淺談民用建筑節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用

【中玻網(wǎng)】我國(guó)地大物博，人口眾多，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的蓬勃發(fā)展，既有建筑加上每年新建房屋帶來(lái)的建筑能耗總量是相當(dāng)可觀的。我國(guó)現(xiàn)有的絕大多數(shù)民建屬于高能耗類建筑，其單位面積的采暖耗能量接近西方發(fā)達(dá)國(guó)家新建住宅的3倍以上，加上大部分國(guó)家性的能源危機(jī)，使得建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的潛力巨大。我們通常所說(shuō)的建筑能耗，一般是指民用建筑在其使用當(dāng)中的能量消耗，主要包括建筑體現(xiàn)的功能性能耗，例如制冷、供熱、給排水、建筑照明、家用電器、通風(fēng)、后勤補(bǔ)給等等方面的能耗，其中供暖、制冷、通風(fēng)這三項(xiàng)的能耗量，幾乎可以占到總建筑耗能的2/3左右。建筑節(jié)能能否做好，直接影響著我國(guó)的能源安全，而且對(duì)于能源利用效率的提高和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用。

　　1、建筑能耗現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題

　　我國(guó)雖然幅員遼闊，但是人均資源相對(duì)缺乏，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，老百姓生活水平也逐步提高，越來(lái)越多的家庭采購(gòu)了空調(diào)等設(shè)備，住宅越來(lái)越舒適的同時(shí)，所消耗的能量也不斷增加，但是我國(guó)的建筑保溫隔熱性、氣密性相對(duì)較差，供熱系統(tǒng)效率也不高，這樣造成的熱損失很大，巨大的能源浪費(fèi)在冬季供熱期間加重了大氣污染和溫室氣體的過(guò)量排放，這個(gè)矛盾現(xiàn)在已經(jīng)十分突出，到了必須解決的地步。

　　我國(guó)建筑節(jié)能存在的主要問(wèn)題：

　　1)對(duì)于建筑節(jié)能的緊迫性和重要性認(rèn)識(shí)不夠。大部分人對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)都有了較強(qiáng)的意識(shí)，但是對(duì)于建筑節(jié)能還比較陌生，也不知道該怎么做，也沒(méi)有認(rèn)識(shí)到建筑節(jié)能帶來(lái)的巨大效益，而且各地相關(guān)部門對(duì)此重視程度不同，也導(dǎo)致了此項(xiàng)工作長(zhǎng)期沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

　　2)缺乏完善的、因地制宜的建筑業(yè)法律法規(guī)。我國(guó)雖然已經(jīng)出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》等相關(guān)法律法規(guī)，但是對(duì)于建筑節(jié)能還沒(méi)有明確的法律規(guī)范，需要進(jìn)一步完善，這樣將較大促進(jìn)行業(yè)快速發(fā)展。

　　3)缺乏相應(yīng)的激勵(lì)和補(bǔ)償措施。建筑節(jié)能改造是一項(xiàng)利國(guó)利民的公益事業(yè)，一方面需要人民群眾的積較配合，另一方面也需要相關(guān)部門的大力支持，相關(guān)部門既要對(duì)新建建筑的節(jié)能進(jìn)行嚴(yán)格的檢查驗(yàn)收，又必須對(duì)既有建筑的節(jié)能改造給予大力的財(cái)政支持，隨著建筑能耗的大大降低，將逐步減少對(duì)于環(huán)境保護(hù)和供熱企業(yè)的補(bǔ)貼資金，是一項(xiàng)“一勞永逸”的利民工程。

　　4)對(duì)于建筑行業(yè)節(jié)能創(chuàng)新、技術(shù)支持力度有待加強(qiáng)。作為新興產(chǎn)業(yè)，建筑節(jié)能改造的技術(shù)儲(chǔ)備和施工水平還處于相對(duì)初級(jí)的階段，對(duì)于新材料和新技術(shù)的研發(fā)能力較弱，相關(guān)部門應(yīng)適當(dāng)給予政策和經(jīng)濟(jì)的支持，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　5)我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于建筑節(jié)能的改造還不夠完全，作為一個(gè)系統(tǒng)工程，節(jié)能改造除了門窗、屋頂、采暖制冷系統(tǒng)以外，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(墻體)的保溫也是必不可少的一部分。另外，目前很多供熱企業(yè)仍然按照建筑面積乘單價(jià)的方式收取熱費(fèi)，用戶無(wú)法根據(jù)自身需要調(diào)節(jié)熱量供給，導(dǎo)致部分能源白白浪費(fèi)，所以建筑節(jié)能改造必須多管齊下，才能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能目的和經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、建筑節(jié)能的熱力學(xué)原理和主要施工方法

　　凡有溫度差，就有熱量自發(fā)地由高溫物體向低溫物體傳導(dǎo)。首先我們來(lái)建立一個(gè)寒冷季節(jié)建筑物墻體導(dǎo)熱模型，經(jīng)過(guò)分析可以看出：

　　1)建筑物內(nèi)的空氣通過(guò)對(duì)流換熱將能量傳給墻壁內(nèi)表面，同時(shí)伴隨著輻射換熱使室內(nèi)物體與墻壁進(jìn)行熱交換。

　　2)墻的內(nèi)外表面則通過(guò)固體導(dǎo)熱的形式進(jìn)行熱交換。

　　3)室外寒冷的空氣通過(guò)對(duì)流換熱將墻外表面熱量帶走，同時(shí)墻與外界物體通過(guò)輻射換熱又帶走部分熱量。如果沒(méi)有別的變量，建筑物內(nèi)外的溫度差越大，互相傳遞熱量也就越大。

　　通過(guò)模型可以知道，它們之間的熱傳遞是通過(guò)熱輻射、對(duì)流換熱、固體導(dǎo)熱這三種方式組合成的。由此可見(jiàn)，墻壁傳熱的多少與室內(nèi)外溫差成正比，與墻的厚度成反比，而且與墻壁本身的導(dǎo)熱性能有關(guān)，因此導(dǎo)熱量：=λδΔtA。其中，A為壁面積;δ為壁厚;λ為導(dǎo)熱系數(shù);Δt為壁兩側(cè)表面溫差�？梢�(jiàn)要想降低建筑熱損失，可以通過(guò)控制這幾個(gè)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于壁面積的控制，主要通過(guò)建筑設(shè)計(jì)(合理的體形系數(shù))來(lái)實(shí)現(xiàn);對(duì)于壁厚的控制，主要通過(guò)墻體覆蓋保溫材料來(lái)實(shí)現(xiàn);對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)和溫差的控制，通過(guò)建筑材料和圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　1)建筑的外表面積與其體積的比值稱為建筑體形系數(shù)，在其他條件相同的情況下，建筑耗能指標(biāo)隨著體形系數(shù)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，研究表明，體形系數(shù)每加大0.01，能耗指標(biāo)大約增加2.5%，從有利于節(jié)能出發(fā)，體形系數(shù)應(yīng)盡可能小，一般控制在0.3以下。

　　2)建筑材料的選擇對(duì)建筑節(jié)能有很大影響，我們把導(dǎo)熱系數(shù)小的材料稱為保溫材料(又稱隔熱或者絕熱)。凡平均溫度不高于350℃時(shí)導(dǎo)熱率不大于0.12W/(mK)的材料，叫做絕熱材料。它具有疏松、多孔狀、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。

　　3)外墻是建筑物隔熱保溫的重要部分，提高外墻保溫能力，一是增加厚度，二是降低外墻的傳熱系數(shù)。單純?cè)黾雍穸炔豢扇�，主要通過(guò)降低材料傳熱系數(shù)和改善構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)。外墻保溫方案主要有：?jiǎn)我徊牧瞎?jié)能墻體和復(fù)合節(jié)能墻體兩種。復(fù)合節(jié)能墻是由絕熱材料(聚苯乙烯泡沫塑料、巖棉、玻璃棉、加氣混凝土等)與傳統(tǒng)墻體材料復(fù)合構(gòu)成，通過(guò)保溫層或者空氣夾層實(shí)現(xiàn)墻體的內(nèi)保溫、中間保溫和外保溫，復(fù)合結(jié)構(gòu)熱工性能很好，但是造價(jià)也高。

　　4)窗戶的總傳熱系數(shù)大，窗的熱損失大概占到總熱損的2/3，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3，所以窗體保溫格外重要。要降低熱損，一是提高窗戶的氣密性，二是減少冷風(fēng)滲透。將窗戶與建筑物墻體接縫處密封嚴(yán)實(shí)，并采用低輻射中空玻璃降低導(dǎo)熱，選用合適的窗墻比來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。

　　5)屋頂和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱橋部位也應(yīng)采取保溫設(shè)計(jì)。根據(jù)屋頂?shù)拿娣e大小和選用建筑材料的不同，屋頂?shù)臒釗p耗有時(shí)也占很大比例，例如用鋼筋混凝土打造的梁、柱和陽(yáng)臺(tái)板等部件，都比其建筑主體的熱損耗要大很多，所以建筑保溫中的這些薄弱環(huán)節(jié)我們要特殊“關(guān)照”。

　　3、供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

　　為了滿足設(shè)計(jì)要求的室溫，根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖彝馄骄鶞囟葪l件，單位建筑面積在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的、由內(nèi)部供暖設(shè)備所提供的熱量稱為能耗指標(biāo)。建筑能耗指標(biāo)的計(jì)算：qh=qh，t+qinf-qr，h。其中，能耗指標(biāo)qh(W/m2)是單位面積通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量qh，t(W/m2)加上空氣滲透熱量qinf(W/m2)的總和減去內(nèi)部得熱量qr，h。由式中可以看出，在同樣達(dá)到供熱設(shè)計(jì)溫度的前提下，通過(guò)墻體保溫和窗體密封等手段大大減少了供熱企業(yè)的能耗水平，但是供熱系統(tǒng)本身也有很大的節(jié)能空間，我們要從建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)和供熱系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，很大限度的達(dá)到節(jié)能目的。