建筑节能的设计途径

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摘 要：在建筑中积极提高能源使用效率,能够大大缓解国家能源紧缺状况,促进我国国民经济建设的发展.建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施,符合全球发展趋势.实现建筑节能的技术途径就是减少建筑内的能源总需求量.

关 键 词：能源需求新能源节能材料

我国当前经济发展中一个迫切需要解决的重大问题是持续多年的能源紧缺.从资源上看,我国的钢材消耗为全世界的四分之一,煤炭（石油）占三分之一,水泥为二分之一；从排量来看,二氧化碳的排放量已经达到两千多万吨,大大超过环境承受能力.目前我国生态环境的不断恶化与能源需求的不断增长的矛盾日趋明显,节能环保,发展循环经济已经成为当务之急.

我国建筑用能浪费极其严重,而且建筑能耗增长的速度远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产难以长期支撑高耗能建筑持续发展的需求,从而不得不被迫组织大规模的旧房节能改造,这将耗费大量人力物力.

建筑节能属消费领域,不能单纯追求提高能源利用效率,而要从降低能源消费总量出发,倡导节约能源的消费模式；建筑节能不能单纯追求采用了多少节能技术,更重要的是看实际消耗了多少能源.

所谓建筑能耗指建筑使用能耗,包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗.因此需要通过以下三种途径来实现对建筑节能的设计.

1减少能源总需求量

1.1.建筑规划与设计

面对全球能源环境问题,不少全新的设计理念应运而生,如低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等,其本质都要求建筑师从整体综合设计概念出发,坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合.在建筑规划和设计时,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,利用自然环境产生良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖.具体措施可归纳为以下三个方面：合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计,例如在建筑周围布置树木、水面、假山等；合理设计建筑形体,以改善建筑室外微气候；通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计来实现利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境.这三个方面都可借助相关软件进行优化设计.

1.2.围护结构

建筑围护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响.一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%,而节能却可达20%～40%.通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传入室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑内部的能量消耗.提高围护结构各组成部件的热工性能,一般通过改变其组成材料的热工性能实行.然后,根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,以建筑能耗软件的计算结果为指导,选择围护结构组合优化设计方法.最后评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性,以确定技术可行、经济合理的围护结构.

1.3.提高终端用能效率

高效的采暖、空调系统与上述削减室内能量负荷的措施并行,才能真正地减少采暖、空调能耗.根据建筑的特点和功能,设计高能效的暖通空调设备系统,例如：热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等.在使用中采用能源管理和监控系统控制暖通空调系统的运行,调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况.在其他的家电产品和办公设备方面,应尽量使用节能认证的产品.

1.4.全面提高能源利用效率

从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中,能源损失很大.因此,应从全过程(包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用)进行评价,才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响.建筑中的能耗设备,如空调、热水器、洗衣机等应选用能源效率高的能源供应.例如,作为燃料,天然气比电能的总能源效率更高.采用第二代能源系统,可充分利用不同品位热能,最大限度地提高能源利用效率.

2利用新能源

新能源在节约能源、保护环境方面起至关重要的作用.新能源通常指非常规的可再生能源,包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等.人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,使太阳能初步得到一些利用,如：太阳能热发电技术较为成熟,可望实现太阳能热发电商业化；随着太阳能光伏发电的发展,光伏电站和“太阳屋顶”示范工程将促进并网发电系统快速发展；太阳能热水器技术成熟,已具备相应的技术标准和规范,通过进一步完善其功能,可加强太阳能建筑的一体化建设；太阳能吸收式制冷技术出现较早,目前已应用在大型空调领域；太阳能干燥和太阳灶已得到一定的推广应用.在利用地热能时,可利用高温地热能发电或直接用于采暖供热和热水供应；还可借助地源热泵和地道风系统利用低温地热能.在建筑领域,较为常见的风能利用形式是自然通风方式,例如风能发电较适用于多风山区和易引起强风的高层建筑.

3采用建筑节能新材料

3.1.外墙保温及饰面材料

上世纪70年代末这种材料被最先应用于商业建筑,随后开始了在民用建筑中的应用.今天,这类材料在商业建筑外墙使用中占17.0%,在民用建筑外墙使用中占3.5%,并且在民用建筑中的使用正以每年近百分之二十的速度增长.该类材料适用于多层复合的外墙保温,在民用建筑和商业建筑中都可以应用.外墙保温由以下几部分组成：主体部分是由聚苯乙烯泡沫塑料制成的保温板,以合成黏结剂或机械方式固定于外墙；采用防水聚合物砂浆做基层,以玻璃纤维网来增强与保温板的连接；最外面的表面覆盖层采用丙烯酸共聚物涂料技术,具有很强的耐久性和耐腐蚀能力.

3.2.建筑保温绝热板

此材料可用于民用建筑和商业建筑,是高性能的墙体、楼板和屋面材料.板材的中间是聚苯乙烯泡沫或聚亚氨脂泡沫夹心层,两面根据需要可采用不同的平板面层,例如胶合板类木制产品.用此材料建成的建筑具有强度高、保温效果好、造价低、施工简单、节约能源、保护环境的特点.这类板的尺寸成系列化,工厂加工时还可以根据工程需要按照实际尺寸,成套供应,施工人员只需在工地现场进行组装即可.

3.3.隔热水泥模板外墙

这是一种绝缘模板系统,主要由循环利用的聚苯乙烯泡沫塑料和水泥类的胶凝材料制成模板,用于现场浇筑混凝土墙或基础.施工时在模板内部水平或垂直配筋,墙体建成后,该绝缘模板将作为永久墙体的一部分,形成在墙体外部和内部同时保温绝热的混凝土墙体.在使用中混凝土墙面外包的模板材料必须满足建筑外墙所需的保温、隔声、防火等要求.

总之,建筑节能设计是一项涉及建筑技术、材料技术、能源技术、智能技术、仿生技术、废物再利用技术及设计、施工、管理、政策法规等诸多部门的全方位的、综合性的系统工程.