到了積極作用。

2.4 有利于提高人民生活質(zhì)量

隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)舒適的建筑熱環(huán)境提出了更高的需求。我國(guó)地域廣闊，冬季南北溫差極大，與世界同緯度地區(qū)的氣候相比相對(duì)惡劣。過去，我國(guó)并不重視建筑物的保溫、隔熱、氣密性，大多數(shù)住宅的居住熱環(huán)境差，影響到居住著的身體健康。節(jié)能建筑除了采用高效節(jié)能的供暖、空調(diào)設(shè)備之外，還特別加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能以及門窗的氣密性，這樣不僅能降低建筑能耗，還能顯著地改善室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性，提高人民群眾的生活質(zhì)量和健康水平。

3 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)措施

在決定建筑能量性能的各種因素中，建筑的體型、方位及圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式起著決定性作用，直接的影響包括建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風(fēng)狀況和自然采光水平。不同的建筑設(shè)計(jì)方案，在能耗方面會(huì)有巨大的差別。下面列舉幾種建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)措施。

(1)控制體形系數(shù)和窗墻比

從利于節(jié)能的角度出發(fā)，體形系數(shù)不宜超過0.3一0.4，不應(yīng)有過多的凹凸面，提倡居住建筑進(jìn)深12m、小面寬、避免夏季陽光射入室內(nèi)。單層金屬窗的夏季空調(diào)負(fù)荷是同面積240磚墻的5倍，全年能耗是36倍。設(shè)計(jì)皮控制好窗墻比，窗墻比由0.4減小為O.3，每平方米建筑面積年冷暖耗電量可減少約5kWh。

(2)窗的熱工性能改善措施的經(jīng)濟(jì)影響

建筑的節(jié)能不僅與外窗的保溫性能也與外窗的隔熱性能密切相關(guān)，室內(nèi)熱量通過門窗損失占60％。當(dāng)建筑平均窗墻比不變，外窗傳熱系數(shù)k值增大(保溫性能減弱)，住宅總能耗隨之增大；當(dāng)建筑平均窗墻比不變，外窗遮陽系數(shù)sc增大(隔熱性能減弱)，住宅年總能耗隨之增大。長(zhǎng)江中下游地區(qū)節(jié)能住宅和普通住宅相比，采用中空玻璃塑鋼窗和斷熱冷橋雙層中空玻璃彩鋁窗這類保溫和氣密性好的外窗，每年節(jié)約用電20％。

(3)外墻熱工性能改善措施的節(jié)能達(dá)標(biāo)經(jīng)濟(jì)性

外墻熱工性能的改善，要綜合考慮建筑熱環(huán)境質(zhì)量與節(jié)能墻體材料改革等諸多方面，建筑外墻可采用外保溫巖棉板系統(tǒng)。外墻外保溫巖棉板系統(tǒng)，導(dǎo)熱系數(shù)低、透氣性好、燃燒性能級(jí)別高等優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于新建、擴(kuò)建、改建的居住建筑和公共建筑外墻的節(jié)能保溫工程，包括外墻外保溫、非透明幕墻保溫和EPS/XPS外保溫系統(tǒng)的防火隔離帶。這種外墻外保溫技術(shù)提高了建筑的熱穩(wěn)定性，不但能使房屋冬曖夏涼，遠(yuǎn)離噪音，還可以避免墻體的裂縫等，延長(zhǎng)了房屋的使用年限。在功能上和經(jīng)濟(jì)上一舉兩得。

(4)屋面措施的經(jīng)濟(jì)效果

采用巖棉保溫層、玻璃棉保溫層、泡沫玻璃或發(fā)泡水泥保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖作法，克服了屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)常大于屋面最大傳熱系數(shù)限值。

4 節(jié)能設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)分析——以天津某住宅樓為例

采取節(jié)能措施，一般都需要增加建設(shè)投資。為計(jì)算節(jié)能投資的經(jīng)濟(jì)效益，我國(guó)多采用節(jié)能投資回收期指標(biāo)，其含義是：采取某項(xiàng)節(jié)能措施的一次性投資與實(shí)現(xiàn)措施后累計(jì)的節(jié)能收益相平衡所需要的時(shí)間(年限)。計(jì)算時(shí)，一般以折合成標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能量計(jì)價(jià)作為節(jié)能收益。計(jì)算結(jié)果以指標(biāo)數(shù)值較小的方案為優(yōu)。

例如，天津一較典型的6層住宅，該住宅節(jié)能投資增加如下：采用雙層塑鋼窗比采用單層鋁合金窗增加投資100元／m2窗面積，采用矩形多孔空心磚加保溫砂漿比采用240實(shí)心磚墻要增加投資15元／m2墻面面積，采用巖棉板做保溫層比簡(jiǎn)單保溫隔熱處理要增加投資50元／m2屋面面積。綜合這三方面投資的增加，該節(jié)能住宅共需加投資約12萬元(30.35元／m2)，而1年可以節(jié)省空調(diào)采暖電費(fèi)約四萬元，所增加的投資在2.9年內(nèi)即可收回。可見該節(jié)能住宅所采用的節(jié)能技術(shù)是經(jīng)濟(jì)合理的，值得推廣。而天津?qū)?jié)能住宅和普通住宅進(jìn)行比較，建筑節(jié)能安裝單方造價(jià)增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于土建單方造價(jià)10％這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。如果全年保持冬季18℃，夏季26℃的室內(nèi)溫度，一套100 m2的普通住宅一年制冷制熱的電耗約為90.7千瓦時(shí)／m2，而節(jié)能住宅可降至48．1千瓦時(shí)／m2，節(jié)約能耗一半。如果每年以9個(gè)月，每天使用空調(diào)12小時(shí)計(jì)，可節(jié)約電費(fèi)八百余元。增加造價(jià)不需2年就可收回。

綜上所述，建筑節(jié)能是一個(gè)世界性潮流，我國(guó)起步時(shí)間晚且相對(duì)落后，因此建筑節(jié)能研究是我國(guó)目前亟待深入研究的前沿應(yīng)用型課題。建筑節(jié)能投入不多，且很快可以收回，其經(jīng)濟(jì)效益明顯。建筑節(jié)能及可持續(xù)發(fā)展意識(shí)必須貫穿整個(gè)建筑開發(fā)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)，將會(huì)擁有一個(gè)更加健康和諧、舒適宜人的生存、生活環(huán)境和空間。

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