/我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析及對策贠英偉1吳香國2范豐麗1(1.洛陽工業(yè)高等?？茖W校,洛陽471003;2.哈爾濱工程高校,哈爾濱150001摘要:建筑節(jié)能是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,也是我國經(jīng)濟工作中的戰(zhàn)略重點之一。從建筑節(jié)能的基本概念動身,分析當前我國的建筑能耗狀況,從建筑規(guī)劃設計、圍護結(jié)構(gòu)以及采暖空調(diào)等角度有針對性的提出了各種節(jié)能的措施,對推動和完善我國建筑節(jié)能具有很強的參考價值。關鍵詞:建筑節(jié)能;建筑能耗;規(guī)劃設計;圍護結(jié)構(gòu)中圖分類號:TU201.5文獻標識碼:A文章編號:1673-1980(200601-0062-04自19世紀70年頭世界能源危機以來,各國都特別重視節(jié)約能源的問題,從而興起了世界性的節(jié)能運動,并把節(jié)能和煤炭、石油、自然氣、水電四大常規(guī)能源合稱為五大能源。今日,節(jié)約能源、提高能源利用率已成為各行各業(yè)在謀求提高勞動生產(chǎn)率的同時所追求的另一個目標。在我國,雖然能源總量居世界第三位,但人均能源占有量卻不到世界平均水平的一半。能源短缺問題將成為我國將來經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要限制因素。大力開展節(jié)能工作則是消退這個制約因素的有效方法,也是解決我國能源短缺問題的關鍵。在發(fā)達國家,建筑能耗和工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸?shù)刃袠I(yè)的能耗處于并列地位,同屬于民生能耗。而且建筑能耗在各國總能耗中所占的比例很大,達到了30%~40%,我國亦然,建筑業(yè)不但是一個耗能大戶,而且還是我國國民經(jīng)濟中的一個支柱產(chǎn)業(yè)。因此,建筑節(jié)能是緩解我國能源緊缺沖突、改善人民生活環(huán)境質(zhì)量、減輕環(huán)境污染、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的關鍵一環(huán),推廣建筑節(jié)能將是我國發(fā)展住宅建設的一項長期國策。1建筑節(jié)能的基本概念建筑節(jié)能的概念有廣義和狹義之分。廣義節(jié)能要考慮建筑物整個壽命周期內(nèi)的能源流淌狀況,和廣義節(jié)能相對應的建筑節(jié)能技術(shù)即是綠色建筑;狹義的建筑節(jié)能通常對構(gòu)部件的組合、加工、建立及建筑的運用過程中的能耗關注較多,尤其是建筑運轉(zhuǎn)過程中的能耗,是狹義節(jié)能探討的重點。和狹義節(jié)能相對應的建筑節(jié)能技術(shù)是節(jié)能建筑。通常所說的建筑節(jié)能即為狹義上的建筑節(jié)能,本文后續(xù)部分所提的建筑節(jié)能也均指狹義的建筑節(jié)能。建筑能耗包括建立能耗和運用能耗兩大部分,我們一般把建筑節(jié)能的范圍定義為削減建筑運用過程中的能耗,因此,通常意義上講的建筑能耗主要指建筑運用能耗。建筑節(jié)能是在許多學科邊緣的交叉和結(jié)合后形成的,是一門綜合性的技術(shù),它包含了多個領域。在發(fā)達國家,建筑節(jié)能閱歷了三個階段:第一階段,energysavinginbuildings,即在建筑中節(jié)約能源;其次階段,energyconservationinbuildings,即在建筑中保持能源,削減熱損失;第三階段,energyefficiencyinbuildings,即提高建筑中的能源利用效率。在我國現(xiàn)在仍統(tǒng)稱為建筑節(jié)能,但其含義應當進到第三層意思:即在建筑中合理運用和有效利用能源,不斷提高能源利用效率。由于建筑用能關系到國計民生,量大面廣,因此節(jié)約建筑用能是建筑設計中的重中之重,為了國民經(jīng)濟持續(xù)、快捷、健康的發(fā)展,就必需搞好建筑節(jié)能。2我國建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及差距我國建筑節(jié)能工作起步較晚,能源奢侈嚴峻。近年來,我國建筑規(guī)?？焖贁U大,截至2002年底全國城鄉(xiāng)房屋建筑面積共計為388億m2。21世紀頭20年內(nèi),建筑業(yè)仍將快速發(fā)展。目前每年建成的房屋達16~20億m2,比全部發(fā)達國家一年建成的房屋建筑面積的總和還要多,如此巨大的建筑規(guī)模,在世界上是空前的[1]。但是,不僅有近400億m2建筑中99%為高能耗建筑,而且新建的數(shù)量巨大的房屋建筑中,95%以上的是高能耗建筑。如我國建筑采暖耗收稿日期:2005-10-11作者簡介:贠英偉(1979-,男,河南洛陽人,講師,碩士,探討方向:建筑結(jié)構(gòu)設計。第8卷第1期重慶科技學院學報(自然科學版2006年3月62??注:北京幾個小區(qū)運用蒸汽鍋爐采暖;1kWh=3.6×106J;kgce的定義是:凡能產(chǎn)生29.27MJ的熱量(低位的任何數(shù)量的燃料折合為1kg標準煤。表1德國建筑采暖能耗指標[2]表2我國集中供暖能耗調(diào)查結(jié)果[5]熱量,外墻大體上為和我們氣候條件接近的發(fā)達國家的4￣5倍,屋頂為2.5~5.5倍,外窗為1.5~2.2倍,門窗透氣性為3~6倍,單位建筑面積采暖總能耗高達氣候條件相近的發(fā)達國家新建建筑的3~4倍。近30年來,發(fā)達國家致力于建筑節(jié)能。尤其是20世紀90年頭以來,在建筑熱舒適性接著改善的前提下,單位建筑面積的能源消耗量進一步減小。德國采暖度日數(shù)和北京一帶相近,有對比條件,以德國為例,表1為德國采暖能耗逐步降低狀況。從表中可以看出,目前德國新建建筑能耗已降低至20多年前消耗量的1/6~1/4。而我國到2002年只在城市中建成節(jié)能建筑2.4億m2(包括節(jié)能率30%及50%的,僅占全國城市建筑面積的2.1%。因此,從整體上說,我國現(xiàn)在的建筑能耗水平和傳統(tǒng)建筑相比變更不大,有些地方甚至還不如以往的傳統(tǒng)建筑。如我國南方地區(qū)原來普遍接受24磚墻作外墻,現(xiàn)在不少建筑改用19混凝土空心砌塊墻作外墻。這些做法使得建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能降低,建筑能耗增加,建筑熱環(huán)境惡化。從表1、表2比較我國和德國的采暖能耗,就可以看出我們和發(fā)達國家的差距。應當留意到,我國一般室外溫度5~10℃時才起先供暖,供暖基準溫度16℃左右,而發(fā)達國家天氣漸冷感到不適即行供暖,采暖期較長,供暖溫度一般為18~22℃。在這樣的狀況下,我國單位建筑面積采暖能耗仍達目前發(fā)達國家標準的3倍以上。分析可見,我國建筑能耗是巨大的,奢侈是嚴峻的,同時看到建筑節(jié)能的潛力是巨大的。為此,要下定決心,快速實行堅決有效的措施,使建筑節(jié)能工作取得跨越式大發(fā)展。3實現(xiàn)建筑節(jié)能的方法策略3.1優(yōu)化建筑規(guī)劃設計在建筑規(guī)劃階段,要慎重考慮建筑物的朝向、間距等因素對節(jié)能的影響。建筑物的朝向?qū)τ诮ㄖ?jié)能有很大的影響。冬季應有適量的陽光射入室內(nèi),避開冷風吹襲;夏季則盡量削減太陽直射室內(nèi)及外墻面,有良好的通風。可見,從節(jié)能和熱環(huán)境考慮,建筑物以南北向或接近南北向為好,避開東西向,若不能都為南北向,主要房間宜設在冬季背風和朝陽的部位,削減圍護結(jié)構(gòu)的散熱量。同時,留意建筑間距和節(jié)能的關系,使建筑南墻的太陽輻射面積在整個采暖季節(jié)中不因其它建筑的遮擋而削減。在建筑設計中,原則上應削減建筑物外表面積,適當限制建筑體型系數(shù),即建筑物外表面積和其所包圍的體積之比。體型系數(shù)越大,說明單位建筑空間所分擔的熱散失面積越大,能耗就越多。有探討資料表明,體型系數(shù)每增大0.01,耗熱量指標約增加2.5%。一般宜限制在0.30以下[4]。建筑體型系數(shù)還和建筑物的體型是否規(guī)整及建筑的體量大小有關。一般來說限制或降低體型系數(shù)的方法有:(1削減建筑面寬,加大建筑進深;(2增加建筑物的層數(shù);(3加大建筑長度或增加組合;(4建筑體型不宜變更年份建筑能耗/(kWh/m2?a折合標準煤/(kgce/m2?a1984年以前1984年1990年1995年2001年200~250150~200100~150100~12530~7024.6~30.818.5~24.612.3~18.512.3~15.42.7~北京住宅北京高校北京幾個小區(qū)天津住宅東北住宅華北、西北住宅調(diào)查對象煤耗/(kgce/m2電耗/(kWh/m2水耗/(kg/m2共折標準煤/(kgce/m263??過多。所以建筑外形選用長條型,而體型困難,凹凸面過多的塔式住宅對節(jié)能不利。應重視造型規(guī)整,如住宅應盡量接受多單元的“一”字型,特別是采暖住宅建設應增加層數(shù),避開建立單元少特別是點式平面的低層住宅。3.2圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能推廣建筑節(jié)能,主要是要提高建筑圍護結(jié)構(gòu)(包括墻、門窗、屋頂?shù)鹊谋匦阅堋?.2.1墻體節(jié)能在建筑圍護結(jié)構(gòu)中,墻體在采暖能耗中所占的比例最大,約占總能耗的32.1%~36.2%,因此,如何改善墻體的保溫性能成為重中之重。目前,我國節(jié)能住宅的外墻保溫劃分為內(nèi)保溫、夾心保溫、外保溫及綜合保溫四種保溫形式,它們對降低墻體耗熱指標都具有良好效果,但在節(jié)能效率上又存在較大的差別。外墻外保溫是建設部提倡推廣的主要保溫形式,其保溫方式最為干脆,效果也最好,是我國目前應用最多的一項建筑保溫技術(shù)。外墻外保溫技術(shù)始于16世紀,隨著全球能源驚惶形勢的影響,該技術(shù)將是以后建筑節(jié)能的一種趨勢。該技術(shù)可廣泛地應用于新建墻體和舊建筑物外墻的改造,和傳統(tǒng)的保溫方式相比,節(jié)能效果更好;該外墻保溫系統(tǒng)體系對北方寒冷地區(qū)的采暖節(jié)能和華東地區(qū)的采暖、隔熱節(jié)能,以及南方地區(qū)隔熱節(jié)能均適用,是國內(nèi)外墻外保溫行業(yè)最優(yōu)秀的體系之一。外保溫既適用于新建建筑的保溫節(jié)能,又可用于既有建筑的節(jié)能改造。利用聚苯板易切割的特性,還能將其切割成各種裝飾線條及歐式造型,用以滿足室內(nèi)裝飾的須要,增加建筑的美感效果。3.2.2門窗節(jié)能在建筑圍護結(jié)構(gòu)的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護部件中,門窗的絕熱性最差,是影響室內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能的主要因素。就我國目前典型的圍護部件而言,門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40%~50%。建筑門窗擔當隔絕和溝通室內(nèi)外這兩個相互沖突的任務。因此,增加門窗的保溫隔熱性能,削減門窗的能耗,是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。(1應區(qū)分不同朝向限制窗墻比,盡量避開東西向開大窗,提高窗戶的遮陽性能,可用固定式或活動式遮陽。同時加強窗戶的氣密性,除了接受氣密條,提高外窗氣密水平外,還應提高窗用型材的規(guī)格尺寸、精確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量,削減開啟縫的寬度達到削減空氣滲透的目的。(2改善鑲嵌部分的保溫實力:其主要方法是設法增加其空間層數(shù)和提高鑲嵌材料對紅外線的反射實力以改善其保溫性能。(3加強窗框部分的保溫措施:其主要方法是對窗框進行斷熱處理,用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間,加大窗框的熱阻,或利用空腹鋼窗內(nèi)的空氣間層達到增加窗框熱阻的目的;同時,選用導熱系數(shù)較小的塑料窗框以削減通過窗框部分的熱耗。3.2.3屋面節(jié)能屋面節(jié)能的原理和墻體節(jié)能一樣,通過改善屋面層的熱工性能阻擋熱量的傳遞。屋面的節(jié)能措施要點:一是屋面保溫層不宜選用密度較大,導熱系數(shù)較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料,以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應設置排氣孔以解除保溫層內(nèi)不易排出的水分。現(xiàn)在,一些建筑的屋面保溫,接受巖棉板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍寶巖或水泥珍寶巖作法,就克服了常規(guī)作法的諸多缺點,另外諸如膨脹型泡沫聚苯板等高效保溫材料已經(jīng)起先應用于屋面。其實,屋面的利用是城市空間利用的一個重要方面,通常民用建筑約占城市土地面積的1/4,充分利用屋面對開發(fā)城市、改善生態(tài)環(huán)境、完善城市化建設具有重大意義,蓄水屋面和屋頂花園就是其中多功能綜合利用屋面的形式[3]。3.3采暖系統(tǒng)的節(jié)能居住建筑的共同特點是供人們居住運用,而且一般都是晝夜連續(xù)運用的,對室溫順空氣質(zhì)量有較高的要求,建筑節(jié)能的重點之一就是放在節(jié)約采溫煦降溫能耗上。主要措施有以下幾點:(1要從合理規(guī)劃和選擇采暖設備起先,改善采暖供熱系統(tǒng)的設計和運行管理,以提高鍋爐的運行效率;加強管道的保溫,以提高室外管道的輸送效率。(2為提高采暖系統(tǒng)熱效率,應主動發(fā)展集中供熱,以最大限度地節(jié)約燃料消耗;對短期內(nèi)不能聯(lián)網(wǎng)集中供熱的小區(qū),應先著手建小區(qū)集中鍋爐房供暖,并留出接網(wǎng)余地。(3主動推動城鎮(zhèn)供熱體制改革,逐步實行按用熱量分戶計量的收費方法,確立熱能消費意識,提高節(jié)能主動性,形成節(jié)能機制。64??總之,采暖節(jié)能的目標應符合國家《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分》提出的具體要求,將采暖能耗限制在規(guī)定水平上。3.4空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能空調(diào)整能主要指對限制室內(nèi)溫、濕度的空調(diào)系統(tǒng)及設備接受先進技術(shù)或合理方式以達到節(jié)約能耗目的。因此室內(nèi)環(huán)境限制節(jié)能技術(shù)的探討和設備開發(fā),對制冷空調(diào)系統(tǒng)進行智能限制,使空調(diào)設備或系統(tǒng)以合理的運行方式工作,提高空調(diào)設備的運行效率,達到“高效節(jié)能、耗電量少、制冷量大”,最大限度減低運行能源,是當前我國建筑節(jié)能重要一環(huán)。建議空調(diào)整能可以從以下幾方面進行:(1合理的限制室內(nèi)參數(shù),減低空調(diào)冷負荷。在進行空調(diào)設計時合理的選擇室內(nèi)設計溫度和濕度,避開夏季盲目低溫順冬季接受過高溫度。(2提高制冷系統(tǒng)的效率。在制冷機負荷相同的狀況下,冷凍水溫度越高,冷卻水溫度越低,制冷機的效率越高,因此選用合理的冷凍水溫度,并盡量選用高效冷卻塔,降低冷卻水溫度。(3接受蓄冷系統(tǒng)。在實施峰谷電價的地區(qū),可在低電價時段接受冰蓄冷系統(tǒng)將水制成冰來儲存冷量,高電價時段再將冷量釋放出來。4結(jié)論近20多年,我國建筑節(jié)能工作取得了確定的成果,各地建成了許多節(jié)能示范小區(qū);但是,總體進展緩慢,新建建筑執(zhí)行節(jié)能標準的也是鳳毛麟角,和發(fā)達國家的差距越拉越大。因此要想推動我國建筑節(jié)能工作,取得跨越式發(fā)展,除了做好建筑節(jié)能技術(shù)的開發(fā)外,必需做好以下幾方面工作:(1建立和健全建筑法規(guī)體系,使建筑節(jié)能工作走向法制化軌道,依法推動和監(jiān)管建筑節(jié)能工作,使當前有節(jié)能標準不依,違反強制性標準也無人追究的問題從根本上得到解決。(2借鑒發(fā)達國家的閱歷,實行適當?shù)慕?jīng)濟激勵政策,比如對開發(fā)節(jié)能建筑的地產(chǎn)開發(fā)商進行減稅甚至免稅的激勵;對購買節(jié)能住宅的居民,供應實惠的抵押貸款政策;對低收入家庭購買節(jié)能住房的進行補貼等等。(3加強公眾宣揚,提高社會民眾的節(jié)能意識,意識到能源問題的嚴峻性,從長遠利益動身,支持和認購節(jié)能住宅。我國正面臨大規(guī)模建筑現(xiàn)代化,同時要走可持續(xù)發(fā)展的道路,推廣適合我國國情的、帶有先進性的節(jié)能建筑,是必需邁出的一步。我國的建筑節(jié)能有著巨大的潛力,前景是光明的。只要我們細致扎實地在以下各個環(huán)節(jié)中做好工作,就可以有效地降低建筑耗能量,利用“后發(fā)”優(yōu)勢,迎頭趕上,為中國建筑業(yè)、能源業(yè)作出貢獻。參考文獻[1]涂逢祥,王慶一.建筑節(jié)能探討報告[A].建筑節(jié)能(42[C].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.11-32.[2]涂逢祥,邸占英,張振寧.英、法、德三國建筑節(jié)能標準近期進展[A].建筑節(jié)能(37[C].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002,06.131-138.[3]謝浩,徐宇龍,張倫琳.建筑節(jié)能問題[J].住宅科技,2002,(12:31-34.[4]黃曉瑩.論建筑設計和建筑節(jié)能[J].工業(yè)建筑.2003,33(10:1-4.[5]“九五”期間供暖能耗調(diào)查報告(2002[EB/OL].www,2002.SituationAnalysisandMeasuresofBuildingEnergyConservationYUNYing-wei1WUXiang-guo2FANFeng-li1(1.LuoyangCollegeofTechnology,Luoyang471003;2.HarbinEngineeringUniversity,Harbin1