谈建筑节能技术的应用

徐 耀

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

谈建筑节能技术的应用

徐 耀

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

介绍了建筑节能的途径，主要针对建筑采暖系统、给排水系统与电气系统的节能方式进行了研究，阐述了在节能设计中需注意的事项及遵循的原则，以期合理利用各类可再生资源，以最少的能源消耗达到最优的居住和办公环境。

建筑节能，采暖，给排水，电气

随着国际石油危机的日益增长，发达国家普遍都存在能源紧缺现象，40年前法国率先编制了节能标准，要求采暖能耗降低25%左右。大约30年前，法国要求采暖能耗降低50%左右，经过30多年的研发改造，外墙保温技术普遍采用结构与保温技术措施，采暖系统基本上实现自动控制；如今大多数发达国家及发展中国家对建筑节能认识已经上升到新的境界。建筑节能技术的执行可以节省能源、节约开支、改善室内热环境、减少室外污染、降低温室效应，促进生态平衡与全球能源可持续发展。

我国改革开放以后，城乡建设发展蒸蒸日上，但在20世纪80年代和90年代建的建筑只有0.04%能达到节能标准，近几年我国建筑行业飞速发展，99%的建筑都不符合节能要求，多数是超耗能建筑，而且我国建筑节能存在起步晚，能耗高等问题。所以我国更需要大力的发展节能建筑。建筑节能大体包括围护结构保温节能、节材节能、采暖节能、给排水节能、电气节能等许多方面；建筑节能的途径主要包括：降低建筑运行的能耗,提高能源的使用效率,减少能源的消耗，减少建筑能量损失。因此，不断地研发新的建筑节能技术，提高建筑的能源利用率，利用可再生的能源，减少导致环境污染能源的利用显得尤其重要。

建筑能耗以采暖和空调为主，占建筑能耗的50%以上。近10年随着我国国民经济的飞速发展带动了人民生活水平的提高，在解决最基本的生活需求同时人们对生活环境要求也不断提高，节能发展的意义不能以牺牲人的舒适和健康为代价。建筑节能最终是用有限的资源和最小的能源消耗提高能源利用率，取得最大的节能效应。

1 建筑采暖节能的技术措施

经过粗略计算，采取有效的节能措施大概可以降低70%的建筑能耗。目前我国减少建筑照明能耗及冷、热能源消耗是降低建筑能耗总量的重要方面，一般可从以下几方面实现。

1.1 总体规划与建筑设计

面对全球能源紧缺，对建筑师的要求也不断提高，许多围绕节能设计理念也不断产生，建筑师必须从全局出发，不断与环保、设备和结构等各专业紧密配合。建筑师在总体规划时，充分利用温度、湿度、植被等自然环境来改善室内小气候，减少人们对设备的依赖。1)项目选址要综合各个方面建议合理选择建设地址；2)建筑师根据建筑地理位置合理设计建筑体形与朝向。体型复杂的建筑，其建筑能耗也会相应增大，可借助相关软件进行优化设计，如运用天正建筑软件计算日照间距，达到建筑之间最合理的间距，既要节约土地，又要达到舒适节能要求；还有天正节能软件计算建筑是否节能，如窗墙比、体型系数是否满足节能要求，可以在出图前提前修正窗墙比、体型系数，直到满足节能限值要求，以达到节能标准。

1.2 终端用户大力提高用能效率

提升用户终端用能效率是指提高空调、采暖运行系统效率以及采取降低室内冷热负荷的措施，这样才能真正地降低能耗，同时在选用家电和办公设备时，应尽量采用节能认证的产品。

1.3 认识到围护结构的重要性

建筑围护结构的组成部件，包括屋顶、外墙、地基、隔热材料、密封材料、门窗、遮阳设施等方面，在影响建筑能耗、室内空气质量、环境的用户视觉和热舒适度等方面有着根本的重要性。通常情况下，加大围护结构的费用仅为总投资预算的3%～6%，而节能效果带来的效益却可达到实际投资支出的20%～40%。通过改善建筑围护结构的热工性能，可减少夏季室外传入室内的热量，可降低冬季室内热量的流失，从而在减少建筑冷热消耗方面获得综合的平衡效果，达到节能要求。

1.4 新能源技术的采用

新能源的利用在环境保护、建筑节能等方面也有着至关重要的作用，我们一般意义上所说的新能源指的是以下的可再生能源种类，包括太阳能、风能、地热能、各类生物能等等。例如现今的太阳能热水及采暖系统技术已经较为成熟，也建立起了相应的技术标准和规范，在实际应用中也出现了一些指导性或者建议性的地方规定，如我省规定高层建筑可在逆12层设阳台壁挂式太阳能热水系统；酒店客房可采用集中太阳能阵列供热系统等。

1.5 提高建筑总的能源利用效率

在一次能源向终端能源的转换过程中，能源效率会出现不同程度的损失。因此，在实际设计与应用中应将能源开采、处理、传输、存储、分配和利用进行综合考虑并进行评估。

1.6 强化采暖节能在建筑领域的利用措施

1)换热站内设置气候补偿器。

2)循环水泵及补水泵采用变频调速装置。耗电输热比不大于0.011 5。

3)每个建筑物入口处设置热计量表。回水管上设自力式差压控制阀，供水管上设静态平衡阀。

4)采暖管路按南、北向分环供热进行布置。每户竖井内设置分户热计量。

5)每户分集水器供水管上设温度控制装置。

6)室外管网采用无补偿直埋敷设方式，枝状布置。室内采暖管道采用聚氨酯硬质泡沫材料进行保温，保温厚度为25 mm；室外供热管网采用聚氨酯硬质泡沫材料进行保温处理，保温厚度为50 mm。

2 给排水系统的节能设计

给排水系统的能源浪费主要表现在管网超压、节水型卫生器具和配水器的缺失，雨水及中水设施的缺乏等方面。

给排水节能途径及措施如下：

1)科学研发新产品，推广新型节水管材。

a.推广应用优质管材、阀门。

由于镀锌钢管易生锈，水质易污染等劣势，长期不用情况下需要先行排出锈水后方可使用，这样会导致水资源一定的浪费。所以在排水系统内新型管材如钢塑复合管、铝塑复合管、铜管、不锈钢管、PP-R管、PE管、PVC-U管等新型材料管材对于节水降低能耗是很重要的。

另外，给排水系统的阀门选用也直接影响系统的健全与否，系统中易多采用截止阀代替闸阀、蝶阀等，保证阀门关闭的严紧。

b.推广使用节水型卫生器具和配水器。

此类设施至少能节省50%的能源，如淋浴喷头每分钟喷水20 L，而节水型淋浴喷头每分钟喷水9 L左右；大小便器上采用小容积(6 L)水箱、延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头等新技术。当然，节水型器具需要在不同的场所进行合理配置才能既满足使用、又可达到节能要求。

2)完善热水供应系统。

随着建筑节能的新要求以及人们生活品质的提升，建筑热水循环系统也变得愈发重要。热水管网的设计与布置不合理，将导致混合配水装置的冷热水进水压力相差悬殊，如冷水压力大于热水，则在实际使用中，会放掉许多冷水才能调成常温，这部分冷水被称作无效冷水，是和节能要求背道而驰的。这种水资源的浪费是设计、施工、使用、管理等多方面造成的，所以在设计之初就应该综合考虑。

3)控制超压出流。

现行的建筑给排水设计规范规定的净水压力限值，大部分处于超压出流，所以还是要适当的采取减压措施才能控制超压出流现象。

4)中水系统的设置与完善。

中水指的是各类排水经过处理后，达到规定的水质标准，可以满足生活、市政、环境等范围内的非饮用水要求。中水的水源主要来源于生活排水中的各种污水、废水。

生活废水包括沐浴排水、冷却排水、盥洗排水、卫生排水、厨房排水等，这其中不含厨房排水被称为优质杂排水，这些废水经过处理后所获得的中水可用于城市杂用水和生活杂用水，如城市绿化、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防、生活用非饮用水等，从而替代等量的自来水，这样既将废水循环利用，又可以增加等量的城市自来水供水量，对于节能来说一举两得。这其中重要一点是需要城市管理者、开发商都能够有长远的目光认知中水系统，愿意承担中水系统的较为巨大的投资，并且将建筑与城市中水系统连接，形成真正的城市中水管网，达到城市节能的总体要求。

5)雨水收集与利用。

雨水的收集与利用系统，就是将收集起来的雨水经过专业的设备和药剂处理过后符合标准用于生活非饮用水、城市绿化、景观用水等方面，类似于中水系统的建设，也需要城市管理者、开发商综合考虑。

6)消防储水池的设置及加压。

当消防水池与生活水池储水量相差较大时应分开建设，既可以使得消防水池的换水周期延长，减少用水浪费，更重要的一点是能够确保生活水池不受污染，水质符合饮用要求。另一方面，在实际设计与建设过程中，应尽量使消防水池与游泳池、水景合用，做到一池循环多用，同时在高层建筑群中消防储水量应按最大一座高层建筑需水量计算，尽可能共用消防水池及加压水泵，这样既可以节省工程建设的设备投资和维护费用，也便于后期的集中管理。

7)完善对建筑或小区水表的管理。

a.小区进户总水表的设置。

通过对小区的进户总水表与各分户水表进行平衡分析，便于及时查出漏水隐患。

b.采用计量更为精确的水表。

由于目前市场上水表本身或在选型时存在许多的问题，建筑和小区用水表计量的准确性普遍较差，在对部分城市的小区及建筑进行抽样调查后，发现约有40%的水表不完全符合建筑节能的要求，从而影响对水量漏损控制的评价和所采取的应对措施。

c.限制水表使用年限。

采用高精确度的水表计量之外，水表自身也存在机械磨损后精准度降低的隐患，所以也要严格限制建筑用水表无限期使用的状况，建立水表精确度定期检测和更换的机制。

d.未来的水表发展将更加为节能服务。

目前大部分建筑年龄在15年以上的旧有建筑分户水表普遍设在居民家中，不便于管理；而近年我国住宅设计虽然基本已将水表集中设在管井或设备层等位置，但是这些设计也会造成供水管线的复杂度增加和成本的提高，未来的水表应用技术应朝着IC卡计量水表和远程传输水表系统的方向发展，这将为建筑供水系统的实时计量和监控带来一场新的革命。

8)真空节水技术。

将真空技术应用于给排水系统也是一项节能技术的新应用，用空气替代一定的供水量，依靠真空负压所产生的高速汽水混合物，达到快速冲洗的目的，既能够保证实际效果，又能够平均节水40%。

3 电气系统的节能设计

3.1 供配电系统节能方面

1)各小区变电站设置深入电力负荷中心，尽量减少线路长度，降低损耗，保证电压偏移符合国家电气标准；变压器选用低能耗、低噪声、过载能力强的变压器。

2)为提高供电系统的运行效率，无功功率因数的补偿通常采用集中补偿和分散就地补偿相结合的方式，在变电站的低压端设置功率因数集中自动补偿装置，这样保证补偿后的功率因数不小于0.9。

3.2 照明节能方面

1)工程设计按照《建筑照明设计标准》中的“照明节能”的要求执行。照度要求、照明密度值要求按GB 50034—2013建筑照明设计标准第6章节执行。

2)所有照明灯具全部采用节能灯具，如公共建筑用房采用T5型细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯和发光二级管(LED)，疏散指示灯、出口标志灯的光源应优先选用场致发光板及发光二级管(LED)，带低耗能电子镇流器和电容补偿，使功率因数达到0.9以上。

3)充分利用自然光，住宅部分有采光的楼梯间、走道照明采用节能自熄开关。

3.3 其他电气类系统节能方面

1)电梯系统中加载智能控制系统； 风机、生活水泵及采暖设备等要求采取节能措施。

2)建筑设计充分利用自然光，住宅部分有采光的楼梯间及前室，走道照明采用节能自熄开关。

4 建筑节能技术在实际应用中的重要意义

建筑节能是一项以不降低居住质量和舒适度为基础，合理利用各类可再生资源，以最少的能源消耗，来达到最优的居住和办公环境，并尽可能产生最少的垃圾和废弃物，保护环境。随着我国城市建设和房地产的持续发展，如何改善高投入、高耗能、高污染在社会发展过程中所带来的各项能源损耗问题，将建筑节能技术应用于其中就变得具有至关重要的意义。

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Discussion on the application of building energy-saving technology

Xu Yao

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the building energy-saving methods, mainly studies energy-saving methods of building heating system, water supply and drainage system and electrical system, and describes energy-saving design matters and principles, with a view to rationally apply various renewable energy resources and to achieve optimal living and office environment with the least energy consumption.

building energy-saving, heating, water supply and drainage, electrical

2015-06-09

徐 耀(1981- )，女，工程师

1009-6825(2015)23-0168-03

TU201.5

A