建筑节能的现状及发展趋势

杨　蕾　王　乐

随着经济的不断发展,工业、交通和建筑的能耗都在不断增长,我国能源生产已经跟不上经济发展的脚步。但在保持经济增长的情况下,要大幅降低工业和交通领域的能耗不太现实,建筑节能则成为能源工作开源节流政策中首当其冲的工作之一。

一、我国建筑节能的现状及政策法规

1.我国建筑能耗的现状令人堪忧。我国建筑能耗占总能耗的比率居高不下,这使我国建筑节能的任务迫在眉睫。在中国430多亿平方米的建筑中,95%以上是高能耗建筑,其单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍。在能源的利用过程中,由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家,每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二,预计到2020年,中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此,中国要走可持续发展道路,发展节能与绿色建筑刻不容缓。

2.我国建筑节能潜力巨大。据建设部科技司的分析,目前我国每年竣工房屋建筑面积20亿平方米,预测到2020年底,全国城乡将新增房屋建筑面积300亿平方米中,城市新增130亿平方米,如果这些建筑全部在现有基础上实现50%的节能,则每年大约可节省1.6亿吨标准煤,建筑节能潜力巨大。

3.推进建筑节能的执行力度差、能效低。导致建筑节能力度差的原因很多。首先,有些国外设计师将在本国根本不可能实现的耗能建筑搬到中国来实施,而国内的设计师也建造了一些不考虑节能的建筑物。其次,一套建筑节能设计很好的图纸经设计审批后,开发商考虑到会超过预算成本,施工时却将节能部分措施去掉以降低成本,导致了节能设计不能得到良好的体现。

二、国内建筑节能现在所存在的问题

1.组织管理机构不落实,法规配套不全。建筑节能工作除了应该注意建筑门窗、建筑屋顶和采暖制冷系统的用能效率外,建筑物的围护墙体节能也是十分重要的方面。但长期以来,建筑节能工作缺乏强有力的管理机构,到目前为止很多地方仍未成立相应的建筑节能管理机构,因而建筑节能工作难以推动。

2.从业人员的节能意识还需进一步加强。目前,建筑从业人员节能意识较为淡薄,专业素质不是很高,施工人员已经习惯了秦砖汉瓦的砌式砌法,对新型节能建筑的施工技术比较陌生;设计人员对传统的砖混结构房屋设计得心应手,对节能建筑设计却不是很熟,思想观念较为保守,怕担设计风险。

3.缺乏相应的经济鼓励政策。国家及地方缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策,建筑节能缺乏必要的资金支持。我国建筑节能尚处于起步阶段,单纯依靠用户、建设方自发的行为无法实现建筑节能目标。国外发达国家为促进建筑节能工作的开展采取了许多积极的政策措施,如德国、丹麦、波兰等国家对旧有建筑节能改造。

4.可再生能源在建筑中的应用进度缓慢。我国是世界最大的太阳能光伏电池生产国,但80%的产品出口,在国内建筑一体化应用的比率很低;太阳能热水器与建筑一体化设计标准至今尚未出台;光伏电池并网运行,与地源热泵相关的地下空间、地下水管理等法规都未制订;建设部于1995年就发文推广可再生能源在建筑中的应用,但由于缺乏有效的激励手段,至今仍处于试点阶段。

三、建筑节能在设计当中所采取的措施

1.建筑墙体节能。墙体是建筑外围护结构的主体,所以墙体的节能设计直接影响到建筑的耗能。墙体的节能有以下两个途径:①建筑保温节能设计。建筑保温分为建筑内保温和建筑外保温两种。建筑内保温就是在建筑外墙的内表面上加设保温材料,再在其上粉刷、涂料等,其优点是墙体内表面不用加强防水层,构造处理简单,保温材料可以免受室外雨水的影响,是一种简单但是效果很好的建筑保温方式。建筑外保温是在外墙外表面上做保温材料,覆以防水层,再设外墙装修的构造方法,其优点有很多。首先,其保温层设在外表面,可以有效的保护外墙砌体免受太阳辐射的影响,减小墙体应力损害;其次,外保温对建筑柱、梁、墙角等敏感部位处理容易,可以减少热桥的产生,并可避免内表面结露;再其次,围护结构内侧为重质砌体,有较高的热容性,可以减少室温的波动;最后,在夏季,外保温材料又起到很好的隔热作用,使墙体不会升温过快,内表面温度降低,增加了室内舒适度。②建筑隔热节能设计。隔热除考虑外墙部位需设置外,屋顶由于受太阳辐射影响最大,所以也要进行隔热设计。隔热设计主要有隔热材料隔热和隔热构造隔热。隔热材料有填充类、板块类和热反射类。而现在有一种很廉价的隔热方式:空气层的隔热。这是一种将“空气”作为隔热材料的特殊做法,其隔热性能良好,所以在隔热构造设计中被经常用到。

2.门窗节能。衡量门窗性能的指标包括4个方面:隔热保温性能、阳光得热性能、采光性能和空气渗透性能等。由于玻璃的传热能力比砖墙大许多,所以充分利用保温隔热性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。改善门窗绝热性能的首要措施是增加窗玻璃层数,在内外层玻璃之间形成封闭空气层。同时可以在窗上加贴透明聚酯膜,也是个有效的方法。还可以加设门窗密封条提高门窗气密性。

3.建筑屋面节能。国内常用的几种节能屋面是:高效保温材料屋面、架空型保温屋面、浮石砂保温屋面和倒置型保温屋面。平屋顶多采用加气混凝土保温,厚度增加50～100mm。有的用水泥聚苯板、水泥珍珠岩或浮石砂保温。有的则在架空混凝土薄板下设袋装膨胀珍珠岩,保温效果很好。坡屋顶为便于设置保温层,可以在坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡,或者在天棚上铺设上述绝热材料。建筑屋面还可以通过绿色植物的光合作用能力实现屋面整体绿化效果。在不同的地区,针对太阳辐射的差异,选择不同品种的植物进行屋面种植。绿色植物的种植不仅可以避免太阳光直接照射屋面,而且由于植物本身对太阳光的吸收利用、转化和蒸腾作用,大大降低了屋顶的室外综合温度。同时利用植物培植基质材料的热阻与热惰性,可以降低内表面温度,从而减轻了对顶楼的热传导。同时,屋面绿化若在城市中大量应用,可以使整个城市成为高低错落的大花园,降低噪声,提高节能率,改善生态环境。建筑屋面绿化最主要的技术问题是荷载、防水、透气等,应根据屋顶的不同荷重以及植物配置要求制定出种植植物种类及配套设施。针对屋面绿化荷重较地面绿化小的特点,宜采用轻质材料作为种植土,覆土层厚度必须严格按照设计执行,种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重,防止覆土荷重超过允许值使屋面钢筋混凝土板产生塑性变形裂缝,从而造成渗漏。

4.采暖节能。现在有一种性能稳定、节能、环保、经济的系统方式—水源热泵系统。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能转移的一种技术。所以,这种方式可以降低采暖能耗,达到舒适、节能的双重目的。

5.室内通风节能。良好的建筑通风对于建筑、人和环境都有较大的作用:热舒适作用,空气对流可以有效的带走室内的热量,并且是降低室内空气湿度的自然方式;空气品质的提高,由于建筑围护结构材料、室内装修材料其成分或溶剂中含有相当的有害物,而且人体及日常生活也会影响室内的空气品质,所以良好的建筑通风可以更新室内空气、带走有害物;而且,它所带来的节能效果是很明显的。现在的通风节能技术主要有以下三种,地下风凉应用、烟囱效应应用和风洞效应应用。

6.探寻节能的绿色建筑材料。建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性,对降低建筑能耗起着至关重要的作用。国内目前通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层,以改善热工性能。这种方法虽然可以达到一定的效果,但各种高效保温材料价格不菲,而且其生产加工过程也会大量消耗各种能源。因此,建筑节能不应当只着眼于建筑建成后在使用过程中的能耗,还应当从整体系统的观念出发,关注建筑全寿命周期的能源消耗。从这个角度出发,建筑材料就不但要有出色的保温隔热性能,其加工生产过程也应当简单易行,节省能源。另外,创造性地采用新型建材往往可以变废为宝,减少污染和能源浪费,从而达到一举多得的效果。

7.建筑小区总平面的环境设计。经验证表明,建筑单位的居住舒适度和建筑的环境有很大的关系。位于城市中心区的居住小区由于周围楼房林立,加之中心区的地价高,开发商为了保证必要的利润,小区内建筑的密度也大,因而市中心区的几个居住小区,与城市边缘区的几个居住小区比较,夏季不仅室外气温要高(1～2℃)而且无风闷热。即使是同在市中心区,对环境设计的重视程度不同也可造成居住环境的差别。

8.利用太阳能。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。太阳能在建筑上的利用方式主要有:被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能相当于2.4×1012tec,2/3国土面积的太阳能总辐射0.6MJ/m2。如果将太阳能源充分加以利用,不仅有可能节省大量常规能源,而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。

在可持续发展成为全世界所追求的目标时,建筑行业也在关注能源及环保的可持续发展问题。在中国,建筑能耗目前占国民经济总能耗的25%左右,且呈递增趋势,因此开展建筑节能工作任重道远。

(作者单位:陕西省建筑设计研究院有限责任公司 西北综合勘查设计研究院)