談建筑節能技術的應用

徐 耀

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

談建筑節能技術的應用

徐 耀

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

介紹了建筑節能的途徑，主要針對建筑采暖系統、給排水系統與電氣系統的節能方式進行了研究，闡述了在節能設計中需注意的事項及遵循的原則，以期合理利用各類可再生資源，以最少的能源消耗達到最優的居住和辦公環境。

建筑節能，采暖，給排水，電氣

隨著國際石油危機的日益增長，發達國家普遍都存在能源緊缺現象，40年前法國率先編制了節能標準，要求采暖能耗降低25%左右。大約30年前，法國要求采暖能耗降低50%左右，經過30多年的研發改造，外墻保溫技術普遍采用結構與保溫技術措施，采暖系統基本上實現自動控制；如今大多數發達國家及發展中國家對建筑節能認識已經上升到新的境界。建筑節能技術的執行可以節省能源、節約開支、改善室內熱環境、減少室外污染、降低溫室效應，促進生態平衡與全球能源可持續發展。

我國改革開放以后，城鄉建設發展蒸蒸日上，但在20世紀80年代和90年代建的建筑只有0.04%能達到節能標準，近幾年我國建筑行業飛速發展，99%的建筑都不符合節能要求，多數是超耗能建筑，而且我國建筑節能存在起步晚，能耗高等問題。所以我國更需要大力的發展節能建筑。建筑節能大體包括圍護結構保溫節能、節材節能、采暖節能、給排水節能、電氣節能等許多方面；建筑節能的途徑主要包括：降低建筑運行的能耗,提高能源的使用效率,減少能源的消耗，減少建筑能量損失。因此，不斷地研發新的建筑節能技術，提高建筑的能源利用率，利用可再生的能源，減少導致環境污染能源的利用顯得尤其重要。

建筑能耗以采暖和空調為主，占建筑能耗的50%以上。近10年隨著我國國民經濟的飛速發展帶動了人民生活水平的提高，在解決最基本的生活需求同時人們對生活環境要求也不斷提高，節能發展的意義不能以犧牲人的舒適和健康為代價。建筑節能最終是用有限的資源和最小的能源消耗提高能源利用率，取得最大的節能效應。

1 建筑采暖節能的技術措施

經過粗略計算，采取有效的節能措施大概可以降低70%的建筑能耗。目前我國減少建筑照明能耗及冷、熱能源消耗是降低建筑能耗總量的重要方面，一般可從以下幾方面實現。

1.1 總體規劃與建筑設計

面對全球能源緊缺，對建筑師的要求也不斷提高，許多圍繞節能設計理念也不斷產生，建筑師必須從全局出發，不斷與環保、設備和結構等各專業緊密配合。建筑師在總體規劃時，充分利用溫度、濕度、植被等自然環境來改善室內小氣候，減少人們對設備的依賴。1)項目選址要綜合各個方面建議合理選擇建設地址；2)建筑師根據建筑地理位置合理設計建筑體形與朝向。體型復雜的建筑，其建筑能耗也會相應增大，可借助相關軟件進行優化設計，如運用天正建筑軟件計算日照間距，達到建筑之間最合理的間距，既要節約土地，又要達到舒適節能要求；還有天正節能軟件計算建筑是否節能，如窗墻比、體型系數是否滿足節能要求，可以在出圖前提前修正窗墻比、體型系數，直到滿足節能限值要求，以達到節能標準。

1.2 終端用戶大力提高用能效率

提升用戶終端用能效率是指提高空調、采暖運行系統效率以及采取降低室內冷熱負荷的措施，這樣才能真正地降低能耗，同時在選用家電和辦公設備時，應盡量采用節能認證的產品。

1.3 認識到圍護結構的重要性

建筑圍護結構的組成部件，包括屋頂、外墻、地基、隔熱材料、密封材料、門窗、遮陽設施等方面，在影響建筑能耗、室內空氣質量、環境的用戶視覺和熱舒適度等方面有著根本的重要性。通常情況下，加大圍護結構的費用僅為總投資預算的3%～6%，而節能效果帶來的效益卻可達到實際投資支出的20%～40%。通過改善建筑圍護結構的熱工性能，可減少夏季室外傳入室內的熱量，可降低冬季室內熱量的流失，從而在減少建筑冷熱消耗方面獲得綜合的平衡效果，達到節能要求。

1.4 新能源技術的采用

新能源的利用在環境保護、建筑節能等方面也有著至關重要的作用，我們一般意義上所說的新能源指的是以下的可再生能源種類，包括太陽能、風能、地熱能、各類生物能等等。例如現今的太陽能熱水及采暖系統技術已經較為成熟，也建立起了相應的技術標準和規范，在實際應用中也出現了一些指導性或者建議性的地方規定，如我省規定高層建筑可在逆12層設陽臺壁掛式太陽能熱水系統；酒店客房可采用集中太陽能陣列供熱系統等。

1.5 提高建筑總的能源利用效率

在一次能源向終端能源的轉換過程中，能源效率會出現不同程度的損失。因此，在實際設計與應用中應將能源開采、處理、傳輸、存儲、分配和利用進行綜合考慮并進行評估。

1.6 強化采暖節能在建筑領域的利用措施

1)換熱站內設置氣候補償器。

2)循環水泵及補水泵采用變頻調速裝置。耗電輸熱比不大于0.011 5。

3)每個建筑物入口處設置熱計量表。回水管上設自力式差壓控制閥，供水管上設靜態平衡閥。

4)采暖管路按南、北向分環供熱進行布置。每戶豎井內設置分戶熱計量。

5)每戶分集水器供水管上設溫度控制裝置。

6)室外管網采用無補償直埋敷設方式，枝狀布置。室內采暖管道采用聚氨酯硬質泡沫材料進行保溫，保溫厚度為25 mm；室外供熱管網采用聚氨酯硬質泡沫材料進行保溫處理，保溫厚度為50 mm。

2 給排水系統的節能設計

給排水系統的能源浪費主要表現在管網超壓、節水型衛生器具和配水器的缺失，雨水及中水設施的缺乏等方面。

給排水節能途徑及措施如下：

1)科學研發新產品，推廣新型節水管材。

a.推廣應用優質管材、閥門。

由于鍍鋅鋼管易生銹，水質易污染等劣勢，長期不用情況下需要先行排出銹水后方可使用，這樣會導致水資源一定的浪費。所以在排水系統內新型管材如鋼塑復合管、鋁塑復合管、銅管、不銹鋼管、PP-R管、PE管、PVC-U管等新型材料管材對于節水降低能耗是很重要的。

另外，給排水系統的閥門選用也直接影響系統的健全與否，系統中易多采用截止閥代替閘閥、蝶閥等，保證閥門關閉的嚴緊。

b.推廣使用節水型衛生器具和配水器。

此類設施至少能節省50%的能源，如淋浴噴頭每分鐘噴水20 L，而節水型淋浴噴頭每分鐘噴水9 L左右；大小便器上采用小容積(6 L)水箱、延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭等新技術。當然，節水型器具需要在不同的場所進行合理配置才能既滿足使用、又可達到節能要求。

2)完善熱水供應系統。

隨著建筑節能的新要求以及人們生活品質的提升，建筑熱水循環系統也變得愈發重要。熱水管網的設計與布置不合理，將導致混合配水裝置的冷熱水進水壓力相差懸殊，如冷水壓力大于熱水，則在實際使用中，會放掉許多冷水才能調成常溫，這部分冷水被稱作無效冷水，是和節能要求背道而馳的。這種水資源的浪費是設計、施工、使用、管理等多方面造成的，所以在設計之初就應該綜合考慮。

3)控制超壓出流。

現行的建筑給排水設計規范規定的凈水壓力限值，大部分處于超壓出流，所以還是要適當的采取減壓措施才能控制超壓出流現象。

4)中水系統的設置與完善。

中水指的是各類排水經過處理后，達到規定的水質標準，可以滿足生活、市政、環境等范圍內的非飲用水要求。中水的水源主要來源于生活排水中的各種污水、廢水。

生活廢水包括沐浴排水、冷卻排水、盥洗排水、衛生排水、廚房排水等，這其中不含廚房排水被稱為優質雜排水，這些廢水經過處理后所獲得的中水可用于城市雜用水和生活雜用水，如城市綠化、道路清掃、車輛沖洗、建筑施工、消防、生活用非飲用水等，從而替代等量的自來水，這樣既將廢水循環利用，又可以增加等量的城市自來水供水量，對于節能來說一舉兩得。這其中重要一點是需要城市管理者、開發商都能夠有長遠的目光認知中水系統，愿意承擔中水系統的較為巨大的投資，并且將建筑與城市中水系統連接，形成真正的城市中水管網，達到城市節能的總體要求。

5)雨水收集與利用。

雨水的收集與利用系統，就是將收集起來的雨水經過專業的設備和藥劑處理過后符合標準用于生活非飲用水、城市綠化、景觀用水等方面，類似于中水系統的建設，也需要城市管理者、開發商綜合考慮。

6)消防儲水池的設置及加壓。

當消防水池與生活水池儲水量相差較大時應分開建設，既可以使得消防水池的換水周期延長，減少用水浪費，更重要的一點是能夠確保生活水池不受污染，水質符合飲用要求。另一方面，在實際設計與建設過程中，應盡量使消防水池與游泳池、水景合用，做到一池循環多用，同時在高層建筑群中消防儲水量應按最大一座高層建筑需水量計算，盡可能共用消防水池及加壓水泵，這樣既可以節省工程建設的設備投資和維護費用，也便于后期的集中管理。

7)完善對建筑或小區水表的管理。

a.小區進戶總水表的設置。

通過對小區的進戶總水表與各分戶水表進行平衡分析，便于及時查出漏水隱患。

b.采用計量更為精確的水表。

由于目前市場上水表本身或在選型時存在許多的問題，建筑和小區用水表計量的準確性普遍較差，在對部分城市的小區及建筑進行抽樣調查后，發現約有40%的水表不完全符合建筑節能的要求，從而影響對水量漏損控制的評價和所采取的應對措施。

c.限制水表使用年限。

采用高精確度的水表計量之外，水表自身也存在機械磨損后精準度降低的隱患，所以也要嚴格限制建筑用水表無限期使用的狀況，建立水表精確度定期檢測和更換的機制。

d.未來的水表發展將更加為節能服務。

目前大部分建筑年齡在15年以上的舊有建筑分戶水表普遍設在居民家中，不便于管理；而近年我國住宅設計雖然基本已將水表集中設在管井或設備層等位置，但是這些設計也會造成供水管線的復雜度增加和成本的提高，未來的水表應用技術應朝著IC卡計量水表和遠程傳輸水表系統的方向發展，這將為建筑供水系統的實時計量和監控帶來一場新的革命。

8)真空節水技術。

將真空技術應用于給排水系統也是一項節能技術的新應用，用空氣替代一定的供水量，依靠真空負壓所產生的高速汽水混合物，達到快速沖洗的目的，既能夠保證實際效果，又能夠平均節水40%。

3 電氣系統的節能設計

3.1 供配電系統節能方面

1)各小區變電站設置深入電力負荷中心，盡量減少線路長度，降低損耗，保證電壓偏移符合國家電氣標準；變壓器選用低能耗、低噪聲、過載能力強的變壓器。

2)為提高供電系統的運行效率，無功功率因數的補償通常采用集中補償和分散就地補償相結合的方式，在變電站的低壓端設置功率因數集中自動補償裝置，這樣保證補償后的功率因數不小于0.9。

3.2 照明節能方面

1)工程設計按照《建筑照明設計標準》中的“照明節能”的要求執行。照度要求、照明密度值要求按GB 50034—2013建筑照明設計標準第6章節執行。

2)所有照明燈具全部采用節能燈具，如公共建筑用房采用T5型細管徑直管熒光燈、緊湊型熒光燈和發光二級管(LED)，疏散指示燈、出口標志燈的光源應優先選用場致發光板及發光二級管(LED)，帶低耗能電子鎮流器和電容補償，使功率因數達到0.9以上。

3)充分利用自然光，住宅部分有采光的樓梯間、走道照明采用節能自熄開關。

3.3 其他電氣類系統節能方面

1)電梯系統中加載智能控制系統； 風機、生活水泵及采暖設備等要求采取節能措施。

2)建筑設計充分利用自然光，住宅部分有采光的樓梯間及前室，走道照明采用節能自熄開關。

4 建筑節能技術在實際應用中的重要意義

建筑節能是一項以不降低居住質量和舒適度為基礎，合理利用各類可再生資源，以最少的能源消耗，來達到最優的居住和辦公環境，并盡可能產生最少的垃圾和廢棄物，保護環境。隨著我國城市建設和房地產的持續發展，如何改善高投入、高耗能、高污染在社會發展過程中所帶來的各項能源損耗問題，將建筑節能技術應用于其中就變得具有至關重要的意義。

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Discussion on the application of building energy-saving technology

Xu Yao

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the building energy-saving methods, mainly studies energy-saving methods of building heating system, water supply and drainage system and electrical system, and describes energy-saving design matters and principles, with a view to rationally apply various renewable energy resources and to achieve optimal living and office environment with the least energy consumption.

building energy-saving, heating, water supply and drainage, electrical

2015-06-09

徐 耀(1981- )，女，工程師

1009-6825(2015)23-0168-03

TU201.5

A