建筑节能的必要性其实施的途径

【摘 要】作为节约能源的大户“建筑”正在面临着转型,近二三十年来,在世界建筑发展的大潮流中,人们可以明显看出,建筑节能是其中的一个极为重要的热点,是建筑技术进步的一个重大标志,也是建筑界实施可持续发展战略的一个关键环节.本文通过对目前人类所面临气候条件及建筑节能的分析,进而提出我国实行建筑节能的必要性及实施的途径.

【关 键 词】建筑节能的必要性；建筑节能的途径

一、建筑节能的必要性

2009年12月在哥本哈根举行的世界气候大会,着重讨论了控制环境的进一步恶化,会议要求,应对气候变化工作要立足于推动科学发展,立足于加强生态文明建设,统筹经济发展和保护环境,统筹国内和国际两个大局,统筹现实需要和长远利益.要把应对气候变化作为国家经济社会发展的重大战略.加强对节能、提高能效、洁净煤、可再生能源、先进核能、碳捕集利用与封存等低碳和零碳技术的研发和产业化投入,加快建设以低碳为特征的工业、建筑和交通体系.

能源是发展国民经济,促进社会进步的重要基础,能源为经济发展提供了物质推动力,经济发展有赖于能源产业的发展.能源短缺肯定会制约经济的发展,而绝大多数能源是不可再生的,所以提高能源的有效利用效率已被视为增加能源投入的新途径.由于建筑能耗巨大,许多国家都把节能性建筑作为一个国策,一方面从建筑立法和节能技术上予以保证,另一方面从经济政策上加以引导,使节能性建筑不断完善,从而达到理想的节能目标,促进经济的迅速发展.

建筑是用能大户,据统计,截至目前为止我国房屋节能建筑总面积中只占全国房屋建筑总面积的4%左右,高耗能建筑占96%.高耗能建筑也正在造成严重的环境污染.由于建筑用能数量巨大,以及其对环境的重大影响,建筑节能事业就在世界上蓬勃兴起,成为大家共同关注的热点问题.建筑节能是科学发展建筑业的必然需要,建筑节能是可持续发展概念的具体体现,也是世界的建筑设计大潮流,同时又是建筑科学技术的一个新的增长点.建设节能建筑是缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染,促进经济持续发展的一项最直接、最廉价的根本措施.设计、建造使用节能建筑有利于国民经济持续、快速、健康发展,保护生态环境,我国建筑能源消耗高于发达国家,主要表现在建筑保温与供热系统状况差,随着现代化建设的发展和人发生活水平的提高,舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需要.建筑节能直接关系到国家资源战略和可持续发展战略的实施,根据发达国家经验,建筑能耗在未来商品总能耗中所占比例将上升很大.而在节能的同时还可以减少大量的二氧化碳,粉尘等污染排放,其经济效益,环境效益,社会效益都十分显著.为了子孙后代可持续利用国家能源资源,我们现在就必须节能,同时必须开发和利用新的资源.由此可见,建筑节能的意义十分重大.

二、建筑节能实施的途径

所谓建筑节能,就是在保证居室热舒适环境条件下,通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径,采用新型保温材料,把居住建筑在长期使用中的采暖与制冷能耗降下来.影响建筑节能的因素有很多,如建筑物体形系数、围护结构和传热系数、窗墙面积比、换气次数等.例如夏季常年出现连晴高温天气,夜间室外温度也居高不下,超过舒适性温度,需要强有力的降温措施.冬季虽然室外气温较高,但日照率太低,室外综合温度低,仍需要供暖才能维持房间热舒适,所以对建筑节能和环境质量的要求就会比较特殊.冬天要求保温节能,夏天则要求隔热节能.

建筑节能的途径主要有以下几个方面：

1.建筑朝向设计

朝向对建筑能耗的影响也十分重大.太阳的辐射的热在夏季会增加制冷负荷,在冬季则能降低采暖负荷.朝向选择时应从当地气象条件,地理环境,建筑用地等全面考虑,从节约用地的前提出发,优先采用本地区的最佳或接近最佳朝向,满足冬季能争取较多的日照,夏季避免过多的热,还应有利于自然通风,良好的自然通风,不仅有利于改善室内的热舒适程度,而且还可减少空调运行的时间,有利于降低建筑物的实际使用能耗.在建筑设计中平面应避开冬季主导风向,充分利用春、夏、秋季凉爽时段的自然通风,通过被动方式,利用室外气流带走室内产生的余热,从而保证室内的热舒适性,并缩短空调开启时间,达到节能的目的.从长期实践经验来看,南向是我国各地区者较为适宜的建筑朝向,但在建筑设计时会受到各方面因素的制约,不可能都采用南向,就应因地制宜合理确定建筑朝向,以满足节能与舒适的要求.

2.建筑物的平面布置

建筑平面的巧妙布局常能获得较为满意的节能效果.利用自然通风降低温度、改善居住环境是炎热地区节约空调电耗的重要方法；恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用,通过建筑物门窗的合理设置,形成通风口,组织并诱导自然通风,既起到节能作用又克服了空调室内空气品质差的弱点.

3.建筑体形系数

建筑体形系数是节能建筑设计特别要重视的问题.何为体形系数?体形系数就是指建筑物的外表面积与外表面积所包围的体积之比.建筑体形的变化,直接影响建筑采暖空调的能耗大小,体形系数越小,消耗的能耗就越小,从降低能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平,但过低的体形系数会压制建筑设计师的创作灵感,平面布局受到限制,使建筑造型呆板,使功能不能合理的安排,因此,在具体的设计过程中,须权衡利弊,合理确定建筑造型,凹凸面不要过多,尽可能减少建筑的护面积避免体形变化过多而使体形系数增大,应将体形系数定在一个标准规定的范围内,以减少建筑能耗.

4.建筑的护设计

4.1建筑的门窗

在建筑围护结构中,与墙体、屋面相比,门窗的保温隔热能力较差,能耗散失的较快,其能耗占总能耗的比例较大,要想保证日照,采光,通风等条件,应尽量减小外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量.具体节能措施有：控制窗墙比.窗墙比是指窗户洞口面积与护墙体的比值；提高外窗的气密性,减少冷空气渗透.如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料；改善门窗的保温性能.窗户可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃,镀膜玻璃,有条件的可采用低辐射玻璃；采用百叶窗帘、水平（见图1）、垂直（见图2）、挡板（见图1）等遮阳措施来提高门窗的保温隔热性能.图1、图2中水平遮阳板和垂直遮阳板外挑参数A、B示意：A---遮阳板外挑长度,B---遮阳板根部到窗对边距离

图3中挡板遮阳参数A、C、H、L示意：A---挡板距外墙的距离,C---挡板的高度,H---外窗的高度,L---外窗的宽度

4.2建筑的墙体

墙体是护结构的主体,由于外墙在整个建筑外包面积中占的比例最大,对建筑能耗的影响也最大.在严、寒地区冬季室内外温差达30～60℃以上,墙面传热造成的热损失非常可观.

因此外墙体的保温隔热是建筑节能的一个重要部分.在设计时应控制墙体的传热系数,采用保温性能好的砌体,如加砌混凝土自保温砌体,也可采用多层复合墙体,根据保温层位置的不同,复合墙体可分为外保温（图4）,内保温（图5）、及夹心保温墙体（图6）,每种保温形式有各自的优点跟缺点,墙体内保温和自保温由于结构的原因很难消除冷桥热桥,而采用外保温,由于保温层覆盖整个外墙面而有利于避免冷桥热桥的产生,内保温还会受二次装修的影响,并占用室内空间.夹心保温是两侧为墙体材料中间为保温材料,这种材料有利干其内外装修的优点.另一方面,墙体外保温体系可以保护主体结构,延长建筑物使用寿命,也可以方便地对旧有建筑物进行节能改造,从长远来看,外保温的优越性明显高于其它形式,因此外墙应优先采用外保温来达到节能目的.

4.3建筑的屋面

在不断改进建筑外窗、外墙的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究.屋顶在整个建筑围护结构中所占的比例虽然远低于外墙,但对顶层房屋而言,却是比例最大的围护结构,其保温隔热性能的好坏,直接影响顶层房屋的室内热环境与建筑能耗,与外墙一样,也应控制传热系数,我们可以采用高效保温材料作为屋面的保温层,也可采用倒置式屋面（图7）或架空型保温屋面（图8）等方式来达到提高屋面保温隔热性能的目的.采用高效保温材料作为屋面的保温层,根据保温层的位置分内外保温,一般屋面大多采用外保温,传统的做法是保温层设在防水层内,现在更科学的做法是保温层设在防水层外的倒置式保温屋面,既提高防水层的耐久性,又达到保温隔热效果.

屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大,导热系数较高的保温材料,以免屋面重量,厚度过大；其二是屋面保温不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔经排除保温层内不易排出的水分.

5.绿化

近年来由于城市绿地不断减少,加之空调的大量使用,导致“热岛效应”,空气环境日益恶化,给建筑节能带来负效应.1块草地和1块沥青地面的表面温度差可达14℃以上.绿地每天蒸发大量水份,带走大量热量,为建筑物创造了十分有利的周围环境条件,同时美化了城市,改善了空气品质.因此,在城市规划和建设的同时,大力发展庭院绿化、创造优美小区是造福人类的大事.

6.采暖系统的节能

城市供暖实行城市集中供暖和区域供暖,合理提高锅炉的负荷,改善锅炉运行效率,采用管网水平衡技术,以及加强供热管道保温,可以大大提高热效率.除此之外.应该运用高技术成果开发高效节能的建筑设备,利用可再生能源,充分提高采暖空调系统的用能效率,从而节约能源.

三、结语

建筑节能是一项系统工程,在策划、实施及取得实效的长时间过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节.作为设计行业的人员,在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件.因地制宜,就地取材,合理利用.并且应建立寿命周期成本观念,按建筑寿命50年内发生的各项费用,取其总和较低者作为选取决策的依据,不应只考虑一次消费最低者.同时,我们更应重视综合设计过程这个新观念,在方案之初即组织相关专业工种介入,统筹考虑相互影响,寻求合理的解决方案.

可以预见,随着建筑节能工作的深入开展,以及人们对改善建筑热环境的迫切要求,建筑节能必将得到更加迅速的发展.推广建筑节能势在必行,全社会的每一位从业者,都要负起社会责任,积极推进建筑节能.