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建筑節(jié)能的方向與技術(shù)措施

2007-09-13 10:33    【  【打印】【我要糾錯】

  簡介:21世紀(jì)建筑節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為住宅發(fā)展的必然趨勢和城市建筑水平的標(biāo)志。當(dāng)我們回顧2004年中國的能源問題時,電荒、油荒、煤荒……各種能源短缺的現(xiàn)實警示著我們,長期以來以煤炭、石油為主的能源消費體系亟需改變,通過大力發(fā)展可再生能源和新能源,替代煤炭,彌補(bǔ)石油、天然氣的資源短缺,構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源消費體系,將是我國長期能源發(fā)展戰(zhàn)略和近期能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要選擇。建筑節(jié)能是一門綜合性學(xué)科,它涉及到建筑、施工、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、電器、建材、熱工、能源、環(huán)境、檢測、計算機(jī)應(yīng)用等許多專業(yè)內(nèi)容,是在許多學(xué)科邊緣的交叉和結(jié)合后形成的,因此建筑節(jié)能技術(shù)也是一門綜合性的技術(shù),包含了多個領(lǐng)域。

  關(guān)鍵字:能源 建筑節(jié)能 國外 國內(nèi) 節(jié)能技術(shù) 新能源

  國外建筑節(jié)能的實施狀況

  英國

  英國政府從1986年開始制訂國家節(jié)能計劃,將建筑節(jié)能由低到高分為10個等級。該計劃執(zhí)行的初期遇到的最大障礙是開發(fā)商和建造商因節(jié)能而增加住宅的造價,從而影響普通購房者,尤其是低收入家庭的購房。但是這部分增加的造價,換來的卻是長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。按新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的節(jié)能型建筑比傳統(tǒng)建筑在能量消耗上的花銷要減少75%。

  政府在強(qiáng)制執(zhí)行節(jié)能計劃時,一方面考慮不同階層購房者的心態(tài),另一方面強(qiáng)調(diào)就地取材解決節(jié)能材料,減少運輸費用,盡可能降低建筑成本。因此,英國各地根據(jù)國家節(jié)能計劃因地制宜地制訂政策,推動了建筑節(jié)能工作的開展。

  經(jīng)過多年努力,目前英國的新建建筑基本上都達(dá)到了最高節(jié)能等級的要求,并且建筑的內(nèi)部舒適程度也因節(jié)能構(gòu)造得到了明顯的提高。

  目前英國建筑的窗子上部、陽臺門上部和外墻上都有不太顯眼的進(jìn)風(fēng)器,這是近二十年來在發(fā)達(dá)國家推行的建筑新風(fēng)系統(tǒng)。這種“房屋呼吸”概念,通過對通風(fēng)量的控制,形成室內(nèi)外正負(fù)壓差,讓新鮮空氣先進(jìn)入主要居室,然后經(jīng)過衛(wèi)生間和廚房,將污濁空氣排出室外。

  瑞典

  瑞典一直十分重視建筑配件的標(biāo)準(zhǔn)化問題,1967年就制定了《住宅標(biāo)準(zhǔn)法》,并規(guī)定使用按照瑞典國家標(biāo)準(zhǔn)制造的材料配件來建造的住宅項目能獲得政府的貸款。

  瑞典的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)和“模數(shù)協(xié)調(diào)基本原則”涉及建筑的各部分,如浴室設(shè)備、廚房水槽、窗框、窗扇等等。瑞典三層固定玻璃窗扇中間帶百葉,可在關(guān)閉的情況下通風(fēng)。

  美國

  美國的建筑與中國的建筑在形式上有很大的差別。美國人口約2.5億,目前建筑自有率為66%,人均居住面積59平方米,居世界榜首。美國的建筑幾乎全部為三層以下。在很多州的法律中有明確規(guī)定,若要蓋三層以上的建筑,要經(jīng)過非常繁雜的審批手續(xù)。

  由于住房是美國家庭的重要組成部分,而且又是采取分戶供暖措施,所以房屋本身的節(jié)能水平是一個非常重要的指標(biāo),建筑節(jié)能甚至成為了一些家庭購房的首要指標(biāo)。也就是說,建筑節(jié)能是一個非常市場化的指標(biāo),雖然這其中政府的標(biāo)準(zhǔn)起了相當(dāng)?shù)淖饔,但這并非絕對。在美國,普通住宅的交工是不需要政府驗收的,房屋承建商自檢驗收很重要,住戶驗收簽字更重要,房屋質(zhì)量主要依靠房屋承建商對信譽(yù)的高度負(fù)責(zé)和重視來保障。

  國內(nèi)建筑節(jié)能現(xiàn)狀

  節(jié)能是我國的國策,建筑節(jié)能是節(jié)能中的重中之重,應(yīng)該列為我國建設(shè)工作中的重要位置。建筑能耗在我國整個能耗中的地位也越來越重要。1996年中國建筑年消耗3.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占能源消耗總量的24%,到2001年已達(dá)到3.76億噸,占總量消耗的27.6%,年增長比例千分之五;隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的改善,建筑能耗占全社會總能耗的比例還會繼續(xù)增長。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國當(dāng)前的房屋建設(shè)規(guī)?胺Q世界第一。目前全國房屋數(shù)量有400億平方米左右,房屋建筑規(guī)?磥硪殉^所有發(fā)達(dá)國家,僅去年一年房屋竣工面積是19.7億平方米,這幾年差不多都是接近這個數(shù)字。而據(jù)預(yù)測,到2010年,我國房屋總建筑面積將達(dá)到519億平方米,其中城市171億平方米。然而,截至到去年,我國節(jié)能建筑的總面積還只有2.3億平方米,在每年近20億平方米的竣工面積當(dāng)中,只有五六千萬平方米是節(jié)能建筑,只占3%左右,也就是說有97%屬于高耗能建筑。

  我國建筑能耗高于發(fā)達(dá)國家,主要表現(xiàn)在建筑物保溫與供熱系統(tǒng)狀況差,如我國供熱系統(tǒng)的綜合效率僅為35%到55%,遠(yuǎn)低于先進(jìn)國家80%左右的水平。建筑節(jié)能由于直接關(guān)系到國家資源戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施,隨著我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn),城鎮(zhèn)建設(shè)將保持高速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗,建筑能耗在未來商品總能耗中所占比例將上升到35%左右,也就是說,建筑消耗了三分之一多的能源,對我們國家來說,這個比例恐怕還要高。江蘇省徐州煤礦每年產(chǎn)煤量在1300-1500萬噸,折成標(biāo)煤1000多萬噸,單從2002年全省城鎮(zhèn)新建住宅2500萬平方米來測算,如果全部執(zhí)行節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),每年可以節(jié)能6.6億千瓦時,相當(dāng)于節(jié)約近27萬噸標(biāo)煤,至2009年,僅住宅建筑節(jié)能所節(jié)約的能耗就相當(dāng)于徐州煤礦當(dāng)年的產(chǎn)煤量,這個數(shù)字是相當(dāng)驚人的,也是鼓舞人心的;同時還可以減少大量的二氧化碳、粉塵等污染排放,其經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會效益都十分顯著。由此可見,建筑節(jié)能的意義十分重大。

  2004年11月25日,經(jīng)國務(wù)院同意,國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了我國第一個《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》。規(guī)定中指出,“十一五”期間,中國新建建筑要嚴(yán)格實施節(jié)能50%的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其中,北京、天津等少數(shù)大城市率先實施節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)改委環(huán)境和資源綜合利用司司長趙家榮當(dāng)日在新聞發(fā)布會上說,我國將全面展開供熱體制改革,在各大中城市普遍推行居住及公共建筑集中采暖按熱表計量收費,在小城市試點。鼓勵采用蓄冷、蓄熱空調(diào)、節(jié)能門窗,加快太陽能、地?zé)岬瓤稍偕茉丛诮ㄖ锏睦。雖然我國已經(jīng)陸續(xù)頒布了全國各氣候區(qū)建筑節(jié)能50%的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),但全國城市每年新增建筑中達(dá)到節(jié)能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的不到5%。我國目前單位建筑面積采暖能耗相當(dāng)于氣候條件相近的發(fā)達(dá)國家的2-3倍。趙家榮說,由于集中供熱比分散小鍋爐供熱效率提高50%,到2010年,中國城市集中供暖普及率爭取由2002年的27%提高到40%。

  建筑節(jié)能技術(shù)

  建筑節(jié)能包含兩部分內(nèi)容,一部分是加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力,另一部分就是從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實現(xiàn)方式來節(jié)約能源。一般的房子里,30%的熱量從窗戶跑掉了。如果選用雙層玻璃,中間再充上惰性氣體,就可在一定程度上阻斷熱量散發(fā)。35%熱量從墻體散發(fā),如采用隔熱材料,增加保溫層,節(jié)能效果就很明顯。智能化建筑首先要達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)和良好的居住舒適度,其次才是家具的智能化和安全保衛(wèi)的智能化。實際上,智能化建筑不一定就是豪華的,但它必須是低能耗的。美國有些智能化建筑造價比普通建筑還低15%,因為它們追求合理的結(jié)構(gòu),講究實用功能和外觀的簡潔,利用了可回收材料,而不追求豪華裝飾。 還可以充分利用地?zé)岜眉夹g(shù),如冰島等國家,建筑房子時先在地上打兩個洞,通過電泵將地下水循環(huán)起來,為整座房子供熱。惟一耗能的就是電泵。而在丹麥等國,由于地處海邊,太陽能和風(fēng)能的利用條件得天獨厚,使用熱泵技術(shù)時結(jié)合風(fēng)能與太陽能,用風(fēng)能與太陽能來帶動電泵就可以做到“零能耗”。

  新能源的利用是節(jié)約建筑使用能耗非常有效地辦法,新能源通常指非常規(guī)、可再生能源,包括有太陽能、地?zé)崮、風(fēng)能等等。新能源技術(shù)用于建筑節(jié)能通常有以下幾個方面:

  1.太陽能致冷

  利用太陽能制冷空調(diào)有兩種方法,一是先實現(xiàn)光一電轉(zhuǎn)換,再以電力推動常規(guī)的壓縮式制冷機(jī)制冷;二是進(jìn)行光一熱轉(zhuǎn)換,以熱能制冷。前者系統(tǒng)比較簡單,但其造價約為后者的3—4倍,因此國內(nèi)外的太陽能空調(diào)系統(tǒng)至今以第二種為主。太陽能致冷的方法有多種,如壓縮式致冷、蒸汽噴射式致冷、吸收式致冷等。壓縮式致冷要求集熱溫度高,除采用真空管集熱器或聚焦型集熱器外,一般太陽能集熱方式不易實現(xiàn),所以造價較高;蒸汽噴射式致冷不僅要求集熱溫度高,一般說其致冷效率也很低,約為0.2~0.3左右的熱利用效率;吸收式致冷系統(tǒng)所需集熱溫度較低,大約70~90℃即可,使用平板式集熱器也可滿足其要求,而且熱利用較好,制作容易,致冷效率可達(dá)0.6~0.7,所以一般采用也多,但設(shè)備龐大,影響推廣。

  2.太陽熱水器

  太陽熱水器是太陽能熱利用中具有代表性的一種裝置,它的用途廣泛,形式多樣。人們最常見的一種太陽熱水器是架在屋頂?shù)钠桨鍩崴,常常是供洗澡用的。其實,在工業(yè)生產(chǎn)中以及采暖、于燥、養(yǎng)殖、游泳等許多方面也需要熱水,都可利用太陽能。太陽熱水器按結(jié)構(gòu)分類有悶曬式、管板式、聚光式、真空管式、熱管式等幾種。

  3.太陽房

  太陽房是利用太陽能采暖和降溫的房子。人們的生活能耗中,用于采暖和降溫的能源占有相當(dāng)大的比重。特別對于氣候寒冷或炎熱的地區(qū),采暖和降溫的能耗就更大。太陽房既可采暖,也能降溫,最簡便的一種太陽房叫被動式太陽房,建造容易,不需要安裝特殊的動力設(shè)備。比較復(fù)雜一點,使用方便舒適的另一種太陽房叫主動式太陽房。更為講究高級的一種太陽房,則為空調(diào)致冷式太陽房。

  4.太陽能熱發(fā)電

  太陽能熱發(fā)電是太陽能利用中的重要項目。太陽熱發(fā)電是利用集熱器把太陽輻射能轉(zhuǎn)變成熱能,然后通過汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)來發(fā)電。根據(jù)集熱的溫度不同,太陽熱發(fā)電可分為高溫?zé)岚l(fā)電和低溫?zé)岚l(fā)電兩大類。按太陽能采集方式劃分,太陽能熱發(fā)電站主要有塔式、槽式和盤式三類。

  5.地?zé)岚l(fā)電

  地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂玫淖钪匾绞。高溫地(zé)崃黧w應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。 地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的,都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,然后帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是,地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐,也不需要消耗燃料,它所用的能源就是地?zé)崮。地(zé)岚l(fā)電的過程,就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能,首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。目前能夠被地?zé)犭娬纠玫妮d熱體,主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同,可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類。

  6.地?zé)峁┡?/p>

  將地?zé)崮苤苯佑糜诓膳、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞。因為這種利用方式簡單、經(jīng)濟(jì)性好,倍受各國重視,特別是位于高寒地區(qū)的西方國家,其中冰島開發(fā)利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地?zé)峁嵯到y(tǒng),現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善,每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水,供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪,冰島首都已被譽(yù)為“世界上最清潔無煙的城市”。此外利用地?zé)峤o工廠供熱,如用作干燥谷物和食品的熱源, 用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地?zé)釕?yīng)用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地?zé)峁┡凸崴l(fā)展也非常迅速,在京津地區(qū)已成為地?zé)崂弥凶钇毡榈姆绞健?/p>

  7.風(fēng)力致熱

  “風(fēng)力致熱”是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱能。目前有三種轉(zhuǎn)換方法。一是 風(fēng)力機(jī)發(fā)電,再將電能通過電阻絲發(fā)熱,變成熱能。雖然電能轉(zhuǎn) 換成熱能的效率是 100%,但風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率卻很低,因此從能量利用的角度看,這種方法是不可取的。二是由風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成空氣壓縮能,再轉(zhuǎn)換成熱能,即由風(fēng)力機(jī)帶動一離心壓縮機(jī),對空氣進(jìn)行絕熱壓縮而放出熱能。三是將風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換成熱能。顯然第三種方法致熱效率最高。 風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換熱能也有多種方法。最簡單的是攪拌液體致熱,即風(fēng)力機(jī)帶動攪拌器轉(zhuǎn)動,從而使液體(水或油)變熱!耙后w擠壓致熱”是用風(fēng)力機(jī)帶動液壓泵,使液體加壓后再從狹小的阻尼小孔中高速噴出而使工作液體加熱。此外還有固體摩擦致熱和渦電流致熱等方法。

  結(jié)語

  建筑節(jié)能并非房地產(chǎn)一個行業(yè)的問題,目前國內(nèi)乃至全球正在面臨的能源危機(jī)是關(guān)系整個人類社會生存發(fā)展的大計。

  “跨入新世紀(jì),我們將向現(xiàn)代化建設(shè)第三步戰(zhàn)略的目標(biāo)邁進(jìn),環(huán)境保護(hù)面臨著更在的壓力和挑戰(zhàn)。我們必須認(rèn)真實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)備,把環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)放到更重要的位置。要堅持統(tǒng)籌規(guī)劃,依靠科技進(jìn)步,加大資金投入,加強(qiáng)污染治理,大力植樹種草,搞好水土保持,改善生態(tài)環(huán)境。我們相信,通過全國人民堅忍不拔的努力,就一定能夠使中華大地水更清、天更藍(lán)、山川更加秀美。”(朱镕基)

延伸閱讀:建筑 節(jié)能 方向
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