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中國礦業(yè)大學《人與建筑環(huán)境》通識選修課論文題目:淺談關于我國的建筑節(jié)能姓名班級學號學期任課教師2010年12月25日淺談關于我國的建筑節(jié)能摘要:建筑,是我們生活中的最常見的空間形式,對我們的生活有著極其重要的影響。而我們又面臨著很嚴峻的能源形勢,建筑節(jié)能對我國的經濟發(fā)展具有巨大的推動作用。關鍵詞:建筑節(jié)能新技術新能源建筑,是我們生活中的最常見的空間形式,對我們的生活有著極其重要的影響。而我們又面臨著很嚴峻的能源形勢,建筑節(jié)能對我國的經濟發(fā)展具有巨大的推動作用。我國是一個建筑大國,每年新建房屋面積高達17-18億平方米,超過所有發(fā)達國家每年建成建筑面積的總和。隨著全面建設小康社會的逐步推進,建設事業(yè)迅猛發(fā)展,建筑能耗迅速增長。所謂建筑能耗指建筑使用能耗,包括采暖、空調、熱水、家用電器、電梯等方面的能耗。其中采暖、空調能耗約占60%~70%。我國既有的近400億平方米建筑,僅有1%為節(jié)能建筑,其余無論從建筑圍護結構還是采暖空調系統(tǒng)來衡量,均屬于高耗能建筑。單位面積采暖所耗能源相當于緯度相近的發(fā)達國家的2~3倍。這是由于我國的建筑圍護結構保溫隔熱性能差,采暖用能的2/3白白跑掉。而每年的新建建筑中真正稱得上“節(jié)能建筑”的還不足1億平方米,建筑耗能總量在我國能源消費總量中的份額已超過27%,逐漸接近三成。由于我國是一個發(fā)展中國家,人口眾多,人均能源資源相對匾乏。國民經濟要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,推行建筑節(jié)能勢在必行、迫在眉睫。目前,我國建筑用能浪費極其嚴重,而且建筑能耗增長的速度遠遠超過我國能源生產可能增長的速度,如果聽任這種高耗能建筑持續(xù)發(fā)展下去,國家的能源生產勢必難以長期支撐此種浪費型需求,從而不得不被迫組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造,這將要耗費更多的人力物力。在建筑中積極提高能源使用效率,就能夠大大緩解國家能源緊缺狀況,促進我國國民經濟建設的發(fā)展。因此,建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)國家節(jié)能規(guī)劃目標、減排溫室氣體的重要措施,符合全球發(fā)展趨勢。下面粗略的探討一下節(jié)能的技術實現(xiàn)途徑。一、減少能源總需求量在發(fā)達國家,空調采暖能耗占建筑能耗的65%。目前,我國的采暖空調和照明用能量近期增長速度己明顯高于能量生產的增長速度,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容,可從以下幾方面實現(xiàn)。面對全球能源環(huán)境問題,不少全新的設計理念應運而生,如低能耗建筑、零能建筑和綠色建筑等,它們本質上都要求建筑師從整體綜合設計概念出發(fā),堅持與能源分析專家、環(huán)境專家、設備師和結構師緊密配合。在建筑規(guī)劃和設計時,根據(jù)大范圍的氣候條件影響,針對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)造良好的建筑室內微氣候,以盡量減少對建筑設備的依賴。具體措施可歸納為以下三個方面:合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設計(主要方法為:在建筑周圍布置樹木、植被、水面、假山、圍墻);合理設計建筑形體(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;合理的建筑形體設計是充分利用建筑室外微環(huán)境來改善建筑室內微環(huán)境的關鍵部分,主要通過建筑各部件的結構構造設計和建筑內部空間的合理分隔設計得以實現(xiàn)。建筑圍護結構組成部件(屋頂、墻、地基、隔熱材料、密封材料、門和窗、遮陽設施)的設計對建筑能耗、環(huán)境性能、室內空氣質量與用戶所處的視覺和熱舒適環(huán)境有根本的影響。通過改善建筑物圍護結構的熱工性能,在夏季可減少室外熱量傳入室內,在冬季可減少室內熱量的流失,使建筑熱環(huán)境得以改善,從而減少建筑冷、熱消耗。首先,提高圍護結構各組成部件的熱工性能,一般通過改變其組成材料的熱工性能實行。然后,根據(jù)當?shù)氐臍夂?、建筑的地理位置和朝向,選擇圍護結構組合優(yōu)化設計方法。最后,評估圍護結構各部件與組合的技術經濟可行性,以確定技術可行、經濟合理的圍護結構。高能效的采暖、空調系統(tǒng)與上述削減室內冷熱負荷的措施并行,才能真正地減少采暖、空調能耗。首先,根據(jù)建筑的特點和功能,設計高能效的暖通空調設備系統(tǒng),例如: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)督和調控室內的舒適度、室內空氣品質和能耗情況。從一次能源轉換到建筑設備系統(tǒng)使用的終端能源的過程中,能源損失很大。因此,應從全過程(包括開采、處理、輸送、儲存、分配和終端利用)進行評價,才能全面反映能源利用效率和能源對環(huán)境的影響。建筑中的能耗設備,如空調、熱水器、洗衣機等應選用能源效率高的能源供應。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。二:利用新能源在節(jié)約能源、保護環(huán)境方面,新能源的利用起至關重要的作用。新能源通常指非常規(guī)的可再生能源,包括有太陽能、地熱能、風能、生物質能等。人們對各種太陽能利用方式進行了廣泛的探索,逐步明確了發(fā)展方向,使太陽能初步得到一些利用,但從總體而言,目前太陽能利用的規(guī)模還不大,技術尚不完善,商品化程度也較低,仍需要繼續(xù)深入廣泛地研究。在利用地熱能時,一方面可利用高溫地熱能發(fā)電或直接用于采暖供熱和熱水供應;另一方面可借助地源熱泵和地道風系統(tǒng)利用低溫地熱能。風能發(fā)電較適用于多風海岸線山區(qū)和易引起強風的高層建筑,在建筑領域,較為常見的風能利用形式是自然通風方式。在節(jié)約不可再生能源的同時,人類還在尋求開發(fā)利用新能源以適應人口增加和能源枯竭的現(xiàn)實,這是歷史賦予現(xiàn)代人的使命,而新能源有效地開發(fā)利用必定要以高科技為依托。如開發(fā)利用太陽能、風能、潮汐能、水力、地熱及其他可再生的自然界能源,必須借助于先進的技術手段,并且要不斷地完善和提高,以達到更有效地利用這些能源。如人們在建筑上不僅能利用太陽能采暖,太陽能熱水器還能將太陽能轉化為電能,并且將光電產品與建筑構件合為一體,如光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽板、光電窗間墻、光電天窗以及光電玻璃幕墻等,使耗能變成產能。三:建筑技能新技術理想的節(jié)能建筑應在最少的能量消耗下滿足以下三點,一是能夠在不同季節(jié)、不同區(qū)域控制接收或阻止太陽輻射;二是能夠在不同季節(jié)保持室內的舒適性;三是能夠使室內實現(xiàn)必要的通風換氣。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;減少建筑圍護結構的能量損失;降低建筑設施運行的能耗。在這三個方面,高新技術起著決定性的作用。當然建筑節(jié)能也采用一些傳統(tǒng)技術,但這些傳統(tǒng)技術是在先進的試驗論證和科學的理論分析的基礎上才能用于現(xiàn)代化的建筑中。為了維持居住空間的環(huán)境質量,在寒冷的季節(jié)需要取暖以提高室內的溫度,在炎熱的季節(jié)需要制冷以降低室內的溫度,干燥時需要加濕,潮濕時需要抽濕,而這些往往都需要消耗能源才能實現(xiàn)。從節(jié)能的角度講,應提高供暖(制冷)系統(tǒng)的效率,它包括設備本身的效率、管網傳送的效率、用戶端的計量以及室內環(huán)境的控制裝置的效率等。這些都要求相應的行業(yè)在設計、安裝、運行質量、節(jié)能系統(tǒng)調節(jié)、設備材料以及經營管理模式等方面采用高新技術。減少建筑圍護結構的能量損失建筑物圍護結構的能量損失主要來自三部分:外墻、窗和屋頂。這三部分的節(jié)能技術是各國建筑界都非常關注的。主要發(fā)展方向是,開發(fā)高效、經濟的保溫、隔熱材料和切實可行的構造技術,以提高圍護結構的保溫、隔熱性能和密閉性能。就墻體節(jié)能而言,傳統(tǒng)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(jié)能和環(huán)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、加氣混凝土及膠粉聚苯顆粒漿料等。這些材料的生產、制作都需要采用特殊的工藝、特殊的設備,而不是傳統(tǒng)技術所能及的。。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。外窗的能耗包括通過玻璃、窗框的傳熱,窗縫的空氣滲透,夏天太陽輻射得熱三個方面。普通外窗的能耗遠遠大于外墻。傳統(tǒng)方法有控制窗墻比(窗戶面積與窗戶面積加外墻面積之比值);提高門窗制作質量,加密封條,減少冷風滲透等;注意隔熱條的選用(隔熱條對隔熱門窗的整體穩(wěn)定性起到關鍵作用)。門窗節(jié)能中,改善窗戶保溫效果是比較有效的手段之一。市場上中高檔的住宅產品多采用中空玻璃、隔熱玻璃、反熱玻璃等,隨著節(jié)能技術的發(fā)展,在成熟產品中的應用也逐步在得到加強。屋頂?shù)谋亍⒏魺崾菄o結構節(jié)能的重點之一。在寒冷的地區(qū)屋頂設保溫層,以阻止室內熱量散失;在炎熱的地區(qū)屋頂設置隔熱降溫層以阻止太陽的輻射熱傳全室內;而在冬冷夏熱地區(qū)(黃河全長江流域),建筑節(jié)能則要冬、夏兼顧。保溫常用的技術措施是在屋頂防水層下設置導熱系數(shù)小的輕質材料用作保溫;也可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(yōu)良,紙纖維經過硼砂阻燃處理,也能防火。施工時,先將屋頂?shù)尼攲訆A層,再將紙纖維噴吹入內,形成保溫層。屋頂隔熱降溫的方法有:架空通風、屋頂蓄水或定時噴水、屋頂綠化等。以上做法都能不同程度地滿足屋頂節(jié)能的要求,但目前最受推崇的是利用智能技術、生態(tài)技術來實現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望,如太陽能集熱屋頂和可控制的通風屋頂?shù)取2膳?、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低這部分能耗將對節(jié)能起著重要的作用,在這方面一些成功的技術措施很有借鑒價值。辦公樓在建筑圍護方面采用了先進的節(jié)能控制系統(tǒng),建筑內部采用通透式夾層,以便于自然通風;通過建筑物背面的格子窗進風,建筑物正面頂部墻上的格子窗排風,形成貫穿建筑物的自然通風。辦公樓使用的是高效能冷熱鍋爐和常規(guī)鍋爐,兩種鍋爐由計算機系統(tǒng)控制交替使用。通過埋置于地板內的采暖和制冷管道系統(tǒng)調節(jié)室溫。該建筑還采用了地板下輸入冷水通過散熱器制冷的技術,通過在車庫下面的深井用水泵從地下抽取冷水進入散熱器,再由建筑物旁的另一回水井回灌。為了減少人工照明,辦公樓采用了全方位組合型采光、照明系統(tǒng),由建筑管理系統(tǒng)控制;每一單元都有日光,使用者和管理者通過檢測器對系統(tǒng)遙控;在100座的演講大廳,設置有兩種形式的照明系統(tǒng),允許有0%?100%的亮度,采用節(jié)能型管型熒光燈和白
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