摘要：我國(guó)
建筑節(jié)能起步較晚，
建筑能耗要比發(fā)達(dá)國(guó)家高很多。為此，不斷地開(kāi)發(fā)新的建筑
節(jié)能技術(shù)，提高建筑物的能源利用效率至關(guān)重要。實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的技術(shù)途徑，在盡量減少建筑內(nèi)能源總需求量的同時(shí)，大力開(kāi)發(fā)利用可再生的
新能源，從而減少使用在建筑領(lǐng)域內(nèi)易引起環(huán)境污染的能源。減少建筑內(nèi)能源總需求量主要從建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)，
圍護(hù)結(jié)構(gòu)，提高終端用戶用能效率，捉高總的能源利用效率方面著手，在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面，新能源的利用起至關(guān)重要的作用。建筑節(jié)能對(duì)
建筑材料提出了比以往更高的要求。建筑材料在建筑節(jié)能中扮演著一個(gè)非常重要的角色。
關(guān)鍵詞：節(jié)能技術(shù)；能源效率；規(guī)劃設(shè)計(jì)；建筑材料
Keywords：energy-savingtechnique；energyefficiency；programminganddesign；buildingmaterials
0引言
建筑能耗即建筑使用能耗，包括
采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器等方面的能耗。其中，以建筑采暖和空調(diào)能耗為主，占建筑總能耗的50％~70％。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國(guó)建筑能耗日益增長(zhǎng)。1999年我國(guó)建筑能耗占社會(huì)總能耗的比例已達(dá)到20％～25％。而在西方國(guó)家，建筑能耗一般占全國(guó)總能耗的30％～40％。所以，隨著人民生活水平的不斷提高、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快以及住房體制改革的深化，我國(guó)的建筑能耗必將進(jìn)一步增加。建筑能耗在我國(guó)增長(zhǎng)空間很大，是我國(guó)今后能源消耗的一個(gè)主要增長(zhǎng)點(diǎn)。1999年，美國(guó)的能源消費(fèi)總量約占全世界能源消費(fèi)總量的26％，其中的建筑能耗已經(jīng)接近于我國(guó)的能源消費(fèi)總量。因?yàn)槲覈?guó)的人口是美國(guó)人口的4.5倍左右，設(shè)想如果我國(guó)的人均建筑能耗水平達(dá)到目前美國(guó)的人均水平，那么我國(guó)的建筑能耗將占當(dāng)前全世界總能耗的40％。這種情況是難以想象的。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境舒適程度要求的不斷提高，我國(guó)建筑節(jié)能究竟如何辦呢？但建筑節(jié)能不能以犧牲人的舒適和健康為代價(jià)，否則節(jié)能便失去了意義。所謂的建筑節(jié)能是指在建筑中提高能源利用效率，用有限的資源和最小的能源消費(fèi)代價(jià)取得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)。因此，建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)、減排溫室氣體的重要措施，符合全球發(fā)展趨勢(shì)。其解決途徑只有兩種：一方面通過(guò)開(kāi)發(fā)利用
可再生能源及
節(jié)能建材等途徑降低建筑能耗的需求；另一方面要提高能耗系統(tǒng)的效率，從而降低終端能源使用量。
l實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的技術(shù)途徑及動(dòng)態(tài)
經(jīng)粗略估算，采取周密、有效的
建筑技術(shù)措施可以降低2／3～3／4的建筑能耗。因此，在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造和使用過(guò)程中，在滿足室內(nèi)環(huán)境舒適、衛(wèi)生、健康的條件下，采取合理有效的建筑節(jié)能技術(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和環(huán)保共進(jìn)的目標(biāo)。日本最近提出“建筑的節(jié)能與環(huán)境共存設(shè)計(jì)”的概念便是這一思想的體現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的技術(shù)途徑為：盡量減少建筑內(nèi)能源總需求量的同時(shí)，大力開(kāi)發(fā)利用可再生的新能源，從而減少使用在建筑領(lǐng)域內(nèi)易引起環(huán)境污染的能源。
1.1減少建筑內(nèi)的能源總需求量
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)國(guó)家，空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的65％。目前，我國(guó)的采暖空調(diào)和照明用能量近期增長(zhǎng)速度己明顯高于能量生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度，因此，減少建筑的冷、熱及照明能耗是降低建筑能耗總量的重要內(nèi)容，一般可從以下幾方面實(shí)現(xiàn)。
1.1.1建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)
面對(duì)全球能源環(huán)境問(wèn)題，不少全新的設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生，如低能耗建筑、零能建筑和
綠色建筑等，它們本質(zhì)上都要求建筑師從整體綜合設(shè)計(jì)概念出發(fā)，堅(jiān)持與能源分析專家、環(huán)境專家、
設(shè)備師和結(jié)構(gòu)師緊密配合。在建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)大范圍的氣候條件影響，針對(duì)建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，重視利用自然環(huán)境(如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等)創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，以盡量減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴。具體措施可歸納為以下三個(gè)方面：合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)(主要方法為：在建筑周圍布置樹(shù)木、植被、水面、假山、圍墻)；合理設(shè)計(jì)建筑形體(包括建筑整體體量和建筑朝向的確定)，以改善既有的微氣候；合理的建筑形體設(shè)計(jì)是充分利用建筑室外微環(huán)境來(lái)改善建筑室內(nèi)微環(huán)境的關(guān)鍵部分，主要通過(guò)建筑各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)和建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，可借助相關(guān)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如運(yùn)用天正建筑(Ⅱ)中建筑陰影模擬，輔助設(shè)計(jì)建筑朝向和居住小區(qū)的道路、綠化、室外消閑空間及利用CFD軟件，如：PHOENICS，F(xiàn)luent等，分析室內(nèi)外空氣流動(dòng)是否通暢。
1.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)
建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件(屋頂、墻、地基、
隔熱材料、
密封材料、門(mén)和窗、
遮陽(yáng)設(shè)施)的設(shè)計(jì)對(duì)建筑能耗、環(huán)境性能、室內(nèi)空氣質(zhì)量與用戶所處的視覺(jué)和熱舒適環(huán)境有根本的影響。一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的3％～6％，而節(jié)能卻可達(dá)20％～40％。通過(guò)改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的
熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi)，在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失，使建筑熱環(huán)境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。首先，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件的熱工性能，一般通過(guò)改變其組成材料的熱工性能實(shí)行，如歐盟新研制的熱二極管墻體(低費(fèi)用的薄片熱二極管只允許單方向的傳熱，可以產(chǎn)生
隔熱效果)和熱工性能隨季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的玻璃。然后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂�、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗軟件DOE－2.0的計(jì)算結(jié)果為指導(dǎo)，選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。最后，評(píng)估圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部件與組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，以確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
1.1.3提高終端用戶用能效率
高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與上述削減室內(nèi)冷
熱負(fù)荷的措施并行，才能真正地減少采暖、空調(diào)能耗。首先，根據(jù)建筑的特點(diǎn)和功能，設(shè)計(jì)高能效的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)，例如：
熱泵系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)和區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)等。然后，在使用中采用能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督和調(diào)控室內(nèi)的舒適度、室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況。如歐洲國(guó)家通過(guò)
傳感器測(cè)量周邊環(huán)境的溫、濕度和日照
強(qiáng)度，然后基于建筑動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)采暖和空調(diào)負(fù)荷，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。在其他的家電產(chǎn)品和辦公設(shè)備方面，應(yīng)盡量使用
節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品。如美國(guó)一般鼓勵(lì)采用“能源之星”的產(chǎn)品，而
澳大利亞對(duì)耗能大的家電產(chǎn)品實(shí)施最低能效標(biāo)準(zhǔn)(M
EPS)。
1.1.4提高總的能源利用效率
從一次能源轉(zhuǎn)換到建筑設(shè)備系統(tǒng)使用的終端能源的過(guò)程中，能源損失很大。因此，應(yīng)從全過(guò)程(包括開(kāi)采、處理、輸送、儲(chǔ)存、分配和終端利用)進(jìn)行評(píng)價(jià)，才能全面反映能源利用效率和能源對(duì)環(huán)境的影響。建筑中的能耗設(shè)備，如空調(diào)、熱水器、洗衣機(jī)等應(yīng)選用能源效率高的能源供應(yīng)。例如，作為燃料，天然氣比電能的總能源效率更高。采用第二代
能源系統(tǒng)，可充分利用不同品位熱能，最大限度地提高能源利用效率，如熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)。
1.2利用新能源
在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面，新能源的利用起至關(guān)重要的作用。新能源通常指非常規(guī)的可再生能源，包括有
太陽(yáng)能、地?zé)崮�、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。人們對(duì)各種太陽(yáng)能利用方式進(jìn)行了廣泛的探索，逐步明確了發(fā)展方向，使太陽(yáng)能初步得到一些利用，如：①作為太陽(yáng)能利用中的重要項(xiàng)目，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)較為成熟，美國(guó)、以色列、澳大利亞等國(guó)投資興建了一批試驗(yàn)性太陽(yáng)能熱發(fā)電站，以后可望實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱發(fā)電商業(yè)化；②隨著
太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展，國(guó)外己建成不少
光伏電站和“太陽(yáng)屋頂”示范工程，將促進(jìn)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)快速發(fā)展；③目前，全世界已有數(shù)萬(wàn)臺(tái)光伏水泵在各地運(yùn)行；④太陽(yáng)熱水器技術(shù)比較成熟，已具備相應(yīng)的
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但仍需進(jìn)一步地完善太陽(yáng)熱水器的功能，并加強(qiáng)
太陽(yáng)能建筑一體化建設(shè)；⑤被動(dòng)式
太陽(yáng)能建筑因構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低，已經(jīng)得到較廣泛應(yīng)用，其設(shè)計(jì)技術(shù)已相對(duì)較為成熟，已有可供參考的設(shè)計(jì)手冊(cè)；⑥太陽(yáng)能吸收式制冷技術(shù)出現(xiàn)較早，目前已應(yīng)用在大型空調(diào)領(lǐng)域；太陽(yáng)能吸附式制冷目前處于樣機(jī)研制和實(shí)驗(yàn)研究階段；⑦太陽(yáng)能
干燥和太陽(yáng)灶已得到一定的推廣應(yīng)用。但從總體而言，目前太陽(yáng)能利用的規(guī)模還不大，技術(shù)尚不完善，商品化程度也較低，仍需要繼續(xù)深入廣泛地研究。在利用地?zé)崮軙r(shí)，一方面可利用高溫地?zé)崮馨l(fā)電或直接用于采暖供熱和熱水供應(yīng)；另一方面可借助
地源熱泵和地道風(fēng)系統(tǒng)利用低溫地?zé)崮�。風(fēng)能發(fā)電較適用于多風(fēng)海岸線山區(qū)和易引起強(qiáng)風(fēng)的
高層建筑，在英國(guó)和香港已有成功的工程實(shí)例，但在建筑領(lǐng)域，較為常見(jiàn)的風(fēng)能利用形式是自然通風(fēng)方式。
2建筑節(jié)能新技術(shù)
理想的
節(jié)能建筑應(yīng)在最少的能量消耗下滿足以下三點(diǎn)，一是能夠在不同季節(jié)、不同區(qū)域控制接收或阻止
太陽(yáng)輻射；二是能夠在不同季節(jié)保持室內(nèi)的舒適性；三是能夠使室內(nèi)實(shí)現(xiàn)必要的通風(fēng)換氣。目前，建筑節(jié)能的途徑主要包括：盡量減少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失；降低建筑設(shè)施運(yùn)行的能耗。在這三個(gè)方面，高新技術(shù)起著決定性的作用。當(dāng)然建筑節(jié)能也采用一些傳統(tǒng)技術(shù)，但這些傳統(tǒng)技術(shù)是在先進(jìn)的試驗(yàn)論證和科學(xué)的理論分析的基礎(chǔ)上才能用于現(xiàn)代化的建筑中。
2.1減少能源消耗，提高能源的使用效率
為了維持居住空間的環(huán)境質(zhì)量，在寒冷的季節(jié)需要取暖以提高室內(nèi)的溫度，在炎熱的季節(jié)需要制冷以降低室內(nèi)的溫度，干燥時(shí)需要加濕，潮濕時(shí)需要抽濕，而這些往往都需要消耗能源才能實(shí)現(xiàn)。從節(jié)能的角度講，應(yīng)提高
供暖(制冷)系統(tǒng)的效率，它包括設(shè)備本身的效率、管網(wǎng)傳送的效率、用戶端的計(jì)量以及室內(nèi)環(huán)境的控制裝置的效率等。這些都要求相應(yīng)的行業(yè)在設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行質(zhì)量、節(jié)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)、設(shè)備材料以及經(jīng)營(yíng)管理模式等方面采用高新技術(shù)。如目前在
供暖系統(tǒng)節(jié)能方面就有三種新技術(shù)：①利用計(jì)算機(jī)、平衡閥及其專用智能儀表對(duì)管網(wǎng)流量進(jìn)行合理分配，既改善了供暖質(zhì)量，又節(jié)約了能源；②在用戶
散熱器上安設(shè)熱量分配表和溫度調(diào)節(jié)閥，用戶可根據(jù)需要消耗和控制熱能，以達(dá)到舒適和節(jié)能的雙重效果；③采用新型的
保溫材料包敷送暖管道，以減少管道的
熱損失。近年來(lái)低溫地板
輻射技術(shù)己被證明節(jié)能效果比較好，它是采用交聯(lián)
聚乙烯(PEX)管作為通水管，用特殊方式雙向循環(huán)盤(pán)于地面層內(nèi)，冬天向管內(nèi)供低溫?zé)崴?地?zé)�、太�?yáng)能或各種低溫余熱提供)；夏天輸入冷水可降低地表溫度(目前國(guó)內(nèi)只用于供暖)；該技術(shù)與
對(duì)流散熱為主的散熱器相比，具有室內(nèi)溫度分布均勻，舒適、節(jié)能、易計(jì)量、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
2.2減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失
建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要來(lái)自三部分：①外墻；②門(mén)窗；③屋頂。這三部分的節(jié)能技術(shù)是各國(guó)建筑界都非常關(guān)注的。主要發(fā)展方向是，開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的
保溫、隔熱材料和切實(shí)可行的構(gòu)造技術(shù)，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。
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