低碳背景下城市建筑節能改造技術探究

【摘要】對低碳背景下建筑節能改造適用技術進行了研究。提出了低碳建筑的內涵及模型，探討了低碳城市背景下既有建筑節能改造適用技術和選擇策略，分析了建筑領域適用技術的實施途徑及節能潛力。

【關鍵詞】低碳城市；建筑節能；適用技術

氣候變暖的危機嚴重影響著人類的生存與發展，已成為亟需面對的重要挑戰。哥本哈根氣候大會的舉行，旨在尋求減少碳排放以解決全球氣候變暖問題的途徑。

低碳背景下開展城市建筑節能改造不僅需要政策引導與經濟激勵，最根本的是提升低碳建筑節能適用技術的意識和能力。本文以低碳城市和建筑節能為研究背景，分析低碳建筑的內涵及評價模型，探索低碳城市建筑節能改造技術理論與選擇策略。

1 低碳城市建筑節能

城市是CO2的高排放地區。與發達國家相同的是，中國的城市化進程具有明顯的高能源消費、高排放的特征；不相同的是，發達國家城市化已享受了廉價的能源和溫室氣體歷史排放成果，經歷了先污染后治理的過程。中國過去的粗放型和高能耗的城市化模式使賴以生存的江河湖海、空氣土壤等環境質量日益惡化，有限的環境容量已無法承受舊模式的無限擴張。此外，能源的高消耗也使得中國能源對外依存度越來越高，面臨著更多的外部制約。

1.1低碳建筑內涵

低碳城市以減少溫室氣體排放為目標，以低能耗、低污染為基礎的經濟模式，實現可持續發展的城市模式。實質是清潔能源開發、能源高效利用、追求綠色GDP，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及發展觀念的根本性轉變。低碳建筑指在建材制造、施工建造和建筑物使用的全生命周期內，以低能耗、低污染、低排放為基礎，最大限度地減少溫室氣體排放，為人們提供具有合理舒適度的使用空調的建筑模式。

1.2低碳建筑模型

低碳建筑模型的制定應首先確定制約建筑碳排放的影響因素。單位居住建筑面積能耗變化幅度很小，單位公共建筑碳排放量逐年下降，但建筑規模增長造成的反彈效應使碳排放總量不斷上升。因此，制約建筑碳排放的因素為建筑規模、單位建筑面積的能耗及建筑使用中單位能耗的CO2排放量指標，同時還取決于建筑使用中可再生能源對傳統能源的替代率。

2 城市建筑節能適用技術策略

中國應該堅持科學發展觀，探索一條有中國特色的建筑節能新途徑，扭轉過去過度強調人自身的舒適要求，忽略能源消耗和環境影響的觀念，堅持兩者并重，實現可持續發展。

2.1結合建筑使用功能

建筑物類型、功能以及規模的不同對能源需求有顯著影響，不同建筑的能耗降低途徑也有所區別。建筑節能技術的選擇具有針對性，是保證節能效果的前提。民用建筑應注意圍護結構的節能，而大型公共建筑除了注重圍護結構的節能外，還應注重暖通空調設備及輸配系統的節能。提倡建設低能耗建筑來降低不合理的能源消耗，建筑節能技術的選擇要考慮其適用的對象特征。

2.2重視環境區域特點

不同地區的自然環境的差別和經濟、文化、習性等不平衡性，使得節能技術具有濃厚的區域特色。為了更好的建筑節能，在規劃建筑布局和形態時要根據所在區域來合理規劃，考慮區域與節能技術的最佳結合。在技術適用過程中要因地制宜，發揮地區的特點和優勢，對引進的技術進行修整，使之真正成為該區域的適用技術。

2.3具有良好經濟效益

節能改造會使投資增加，增加的幅度與節能技術密切相關。建筑節能適用技術要處理好經濟合理性與技術先進性之間的關系，努力尋求技術與經濟的最佳結合點。在建筑節能領域，存在投資者對建筑節能改造或投入的投資收益預期小于節能所增加的投入，不僅會增加經濟負擔，而且會增大技術應用的風險，甚至會直接影響建筑節能的效果。

2.4有利資源環境保護

應用建筑節能技術的目的是降低建筑物的能源消耗，解決不合理的建筑節能技術所引起的能源危機。充分利用可再生能源、新能源等能源，從而為改善環境做出相應的貢獻，實現與自然界的良性循環和持續協調發展。因此，建筑節能技術的選擇不能僅僅關注其帶來的節能效果，還應評估其對環境的影響。

3 低碳建筑關鍵技術與發展模式

低碳城市的關鍵在低碳建筑，低碳建筑的關鍵在于保持良好的生態。充分利用建筑風水，合理設計建筑形態和圍護結構，利用自然能源減少建筑能源需求。當前，建筑節能的主要矛盾是公共建筑節能，其次是住宅、工業建筑。

低碳建筑不能以犧牲人的舒適和健康為代價，否則節能減排便失去了意義。解決途徑有：通過開發利用可再生能源及節能建材等途徑降低建筑能耗的需求；提高能耗系統的效率，降低終端能源使用量。低碳建筑領域的主要發展趨勢如下：

3.1優化建筑設計

建筑造型及形式對建筑物能源消耗性能有決定性的影響，直接決定了建筑本體與室外環境的換熱量、通風狀況以及自然采光程度，不同的建筑設計會造成碳排放的巨大差別。建筑物是復雜系統，各方面因素相互影響，需開展建筑節能優化設計。

3.2應用新型墻材

夏熱冬冷地區既有保證夏季隔熱，又要兼顧冬天保溫的要求。南方濕熱地區在春末夏初季節易產生地面泛潮現象，夏熱冬暖地區主要考慮夏季的隔熱，要求圍護結構白天隔熱效果好，晚上內表面溫度下降快。因此要求及時地通風除濕等。開發出新的圍護結構部件，兼顧不同氣候區保溫隔熱、通風等復合需求，同時降低能源消耗，是實現建筑節能的基礎技術。

3.3開發綠色能源

減少建筑能源總需求量的同時，低碳城市建設過程中應該大力開發利用可再生能源與新能源，實現規模化集成化，從而減少使用在建筑領域內易引起環境污染的能源。在節能能源、保護環境方面，新能源的利用，包括太陽能、地熱能、風能、生物質能等，均起至關重要的作用。

3.4利用高效熱泵

通過熱泵技術提升低品位熱能的溫度是低密度建筑能源供應系統降低能耗的重要途徑，是低碳建筑節能技術發展的重點之一。由于熱泵在夏季可以制冷，在既有夏季制冷、又有冬季采暖需求的地方，利用熱泵作為建筑的冷熱源系統，并不一定增加投資。通過高效熱泵技術如能解決三分之一建筑的采暖，將大大緩解目前采暖與能源消耗、采暖與環境保護之間的現實矛盾，實現高效的電驅動采暖。

3.5降低輸配能耗

在大型公共建筑能耗中60%-75%被輸送和分配冷熱量的風機水泵所消耗，系統普遍處于“大流量、小溫差”的運行狀態，這是導致建筑能耗過高的主要原因之一。這部分能耗可降低50%-70%，降低輸配能耗是低碳建筑節能尤其是公共建筑節能潛力最大部分。通過調節風機水泵工況，使其與現有管網相匹配，實現高效工作，是對風機水泵和管網技術的挑戰。

3.6聯供熱電冷

熱電冷聯供是通過燃氣或燃油同時解決建筑物內供電、供熱和供冷的需求，可實現大型建筑自行發電，提高了局域用電的可靠性，還降低了輸配電負荷，減少了輸電損失，但存在發電效率低和氮氧化物排放等問題。

3.7發展綠色照明

由于照明用電為建筑物用電量的30%-60%，節約照明用電對建筑節能有重大意義。降低照明用電的途徑包括：發展高效光源，采用高效燈具和改進照明控制等。目前熒光燈高效節能燈已廣泛普及，國外普遍看好的發展方式是LED光源。它比目前節能燈效率更高，發光光譜可在大范圍選擇，使用壽命大大延長。

參考文獻

[1] 江億. 我國建筑耗能狀況及有效的節能途徑[J]. 暖通空調， 2005， 35(5): 30-40

[2] 蔡偉，張麗娜，鞏學梅，等. 典型采暖地區農村住宅太陽能采暖的可行性分析[J]. 寧波工程學院學報， 2008， 20(4): 34-37