關于東北地區綠色建筑主要技術措施的探討

宋 巍

(黑龍江省節能技術服務中心，哈爾濱 150001)

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關于東北地區綠色建筑主要技術措施的探討

宋 巍

(黑龍江省節能技術服務中心，哈爾濱 150001)

文中簡要介紹了綠色建筑在中國的發展歷程，針對東北地區的氣候特點，分析了影響東北地區建筑節能的主要因素，進而提出相應的綠色建筑節能措施。

綠色建筑；節能；東北地區；采暖；圍護結構；節能照明

0 引 言

1992年巴西的里約熱內盧“聯合國環境與發展大會”，與會者第一次明確提出了“綠色建筑”的概念，綠色建筑由此逐漸成為一個兼顧環境關注與舒適健康的研究體系，并在越來越多的國家內實踐推廣，成為當今世界建筑發展的重要方向。

綠色建筑的概念：建設部組織編制的《綠色建筑評估標準》明確“綠色建筑”為在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境和減少污染(簡稱“四節一環?！?，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

綠色建筑的出現標志著傳統的建筑設計擺脫了僅僅對建筑的美學、空間利用、形式結構、色彩結構等方面的考慮，而變為逐漸地從生態的角度來看待建筑設計，這意味著建筑不僅被作為生命元素來看待，而更被視為生態循環系統的有機組成部份。

1 中國綠色建筑政策發展歷程

中國建筑行業擁有每年近20億m2的竣工量，其中80%以上為高耗能建筑，而既有建筑近400億m2，95%以上為高耗能建筑，能源利用率僅為33%，落后發達國家20余年。我國建筑總能耗(包括建材生產和建筑能耗)約為全國能耗總量的30%，其中用于建材生產的能耗占到全國總能耗的12.48%，而建筑能耗中，圍護結構材料保溫性能差、保溫技術落后，傳熱耗能高達73%～77%[1]，這讓其他國家瞠目結舌。

2006年3月7日，我國首部綠色建筑國家標準——《綠色建筑評價標準》出臺，成為我國綠色建筑發展的里程碑。這是我國第一部從住宅和公共建筑全壽命周期出發，多目標、多層次地對綠色建筑進行綜合型評價的推薦性國家標準。

2009年12月，在哥本哈根氣候變化會議上，中國政府宣布，到2020年，單位國內生產總值二氧化碳排放，比2005年要下降40%～45%。

2012年1月13日，國務院發布《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，其中明確了到2015年全國單位國內生產總值二氧化碳排放比2010年下降17%的減排目標。要求全社會大力開展節能降耗，優化能源結構，努力增加碳匯，加快形成以低碳為特征的產業體系和生活方式。

2013年1月1日，國務院辦公廳以1號文件形式轉發國家發改委和住建部聯合發布的《綠色建筑行動方案》。其中規定，在2014年，政府投資項目、大型公建，以及保障性住房執行綠色建筑標準。并給與符合條件的綠色建筑城區至少5 000萬元的財政補貼。

從國家對節能減排、綠色低碳方面政策的傾斜和逐步的重視程度來看，綠色建筑已經逐步從提倡、鼓勵階段，發展到強制、獎勵階段。綠色建筑在中國的發展已經成為大勢所趨。

2 東北地區建筑節能的主要影響因素

“因地制宜”是綠色建筑發展中不可忽視的一個重要因素。熱帶地區的綠色建筑，一旦放到寒冷地區，很可能就不是一個綠色建筑，或者是違背綠色建筑的觀念。綠色建筑需要注重地域性，我們國家的氣候、資源、自然環境、經濟文化在各個地區都存在一些差異，嚴寒地區和在夏熱冬暖地區、夏熱冬冷地區采用的節能標準是不同的，這些標準對能源的使用、對節能的措施都有不同的要求，不同的規定，所以不同地區使用的節能技術也就存在著區別。

我國東北地區指由遼寧、吉林、黑龍江等三省構成的區域，土地面積約為126萬km2，占全國國土面積的13%，人口1.21億，占中國全國總人口的9.18%。主要氣候類型為溫帶季風氣候，四季分明，夏季溫熱多雨，冬季寒冷干燥，冬季長達半年以上，氣溫基本維持在零度以下，因此東北地區建筑在冬季采暖時的能耗不可小覷。

以黑龍江省為例，相對于電力和水資源的消耗，東北地區供暖熱力的節約措施是綠色建筑的重點研究方向。近幾年普通建筑的平均采暖能耗基本上在全年總能耗的60%左右，而其中采暖熱力消耗一般超過90%，剩余為采暖所需電力消耗，而節能建筑和非節能建筑的供熱標準煤耗值差異巨大，從40 kgce/GJ到70 kgce/GJ甚至80 kgce/GJ之間，可見建筑物的采暖能耗是東北地區評定是否為綠色建筑的第一指標，

影響東北地區建筑采暖能耗的因素主要分為外部因素和內部因素兩方面，而外部因素主要指供熱熱源的供熱效率，內部因素則主要是建筑本身的保溫性能以及采暖系統的供暖效率。在政府近幾年大力推行淘汰落后小鍋爐改為集中供熱、供熱系統節能改造的情勢下，外部因素對耗能的影響已經得到改善。而內部因素也因為“既有建筑節能改造”的提出而逐漸被房地產開發商重視起來。

就綠色建筑本身而言，影響采暖能耗的內部因素是其需要直接面對的節能設計方向，也是綠色建筑重點需要考慮的影響因素。內部影響因素的重點之一，即建筑本身的保溫性能，主要檢驗的是建筑物圍護結構的傳熱指標及保溫系數，其決定著需要向建筑物供給的采暖熱能的多少，是建筑師在設計時能夠體現節能的主要措施之一，也是房地產界節能方向的重點研究方向。內部因素另一項重要因素，即采暖系統的設置和運行管理，通過提高建筑物采暖系統的供暖效率，可以直接減少熱能損失。

3 東北地區綠色建筑適用的主要技術措施

3.1 圍護結構的選擇

建筑圍護結構的設計對建筑能耗、環境質量、以及用戶所處的視覺和熱舒適環境有著決定性的影響。增大圍護結構的費用一般僅為總建設投資的3%～6%，而節能效果卻可以達到20%～40%。通過改善建筑圍護結構的熱工性能，可以減少夏季室外熱量傳入室內，更可以降低冬季室內熱量的流失，進而減少建筑冷、熱能源消耗。

建筑物圍護結構的能量損失主要來自外墻、門窗、屋頂三個部分，這三部分的節能技術也是國內建筑界普遍關注和采用的。

3.1.1 外墻的選擇

在東北地區，由于氣候寒冷，外墻是保溫御寒的最主要部分，墻體的材料直接影響到保溫的效果。傳統的用重質單一材料增加墻體厚度來達到保溫的作法已不能適應節能和環保的要求，而復合墻體越來越成為墻體的主流。復合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結構，與保溫隔熱材料復合，或在框架結構中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。目前建筑用保溫、隔熱材料主要有巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、加氣混凝土及膠粉聚苯顆粒漿料等。墻體的復合技術有內附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層三種，我國采用夾心保溫作法的較多。

3.1.2 門窗的選擇

門窗具有采光、通風和圍護的作用，對于住宅建筑而言，門窗的面積占建筑外圍護結構面積的30%左右，而門窗的能耗約占建筑外圍護結構熱損失的40%[2]，是建筑物內外進行能量交換的主要通道，是最容易造成能量損失的部位。為了增大采光通風面積或表現現代建筑的性格特征，建筑物的門窗面積越來越大，更有全玻璃的幕墻建筑。目前，對門窗的節能處理主要是提高門窗的密閉性能和改善材料的保溫隔熱性能，東北地區普遍采用的技術措施是增加窗玻璃層數、加貼透明聚酯膜、加裝門窗密封條、外門窗四周與墻體連接處縫隙使用嚴密性較好的聚苯板或聚氨酯等材料進行填充[3]、使用中空玻璃、低輻射鍍膜玻璃(low-E玻璃)。從門窗材料來看，近些年出現了鋁合金斷熱型材、鋁木復合型材、鋼塑整體擠出型材、塑木復合型材以及UPVC塑料型材等一些技術含量較高的節能產品。其中使用較廣的是UPVC塑料型材，它所使用的原料是高分子材料—硬質聚氯乙烯。它不僅生產過程中能耗少、無污染，而且材料導熱系數小，多腔體結構密封性好，因而保溫隔熱性能好。

3.1.3 屋頂的選擇

屋頂的保溫、隔熱是圍護結構節能的重點之一，在進行屋頂設計的過程中，要注意材料的選擇，盡量使用吸水率較小且保溫效果比較好的材料。常用的技術措施是在屋頂防水層下設置導熱系數小的輕質材料用作保溫，如膨脹珍珠巖、玻璃棉等；也有在屋面防水層以上設置聚苯乙烯泡沫。在英國有另外一種保溫層做法，是采用回收廢紙制成紙纖維，這種紙纖維生產能耗極小，保溫性能優良，紙纖維經過硼砂阻燃處理，也能防火。施工時，先將屋頂的釘層夾層，再將紙纖維噴吹入內，形成保溫層。

3.2 采暖系統的設置

首先，對用戶供暖網絡進行合理的設計，盡可能的使用最短的供暖管道；

其次，采用新型的保溫材料包敷送暖管道，以減少管道的熱損失。

再次，采用采暖末端裝置可調技術，主要包括末端熱量可調及熱量計量裝置，連接每組暖氣片的恒溫閥，相應的熱網控制調節技術以及變頻泵的應用等。可能實現30～50%的節能效果，同時避免采暖末端的冷熱不均問題。

近年來低溫地板輻射技術己被證明節能效果比較好，它是采用交聯聚乙烯(PEX)管作為通水管，用特殊方式雙向循環盤于地面層內，該技術與對流散熱為主的散熱器相比，具有室內溫度分布均勻，舒適、節能、易計量、維護方便等優點。

3.3 其他節能技術措施

3.3.1 節能照明

近年來的節能照明新技術主要集中在燈具和照明自動控制兩大領域。在燈具領域，除了LED技術外，電子刺激發光技術正在展現出巨大的前景。在照明自動控制領域，各種照明控制和節能策略不斷將自然光融入人工照明系統。

一般居住建筑使用的LED燈具的功效約為20 lm/W，白熾燈的功效約為15 lm/W。LED燈的單一角度照明性能優于白熾燈和熒光燈，白熾燈的發光效率只有大約10%，熒光燈的發光效率約為30%～40%，而LED燈的發光效率則可達到70%～80%。

電子刺激發光技術是一種全新的節能照明技術，采用加速的電子撞擊金屬磷來產生光，使整個燈泡表面炙熱發光。實驗表明，與白熾燈產生同樣質量的光線情況下，比白熾燈節約高達70%的能源，使用壽命高達白熾燈的5倍以上，更重要的是該技術在照明過程中不需要使用神經毒素汞，具有環保的優勢[4]。

照明控制能夠將燈具開啟和關閉，或根據傳感器，包括簡單的計時器、空間占用傳感器、人體紅外探測器、關敏傳感器等發出的信息來調節光亮度，目前常用的傳感器通過聲音來控制燈具。照明控制可以從以下幾個方面達到節能的目的：

(1)通過自動調節光亮度或在燈具不適用是自動將其關閉的方法來減少照明電力的使用；

(2)減少每年燈具使用的小時數，進而延長燈具使用壽命；

(3)通過減少燈具使用，減低建筑內部熱量的產生，從而縮小暖通空調系統整機容量，減少建筑制冷需求；

(4)能夠使建筑使用者根據自身需要控制照明亮度，增加使用舒適度，提供工作效率。

3.3.2 變頻空調

變頻空調在誕生20年后，逐漸成為世界空調節能發展新方向。變頻空調技術是以轉速可變的壓縮機替代了轉速不可變的壓縮機。采取改變壓縮機頻率實現能力變化去滿足制冷(熱)的負載變化。變頻空調是根據房間空調負荷的變化對制冷機流量進行調節來實現節能目的的技術[5]。目前，我國房間空調器的季節能效比為2.5～3左右，而變頻空調器和戶式空調的季節能效比可達到4～4.5。與傳統定速空調相比，變頻空調器的主要優勢有六大方面：一是節能省電；二是精確控溫、舒適性好；三是制冷制熱速度快；四是低溫供暖能力；五是降低環境噪聲；六是使用壽命長。更重要的是，它是諸多提升空調能效途徑中最成熟、最有效、也是最科學的途徑，因為目前市場上的定速節能空調大多是以增加熱交換器面積為手段，而這些手段將增加對銅、鋁等材料的消耗，家電節能應向新型技術手段轉變，變頻技術使空調產品節能效果明顯，且不增加原材料成本，各方面性能都較定速空調優越，可謂一舉多得。

3.3.3 回饋型電梯系統

電梯在輕載上行和重載下行時，產生大量的動能和勢能，通過曳引電機轉化成再生電能。傳統的變頻調速電梯，通常利用制動電阻將再生電能轉化為熱能消耗掉，這不僅浪費了大量電能而且對機房環境和電梯控制系統等帶來不利影響[6]，如果能通過某個方法或者途徑把這部分位能轉變成電能，然后把轉換的電能再回收利用，就可以實現節約電能的目的，這個原理就是能量回饋節能技術的理論依據。通過有源能量回饋器將大電容中儲存的電量無消耗低回收再利用。從而即達到節電的目的，又無耗電發熱大功率電阻。大大改善了系統的運行環境，有效吸收和利用了運動中電梯產生的電能。

3.3.4 綠色建筑管理系統

建立節能、節水管理、耗材管理、綠化管理制度，實施資源管理激勵機制，住宅水、電、燃氣分戶、分類計量，推進城市供熱收費體制改革，制定合理的熱價和收費辦法，使供暖收費貨幣化[7]。

(1)能源監測系統

利用通信設備通過現場總線對低壓配電室電度表和分布在各樓層配電箱(柜)內的電表進行電度采集，并在監控計算機內進行分項計量。對用水類型中的傳統水源(市政給水)和非傳統水源(雨水等)進行分項計量。對建筑的供熱量獨立計量，加裝熱量表。通過分項計量，對建筑能耗情況進行實時監測。

(2)建立建筑能效綜合管理平臺

將建筑的自控系統的設備運行信息、能源使用信息、環境質量信息等數據匯集到建筑能效綜合管理平臺。通過建筑能效綜合管理平臺，可對建筑用能情況進行監測分析，對發生的問題進行實時處理。同時，定期進行節能診斷及分析，給出系統和設備的節能建議。建筑能效綜合管理平臺可對樓控系統實現對接，從而對用能系統實現優化節能運行控制。針對建筑的用能系統的具體使用情況和符合特點，提供更加合理高效的運行控制策略算法，提高系統運行效率，降低能源消耗。

[1] 戴大為主編.綠色建筑的探索與實踐[M].湖南人民出版社，2013.

[2] 錢麗娟.淺談綠色建筑中的建筑節能創新[J].山西建筑，2008.

[3] 白潤波,孫 勇.綠色建筑節能技術與實例[M].化學工業出版社，2012.

[4] 馬 薇,張宏偉.美國綠色建筑理論與實踐[M].中國建筑工業出版社，2012.

[5] 邵晶晶.海信變頻空調工作原理與分析[S].南通紡織職業技術學院畢業設計論文，2011.

[6] 彭繼慎.一種新型的電梯能量回饋并網系統[J].計算機系統應用，2012(3).

[7] 孫廣興.東北地區建筑節能政策措施研究[J]. 黑龍江科技信息，2011.

Discussion on the Main Technical Measures of Geen Building in Northeast Region

SONG Wei

(Energy Conservation Service Center of Heilongjiang Province, Harbin 150001, China)

This article briefly introduced the development history of green building in China. According to the climatic feature in northeast region, analyzed the main factors which influenced the building energy conservation in northeast region, and then offered the corresponding energy saving measures of green building.

Green building; Energy conservation; Northeast region; Heating; Building envelope; Energy-efficient lighting

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.03.004

2014-12-27

2015-02-15

宋 巍(1982-)，女，工程師，大學，學士學位，從事能源咨詢、測試及相關工作。

TU-023

B

1009-3230(2015)03-0018-05