高校新建建筑節能及其檢測技術探究

劉發明， 付傳清

（1.宿州學院 地球科學與工程學院，安徽 宿州 234000；2.浙江工業大學 建筑工程學院， 浙江 杭州 310014）

高校新建建筑節能及其檢測技術探究

劉發明1， 付傳清2

（1.宿州學院 地球科學與工程學院，安徽 宿州 234000；2.浙江工業大學 建筑工程學院， 浙江 杭州 310014）

在高校新建建筑節能和檢測技術發展現狀的基礎上，全面總結并詳細論述了新建建筑的節能技術和相關檢測技術，針對墻體、門窗、屋面、樓地面等圍護結構提出改善其保溫隔熱性能的具體節能措施，提出采取熱流計法、熱箱法以及紅外熱攝像儀法等方式對高校新建建筑節能指標進行檢測.另外，從目前的建筑節能現狀中總結節能檢測技術的發展存在的障礙和問題，提出規范檢測方法、完善檢測設備、加強人才培養等建議，進一步為我國建筑節能檢測技術工作的良性發展提供方向支持.

新建建筑；建筑節能；節能檢測技術

在各類資源消耗中，建筑能耗在全部能源消耗中占有較大的比重.近些年來，我國處于大建設時期，使得建筑業得到了快速發展的機會和平臺，然而建造和運行需要消耗大量的能源，如今的建筑能耗量已經超過了全國總用能量的1/4，居耗能首位[1].建筑節能是貫徹執行國家環境保護、節約能源、可持續發展政策的重要內容和重要組成部分.高等院校作為一個相對獨立的機構，肩負著教育、科研和社會服務重任的基地，也是資源能源消費的大戶，因此，開展和促進高校新建建筑節能工作發展是我國高等教育面臨一個迫在眉睫的重要課題.伴隨著國家對高等教育硬件、軟件水平的提升以及快速發展，高校校園基本建設的規模也在不斷擴大，每年在基建工程上的投入也日益劇增.而且各個學科以及科研的使用需求，表現出建筑功能的復雜性以及多樣性.如果任由這些高能耗建筑持續發展下去，能源生產勢必難以長期維持高能耗需求.而后再進行大規模、大面積的節能改造工作，從而造成巨大的人力、物力和財力的額外消耗，這與國家的政策、方針背道而行，是不可取的.

1 高校新建建筑節能技術

新建建筑圍護結構的變化是建筑節能的核心內容，其節能效果主要依靠改善并提高圍護結構的保溫隔熱性能來實現.建筑圍護結構節能主要包括墻體、門窗、屋面、樓地面等部位采取保溫隔熱措施，這些保溫隔熱措施的采用有利于建筑主體結構保護、新型綠色建材的推廣以及工程質量的提高.

1.1 墻體節能

墻體是建筑外圍護結構的主體，其所采用材料和砌筑型式直接影響著建筑物的耗熱量.由于單一材料的墻體往往難以同時滿足較高的保溫隔熱功能，尤其是寒冷和嚴寒地區，因而可以在單一材料墻體的基礎上增設一層有保溫功能的材料組成復合墻體，通常墻體保溫材料有聚苯乙烯硬質泡沫塑料、玻化微珠、聚苯乙烯保溫顆粒等等.另外，可以通過墻面的垂直綠化以及色彩的不同，降低墻面太陽輻射和較高的吸收太陽輻射，而且還美化環境.

1.2 門窗節能

由于高校建筑的使用學生數眾多，為滿足自然的日照、采光、通風等要求的前提下，設計的門窗洞口尺寸均較大，以致于門窗是能耗散失的最薄弱的部位.戶門和陽臺門應結合防火以及防盜的要求，在門的空腹內填放 15～18mm厚玻璃棉板或巖棉板.窗戶節能技術主要從減少滲透、傳熱和太陽輻射三個方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上雙層中空玻璃；門窗框與墻間的縫隙可用彈性密閉型材料和邊框設灰口等密封；窗扇與窗扇之間可用密封條、壓條以及高低縫等形式.

1.3 屋面節能

屋面節能主要通過改善屋面的熱工性能阻止熱量的傳遞，主要節能技術有：選用密度較小、熱導率較低、吸水率較小的保溫材料做屋面保溫層，如采用膨脹珍珠巖保溫芯板代替常規的水泥珍珠巖或瀝青珍珠巖；采用架空、蓄水、種植或鋪貼絕熱反射膜等方式做屋面的隔熱層；在屋面構造形式上采用目前發達國家流行的倒置保溫做法，即將保溫層置于屋面防水層之上，改變傳統的把無機多孔材料（如膨脹珍珠巖、爐焦渣）置于防水層與結構層之間的不利做法.

1.4 樓地面節能

高校建筑主要是公共建筑，使用人數眾多，顯然做成木地板或類木地板是不合適的.因此，可以將樓地面保溫節能做成層間樓板（底面不接觸室外冷空氣）和底面接觸室外空氣的架空或懸挑，保溫層可直接設置在樓板底面；采用不采暖的地下室頂板作為首層的保溫隔熱，加強房間與房間的保溫隔熱.另外，用于樓地面節能工程的保溫隔熱材料，其厚度、密度、壓縮強度、導熱系數和阻燃性必須符合設計要求和有關標準的規定.各種保溫板或保溫層的厚度不得有負偏差.

1.5 利用太陽能

我國太陽能資源豐富，陸地每年接受的太陽輻射能相當于2.4×1012t，大約2/3國土面積的總輻射量超過0.6MJ/m2.太陽能是可再生能源，不僅資源豐富，免費使用，而且對環境無任何污染，有著礦物能源不可比擬的優越性.高校作為引領社會發展、社會進步的重要力量，在建設節約型社會中起著不容忽視的作用，應加大對太陽能源充分利用技術的相關研究，在高校這個耗能大戶里優先、全面的使用太陽能技術并積極推廣，以降低整個社會對不可再生能源的需求.

太陽能在建筑上的利用技術主要有被動式太陽能取暖、太陽能集熱供熱水、太陽能發電、主動式太陽能取暖和空調等.這里面值得一提的是太陽能空調，由于在我國的建筑終端能耗中，空調能耗占據著相當大的比例.利用太陽能制冷主要有兩種途徑：一是利用光電轉換器實現以電制冷；二是利用太陽能集熱器實現光熱轉換，以熱制冷.具體實現太陽能制冷的系統主要有：太陽能吸附式制冷系統、太陽能吸收式制冷系統、太陽能蒸汽噴射式制冷系統、太陽能除濕式制冷系統以及太陽能蒸汽壓縮式制冷系統.安徽省政府、教育廳決定在全省106所高校的教學科研場所、學生宿舍和食堂安裝空調，實施“空調進高校”工程，這對于高校利用太陽能空調技術來建筑節能，無疑是一個重要的發展平臺和良好的基礎條件.

2 新建建筑節能檢測技術

2.1 節能檢測技術發展現狀

結合我國現時國情并達到降低建筑能耗的目的，國家于 2007年頒布并實施了《建筑節能工程施工質量驗收規范》（GB50411-2007），這是我國第一本關于建筑節能方面的規范和標準，全面規定了在建筑節能工程方面需要驗收的項目以及建筑設計、施工中部分強制性執行的標準檢測項目，為建筑節能施工提供了基礎和必要的施工要求和驗收標準.以后我國又陸續頒布并實施了《公共建筑節能檢測標準》（JGJ/T177-2009）、《民用建筑節能設計標準》（JGJ26-95）和《居住建筑節能檢測標準》（JGJ/T132-2009）等建筑工程行業標準，為新建建筑的各類節能現場檢測方法標準提供了技術支持和較為科學的測試依據.

目前新建建筑節能檢測技術主要在建筑圍護結構方面有所研究，國內外相關專家、學者也做過一些探討和研究[3].如山東建筑大學潘雷等人對建筑圍護結構的現場檢測技術進行了研究，并采用數值模擬的方法計算出適用于不同保溫形式圍護結構的修正系數.北京中建建筑科學技術研究院費慧慧等人對新建建筑節能現場檢測技術的影響因素進行了分析研究，提出了影響現場檢測技術的主要因素及解決方法.山東省建設發展研究院的朱傳晟總工對建筑節能現場檢測技術的基本原理進行了研究，如熱流計法、熱箱法和紅外線攝像儀法，重點對熱流計法的檢測技術進行了深入探討.揚州大學楊鼎宜教授等用冷熱箱法測定了穩定傳熱狀態下混凝土空心砌塊砌體的保溫隔熱性能等.國外對于建筑物圍護結構熱工性能的現場檢測技術研究及報道也處于起步階段，而且大多在實驗室里完成對建筑材料的熱工性能檢測，相關的檢測性能參數也是在穩定的狀態下完成的，如日本對建筑圍護結構的對流換熱系數進行了測試，提出了建筑物圍護結構對流換熱系數和風速的關系式.

2.2 新建建筑節能檢測技術

2.2.1 熱箱法

熱箱法檢測技術是需要人工制造一個傳熱的模擬環境.具體做法可以參考如下：分別在試驗試件兩側各布置一個所需溫度、風速和輻射條件的熱箱和一個冷箱，待試驗環境條件達到穩定后，采用相應的儀器設備，分別量測冷、熱箱體內壁的溫度、模擬環境的空氣溫度、試件的表面溫度以及計量箱中的輸入功率，再根據物理計算相關原理和公式，計算出被測試試件的傳熱的性能指標，如熱阻、表面換熱系數等相關指標.熱箱法檢測測試技術適用于室外相對濕度不高于 60%，室外空氣平均溫度不高于 25℃的自然環境，且試驗所用熱箱的內部溫度不低于室外自然最高溫度 8℃的情況[4].在建筑構造方面，熱箱法檢測技術對于門窗、樓板、外墻的傳熱性能指標的室內實驗室檢測非常有利，測試的結果一般較精確.由于需要模擬試驗環境和條件的限制，此種方法不適宜用于現場施工的檢測，但自然氣溫對實驗室試驗的結果影響微乎甚微，可以用實驗數據作為現場施工的參考.

2.2.2 熱流計法

建筑耗熱測定中最為常用的儀表就是熱流計，也是傳統的建筑能耗量測儀表，主要適用于對各種材料組成的圍護結構的熱工性能進行分析.使用時將其傳感器埋設在絕熱結構內或貼敷在絕熱結構的外表面，可直接測量得到熱（冷）損失值.檢測時間宜選擇一年中最為寒冷的月份，要求室內外自然氣溫差必須大于 20℃的條件下才能測試，而且要求室外氣溫的變化起伏不是很大，測試的條件應放在至少穩定 7d的人為制造室內外溫差或連續采暖條件下的房間里進行，以此來保證測試數據結果的準確性和客觀性.根據大量的試驗數據結果顯示，室內外空氣溫差愈大，熱流計讀數的誤差相對愈小，計算所得之結果亦較為精確，因此此法受季節影響較大，一般需要在冬季才采用此法.

2.2.3 紅外熱攝像儀法

紅外熱像技術是目前新研發的一種建筑節能檢測手段，也是基于紅外線技術理論以及先進的紅外圖像處理技術、光電子技術和紅外線探測器技術的一種非接觸性的、綜合性的測量技術高科技產品.紅外熱像技術的原理是利用攝像儀對新建建筑物的圍護結構的熱工缺陷進行檢測，分析檢測得到的各種熱像圖來顯示各種建筑構造有無熱工缺陷，并對分析檢測結果做比較參考，以此作為驗收、修復、增強建筑節能施工措施的理論數據依據.紅外熱像技術既不破壞被測物體或試件的溫度場，又能測量細微目標和運動中的目標[5].此法具有可利用計算機存儲測量數據和處理分析，方便長期保存和幾何運算；采用不同的顏色來區分并顯示被測物體溫度的熱圖像；對于溫度的分辨率較高，精度可達到 0.01℃；現場節能檢測的紅外熱像儀器具有攜帶方便、操作簡單、還可以形象、直觀地顯示物體表面的溫度場，為簡化檢測程序和優化檢測數據等都有很大益處.此法具有較多優點且不受季節的限制，還可以遠距離測定建筑構造的熱工缺陷，這必將會極大地完善和提高新建建筑節能現場檢測技術，所以具有廣闊的應用和開發前景.

3 存在的問題

（1）檢測技術和設備的不完善性.新建建筑的幾種檢測方法本身的不完善性給檢測數據結果的真實性和客觀性產生影響，因此如何針對地區氣候特點和建筑能耗特征研究制定出檢測精度高、快速準確的節能檢測系統是一個迫切現實問題[6].

（2）現場與實驗室的對比檢測結果差異較大.由于現場檢測條件受自然氣候條件、新建建筑構造自身狀態、安裝設備系統運行條件等眾多因素的影響和制約，一般地，造成檢測結果與標準理想狀態偏離較大，測試結果不具有實際的指導意義.但在標準的實驗室條件下，易將被檢測試件的周邊模擬或制造成近似熱絕緣狀態，對于檢測試件的熱工傳導系數的測試結果較為準確.由此造成雖然采用的是相同的原理和方法進行檢測，但是得到的檢測結果卻大相徑庭，對成果的取用造成混亂.

（3）檢測方法有待統一.隨著科技的不斷進步和發展，建筑節能檢測方法由傳統的、粗略的檢測技術向新型的、精確的測試方法邁進，還有一些衍生發展出來的檢測技術和方法，形成了很多對有關熱工傳導系數的檢測技術和方法標準.該如何統一規范測試條件和檢測方法，建立一個比較同種項目的檢測技術使用和結果的平臺，建設行政主管部門以及相關高校還須對檢測技術進行大力研究和發展，并根據實際情況制定節能檢測的標準和規范，以保證行業的發展需要.

（4）專業型建筑節能檢測人才隊伍匱乏.目前高校開辦建筑節能檢測的本科專業較少，一般都是研究生以上才有相關的研究方向，這就造成社會上的建筑節能檢測行業的從業人員學歷水平不高，對于專業型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑節能檢測人員由原實驗室的土木工程材料實驗人員轉型而來，專業知識水平不高，對新型檢測技術和方法知之甚少.因此，為加快建筑節能技術的應用和發展、降低新建建筑能耗量，建筑節能檢測專業人才的培養將是我國未來“十三五”規劃中必不可少的建設內容，也是高校培養人才類型的一個重要方面.

4 結論與建議

高等教育的飛速發展對校園新建建筑節能帶來的新的和更高的要求，校園建筑節能也是現代節能技術發展的一個方向.加強對新建建筑節能檢測技術課題的研究，可以為建筑節能政策的貫徹執行提供科學的依據，使建筑節能由傳統的間接計算、目測定性的判定到直接檢測，將建筑工程節能評定工作上升至有理有據的科學檢測，從而可避免原來的感性檢測帶來的各抒己見難以服眾的弊端，同時也使建設各責任方依據科學的檢測方法和結果，來完成相關的節能檢測工作[7].由此，筆者建議大力推廣適用的節能型建筑材料；建立并規范專業的建筑節能技術檢測機構，并輔以相應的規范指導節能建筑的施工，為新建建筑節能效果的體現提供參考依據；建立和加大對建筑節能領域的人才培養機制，拓寬對節能檢測人才的專業培養、素質教育、技能培訓等基礎工作，從根本上緩解專業型建筑節能檢測人才隊伍匱乏的局面；針對我國相關地區的氣候特點和建筑能耗特征，研發節能檢測和空調系統節能檢測的設備儀器和系統等途徑，進一步為推動新建建筑節能檢測工作提供強有力的技術支持.

〔1〕謝義林，童忠良，蔣荃.新型外保溫涂層技術與應用[M].北京:化學工業出版社，2012.2-4.

〔2〕羅憶，劉忠偉.建筑節能技術與應用[M].北京:化學工業出版社，2007.306-307.

〔3〕宋波，楊玉忠，等.建筑節能檢測與評估技術發展現狀[J].建筑科學，2013（10）：90-96.

〔4〕朱傳晟.建筑節能現場檢測技術初探[J].建筑節能，2002（6）：43-44.

〔5〕孫洪波，傅秀 章.住宅建筑節能綜合檢測技術研究[J].住宅科技，2004（3）：34-37.

〔6〕韓海濤，楊晚生.建筑節能現場檢測技術的發展狀況分析[J].經濟研究導刊，2009（22）：248-249.

〔7〕穆忠綿，劉輝.建筑節能工程質量控制與建筑節能檢測[J].四川建筑科學研究，2008（1）：192-193.

TU111

A

1673-260X（2014）08-0053-03

宿州學院校級碩士科研啟動項目（2009YSS04）；安徽省教育基本建設學會科研項目（1211-9）；宿州學院優秀青年人才基金項目（2013XQRL02）