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根据对江苏地区农村住宅建筑节能的分析,并通过统计大量文献中对农村住宅建筑节能指标的描述,可将江苏地区农村住宅建筑节能评价指标归纳为建筑外形设计、围护结构、设备节能、新能源的利用这四个主要方面进行评价。对这四个指标做进一步分解,可以得出19个子指标,
2江苏地区农村住宅建筑节能的综合评价方法
2.1信息熵方法对建筑节能评价指标的筛选
为了从已经构建的初始评价指标中提取主要评价指标,可以采用信息熵法剔除其中对评价影响不大的指标。具体操作步骤及方法如下:第一步:将初始的指标矩阵进行标准化处理。假定所选的评估对象有N个,初始的指标有M个,则可以构建N×M阶的矩阵,定义为矩阵A。按照式(1)进行标准化后的矩阵为A′。a′ij=(1)第二步:熵值的求取。令pj表示熵值,则,Πij=pj=-ΠijlnΠij(2)第三步:熵权的确定。Wj表示求出的熵权的大小,则,Wj=(3)第四步:确定某个评价指标的具体权重。权重值用Qj表示,则,Qj=(4)第五步:将第三步求出的熵权与第四步求出的具体权重进行结合,剔除冗余指标,确保评价的稳定性。
2.2BP神经网络方法对农村住宅建筑节能的综合评价
BP神经网络可以用于逼近任意的一个非线性的函数,同时具有超强的自适应以及存储能力。采用BP神经进行评价时,其运行的主要思想就是将搜集到数据输入到该系统中,然后系统进行自我训练,拟合各指标间的最优关系,并自动记忆、存储所选指标对综合评价对象的影响权值,继而对类似对象做出客观的评价。在进行BP神经网络训练之前需要构建BP神经网络结构,主要需要以下参数。
(1)BP神经网络的节点数与层数的确定BP神经网络结构的确定需先确定输入、输出层节点数、隐含层的层数以及隐含层节点。输入层节点数为指标个数,输出层节点数为建筑节能综合评价指标。在规模不大的情况下,常采用一个隐含层。隐含层节点数可根据式(5)确定。Ny=(5)其中,Ny表示隐含层节点数;Ni表示输入层节点数;No表示输出层节点数;NP表示训练样本个数。
(2)BP神经网络相关参数的确定确定BP神经网络结构后,需要确定网络函数的选取、初始权重的确定、期望误差、学习速率、训练次数等相关参数。
3江苏农村住宅建筑节能的综合评价
首先对初始建立的评价指标进行筛选,剔除其中可能对评价结果有干扰的影响因素。聘请10位专家对初始的评价指标进行打分,然后依据信息熵方法进行处理,最终得出的综合评价指标包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b31、b32、b33、b41、b45、b46这15个评价指标。采用三层BP神经网络模型,即输入层、隐含层、输出层各一层,输入节点数为选定的评价指标数15,根据式(5)确定隐含层的节点数为7,输出节点数为1。函数采用Sigmoid函数,初始权值为[0,1]区间的较小的数,误差期望为0.01,学习速率为0.001,训练次数为10000次。笔者选取了江苏省某地区的6个农村住宅建筑作为评价对象,以其中的5个作为训练样本。数据主要是通过调查得到并做归一化处理,聘请相关专家对这几个样本进行综合评分,用t表示。经过训练,将第六个样本作为评价对象,采用该模型进行综合评价,各指标的初始值见表3。采用经训练后的BP神经网络模型进行综合评价,得出的最终评价结果为0.932,这与通过专家打分法得出的评价值0.927相比,误差为0.005,相对误差为0.5%。这充分说明采用BP神经网络模型进行综合评价是可行的,且其评价的精度比较高。
4结语
关键词: 节能减排 经济效益
论文正文:
陕西建筑节能减排经济效益
解决能源问题,要走可持续发展道路
为了实现节能减排目标,陕西省2006年12月颁布《陕西省节约能源条例》、对节能管理,有效开发能源,合理使用能源作出了规定。2007年1日开始施行《陕西省建筑节能条例》为加强建筑节能管理,降低建筑能耗,提高能源利用效率,促进节约型社会建设提供了法律依据。2008年制定了《关于加强农村建筑建材节能工作的通知》、《关于做好2008年建设领域节能减排工作的通知》等文件对建筑节能工作作了周密部署,提出了开展建筑节能工作的指导思想。
一系列的法律法规,健全节能减排的相关政策体系,使得我省节能减排工作呈现出良好局面。据陕西省发展改革委近日披露,2007年,陕西省实现生产总值5369.85亿元。经初步核算,全省能源消费总量约6600万吨标准煤,较上年增长10.5%。全省万元GDP能耗比2006年下降4.5%,万元GDP能耗降到1.36吨标准煤,保持了下降的良好势头。当前,我省节能减排工作取得了较大进展,但与建设资源节约型、环境友好型社会的目标相比,还有一定的距离。实现经济社会的可持续发展,必须进一步推进我省建筑领域节能减排工作。
重点抓好新建建筑执行节能设计标准
开展建筑节能工作首先应下大力气抓好新建建筑全面执行建筑节能设计标准。根据2005-2007年全国建筑节能专项检查结果,2007年110月份全国城镇新建建筑在设计阶段执行节能标准的比例为97%,施工阶段执行节能标准的比例为71%;2006年,符合建筑节能设计要求的项目达到总项目的95.7%,施工阶段合格率降到了53.8%;而2005年的检查,只有20%新建建筑达到图审通过的设计标准。
三年的指标显示:新建建筑节能设计执行率都有了较大幅度的提升,但施工阶段执行建筑节能50%的合格率仍然较低,存在节能建筑不节能的局面。目前我国正处于住宅建设的高峰期,世界银行报告认为:2000-2020年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期;预计2004-2020年全国每年新增建筑量约1820亿m2,全国每年新增城镇住宅量10亿m2,预测到2020年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的。
从我省的情况看,十五期间,我省商品房屋竣工面积3228万平方米,年平均增长速度11%。按此增长幅度进行测算,十一五我省新增商品房屋约3600万平方米。从三年的全国建筑节能专项检查结果看我省整体情况较好,但省内欠发达地区与经济发达地区的差距还是存在的。如果不抓好新建建筑的节能工作,再加上大量的既有建筑,这将使建筑能耗的增长速度大大高于建筑规模的增长速度,从而使我省目前的能源紧张状况进一步恶化。
把国家机关办公建筑及大型公共建筑作为我省建筑节能的突破口。
我省国家机关办公建筑及大型公共建筑面积约630万平方米,主要集中在西安。根据2007年我院陕西省政府办公建筑和大型公共建筑能耗运行状况及能效评估调研对西安、宝鸡、榆林、延安、汉中五城市和省政府机关的21个政府办公建筑和大型公共建筑进行的能耗状况调查结果显示,办公建筑单位面积年耗电量为3070kWh,商业建筑单位面积年耗电量为100200kwh。
国家机关办公建筑及大型公共建筑面积建筑占民用建筑的比例虽然不大,但单位能耗远远高于一般公共建筑和居住建筑,在我省民用建筑总能耗中占有很大比重。具有单位面积能耗高;同类型建筑物之间存在2倍以上较大差异的特点。为什么我国国家机关办公建筑及大型公共建筑普遍具有高能耗的特点?首先,一些大型公共建筑在设计上片面追求形式新、奇、特,忽视建筑功能,造成能源和资源的浪费。其次是管理上太粗放。因为是公用建筑,使用者会有意或无意忽视能耗的责任问题。
第三是运行中不适当。大型公共建筑的风机跟水泵的电耗占采暖空调电耗的50%-70%,根本原因在于选型不当,存在大马拉小车的现象。解决这些问题,可以通过建立大型公共建筑节能监管体系,使大型公共建筑按节能运行方式运行,即通常所言的无成本节能改造。据专家测算,大型公共建筑存在大约30%以上的节能空间,节能潜力大。同时,我国大型公共建筑与住宅建筑相比,产权和系统相对单一,节能工作开展相对容易实现。此外,由于大型公共建筑在国民生活中往往承担着主要的社会服务功能,建筑节能行为社会影响大,能对全社会产生示范和带动,具有极强的标向作用。因此,以大型公共建筑的节能运行管理和节能改造作为我省建筑节能的突破口,通过摸索、总结出既有建筑节能改造的经验、模式,带动全省既有建筑的节能工作是可行而必要的。
农村住宅建筑节能,不容忽视
在近几年社会主义新农村的建设过程中,村庄建设量逐步加大。通过我院对陕甘宁青四省村镇建筑节能及改善市内热环境关键技术研究课题调研,我们发现农村现有住宅建设在规划、设计方面存在盲点,节能问题更无从谈起,多数农村住宅不能满足《民用建筑热工设计规范》要求的最低水平,存在耗能高、室内热环境舒适度差的特点。据统计,我省农村既有建筑住宅面积54009万平方米,其中:混合结构18410万平方米,占34%;砖木结构22373万平方米,占41%;其他结构(土草房、窑洞)13226万平方米,占25%。围护结构墙体普遍以粘土实心砖为主,门窗主要采用木制门窗,屋面普遍较单薄,围护结构保温隔热整体性能差,热量散失快。在冬季平均室温普遍只有10℃左右,与城市16℃-20℃的平均室温有明显差距。
而农村建筑单位能耗高达30-40公斤标准煤,为城市建筑单位能耗的1.5-2倍,每年我省农村建筑能耗约1620-2160万吨标煤。如果现在不开始注重农村住宅的建筑节能普及,将会直接加剧能源危机,给我省经济社会可持续发展造成严重障碍。刚刚闭幕的党的十七届三中全会就三农问题做出了重要决策,其中也将加强农村基础设施和环境建设作为农村发展的一项重要目标任务提了出来。
因此,在近几年社会主义新农村的建设过程中,新建农村住宅的规划、设计、节能技术的应用及其推广就显得愈来愈重要了。长期以来,我国农村建设处于粗放式发展状态。由于观念、认识、技术力量等多方面原因,在建设中还存在村庄布局与建筑形态缺少品质与特色,千村一面现象;基础设施建设盲目套搬城市模式,村内道路过宽,路灯过高过密,建广场、追求大草坪;重形式、轻功能,重体量、轻质量等问题。
因此,科学规划是村庄建设的前提和基础。设计是规划意图的实现,是完善功能、提高效果,增加安全、改善舒适性,提高投资效益,提升建筑品质的唯一途径。农村住宅的规划、设计、建设和能耗问题不容忽视。制定规划应立足现实、着眼未来、统筹兼顾,充分考虑农村经济与城镇化的未来发展。要把节能省地的理念贯穿于规划、设计、房屋与基础设施建设、环境与绿化建设的全过程,这直接关系到农村建设的可持续发展。要因地制宜,彰显特色。
例如在我省陕北和关中地区的生土建筑已有悠久的历史,主要表现形式为窑洞建筑和土坯屋,具有就地取材、造价低廉、建设和维修简便、节约能源、能较好保护环境等特点。要积极推动可再生能源技术在建筑中的应用。鼓励农民使用太阳能热水器。要因地制宜开发并推广农村所需节能型建筑材料。在陕北和关中地区应发挥粘土资源丰富的优势,生产高性能的空心砖和多孔砖,在陕南地区利用当地的砂石资源发展自保温混凝土砌块。
积极推广太阳能、沼气、秸秆气、中水与雨水等再生资源在建筑中的应用。若农村既有建筑逐步通过节能改造,全部达到节能30%-50%的要求,我省每年可节约486-1080万吨标煤;农村新建建筑每年竣工面积约1500万平方米,按节能30%-50%的要求建设,每年又可节约18-30万吨标煤。我省的农村住宅节能大有可为。
节能减排相辅相成,缺一不可
节能减排是一个系统工程,主要包含节能和减排两个重要方面,这两个方面相辅相成,缺一不可。节能是我们当前工作应抓住的重点,减排也不可掉以轻心,要做到两手并抓。尤其是对一天生活污水量达到1000吨左右的小城镇,在经济条件许可(具备)情况下均应建设污水处理厂,不能将未经处理达标的污水直接排入河流。一天生活污水量不足1000吨的小城镇不具备建设污水处理厂条件的,可进行生态处理的方法(如利用污水池种植植物等)将水沉淀过滤、生态净化后达标排放。具备条件的城镇,对生活垃圾均应设置集中填埋厂,我省大中型城市还应对垃圾分类收集,回收利用(再生重复利用、垃圾发电等)。随着城市建设、城中村改造,建筑垃圾的量也愈来愈大,对土地资源的占用等都应针对此开展相应的研究工作,使建筑垃圾得到充分的再次利用(如生产新型建筑材料,以及在建筑地基处理、交通道路建设中利用)。
建立建筑节能的技术支撑体系
要充分发挥我省科技的优势,探索院校、科研单位、企业之间优势互补、成果转换的科研攻关和科技创新的模式,完善创新体系链。尽快建立陕西省建筑节能重点实验室、陕西省建筑节能技术中心、,依此为依托大力开发节能减排新技术、新产品,积极推进产学研相结合的节能减排技术创新体系建设。重点发展建筑围护结构节能成套技术,加大对外墙外保温等相关问题的研究解决力度,发展隔热保温、轻质高强、环保利废、节能节地的新型墙体材料。加大开发利用可再生能源的力度,重点做好太阳能、地源热泵、热电冷三联供技术以及沼气和风能的推广应用。建立陕西省建筑能效测评机构,加快建筑节能检测技术、节能产品的检测技术的研发工作。
加大投入力度,推广示范项目
要加大我省节能投入力度,重点支持节能重大技术改造项目和示范项目,节能减排新技术新产品产业化、规模化推广应用项目,鼓励淘汰落后的高耗能设备、落后生产能力项目,可再生能源开发利用项目,以及节能标准体系,能源监测能力及服务体系建设项目。示范带动,以点带面,带动全省节能减排工作的发展。
关键词:新能源 墙体节能 屋面节能 中国节能;
中图分类号:TE08文献标识码: A 文章编号:
一 绪论
1.1 课题的提出
早在20世纪70年代,建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的核心是减少建筑耗能,提高建筑中的能源利用效率。
随着哥本哈根世界气候大会的召开,“低碳”成了一个流行词。以“节能、环保、绿色、低排放”等为特点的“低碳建筑”,也以一种全新的姿态高调登场。因此,在发展低碳经济的道路上,建筑的“节能”和“低碳”注定成为绕不开的话题。
1.2 本论文的研究内容
本论文研究分别从以下几方面着手研究:
1. 中国建筑能耗基本情况;
2. 我国建筑节能发展的对策;
3. 墙体、门窗、屋面、太阳能、夜间通风五种节能措施;
二建筑耗能情况及推广发展对策
2.1中国建筑能耗基本情况
2.1.1我国目前建筑能耗特点可概括为:
(1)南方和北方地区气候差异大;
(2)城乡住宅能耗使用差异大;
(3)住宅及一般公共建筑与发达国家相比能耗尚处在较低水平,但有明显的增长趋势;
(4)大型公共建筑能耗浪费严重,节能潜力大,新建建筑中此类建筑的比例呈增长趋势;
(5)长江流域大面积居住建筑新增采暖需求,必须找到有效地解决方案,否则将成为严重的能源负担。
2.1.2我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。因此,中国对于全球气候变暖承担着重大的责任,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为关系国计民生的重大问题。
2.1.3我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。
2.1.4我国建筑能耗不断增长的原因:(1)房屋建筑继续增加;(2)城镇化不断加快;(3)人们对建筑热舒适性的要求越来越高;(4)采暖区大大向南扩展;(5)居民家庭家用电器品种数量增加;(6)农村能源结构发生改变。
2.2我国建筑节能发展的对策
2.2.1各级政府要提高认识, 转变职能,把建筑节能列入国家决策层的重要议程。
2.2.2组建建筑节能、设计研究领导机构。
2.2.3编制建筑节能专项规划和加强监督管理。
2.2.4注重“产学研”,加快对建筑节能的研究设计工作。
2.2.5制定经济扶持政策,加大对建筑节能资金的投入。
2.2.6积极推广和使用新型建筑节能材料。
2.2.7大力宣传建筑节能的重要意义。
我国是能源稀缺国家,节能是我国的一项战略决策,建筑节能是住宅建设发展的方向。只有人口、资源和环境协调发展,才是可持续循环发展的最佳途径。
三建筑节能途径
3.1墙体节能
3.1.1对于严寒及寒冷地区,室内外温差较大,体形系数应≤0.4,以减少传热损失。 3.1.2对于以冬季供热为主的严寒地区空调建筑,主要解决围护结构的保温问题,对传热系数要求较高; 而对遮阳系数不作要求,适当提高遮阳系数反而能提高冬季太阳辐射热量,有利于节能。 3.1.3对于以夏季供冷为主的夏热冬暖地区,主要解决围护结构的隔热问题,对外窗的遮阳系数有较高要求。
3.1.4对于寒冷地区及夏热冬冷地区,既有夏季制冷又有冬季制热,故应同时考虑保温和隔热问题,对传热系数和遮阳系数均需要求。
3.1.5墙体是建筑护结构的主体,其所用材料的保温性能直接建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例, GB50189-2005规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过0.45W/(m2·K),而常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,应进一步推广复合墙体技术。
3.2门窗节能
3.2.1窗的保温隔热性能比外墙要差得多,对于严寒及寒冷地区,室内外温差传热的热量损失占主导地位,需减少窗的传热系数以控制温差传热,其要求高于南方地区。3.2.2对于夏热冬暖和夏热冬冷地区,空调期间太阳辐射引起负荷为主要矛盾,故对遮阳系数要求高于北方地区。随着建筑技术发展,填充惰性气体的双层中空玻璃传热系数可由常规单层玻璃的6.0w/(m2.k)降为1.5w/(m2.k)。3.2.3窗墙比应≤0.7,当窗墙比<0.4时,玻璃可见光透射比需≥0.4,以免影响房间采光。
3.2.4外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,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。
3.2.5控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,GB50189–2005《公共建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。
3.2.6提高住宅外窗的气密性,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。
3.2.7改善住宅门窗的保温性能。采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
3.2.8设置“温度阻尼区”。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
3.3 屋面节能
3.3.1夏热冬暖、夏热冬冷和寒冷地区,制冷负荷大的建筑应设外部遮阳。
屋顶水平面太阳辐射最大,相应建筑能耗较大,透明部分面积不应大于屋顶总面积的20%。
3.3.2外窗可开启面积不小于窗面积的20%,以便于透气.
3.3.3在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的。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;其二是屋面保温层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以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标,表观密度为110~150kg/m3;导热系数为0.04~0.06W/m·K;蓄热系数为0.90~0.11m2·K。抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m.n.Pa[5]。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。
.4利用太阳能
地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能,只占资源量的很小一部分。据美国能源部评估,1990年美国太阳能经济可开发资源量约为22Mtce/年,仅为技术可开发量的0.6%。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。
3.5夜间通风
夜间通风的原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。在夏季,为了获得舒适的室内环境,则需要空调供冷系统。而此时,因为夜间的室外空气温度比白天低得多,所以夜间室外冷空气则可以作为一种很好的冷源加以利用。严格地说,只要室外空气温度低于室内空气温度,此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。
四结论
一切迹象显示,低碳节能建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势,一个全新的建筑变革时代正在快步向我们走来。低碳代表一种态度,更代表一种责任。低碳节能建筑是一个系统工程,需要全社会方方面面的参与,让建筑在全生命周期中都低排放。我们应该立足现实,确立符合中国国情的节能理念和设计体系,努力实现建筑的节能低碳化。
参考文献:
[1]公共建筑节能设计标准(GB50189–2005)
[2] 韩建新,颜宏亮.21世纪建筑新技术论丛[M].上海:同济大学出版社2000:131-132
[3] 涂逢祥.世纪初建筑节能展望[J].建筑2001(2):51-52
关键词:建筑节能,能耗,保温,采暖,可持续发展
建筑的发展是经济发展的必然结果,同时也带来了对于社会和环境的影响。随着世界的发展,技术的进步,工业化不仅造福人类,也给人类带来了环境污染,同时,随着社会的发展,环保的需要,以及为了保证建筑热环境的需要等,建筑节能就成了全世界共同瞩目的焦点,建筑节能的意义也就显得异常重要,大力推进建筑节能也就迫在眉睫。
我国20世纪80年代中期开始推行建筑节能,并对此工作极为重视。随着《中华人民共和国节约能源法》的颁布,我国建筑节能有了指导和法律依据。《公共建筑节能设计标准》、《关于新建居住建筑严格执行节能设计标准的通知》、《关于开展资源节约活动的通知》等条款的颁布预示着我国建筑业正走向节能时代,敏感的企业为之欢呼雀跃,建筑节能市场蕴含着无限商机。 我国建筑能耗的总体特点可概括为以下几个方面:
1、南方和北方地区气候差异大,仅北方地区有采暖;
2、城乡住宅能耗使用差异大;(其中:城市以煤、电、燃气为主,农村以煤、电、秸秆、薪柴为主)
3、大型公共建筑和一般公共建筑用能特点差别很大。
根据上述特点,不难看出,我国建筑能耗的现状可概括为:
1、北方建筑采暖能耗高、比例大,应为建筑节能的重点;
2、住宅及一般公共建筑与发达国家相比能耗尚处在较低水平,但增长趋势显著;
3、大型公共建筑能耗浪费严重,节能潜力大,新建建筑中此类建筑的比例呈增长趋势;
4、农村建筑能耗低,非商品能源仍占较大部分,目前有被商品能源替代的趋势,需引起足够的重视;
5、长江流域大面积居住建筑新增采暖需求,必须找到有效的解决方案,否则将带来沉重的能源负担。
建筑节能包含两部分的内容,一部分是建筑材料的革新,加强围护结构的隔热保温能力;另一部分是采暖节能。
以下列举几个重要的建筑节能措施:
一、墙体围护结构保温
墙体保温有外墙外保温、外墙内保温和新型墙体自保温。外墙内、外保温一般是利用聚苯板或聚氨酯保温板等材料用胶粘贴或锚固在非保温墙体表面上后,再外加保护层实现,它特别适用于老住宅的节能改造。而新型节能墙体材料主要有承重砼空心砌块、加气砼砌块、粉煤灰砌块、聚苯乙烯夹芯板、发泡玻璃砖、金属面夹心板等。。
二、门窗保温隔热和密封
门窗节能是建筑节能的重要方面之一。据统计,在建筑使用能耗中,窗户的传热损失与空气渗透损失约占全部热损失的40%~50%,因此提高门窗的节能质量是建筑节能的关键环节。
三、屋面保温
主要采用加厚屋面保温层或坡式屋顶结构。具体做法是在防水层上覆盖炉渣、膨胀水泥珍珠岩版等,然后用水泥坐浆作为保护层。
四、采暖系统设计与控制
公共建筑采暖系统设计时,干管按照南北向分环设置,分别加装调节阀,减少南北向房间温度失调;民用住宅采暖系统设计应采用双管系统,按户分环,每户安装热量表和温控阀,用户根据个人需要调节室内温度,做好供热系统的调节,使设备在较高频率下运行,也可达到节能要求。
此外再列举几个关键的设备节能技术:
1、房间空调器的节能技术(变频技术、户式中央空调器、热泵除霜技术等);
2、螺杆机及多级高效吸收式制冷机的研发和应用;
3、热电冷联供技术(系统优化配备设计及控制等);
4、水源热泵技术的推广和应用;
5、蓄能技术(从新型相变材料开发和相变传热技术角度推动蓄能技术在蓄冷空调、地板采暖、蓄热电采暖器、太阳房等领域的应用);
6、绿色照明技术极其产业化;
7、吊顶冷辐射技术的研发和应用;
8、独立除湿技术的研发;
9、新风处理以及余热回收技术的应用;
10、可再生能源在建筑用能领域的应用技术(太阳能、自然通风、夜间通风、地热、地下和地面水体蓄能、燃料电池等)。
建筑节能不同于单项重大工程,而是一项涉及方方面面的全社会行动。首先,建筑节能关系到国家和亿万群众的切身利益,只有认识到建筑节能的重要性和迫切性,才会收到实效。有些决策者认为,多花5%的资金去搞节能建筑,还不如把这些钱拿去解决百姓住房难的问题。有的房屋开发商,关心的是如何用较少的资金来建造更多的房屋,获取更大的利润,节能与否根本不考虑。设计单位在市场大潮中也是如此,置节能标准于不顾,不敢坚持原则,只是一昧服从业主要求,致使设计出的作品已经严重偏离了建筑节能的方向。其次,世界上各发达国家都制定了符合本国的建筑节能标准,如英国已将节能列入建筑强制性标准行列中。我国在建筑节能方面虽然也出台了一些节能标准,但力度不够,没有达到有法可依,违法必究的地步,要加速建筑节能工作,只有健全法制,加大力度,严格执法,才是上策。再者,建筑用能派生出大量污染物,危及人类生存,这个问题已为世界上发达国家政府所认识,列为一项基本国策。我国要加速建筑节能,也只有政府重视,加强管理,设置强有力的专门管理机构,进行目标管理,这样才能取得长足的发展。最后,建筑节能造价高,对于房屋开发商来说,建筑节能不能多卖钱,却要多花钱,少谋利,这个经济问题不解决,责权利分不清,建筑节能就不会形成气候。我国建筑节能工作经过这些年的实践,在相关技术与标准、有关政策、相应组织管理以及思想认识上都进行了充分的准备,奠定了深厚的基础。特别随着全社会节能意识和环保意识的增强,我国的建筑节能工作将会出现一个大力发展时期,在这样的大好形势下,搞好建筑节能工作,设计已经成为一个至关重要的环节。。
建筑节能并不意味着限制发展,正确的建筑节能观,应该以提高建筑物的能量利用效率,同时尽量降低建筑物的固有能耗,用最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效益,满足日益增长的需求为目标,走可持续发展的道路。。
建筑节能,任重道远,需要全社会的参与和努力。我们要树立科学的节能观,建设资源节约型社会。我国建筑节能在与世界差距较大的情况下必须走自己的路,“知己知彼”、“运筹帷幄”。
参考文献:石文星《建筑节能技术评价》
朱玉胜《建筑节能的发展》
孙诗钦《浅谈建筑节能与管理》
[论文摘要]我国建筑耗能高,能源利用效率低,制约经济的发展。如何做好建筑能工作是摆在广大建筑行业工作者面前的迫切任务,本文从我国建筑节能现状入手,分析了建筑节能存在的问题及我国节能建筑发展缓慢的原因,提出了建筑节能的方法及节能对策。为建筑节能提供了理论和实践参考。
一、我国建筑节能现状
目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。我国建筑不仅耗能高,而且能源利用效率很低,单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出2倍~3倍。仅以建筑供暖为例,北京市在执行建筑节能设计前一个采暖期的平均能耗为32瓦/平方米,执行节能标准后,一个采暖期平均为21瓦/平方米,而相同气候条件的芬兰一个采暖期的平均能耗仅为11瓦/平方米,因建筑能耗高,仅北方采暖地区每年就多耗煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,我国现阶段城市房屋建筑中普遍存在围护结构保温隔热性和气密性差,供热空调系统效率低下等问题,以占我国城市建筑总面积约60%的住宅建筑为例,采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米,2000年采暖季平均能耗约为25kg煤/平方米,如果在现有基础上实现50%的节能,则每年大约可节省0.5亿吨煤。2006年底,全国政协调研组就建筑节能问题提交的调研数据显示:按目前的趋势发展,到2020年我国建筑能耗将达到10.9亿吨标准煤。建筑节能要求十分紧迫。
二、建筑节能存在问题
1.我国建筑能耗高,制约经济发展。建筑能耗约占社会总能耗的三分之一,我国建筑能耗的总量逐年上升,在全社会总能耗中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的30%,而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的35%左右,以此推断,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比重最终还将上升到35%左右,建筑耗能已成为我国经济发展的软肋。
2.高耗能建筑比例大,加剧能源危机。现在我国每年新建房屋20亿平方米中,99%以上是高能耗建筑;而既有的约430亿平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上,潜伏巨大能源危机。
3.我国建筑节能状况落后,亟待改善,上世纪70年达国家开始致力于研究和推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一环节,例如,我国建筑外墙的传热系数是发达国家建筑外墙传热系数的3倍~5倍,外窗传热系数是2倍~3倍,屋面传热系数是3倍~6倍,因此在这一环节上,我国与发达国家存在较大差别。
三、我国建筑节能发展缓慢的原因分析
多年来,我国开展了相当规模的建筑节能工作,主要采取先易后难,先城市后农村,先新建后改进,先住宅后公建,从北向南逐步推进的策略,但是到目前为止,建筑节能仍然在试点,示范层面上,原因如下:
1.建筑节能开发建设成本高,初期投资比较大,国家没有鼓励政策。开发商在建筑节能投入上积极性不高。
2.设计人员对节能建筑设计和施工技术尚未系统化、标准化、相关规范不健全,建筑从业人员的节能意识淡薄。
3.政府部门对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足,组织管理不力,法规配套不全。
4.建筑节能材料,工艺技术发展缓慢。
5.国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴。
6.建筑节能的政策支持不够。
四、建筑节能的方法
1.墙体保温。墙体保温分为外保温和内保温,保温材料可以用聚苯板或胶粉聚苯颗粒。目前较成熟的外墙外保温技术主要有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇注成型、聚苯颗粒保温料浆外墙外保温等。节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
2.外墙门窗保温。一般情况下,建筑物的热交换,70%通过门窗,30%通过墙体和屋面。现在居室使用的门窗有单层和双层,双层保温隔音效果好于单层门窗材料。有木门窗、钢门窗、铝合金门窗,塑钢门窗,木门窗很少用在外墙上,塑钢木门窗热传导效果明显好于铝合金和钢门窗。玻璃安装有单层和双层玻璃,有一般3mm或5mm普通玻璃、蓝宝石玻璃、雷射玻璃、中空镀膜玻璃等,在隔声、隔热、节能、减少室内温差,提高采光性方面,中空镀膜玻璃效果最佳。中空玻璃在国外建筑物中已得到普遍应用。
3.地板、屋顶保温。选择地板、屋顶保温材料的同时,增加地板、屋顶保温层厚度可以提高保温隔音效果。
4.改变建筑设计布局,提高建筑节能效果。设计应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向,建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。如设计住宅小区时,在总建筑面积不变的情况下,低密度、高容积率对节能有利,要选择在采光、通风条件比较好的地段进行建设,建筑物还应有良好的朝向。设计时还应注意窗墙面积比、遮阳效果、及房间的朝向。设计达到布局合理,有利于提高建筑节能效果。
5.太阳能源与建筑有机结合。现在的建筑设计中建筑师大都考虑的是建筑的造型、美观、适用及与周围的环境协调,面对建筑的耗能与节能却考虑较少。而在现代住宅建筑中要求设计人员的设计要体现“四性”:即可负担性(尽量降低造价,让老百姓买得起);可居住性(居住安全、舒适、健康);可适应性(可满足日常生活及将来的变化);可持续性(实现资源消耗最低,再生资源最多)。而太阳能源是最好的可持续利用的再生能源,从长远来看,比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。太阳能源取之不尽,在设计中增设太阳能设施,建筑成本增加少,但节能效果很好。
但是,目前太阳能源在建筑中的利用率还很少,即使常年日照多的地区大多也只是在屋顶上安装一些太阳能热水器来满足家庭热水的需要,而利用太阳能源来照明、取暖,制冷就更少。所以太阳能应用技术应该作为一项专业技术进入到工程设计的范畴,这样就可以从一开始的设计规划中占有一席之地,从而进入并跟踪整个设计全过程,在与相关专业的配合过程中,完成自己的专业设计,使太阳能就像其他建筑部件、构件一样,最终也会成为建筑的一个部件,真正体现出建筑与太阳能工程的一体化,使建筑与太阳能的有机结合及能源的节约从建筑的最初设计开始做起。
太阳能建筑一体化技术已成为一项新兴而热门的技术,它是实现建筑与能源可持续发展的必然产物,是太阳能应用领域扩展的需要。把太阳能同建筑结合起来,把几千年来房屋只是人类居住、遮风挡雨、避寒暑的简单场所发展成具有独立能源、自我循环式的新型建筑,这也是人类进步和社会、科学技术发展的必然。
6.建筑采暖实行分户计量收费。实施建筑采暖计量收费是由过去的按面积收费转向按用热量收费的制度改革,是节约能源,提高住户用热的舒适度,改善大气质量和生态环境的重要途径。20世纪70年代,西欧和北欧等国家为了应对世界范围的能源危机,在建筑采暖用能方面采取了提高建筑的保温性能以降低能耗,推行按热计量收费的制度以节约能源的措施。90年代原苏联解体后,东欧国家随着政治经济体制的变化,在引进西欧、北欧先进供热技术的同时,也开始进行收费制度的改革,由原来的包费制改为按计量收费。这些国家的经验都说明,采用按热量计量收费后,可节约能源20%~30%。我国自20世纪80年代末90年代初,特别是最近几年,一些供热企业就已开始旨在改进供热二次系统,实现按热计量收费的研究和试验,以节约能源,减轻大气污染,促进供热行业面向市场经济。遵循市场经济规律,把热作为商品,由用户自行调节控制和使用,并按实际使用热量合理收费,才能充分调动供热和用热双方的积极性,并对节约能源起到促进作用,因此,实行分户供暖,按实际热计量进行收费已经势在必行。
7.推广使用节能灯,推行“绿色照明”工程也是建筑节能的重要内容。家用小功率的高效节能灯具,其发光效率比普通白炽灯高4倍以上,使用寿命长5倍至10倍,节电效率达70%~80%。
五、我国建筑节能发展对策
1.各级政府要提高认识,转变职能,把建筑节能列入国家和各省市,决策层的重要议程。建筑节能必须首先由政府主导,由国家通过法律强制实施,这一点已经被发达国家的实践所证明。据建设部科技司副司长武涌透露,建设部目前正在完善建筑节能体制、机制、法制的建设,并将出台经济激励政策。
2.各省市组建建筑节能、设计研究领导机构。各地建设局,有关单位组建市建筑节能领导小组,负责推广建筑节能的方法,组织协调和监督管理。
3.各省市制定经济扶持政策,加大对建筑节能资金投入,建立完善建筑节能的经济激励政策,鼓励建设节能工程。以实现在2020年新建建筑节能65%的目标,不执行节能标准的建筑设计、施工单位将受到不同程度的处罚。
首先,政府应提供必要的启动经费支持建筑节能项目的推广;对高能耗的建筑制定相应的处罚措施,包括新建筑不准开工,已有建筑分段能耗收费(高出行业标准一定范围后的能耗采用高收费)等;对节能建筑采取奖励措施,包括可再生能源使用中的优惠政策,转移高峰用电的优惠政策,节能建筑星级标准(对能耗少的节能建筑发放星级标识)等。设立建筑节能监察办公室,对新建建筑和已有建筑进行能耗评估,对于高能耗建筑不予审批或限期整改。由于大量建筑在规划和设计阶段就注定是高能耗建筑,因此在建筑的规划审批时应加强建筑节能内容。同时应在建筑设计、实施和运行的各个阶段定期监测建筑的能耗情况,逐步缩小高能耗建筑的存在空间。超级秘书网
其次是建立住宅建筑能耗标准星级制度,积极推动供热收费体制改革试点,用市场方式催生更多的节能住宅建筑。根据对住宅建筑能耗的评估结果,用能耗星级标准将建筑节能的效果直观地告诉住宅消费者,引导大众消费节能的住宅建筑,从而推动节能住宅建筑的市场化运作。建立不同类型商业建筑能耗标准星级制度,积极推广各种节能技术,降低商业建筑的能耗。
4.各地区积极推广和使用新型建筑节能材料,大力宣传建筑节能的主要意义,广泛宣传“设计标准”。
5.新建和改建建筑节能工程,各级政府应通过公开招标方式选择有实力、有经验的企业作为重点节能工程承包商,搞好节能建筑合同管理,保证节能建筑按合同完成,同时保证节能改造承包商应得利益。
参考文献:
[1]郑琼茹.蹭耀辉探究太阳能源与建筑有机结合和合理利用.[J].四川建筑,2004年5期
关键词:建筑节能,设计,研究
中图分类号:TU201.5文献标识码:A 文章编号:
引言
近年来,随着我国国民经济的迅速发展,国家对环境保护、节约能源、改善居住条件等问题高度重视,相应制订了一批技术法规和标准规范,这些标准规范的颁布实施对于改善环境、节约能源、提高投资的经济和社会效益,起到了重要作用。
1.建筑节能现状
随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400多亿m2,绝大部分为高能耗建筑,且每年新建建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行论文。
我国建筑节能工作起步较晚,始于80年代初,根据先居住建筑后公共建筑,先北方后南方,先城镇后农村的原则,我国先后制定和颁布了一系列的节能技术法规和标准规范。随着新材料、新技术的发展,现有的节能技术和方法已不能满足新的要求。并且,在办公建筑中,随着人们对居住环境舒适度要求的提高,现有的节能措施已明显不足。故需要研究一套符合时代要求的理论来支持新时代的建筑节能设计。
目前大部分的建筑节能措施主要是针对建筑的围护结构,而建筑选址、规划布局、建筑体型、自然通风和采光及新能源利用等一系列手段所产生的节能效应,及由此产生的指导原则和要求,长期以来却被人们忽视。围护结构的节能设计固然重要,但是建筑的节能不仅仅是围护结构的节能,单一的方式并不能够全面的解决节能问题。随着新材料、新技术的发展,现有的节能技术和方法已不能满足新的要求。并且,在办公建筑中,随着人们对办公环境舒适度要求的提高,现有的节能措施已明显不足。故需要研究一套符合时代要求的理论来支持新时代的建筑节能设计。
2.建筑节能设计
2.1建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候环境条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。
屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温措施;③根据需要,设置保温隔热屋面(架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面等)。
楼板层的节能设计。主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
建筑护墙体的节能设计。墙体的节能设计除了适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在能够改善微气候环境条件的特殊构造上,如寒冷地区的夹心墙体设计、被动式太阳房中各种蓄热墙体(如水墙)设计、巴格达地区为了适应当地干热气候条件在墙体中的风口设计等;而在马来西亚,杨经文设计的槟榔屿州MennaruUmno大厦外墙中,则外加了一种“捕风墙”的特殊构造设计,在建筑两侧设阳台开口,开口两侧外墙上布置两片挡风墙,使两通风墙形成喇叭状的口袋, 将风捕捉到阳台内,然后通过阳台门的开口大小控制进风量,形成“空气锁”,可以有效地控制室内通风。
建筑门窗的节能设计。据统计资料, 在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。因此,解决好门窗节能的问题相当重要。
建筑物围护结构细部的节能设计。细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施;②外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施;③窗口外侧四周墙面,应进行保温处理;④门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵;⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂, 影响门、窗的热工性能;⑥采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙, 应填充保温材料。
2.2太阳能技术
我国具有丰富的太阳能资源。太阳能以其清洁、储量巨大、成本低、无地域限制和能源质量高等众多优点成为可再生能源利用的首选资源。太阳能建筑的技术应用包括了被动应用、主动应用和综合应用等多种途径。就发展最快的太阳能光热利用而言,也将包括低温利用、中温利用和高温利用等多层次能源效率利用形式;太阳能光伏发电技术虽然其成本高,但随着技术成本不断降低,也将在太阳能建筑上得到更大的发展。
2.2.1太阳能光热技术。
太阳能热水器是光热利用最成功的领域。普遍存在的由每个家庭分散独立安装的太阳能热水器,安装和使用方式对其性能和外观造成了很大的影响。太阳能热水器没能与建筑完美的结合,给景观和安全带来了不利效果,甚至出现了先安后拆的现象,给太阳能热水器产业的进一步发展造成很大障碍。所以提倡集体安装、统一设计对于住宅楼利用太阳能热水器是非常必要的。
2.2.2太阳能采暖技术
太阳能用于建筑物供暖有两种方式:被动式太阳能采暖系统和主动式太阳能采暖系统。
被动式太阳能采暖系统是太阳能采暖中最简单的一种形式,通过建筑的朝向和周围环境的合理布置,以及建筑材料和结构构造的恰当选择,使建筑物在冬季能够充分利用太阳赋予的热量,以达到采暖的目的。
主动式太阳能采暖系统是使用常规能源,利用水泵或风机等动力设备,将热水或热空气从太阳能集热器输送到储热器或采暖房间内,系统中的各部分均可控制而达到需要的室温。
2.2.3太阳能空调技术。
太阳能空调的实现有两种方式,一、是先实现光-电转换,再用电力驱动常规制冷机进行制冷;二、是利用太阳的热能驱动进行制冷。
从太阳能系统和制冷热源工作温度的高低来分,目前国内外太阳能空调系统大致可以分为三类:高温型、中温型和低温型。国外实用性系统多为中温型,也有高温型的实验装置,国内目前只有后两种。
2.3采暖规划设计
采暖建筑节能规划设计技术主要通过合理选择建筑选址、分区、建筑布局、道路走向、建筑方位朝向、建筑体形、间距,适当利用季风方向、太阳辐射和建筑外部环境达到改善建筑气温舒适度,节约能量。在这种思想引导下,很多成型的建筑美观却不节能。因此,建筑选址时。建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量,就会相应的增加。所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。在建筑布局中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向。
3.结束语
总之,节能建筑是我国建筑业近年来一直努力的目标。我国居住建筑的节能设计主要有以下几个方面:通过有效的组团规划、单体设计,从朝向、间距、体形上保证建筑物有足够的太阳辐射,并组织有利的自然通风;减小建筑物的体形系数及外表面积,加强护结构的保温隔热性能,以减少能量损失;提高门窗气密性,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;改善采暖和空调系统的运行效率和管理手段,减少设备能耗。
参考文献:
[1]李智耿,肖立.居住建筑节能设计有关问题的探讨[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2009,(03).
关键词:建筑能耗;节能空调;太阳能;评价
中图分类号: TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-06-0306-1
0 前言
建筑能耗一般指建筑在正常使用条件下的采暖、通风、空气调节和照明所消耗的总能量,不包括生产和经营性的能量消耗。随着经济的快速发展,常规能源日益匮乏,节能环保已成为世界公认的主题,各国都在推行全方位降低能耗,因此零能耗建筑在全球范围内应用而生。在建筑零能耗风靡全球的时刻,也想谈谈自己的一些想法。
1 建筑能耗现状分析
我国约占全社会总耗能的46.7%,欧洲和美国约占全部能源消耗的40% ,如何全面提高能源效率,减少对日渐枯竭的传统一次性“矿物化石”能源依赖性已成为当务之急。其核心特点除了强调被动式节能设计外,将建筑能源需求转向太阳能、风能、地热能等可再生能源,为人们的建筑行为,为建筑与环境和谐共生寻找到最佳的解决方案。
建筑发展至今,建筑能源消耗从零走到了。随着常规能源的匮乏,我们需要在不改变现在建筑室内舒适环境的情况下,使常规能源的消耗从回归到零。
我们知道,创建绿色建筑,在建筑设计中要重点抓好自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温、节能空调、太阳能利用、水循环使用、“3R”材料利用等“绿色技术”的推广应用,以实现建筑本身不消耗或少消耗常规能源、不产生或少产生废水废物、不无故浪费自然资源、不恶化自然环境的目标。
其中自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温这些建筑节能技术已经很成熟了。在这些节能技术之上,如果想要保持一个舒适的室内环境,在室内外环境相差较大的情况下,我们必须要付出一些能量,这些能量除了正常的损耗外,其余供给室内,来达到我们要求的室内环境。因此,要想保持最终的目的不变,我们依然要付出能量,只是现在的能量消耗,要用太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源来代替煤、石油等常规能源。下面分别就太阳能的利用和节能空调进行阐述,分析其对建筑零能耗的巨大作用及现实中利用的弊端以及我们该努力的方向。
2 太阳能的利用
太阳存在我们最普遍利用的两个方面:集热和光伏发电。国内的集热器已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。在中国,太阳能发电的成本是常规发电成本的6~8倍。无论对于企业还是百姓,如此高昂的电价谁都承受不起。
中国虽然是全球最大的太阳能电池制造基地,但目前用来生产太阳能电池的重要原料――高纯度硅材料,95%以上靠从国外进口,而且加工过程中的高精度、高耗能、高污染,使晶体太阳能电池的成本居高不下。另外,中国的太阳能蓄电池的使用寿命及使用条件的限制,使太阳能路灯的造价要比消耗普通电能多10倍以上,这还不包括更换蓄电池的费用。因此,在太阳能光伏发电的使用,配套设备的研究要跟上来,否则,“太阳能电厂”仍是都市里的“能源孤岛”,没有人敢效仿,因为一个自主发电、不消耗社会资源的企业,反而要为之承受消耗社会资源的成本。
3 节能空调
节能空调顾名思义,消耗掉少量的能源,获得最大能量的空调,那么在现实中,节能空调从哪些方面来改进呢,我个人认为从以下几个方面:
3.1 中国自主研制制冷新产品
这类产品要具有一定的技术创新和先进性,符合低碳、绿色、环保的原则,能实现无级调速的多样化控制,根据室内负荷变化自动调整电机转速,达到最佳节能效果,比一般的风盘系统节能65%以上,这样的制冷末端新产品可以直接来应用。
3.2 太阳能空调系统
太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机这两部分组成的。制得的冷量就是利用了太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水来提供的。但就使用过程中也存在一些问题:
(1)太阳能空调已初步进入实用阶段 使用太阳能空调的用户依然在不断的增加,目前产品多是大型的溴化锂制冷机,只适合中央型空调。因此,研制小型的溴化锂或氨―水吸收式制冷机与太阳集热器配套实用并逐步进入家庭中使用。
(2)太阳能空调使用集热器的采光面积与空调建筑面积的配比受到限制,仅能适用于多层建筑。对此,目前正在研制可以产生水蒸气的真空管集热器,以便与蒸气型吸收式制冷机结合,来解决集热器与空调建筑面积的配比问题。
(3)太阳能空调系统的初投资依然偏高,仅适用于部分的富裕用户。为此,我们正在降低现有集热器的成本,使得更多的家庭具有使用太阳能空调的经济承受能力。只要克服以上的缺陷,就更大限度地发挥太阳能空调的作用。
4 结论
总之,建筑零能耗要从建筑节能开始,我们要细分最终用户的需要, 针对不同区域的气候条件需求,研究先进的节能技术和配套设备,这需要一个曲折而漫长的过程,我们需要踏实的寻求和研究,而不是盲目的追求所谓的“新技术”却比使用常规能源承担更多的资源和资金浪费。从而真正的由“低能耗”走向“微能耗”最终达到“零能耗”。
参考文献
[1] 张子馨.浅谈建筑节能和可持续发展[A].江苏省能源研究会第八届学术年会论文集[C],2000.
[2] 赵敏荣,胡希杰.太阳能建筑实现“零能耗”的可行性探讨――太阳能光伏发电技术在建筑上的应用[A].长三角清洁能源论坛论文专辑[C],2005.
[3] 赵玉文.我国太阳能利用技术的发展概况和趋势[J].农村电气化,2004(6):52-53.
[4] 陈文章,荣士壮.我国新能源和可再生能源现状、问题及对策的探讨[J].辽宁农业技术学院学报,2008,10(1):34-35.
关键词:公共建筑,空调系统,能效比
1.公共建筑空调系统能耗现状目前,我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。其中,北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1.6 亿吨标煤/年,占我国2004 年煤产量的11.4%;建筑用电和其它类型的建筑用能(炊事、照明、家电、生活热水等)折合为电力,总计约为5500 亿度/年,占全国社会终端电耗的27%~29%,大型公共建筑的节能迫在眉睫。论文参考网。
调查结果表明,我国大型公共建筑的单位面积耗电量为住宅的10~20 倍,能源浪费现象严重,有很大的节能潜力。对于南方地区的公共建筑能耗中,空调系统的能耗约占建筑总能耗的50%~60%,故空调系统的节能是公共建筑节能的关键。目前,我国中央空调系统的冷水机组主要以电力为主,其单位面积能耗因建筑所处的气候区以及建筑类型有所差异。例如,北京中央空调系统单位面积平均耗电量约为20~120kWh/(m2年)。论文参考网。其中,政府办公建筑能耗约为30kWh/(m2年),甲级写字楼约为20~70 kWh/(m2年),酒店约为30~70kWh/(m2年),大型商场约为70~150 kWh/(m2年)。其中冷源一般为10~50kWh/(m2年),而输配系统(水系统和风系统)电耗却高达10~70kWh/(m2年),可见输配系统的运行能耗是目前中央空调系统的能耗大户;重庆市公共建筑中央空调系统单位面积能耗也不等,有的高达160W/m2,有的只有76W/m2,平均值为129 W/m2,其中商场和酒店的平均能耗占建筑总能耗的比例分别为34.59%和34.13%;上海公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值为127 W/ m2;武汉市公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值为115.6W/m2;均高于日本东京的公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值112.8W/m2。
2.我国空调能效的评价指标在20 世纪80 年代后期,宾馆酒店建筑兴起,由于这类建筑普遍采用了中央空调系统,故能耗大幅度增加。为了降低此类建筑的能耗,中国建设部于1993 年9 月27 日颁布了节能标准,并于1994 年1 月强制性实施。此项政策是通过在设计阶段采用适当的方法,从而达到降低或控制宾馆能耗的目的。此政策根据宾馆建筑的不同等级和外部环境,提出了建筑围护结构、空调系统和自动控制系统的要求。
目前,我国对于空调系统能效的评价只是停留在对空调系统的部分设备的能效限制。比如,我国于2004 年颁布实施的“单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级GB19576-2004”标准中对风冷式、水冷式空调机能效比以及能源效率等级指标均作了规定;又如:于2001 年颁布实施的“蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组GB/T18430.1-2001”中也已对风冷和蒸发冷却式以及水冷式的往复活塞式机组、涡旋式机组、螺杆式机组、离心式机组的制冷性能系数作了限定;于2001 年颁布实施的“蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组户用和类似用途的冷水(热泵)机组GB/T18430.2-2001”中提出了机组名义制冷量较小的水冷式、风冷式、蒸发冷却式的制冷机组的制冷系数限值;还在2004年颁布实施的“冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004”中也对不同冷量范围的冷水机组的能源效率或能源效率等级指标作了规定。另外,在2005 年颁布实施的“公共建筑节能设计标准GB50189”中也只对单个空调设备的能耗限值作了规定,例如对一些冷水(热泵)机组制冷性能系数(COP);冷水(热泵)机组综合部分负荷性能系数;单元式机组能效比;溴化锂吸收式冷水机组性能系数等分别作了限定。周边全年负荷系数PAL、空调能量消耗系数CEC 等节能指标可以用于设计院在进行空调系统的设计时验算之用。针对房间空调器,我国发展与改革委员会、国家质量监督检验检疫总局、国家认证认可监督管理委员会于2004 年11 月29 日联合了《房间空调器能源效率标识实施规则》。
3.空调工程设计能效比空调工程设计能效比指空调工程的设计总冷负荷与整个空调工程所有耗电设备的耗电总功率之比,可用来衡量整个空调系统的能效状况。该指标的建立是以空调系统整体为着眼点,这正是DEER 区别于其它评价空调设备能效指标的特点。空调工程设计能效比DEER 可用来评价整个空调工程在设计阶段的设计水平,判断其是否达到节能设计标准
对提高空调工程的整体设计水平有一定的促进作用。
4. 空调工程设计能效比的计算方法4.1 空调工程的组成除VRV 直接蒸发冷却空调系统外,间接供冷的空调系统(空调工程)均可划分为冷源系统(包括冷源机组和冷却水系统)、水系统(指冷冻水系统)、风系统(包括所有的末端送风设备)三个子系统。论文参考网。
4.2空调工程设计能效比(DEER)的计算空调工程设计能效比(DEER)的计算式:
DEER=ΣQ / ΣN (2.1)
式中:ΣQ――空调工程的设计总冷负荷, kW
ΣN――空调工程耗功率,kW
其中:ΣN=N1+N2+N3+N4+N5
N1 ――电机驱动压缩机的冷水(热泵)机组、单元式空气调节机、多联式空调(热泵)机组在额定制冷工况下输入电功率之和,kW;
N2 ――直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组额定制冷工况下单位时间燃料耗量的折算电功率(按照表2.1)、燃烧系统风机及溶液泵配用电机铭牌功率之和,kW;
N3 ――冷却水泵、冷却塔风机配用电机的铭牌功率之和,kW;
N4 ――冷冻水泵配用电机的铭牌功率之和,kW;
N5 ――空调系统组合式空调机组、新风机组所含风机及空调系统配置的其他风机的配用电机铭牌功率,以及风机盘管的铭牌输入功率之和,kW。
4.3空调工程子系统设计能效比的计算子系统的设计能效比DEERi = 空调系统的设计总冷负荷/子系统i 的额定耗电功率总和 (i=1,2,3) (2.2)
表1 不同燃料耗量与电功率的换算表
关键词:生态建筑;设计;节能;措施
引 言
能源短缺与生态环境破坏是当前人类社会发展面临的两大难题,如何降低经济发展造成的生态平衡破坏,已经成为当前人类社会亟待解决的问题之一。建筑业是人类对自然资源、生态环境影响最大的活动,一定程度上决定了社会可持续发展的能力,如何降低人类活动对客观生态环境的影响,现已成为生态建筑设计中的关注焦点,为了满足自身的发展,应努力寻找人、自然与社会和谐的可持续发展的居住环境,为社会经济的全面进步创造有利条件。
1 生态建筑的特点及设计原则
生态建筑的出现,是建筑科学技术水平发展到一定阶段的产物,这种建筑形式强调生态因素与建筑因素的结合,运用建筑学知识与生态学知识营造出的生态平衡的建筑环境。
1.1 生态建筑特点
(1)生态建筑融入了多种领先的建筑学知识。这能够充分使用多种可再生资源,例如太阳能、风能,另一方面也节省了不少的非可再生资源。生态建筑中还运用了很多的物理知识及生物方面的技术,例如采光、通风等性能。节省了大量的资源,也相应地减少了能源的消耗及废物的释放。
(2)生态建筑的构建过程中使用了很多的可再生资源,在某种程度上既符合建筑的要求,又减少了建筑成本,而且也可以相应地降低对能源的消耗及废物的释放量,非常有益于生态建筑周围的环境。
(3)设计生态建筑的核心部分是怎样对待释放物,即使运用的科技再发达,生态建筑中仍然会存在一些废物。生态建筑施工时运用了无害化处理方法对废物进行处理,大大减少了对周遭环境的损坏。
1.2 生态建筑设计原则
(1)生态建筑综合能源利用系统是依据各地的具体情况,综合采用各种能源技术与形式的集成体。其设计宜采用被动与主动技术、低技术与高技术相结合,以优先采用被动与低技术为主,并在此基础上考虑主动与高技术层次能源技术的设计原则。
(2)在能源技术层次的选择上,还要考虑生态建筑本身的定位,如属低技术的生态建筑,则宜以低层次的能源技术为主,如属高技术则有必要采用一些当代高技术层次的能源技术手段。
(3)在能源形式与种类的选择上,要因地制宜,以选取当地最适宜的能源形式为宗旨。生态建筑综合能源利用系统的最终目标是在保证与环境和谐共处的前提下,用最少的常规能源消耗来为人们提供一个适宜的生存空间。
2 生态建筑应用的主要技术
生态建筑应用的主要技术强调对清洁可再生能源的利用,其常见的设备系统包括以下几种:
2.1 太阳能强化通风构件
太阳能强化通风构件是最为经典的被动式太阳能利用技术,且因其设计简单、造价低及效果明显等优点而颇受建筑设计者的青睐,近年来已成为生态建筑能源系统设计中一个必备的节能与生态元素。目前比较流行的太阳能强化通风构件有特朗伯墙、太阳能烟囱及屋顶式太阳能集热器,其中前者发展最早,后两者都是在前者的基础之上发展起来的。其原理都一样,均是利用太阳能加热夹层空气而产生热压来驱动空气的流动,从而起到强化通风(夏季)或给室内供暖(冬季)的效果。
2.2 生态幕墙系统
生态幕墙系统是当今生态建筑中普遍采用的一项先进技术,并被誉为建筑“可呼吸的皮肤”或“生物气候缓冲层”。它主要是针对以往玻璃幕墙能耗高、室内空气质量差等问题,采用双层体系作为建筑围护结构,提供自然通风、采光、增加室内空气舒适度及降低能耗,从而较好地解决了自然采光和节能之间的矛盾。生态幕墙的主要功能是在满足室内采光要求的前提下达到节能、通风、改善室内空气品质、隔音及建筑美学要求。
2.3 建筑中庭
建筑中庭是指建筑的一面或多面采用玻璃与室外隔断的半室内半室外建筑空间,在某种程度上也可以将其理解为一种扩大了的“双层皮”幕墙体系。它作为一种广受欢迎的集休闲、娱乐、购物、交通及餐饮等于一体的多功能公共建筑空间,在当今高技术生态建筑中得到了广泛应用。中庭空间在吸收太阳辐射、改善自然采光、促进室内通风及缓冲室外气候的影响等方面的生态效应也逐渐被人们所认识。中庭往往被设计成一个被动式太阳能的调节空间,把它作为温室,成为室内生态区的一部分。中庭空间不仅是现代建筑室内的精彩演绎,也是生态建筑中重要的生态与节能设计策略。
3 生态建筑应用效果评价
生态建筑的实际应用效果评价,通常从能源利用角度出发,通过其对客观环境的影响效果高低,做出优劣评价。
3.1 建筑节能状况
重点应放在围护结构的保温、隔热及其相应的自动控制上,使建筑节能满足国家现行的有关标准,具体实施与评价严格按照建设部的《民用建筑节能管理规定》(建设部第76号令)执行节能指标对于北方采暖地区为50%,其他节能措施要达到节能5%。
3.2 常规能源系统的优化
在使用常规能源时,应对能源系统进行优化,应合理地选择确定整个系统中各设备系统的能源供应方案,优化设备系统的设计与运行,避免因多种能源结构形式的重复建设而造成浪费,在满足功能与健康要求的基础上,减少对常规能源的需求量和因使用常规能源对环境造成的污染。
3.3 新能源的利用
新能源的利用程度是生态建筑能源利用技术评价中的一项重要参考指标,是生态建筑是否符合“生态”原则的直接体现与标志。其重点应放在太阳能、地热能、风能、废热资源等绿色能源的开发与利用上。新能源的利用要因地制宜,宜选择适合本地特点、性能价格比优良的技术与产品。
3.4 环境效益
环境效益作为生态建筑最重要的目标之一,是其是否生态的直接体现,是评判建筑是否生态的主要指标,而能源利用技术在很大程度上决定了其对环境的影响。因此,生态建筑中应尽量使用绿色能源,减少环境污染。
4 我国生态建筑设计问题及解决对策
4.1 我国生态建筑设计存在的问题
(1)缺乏生态建筑的正确认识。在国内外学术界有许多不同的解释,但其核心内容是基于对自然环境、使用的建筑、生态、合理安排组织建筑与其他相关因素的关系的基本原则建筑及其周围环境成为一个有机的组合,而且还具有良好的室内气候条件和建筑自律,并拥有土地、水资源,减少污染、延长建筑物的使用寿命、改善生态环境等优点。而当前我国的生态建筑应用中,存在着片面追求节能科技的应用,忽略了技术与客观环境的融合,造成生态建筑的建设与当地实际气候、土地以及经济发展条件相背离的情况,生态建筑的应用受到了很大的限制。
(2)缺乏对农村生态建筑的系统研究。中国是一个发展中国家,研究不平衡的生态建设系统,包括城市和农村地区差别很大。目前的研究主要集中在较发达的城市,在农村地区的生活环境缺乏系统的研究,特别是在东北地区。从专业的角度来看,生态、能源、科学学科的人多数研究虽然内容更加丰富,但没有得到很好的各学科之间的结合。特别是如何将一个特定区域的生活环境和植物环境工程相结合,也是未来研究要加以解决的问题。
(3)缺乏生态建筑的广泛实践。当前,我国生态建筑的研究应用存在这一定的脱节现象,科研人员追求建筑业生态建论文的发表,这些论文宣传在可持续发展理念、促进生态建设的发展上起到了积极的作用。但绝大多数的论文都停留在关于生态建筑设计的理论框架、设计建筑和生态指导原则和理论、先进的生态建设经验上,缺乏实际的工程实践模型、计算机模拟、测试环境的影响分析。
4.2 完善生态建筑设计的措施
(1)提高生态建筑的科技含量。积极采用新技术、新理念生态建筑设计,设计者应积极发挥创新精神,将最新的设计理念和新的节能技术应用到建设生态建设之间,不断提高生态建设,改善生态建筑的生态功能,提高生态建设和生态建设,设计更加科学、节能、环保的生态建设,减少对环境对生态的不利影响,提高施工的科技含量,获得更高的经济、社会和环境效益。
(2)科学处理建筑与环境之间的关系。在生态建筑的应用中,必然要占用一定的空间并排出一定的建筑废物,这同样会对环境产生不良的影响。因此,生态建设的设计应尽可能降低占用的土地面积,提高土地的利用效率。使用可以回收再利用可再生材料建造,将产生的废弃物进行无害化处理,以确保环境不受影响,实现和谐发展生态建设和环境保护的目的。
(3)提高能源的利用效率。在生态建筑建设的过程中,设计施工人员要从工程实际情况出发,对其所处的客观环境进行深入的了解分析,找出风能、太阳能等的优化利用条件,充分发挥这部分清洁能源的效力,提高建筑的能源利用效率。例如在建筑的通风设计中,可利用区域顺风和逆风的特点,减少建设过程中对机械通风的依赖,降低电能的消耗。
5 结 语
随着经济水平的不断提升,人们的物质文化生活有了很大的改善,社会的生态环保意识有了很大的进步。生态建筑设计作为当前我国建筑建设研究中的重要组成部分,是一项涉及多专业领域交叉的复杂系统工程,需要建筑、能源及动力设备等学科的密切配合,其具体实施过程要因地制宜。生态建筑技术的研究将有助于促进建筑、清洁能源、生态环保等学科的结合,并为其相互融合发展提供一个好的平台,为社会的和谐发展创造了条件。
参考文献
[1]沈锦林.试论生态建筑的设计原则及其实施要诀[J].建材技术与应用.2010(10).