高校新建建筑节能及其检测技术探究

刘发明， 付传清

（1.宿州学院 地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000；2.浙江工业大学 建筑工程学院， 浙江 杭州 310014）

高校新建建筑节能及其检测技术探究

刘发明1， 付传清2

（1.宿州学院 地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000；2.浙江工业大学 建筑工程学院， 浙江 杭州 310014）

在高校新建建筑节能和检测技术发展现状的基础上，全面总结并详细论述了新建建筑的节能技术和相关检测技术，针对墙体、门窗、屋面、楼地面等围护结构提出改善其保温隔热性能的具体节能措施，提出采取热流计法、热箱法以及红外热摄像仪法等方式对高校新建建筑节能指标进行检测.另外，从目前的建筑节能现状中总结节能检测技术的发展存在的障碍和问题，提出规范检测方法、完善检测设备、加强人才培养等建议，进一步为我国建筑节能检测技术工作的良性发展提供方向支持.

新建建筑；建筑节能；节能检测技术

在各类资源消耗中，建筑能耗在全部能源消耗中占有较大的比重.近些年来，我国处于大建设时期，使得建筑业得到了快速发展的机会和平台，然而建造和运行需要消耗大量的能源，如今的建筑能耗量已经超过了全国总用能量的1/4，居耗能首位[1].建筑节能是贯彻执行国家环境保护、节约能源、可持续发展政策的重要内容和重要组成部分.高等院校作为一个相对独立的机构，肩负着教育、科研和社会服务重任的基地，也是资源能源消费的大户，因此，开展和促进高校新建建筑节能工作发展是我国高等教育面临一个迫在眉睫的重要课题.伴随着国家对高等教育硬件、软件水平的提升以及快速发展，高校校园基本建设的规模也在不断扩大，每年在基建工程上的投入也日益剧增.而且各个学科以及科研的使用需求，表现出建筑功能的复杂性以及多样性.如果任由这些高能耗建筑持续发展下去，能源生产势必难以长期维持高能耗需求.而后再进行大规模、大面积的节能改造工作，从而造成巨大的人力、物力和财力的额外消耗，这与国家的政策、方针背道而行，是不可取的.

1 高校新建建筑节能技术

新建建筑围护结构的变化是建筑节能的核心内容，其节能效果主要依靠改善并提高围护结构的保温隔热性能来实现.建筑围护结构节能主要包括墙体、门窗、屋面、楼地面等部位采取保温隔热措施，这些保温隔热措施的采用有利于建筑主体结构保护、新型绿色建材的推广以及工程质量的提高.

1.1 墙体节能

墙体是建筑外围护结构的主体，其所采用材料和砌筑型式直接影响着建筑物的耗热量.由于单一材料的墙体往往难以同时满足较高的保温隔热功能，尤其是寒冷和严寒地区，因而可以在单一材料墙体的基础上增设一层有保温功能的材料组成复合墙体，通常墙体保温材料有聚苯乙烯硬质泡沫塑料、玻化微珠、聚苯乙烯保温颗粒等等.另外，可以通过墙面的垂直绿化以及色彩的不同，降低墙面太阳辐射和较高的吸收太阳辐射，而且还美化环境.

1.2 门窗节能

由于高校建筑的使用学生数众多，为满足自然的日照、采光、通风等要求的前提下，设计的门窗洞口尺寸均较大，以致于门窗是能耗散失的最薄弱的部位.户门和阳台门应结合防火以及防盗的要求，在门的空腹内填放 15～18mm厚玻璃棉板或岩棉板.窗户节能技术主要从减少渗透、传热和太阳辐射三个方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上双层中空玻璃；门窗框与墙间的缝隙可用弹性密闭型材料和边框设灰口等密封；窗扇与窗扇之间可用密封条、压条以及高低缝等形式.

1.3 屋面节能

屋面节能主要通过改善屋面的热工性能阻止热量的传递，主要节能技术有：选用密度较小、热导率较低、吸水率较小的保温材料做屋面保温层，如采用膨胀珍珠岩保温芯板代替常规的水泥珍珠岩或沥青珍珠岩；采用架空、蓄水、种植或铺贴绝热反射膜等方式做屋面的隔热层；在屋面构造形式上采用目前发达国家流行的倒置保温做法，即将保温层置于屋面防水层之上，改变传统的把无机多孔材料（如膨胀珍珠岩、炉焦渣）置于防水层与结构层之间的不利做法.

1.4 楼地面节能

高校建筑主要是公共建筑，使用人数众多，显然做成木地板或类木地板是不合适的.因此，可以将楼地面保温节能做成层间楼板（底面不接触室外冷空气）和底面接触室外空气的架空或悬挑，保温层可直接设置在楼板底面；采用不采暖的地下室顶板作为首层的保温隔热，加强房间与房间的保温隔热.另外，用于楼地面节能工程的保温隔热材料，其厚度、密度、压缩强度、导热系数和阻燃性必须符合设计要求和有关标准的规定.各种保温板或保温层的厚度不得有负偏差.

1.5 利用太阳能

我国太阳能资源丰富，陆地每年接受的太阳辐射能相当于2.4×1012t，大约2/3国土面积的总辐射量超过0.6MJ/m2.太阳能是可再生能源，不仅资源丰富，免费使用，而且对环境无任何污染，有着矿物能源不可比拟的优越性.高校作为引领社会发展、社会进步的重要力量，在建设节约型社会中起着不容忽视的作用，应加大对太阳能源充分利用技术的相关研究，在高校这个耗能大户里优先、全面的使用太阳能技术并积极推广，以降低整个社会对不可再生能源的需求.

太阳能在建筑上的利用技术主要有被动式太阳能取暖、太阳能集热供热水、太阳能发电、主动式太阳能取暖和空调等.这里面值得一提的是太阳能空调，由于在我国的建筑终端能耗中，空调能耗占据着相当大的比例.利用太阳能制冷主要有两种途径：一是利用光电转换器实现以电制冷；二是利用太阳能集热器实现光热转换，以热制冷.具体实现太阳能制冷的系统主要有：太阳能吸附式制冷系统、太阳能吸收式制冷系统、太阳能蒸汽喷射式制冷系统、太阳能除湿式制冷系统以及太阳能蒸汽压缩式制冷系统.安徽省政府、教育厅决定在全省106所高校的教学科研场所、学生宿舍和食堂安装空调，实施“空调进高校”工程，这对于高校利用太阳能空调技术来建筑节能，无疑是一个重要的发展平台和良好的基础条件.

2 新建建筑节能检测技术

2.1 节能检测技术发展现状

结合我国现时国情并达到降低建筑能耗的目的，国家于 2007年颁布并实施了《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411-2007），这是我国第一本关于建筑节能方面的规范和标准，全面规定了在建筑节能工程方面需要验收的项目以及建筑设计、施工中部分强制性执行的标准检测项目，为建筑节能施工提供了基础和必要的施工要求和验收标准.以后我国又陆续颁布并实施了《公共建筑节能检测标准》（JGJ/T177-2009）、《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）和《居住建筑节能检测标准》（JGJ/T132-2009）等建筑工程行业标准，为新建建筑的各类节能现场检测方法标准提供了技术支持和较为科学的测试依据.

目前新建建筑节能检测技术主要在建筑围护结构方面有所研究，国内外相关专家、学者也做过一些探讨和研究[3].如山东建筑大学潘雷等人对建筑围护结构的现场检测技术进行了研究，并采用数值模拟的方法计算出适用于不同保温形式围护结构的修正系数.北京中建建筑科学技术研究院费慧慧等人对新建建筑节能现场检测技术的影响因素进行了分析研究，提出了影响现场检测技术的主要因素及解决方法.山东省建设发展研究院的朱传晟总工对建筑节能现场检测技术的基本原理进行了研究，如热流计法、热箱法和红外线摄像仪法，重点对热流计法的检测技术进行了深入探讨.扬州大学杨鼎宜教授等用冷热箱法测定了稳定传热状态下混凝土空心砌块砌体的保温隔热性能等.国外对于建筑物围护结构热工性能的现场检测技术研究及报道也处于起步阶段，而且大多在实验室里完成对建筑材料的热工性能检测，相关的检测性能参数也是在稳定的状态下完成的，如日本对建筑围护结构的对流换热系数进行了测试，提出了建筑物围护结构对流换热系数和风速的关系式.

2.2 新建建筑节能检测技术

2.2.1 热箱法

热箱法检测技术是需要人工制造一个传热的模拟环境.具体做法可以参考如下：分别在试验试件两侧各布置一个所需温度、风速和辐射条件的热箱和一个冷箱，待试验环境条件达到稳定后，采用相应的仪器设备，分别量测冷、热箱体内壁的温度、模拟环境的空气温度、试件的表面温度以及计量箱中的输入功率，再根据物理计算相关原理和公式，计算出被测试试件的传热的性能指标，如热阻、表面换热系数等相关指标.热箱法检测测试技术适用于室外相对湿度不高于 60%，室外空气平均温度不高于 25℃的自然环境，且试验所用热箱的内部温度不低于室外自然最高温度 8℃的情况[4].在建筑构造方面，热箱法检测技术对于门窗、楼板、外墙的传热性能指标的室内实验室检测非常有利，测试的结果一般较精确.由于需要模拟试验环境和条件的限制，此种方法不适宜用于现场施工的检测，但自然气温对实验室试验的结果影响微乎甚微，可以用实验数据作为现场施工的参考.

2.2.2 热流计法

建筑耗热测定中最为常用的仪表就是热流计，也是传统的建筑能耗量测仪表，主要适用于对各种材料组成的围护结构的热工性能进行分析.使用时将其传感器埋设在绝热结构内或贴敷在绝热结构的外表面，可直接测量得到热（冷）损失值.检测时间宜选择一年中最为寒冷的月份，要求室内外自然气温差必须大于 20℃的条件下才能测试，而且要求室外气温的变化起伏不是很大，测试的条件应放在至少稳定 7d的人为制造室内外温差或连续采暖条件下的房间里进行，以此来保证测试数据结果的准确性和客观性.根据大量的试验数据结果显示，室内外空气温差愈大，热流计读数的误差相对愈小，计算所得之结果亦较为精确，因此此法受季节影响较大，一般需要在冬季才采用此法.

2.2.3 红外热摄像仪法

红外热像技术是目前新研发的一种建筑节能检测手段，也是基于红外线技术理论以及先进的红外图像处理技术、光电子技术和红外线探测器技术的一种非接触性的、综合性的测量技术高科技产品.红外热像技术的原理是利用摄像仪对新建建筑物的围护结构的热工缺陷进行检测，分析检测得到的各种热像图来显示各种建筑构造有无热工缺陷，并对分析检测结果做比较参考，以此作为验收、修复、增强建筑节能施工措施的理论数据依据.红外热像技术既不破坏被测物体或试件的温度场，又能测量细微目标和运动中的目标[5].此法具有可利用计算机存储测量数据和处理分析，方便长期保存和几何运算；采用不同的颜色来区分并显示被测物体温度的热图像；对于温度的分辨率较高，精度可达到 0.01℃；现场节能检测的红外热像仪器具有携带方便、操作简单、还可以形象、直观地显示物体表面的温度场，为简化检测程序和优化检测数据等都有很大益处.此法具有较多优点且不受季节的限制，还可以远距离测定建筑构造的热工缺陷，这必将会极大地完善和提高新建建筑节能现场检测技术，所以具有广阔的应用和开发前景.

3 存在的问题

（1）检测技术和设备的不完善性.新建建筑的几种检测方法本身的不完善性给检测数据结果的真实性和客观性产生影响，因此如何针对地区气候特点和建筑能耗特征研究制定出检测精度高、快速准确的节能检测系统是一个迫切现实问题[6].

（2）现场与实验室的对比检测结果差异较大.由于现场检测条件受自然气候条件、新建建筑构造自身状态、安装设备系统运行条件等众多因素的影响和制约，一般地，造成检测结果与标准理想状态偏离较大，测试结果不具有实际的指导意义.但在标准的实验室条件下，易将被检测试件的周边模拟或制造成近似热绝缘状态，对于检测试件的热工传导系数的测试结果较为准确.由此造成虽然采用的是相同的原理和方法进行检测，但是得到的检测结果却大相径庭，对成果的取用造成混乱.

（3）检测方法有待统一.随着科技的不断进步和发展，建筑节能检测方法由传统的、粗略的检测技术向新型的、精确的测试方法迈进，还有一些衍生发展出来的检测技术和方法，形成了很多对有关热工传导系数的检测技术和方法标准.该如何统一规范测试条件和检测方法，建立一个比较同种项目的检测技术使用和结果的平台，建设行政主管部门以及相关高校还须对检测技术进行大力研究和发展，并根据实际情况制定节能检测的标准和规范，以保证行业的发展需要.

（4）专业型建筑节能检测人才队伍匮乏.目前高校开办建筑节能检测的本科专业较少，一般都是研究生以上才有相关的研究方向，这就造成社会上的建筑节能检测行业的从业人员学历水平不高，对于专业型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑节能检测人员由原实验室的土木工程材料实验人员转型而来，专业知识水平不高，对新型检测技术和方法知之甚少.因此，为加快建筑节能技术的应用和发展、降低新建建筑能耗量，建筑节能检测专业人才的培养将是我国未来“十三五”规划中必不可少的建设内容，也是高校培养人才类型的一个重要方面.

4 结论与建议

高等教育的飞速发展对校园新建建筑节能带来的新的和更高的要求，校园建筑节能也是现代节能技术发展的一个方向.加强对新建建筑节能检测技术课题的研究，可以为建筑节能政策的贯彻执行提供科学的依据，使建筑节能由传统的间接计算、目测定性的判定到直接检测，将建筑工程节能评定工作上升至有理有据的科学检测，从而可避免原来的感性检测带来的各抒己见难以服众的弊端，同时也使建设各责任方依据科学的检测方法和结果，来完成相关的节能检测工作[7].由此，笔者建议大力推广适用的节能型建筑材料；建立并规范专业的建筑节能技术检测机构，并辅以相应的规范指导节能建筑的施工，为新建建筑节能效果的体现提供参考依据；建立和加大对建筑节能领域的人才培养机制，拓宽对节能检测人才的专业培养、素质教育、技能培训等基础工作，从根本上缓解专业型建筑节能检测人才队伍匮乏的局面；针对我国相关地区的气候特点和建筑能耗特征，研发节能检测和空调系统节能检测的设备仪器和系统等途径，进一步为推动新建建筑节能检测工作提供强有力的技术支持.

〔1〕谢义林，童忠良，蒋荃.新型外保温涂层技术与应用[M].北京:化学工业出版社，2012.2-4.

〔2〕罗忆，刘忠伟.建筑节能技术与应用[M].北京:化学工业出版社，2007.306-307.

〔3〕宋波，杨玉忠，等.建筑节能检测与评估技术发展现状[J].建筑科学，2013（10）：90-96.

〔4〕朱传晟.建筑节能现场检测技术初探[J].建筑节能，2002（6）：43-44.

〔5〕孙洪波，傅秀 章.住宅建筑节能综合检测技术研究[J].住宅科技，2004（3）：34-37.

〔6〕韩海涛，杨晚生.建筑节能现场检测技术的发展状况分析[J].经济研究导刊，2009（22）：248-249.

〔7〕穆忠绵，刘辉.建筑节能工程质量控制与建筑节能检测[J].四川建筑科学研究，2008（1）：192-193.

TU111

A

1673-260X（2014）08-0053-03

宿州学院校级硕士科研启动项目（2009YSS04）；安徽省教育基本建设学会科研项目（1211-9）；宿州学院优秀青年人才基金项目（2013XQRL02）