青海高寒地區建筑節能65%目標的實現研究

張林華

中國鐵路青藏集團有限公司

1 引言

建筑能耗就是建筑使用的能耗，包括采暖、熱水供應、家用電器以及空調等方面所消耗的能源。而實現建筑節能的技術途徑就是在降低建筑能源總需求量的同時，利用并開發可再生能源，降低建筑消耗的能源總量，避免使用引起當地環境污染的能源。當前我國的建筑能耗消費情況十分嚴重，并且建筑能耗的增長速度要比我國能源的生產增長速度快得多，因此如果長此以往，我國的能源無法支撐建筑能耗需求。所以，從青海省的實際情況出發，在建筑中通過提高能源的使用效果，盡可能地緩解能源消耗速度，以此來實現綠色環保的目的。

2 高寒地區建筑節能中的外墻構造與材料

當前高寒地區所普遍應用的建筑節能外墻主要可以分為四種：外墻內保溫、單一材料節能外墻、夾心保溫外墻以及外墻外保溫。因為單一材料節能外墻僅僅只有煤矸石多孔磚、用保溫砂漿砌筑的加氣混凝土砌塊等材料，并且墻體的厚度較大，需要在窗口等熱橋部分進行保溫處理。而在青海省的各個地區，當體型系數Sc≤0.3 的時候，其厚度需要控制在490mm 內，當Sc＞0.3時，厚度通常在600mm以上，所以具有較大的局限性，并且用量相對較小。外墻內保溫因為其熱橋問題而難以解決，并且占用的室內空間相對較多，而保溫層也比較容易開裂，所以在青海高寒地區不適合應用。夾芯節能外墻的作法是在各種砌體中間夾各種EPS板，因為這一種做法在施工方面比較煩瑣，并且安全性較差，而保溫層還存在不連續的問題，因此存在著嚴重的熱橋問題。因此，這一方法不適合應用在青海省中。

外墻外保溫是當前采用比較廣泛地一種節能技術。該節能技術的優點在于能夠避免產生熱橋；因為基層墻體在內側，所以具有蓄熱性能良好的特點。同時外保溫能夠減少夏季太陽輻射熱的影響，使建筑冬暖夏涼。外墻外保溫能夠提高室內溫度，從而實現節能的目的。而外保溫能夠避免內部墻體受到室外溫差和天氣因素的影響，導致墻體出現裂縫、破損以及變形等問題。

墻體是建筑的結構主體，其保溫性能會對建筑的耗熱量產生直接的影響，當前的墻體材料主要包括加氣砌塊、加氣粉煤灰磚、石膏空心砌塊、增強纖維水泥板、多空黏土磚、空心砌塊以及復合保溫墻體等，可以說具有繁多的種類。墻體的節能保溫材料大致可以分為有機類、復合類以及無機類。而對于青海省來說，實施建筑節能的內容為外墻等圍護結構的保溫。如果圍護結構的某部分傳熱系數無法達到設計標準的限值時，需要實施結構加固措施，并且在采取節能措施后，圍護結構的各部位的傳熱系數需要滿足青海建筑節能設計的標準限值。外保溫系統可以采用聚苯板薄抹灰系統，原墻體與保溫層之間需要采用黏錨結合的連接方式，并根據墻體基面的黏結力的測試結果開展計算，以此來確定錨栓的數量以及黏接面積。

3 太陽能光熱技術在建筑節能中的應用

3.1 太陽能的熱水利用

熱水主要是通過集熱器來實現的，是一種較早使用的太陽能利用方法。而太陽能集熱器主要可以分為真空管集熱器、平板式集熱器兩種類型。

3.1.1 平板式集熱器

該類型的集熱器在吸熱體表面具有高吸收率與低發射率的選擇性涂層，以此來提高吸收太陽能的效率。在吸熱板采用選擇性吸收表面以后，此時的吸熱板溫度將會升高，從而增大集熱器的熱損，導致溫度的提高受到影響。并且在青海省高寒地區，溫度較低，要想達到夏季溫度就會造成更大的熱損失，甚至會因為熱損失太大而導致無法達到所需溫度，在無日照或是夜晚可能會導致集熱器被凍壞。因此，在高寒地區，集熱器無法實現全面運行，所以在應用范圍上存在一定的局限性。而為了降低集熱板的熱損失，提高溫度，可以將吸熱板和蓋板之間抽成真空形式，所以出現了真空管集熱器。

3.1.2 真空管集熱器

在圓柱形的玻璃管中放入吸熱管，然后將吸熱板和玻璃管之間抽成真空，基于此就是太陽能真空集熱管。因為該集熱管就要有眾多優點，如熱損小、吸收輻射能的比率高以及保溫性好等，所以當前已經普遍應用在高寒地區。但是因為隨著技術的發展，當前所應用的主要還是以單戶型的熱水器為主，并且未對熱水器進行統一的規劃，導致熱水器存在安裝混亂的情況，并且許多的管道都是裸露在建筑外表面，既影響了建筑的外觀，同時還導致其存在較大的安全隱患。而要想解決這一問題，就需要對于集熱器進行統一規劃，在建筑中為熱水器預留管道空間和安裝空間。另外，為了能夠實現降低成本的目的，可以選擇大型的太陽能集熱系統，以此來實現集中供熱水。

3.2 太陽采暖

3.2.1 輻射采暖

輻射采暖主要有地板輻射采暖、天花板輻射采暖兩種方式。太陽能輻射采暖是通過將太陽能集熱器結合輻射采暖系統，然后將太陽能所產生的熱水作為輻射采暖所需要的介質，然后直接流通到輻射采暖系統的盤管中。

而地板輻射采暖因為自身在衛生條件、舒適度以及熱效率等方面具有一定的優勢，所以開始普遍應用在建筑的采暖中。而隨著人們生活質量的不斷提高，對于居住環境的舒適度也隨之提出了更高的要求。地板輻射采暖是通過在地面鋪設熱水盤管，并利用地板所具備的蓄熱輻射，將熱量不斷地散發到地面以上，從而起到保暖的效果。

天花板輻射采暖是在建筑的天花板與吊頂之間安裝輻射盤管，該方法在早起具有普遍的應用，而該采暖方式的安裝和維修雖然十分方便，但是這一取暖方式會導致室內溫度形成上高下低的分布狀態，所以導致保暖效果不佳，無法更好地滿足居住的舒適度要求。

4 被動式太陽房

太陽房的類型非常多，而基于利用太陽能的方式來進行類型區分的話，可以將其分為帶Trornbe 墻體的太陽房、組合式太陽房、附加集熱間的太陽房以及直接受益式太陽房。

帶Trombe 墻體太陽房是通過利用南向垂直集熱墻吸收陽光，在吸收到陽光之后，可以通過輻射、傳導、對流等，將熱量輸送到房間。而墻體表面一般是暗色系，甚至可以涂覆一層選擇性吸收層，從而吸收更多的陽光。Trombe 墻就是一種實體式的即熱蓄熱墻，通常會在建筑的南向墻外覆蓋一層玻璃罩，并在墻的上下部分開設一個通風孔。在冬季時，陽光將會透過玻璃直接被集熱墻吸收。而集熱墻墻在吸收太陽光之后，會通過兩種方式將其傳遞到室內。首先，是利用墻體熱傳導，將熱量傳遞到墻體內表面，然后通過對流、輻射等方式將熱量傳送到室內空間。其次，是通過集熱墻外表面進行對流，將熱量傳遞給集熱墻玻璃罩蓋和墻體外表面的夾層，并由夾層與房間之間進行空氣之間的對流，然后將熱量傳遞到室內，從而實現采暖。而在夏季的時候，將集熱墻的通風口關閉，并打開北墻的夏季通風口以及南墻玻璃蓋上的夏季通風口，通過利用夾層排出室內的熱空氣，并且冷空氣將會隨著壓差進入到室內，從而實現降溫。

附帶溫室的太陽房是將集熱墻和直接受益式太陽房相結合的一種產物。其結構大部分都是在建筑南側構建溫室，并使用一堵墻將房子和陽光間隔離，并且這一堵墻需要留有門、窗等進行通風。而附加室的溫度在所有實踐中，都要比室外的溫度高，所以附加溫室既能夠作為一個緩沖區，同時還可以為建筑提供太陽熱能，從而使建筑物與溫室之間相鄰的部分擁有一個相對比較溫和的環境。因為陽光房是直接得到太陽的照熱，所以其自身具有直接受益系統的能力。在白天的時候，當陽光房內的內溫大于相鄰溫度時，可以通過打開墻上的門或窗，以便將熱量傳遞到建筑中，其余時間可以將其封閉。而為了能夠降低房間的溫度出現波動的情況，可以通過在室內放置鵝卵石等類型的蓄熱材料，以此來保持溫度的穩定性。

直接受益式太陽房是直接通過讓太陽光進入到建筑中的一種采暖方式。建筑通過設置南向較大的比例窗，陽光會直接照射到地面、墻壁上，從而使其擁有熱量，并致使建筑室內的溫度出現提升，而還有少量的陽光將會被反射到建筑室內的其他地方，可以再次吸收陽光和反射陽光。為了能夠使太陽能采暖房在冬季也同樣具有良好的室內溫度，并且室內的空氣溫度波動幅度較小，那么在使用這一方法時，就需要在建筑的南面安裝大型，且保溫性能較好的玻璃窗，同時配備保溫窗簾。而外圍結構不僅需要具備相對較大的熱阻，同時還需要在建筑室內配置蓄熱性能較高的重質材料，基于此才能夠實現集熱多、損失少且蓄熱性能良好的目的。當前使用最為普遍廣發的蓄熱材料就是重質材料，主要有混凝土、磚石等，另外也可以采用相變材料結合一般的建筑材料，以此來提升其蓄熱性能。在白天的時候，重質材料將會不斷地吸收熱量，而到了晚上的時候，室內的溫度與室外的溫度在開始下降時，所吸收的熱量將會開始向室內釋放，從而提高室內的問題。

組合式太陽房是由兩個或兩個以上的被動式太陽房組成，因此可以將其稱為組合式太陽房。而通過結合不同的采暖方式，能夠形成更加有效且具有互補性的被動式太陽能采暖系統。組合式太陽房主要是由直接受益墻結合集熱墻兩種形式而構成組合式太陽房，并且組合式太陽房還具有全天熱均勻，白天自然照明等顯著的優勢。

5 采用建筑節能新技術

要想實現良好的節能，那么建筑就必須要在消耗最低能量的同時滿足幾個方面的要求。首先，可以在不同的區域、不同的季節控制太陽輻射的接收或組織。其次，在不同的季節均能夠保證建筑室內的舒適程度。最后，建筑室內可以滿足必要的通風換氣。而當前建筑實現節能的主要途徑就是減少消耗不可再生能源、提高能源的使用率；降低建筑設施運行過程中的能耗；減少建筑墻體結構的能量損失等。青海省高寒地區要想實現建筑節能65%的目標，那么就必須要滿足這幾個方面的需求。

6 總結

綜上所述，建筑節能是節約資源、保護環境以及促進經濟社會可持續發展的一項關鍵工作，同時也是一項重要的研究課題。青海省在當前的建筑產品還仍舊處于能耗大、能效低以及污染重的粗放型生產階段，同時青海省的建筑節能工作也同樣存在著節能標準技術落后、新材料和新產品的開發利用率低下、節能貫徹率低等眾多問題。但是，在未來發展中，節能建筑具有廣闊的需求，并且節能技術發展空間充足、節能規劃目標明確等眾多問題，基于上述眾多因素，只要對青海省高寒地區采取有效地節能技術和措施，同時加大對于節能技術的應用力度，實現建筑節能的真正落實，那么最終必然會實現青海高寒地區的65%目標。