浅谈建筑节能技术

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  【摘要】人们的生活最重要的莫过于衣,食,住,行了。而就住房建筑来说又是多种多样。现代化社会高楼林立,但随着科技的发展,节约能源与健康居住,持续协调发展的提出 “绿色建筑,节能建筑,健康居住”逐渐被提上日程。
  【关键词】建筑 节能技术  
  引言 
   所谓的建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率, 用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。建筑节能具体是指建筑在设计上趋于人性合理的节能方式。国外( 尤其是美国、英国、日本等发达国家)对建筑节能方面的研究和应用开始得较早。从20世纪 70--80年代起,欧美等发达国家开始注重建筑能耗系统方面的研究。因此,我们要在满足使用者舒适度的基础上,如何提高建筑对能源的利用效率、更好地利用自然能源、降低对外界热环境的影响,即建筑节能的问题显得日益重要。我国各地气候差异悬殊,绝大部分地区冬季寒冷,夏季炎热。近年来,随着人民生活水的提高和我国建筑业的快速发展,人们对建筑的节能要求愈加明显,本文简要叙述各种节能方式在建筑节能中的应用。
  1.建筑节能中太阳能的利用
   太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是最丰富的可利用能源,可以说是“取之不尽,用之不竭”的。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是节能建筑中的重要任务。
  1.1 太阳墙系统
   太阳墙系统能够把被太阳加热的空气有组织地输送到室内,起到采暖和输送新风的双重作用,太阳墙加热系统比传统的玻璃太阳集热器有更高的效率。太阳墙系统原则上属于被动式太阳能采暖系统,由集热和气流输送两部分系统组成。集热系统包括垂直墙板、遮雨板和支撑框架,气流输送系统包括风机和管道。太阳墙板材覆于建筑外墙的外侧,形成的空腔与建筑内部通风系统的管道相连,管道中设置风机,用于抽取空腔内的空气。冬季,白天室外空气进人空腔,在流动过程中获得板材吸收的太阳辐射热,受热压作用上升,进人建筑物的通风系统,然后由管道分配输送到各层空间。板材底部不密封,保持了太阳墙内腔的干燥,同时起到排水作用。夜晚,墙体向外散失的热量被空腔内的空气吸收,在风扇运转的情况下被重新帶回室内。这样既保持了新风量,又补充了热量,使墙体起到热交换器的作用。夏季,风扇停止运转,室外热空气可从太阳墙板底部及孔洞进人,从上部和周围的孔洞流出,热量不会进人室内,因此不需特别设置排气装置.
  1.2 太阳热水利用
   太阳热水利用是成熟技术,将太阳热水器部件与住宅总体设计紧密结合,使其成为建筑的有机组成部分是太阳热水器今后的重要发展方向。为了让太阳热水器步人建筑行业,要研究太阳热水器与建筑外观相协调的总体方案(依据南方或北方、城镇或乡村、楼房或平房等不同情况),设计出与建筑结构相适应的各种太阳热水器产品(依据平屋顶、斜屋顶、阳台等不同条件);发展太阳能热利用的一个重点方向就是太阳热水系统工程化。即在一个建筑上建筑实施前,将所有太阳热水系统统一规划、设计、施工安装、管理。
   太阳能利用的其它方式还有:①太阳能楼梯灯、太阳能路灯、太阳能草地灯等;②太阳能光伏水泵;③太阳能制冷。其中,太阳能吸收式制冷技术出现较早,目前已应用在大型空调领域,处于样机研制和实验研究阶段.
  2.建筑围护结构在建筑节能中的应用
   建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材 料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热 舒适环境有着根本的影响。围护结构的耗热量要占建筑采暖热耗的1/3以上,通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传人室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑冷、热消耗。
  2.1 采用节能窗技术 
   外窗能耗包括窗户传热及空气渗透耗热,约占建筑采暖、空调能耗的50%。外窗能耗性能指标主要包括窗的传热系数、遮阳系数和空气渗透性能。提高窗户节能指标的主要技术措施有:阻断窗框热桥、提高窗户密闭性、增加玻璃层数、选择玻璃品种。在此重点分析和探讨建筑玻璃的热工性能及在建筑节能设计中根据不同的气候区域,合理的选择玻璃材料以达到建筑节能的目的。增加窗口 、屋顶和墙面的遮阳设施和密封设施,大力推广节能型门窗、门窗密封条及热反射保温隔热窗帘等,有效阻挡阳光直接照射,提高建筑物保温、隔热和气密性能,防止夏季室内过热.
  2.2 采用可调节的玻璃 
   由于太阳辐射随着气候和季节而异,每时每刻都有差别。控制太阳辐射热的有效办法是采用遮阳系统。此外,从玻璃本身人手,使玻璃的光学性能可以调节,可以随着不同时间太阳性质的不同而变动,也是一种先进合理的方法。现在,已经研制出多种不同类型的可调节玻璃,其性能各不相同。1)光致变色,当光致变色材料受到光线和紫外线的照射时,其光学性能也发生变化,而在移去上述光线时又恢复原先的状态。2)热致变色,当热致变色材料的温度发生变化时,其光学性能也发生变化。对热致变色窗的开发有一些要求,如耐久性、可调温度或激发温度、调节范围(温度与波长)、有色状态下的透明度等。当前已开发出热敏聚合物,有一定的效果,正在进一步进行耐久性测试与试用中。3)电致变色,电致变色玻璃由复合的多个镀覆层构成,其光学性能可从高透过率连续地变化至低透过率,且只需很小的电压差,即可触发其发生变化。产生电压差的时间越长,越多的电致变色玻璃被转换,一直转换到最大或最小为止。电致变色可与建筑能源管理系统相结合,使窗户玻璃透光情况为预先设置的适用于不同情况的算法系统所控制。由此看来,电致变色与光致变色、热致变色相比用于节能窗以及提高用户的舒适性方面有更大的可能性。
  2.3 采用屋顶节能技术
   几十年来 ,我国建筑相当普遍地采用了平屋顶。这种屋顶不仅容易漏雨,而且保温隔热效能差,能源浪费严重,住在顶层房间的居民深受冬寒夏热之苦。 为改善上述状况,许多地方采取了加厚保温隔热层、使用保温隔热性能较好的材料、设置架空屋面、施工时防止雨水侵人多孔保温材料等措施,取得了一定效果。近年来,参照国外经验,用挤塑聚苯乙烯(XPS)板做倒置屋面保温层,对屋面结构进行革新,效果良好,已在不少工程中得到应用。XPS板具有连续的表层和闭孔式蜂窝状结构、组织均匀、连接紧密、强度高、隔湿性和耐气候性能好、不易老化等优 点。用这种XPS板做屋面保温覆盖在防水层之上,使保温层起到保护防水层的作用,既可使防水层免受日光的暴晒,又大大缓解了防水层受外界温度的 影响,还可避免防水层受到磨损、冲击、穿刺等破坏,使防水层寿命大大延长。倒置屋面构造并不复杂,用挤塑聚苯板排铺(不是粘贴)在防水层上,再用石 块或混凝土块压住即可。考虑到XPS板价格较高,也可改用E型板与水泥砂浆或薄层混凝土复合成 板,但要注意所用E型板密度应大大提高,以延长其 使用寿命。在屋顶上架设凉棚,种植攀藤植物,可以使屋面接受到的太阳辐射大为减少,对夏季屋顶隔热十分有利,还改善了环境。在屋顶上种植花草或蓄水降温,也有良好的隔热效果,但要做好屋面防水,避免产生渗漏。在屋面上设热反射层或热反射涂层,也能起到隔热作用。近来斜屋顶用得越来越多,由于有屋面瓦做防水保护,斜屋面可灵活采用不同高效材料作保温隔热层(如E型板、玻璃棉板、岩棉板等)。这些板材根据不同情况可铺在斜屋面下或顶棚上。 
  2.4 采用相变储能建筑材料
   通过向普通建筑材料中加人相变材料,可以制成具有较高热容的轻质建筑材料,称之为相变储能建筑材料。利用相变储能复合材料构筑建筑围护结构,可以降低室内温度波动,提高舒适度,使建筑供暖或空调不用或者少用能量,可以减小所需空气处理设备的容量,同时可使空调或供暖系统利用夜间廉价电运行,降低空调或供暖系统的运行费用。相变材料根据其相变温度不同,会有多种用途。例如低温相变材料用来蓄冷(如已经广泛使用相变材料进行空调蓄冷),还可以用来跨季节蓄冷;室温相变材料可以用来增加房屋的热惰性,降低房屋的温度波动,从而降低空调负荷,达到建筑节能50%--70%,还有就是变相材料溶化潜热高,在相变中能够储藏和释放巨大的能量等等。 
  2.5 重视建筑节能设计,减弱室外的热作用 
   围护结构外表面受到的日晒时数和太阳辐射强度,以水平面为最大,东西向其次,东南和西南又次之,南向较小,北向最小,因此必须重视建筑节能设计,正确选择房屋的朝向,防止日晒。在住宅体型设计时,注意用最少的围护结构面积形成满足功能要求的室内空间体积,外墙表面积越少越有利于建筑节能,平面应形状规整,尽量减少外围护结构面积,其意义在于减少不必要的墙体外表面积,避免热损失。在满足使用功能要求的前提下,平面形状设计为长条形,增加冬季直射室内的阳光,夏季减少太阳辐射。合理组织穿堂风,加强空气对流,创造夏季适宜的室内小气候,以达到使用便利、环境舒适的效果。由于人们对各种房间使用要求及在室内活动情况不同,因而对各房间室内热环境的需求也各异,在设计中按照对热环境的需要而合理分区。把热环境要求较低的厨房、厕所、过厅等布置在北向,适当减少北窗开窗面积,而将居室布置的南向,充分利用太阳能,保持室内较高的温度。窗户对住宅热环境的影响相当大,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要 的失热部件,故合理确定窗墙面积比是节能的重要 措施之一。 
  2.6 采用保温隔热墙体的
   采用自身能够保温隔热的墙体早在西欧就有应用,如采用夹心墙结构。在里外烧结多孔砌块或清水墙装饰砖复合外墙、中间设空气层或填充隔热保温材料层的夹芯墙结构体系的应用中。可采用不同规格和性能的空心砌块建造夹芯墙体。这种夹芯墙结构体系能获得更高的隔热保温性能。两砖墙中间用性能好的隔热保温材料.例如具有防水功能的矿物纤维、珍珠岩、带有通风孔的矿棉板、EPS板等。里外两片砖墙由不锈钢或其他材料的锚固件连接.因此安全性能也很好.但连结件数量通常限制为5 件/m2,以減少热桥的影响。这种夹芯墙结构形式在西欧各国应用非常普遍.不但充分发挥了烧结清水墙多孔砖耐久性好、表面纹理及色彩丰富多样、装饰功能好等特点, 且完全消除了寒冷地区建筑物采暖期出现“热桥”的现象及室内结露造 成粉刷层或装修层霉变、脱落的缺陷,室内装修、防火、隔热保温材料的防水、墙体热桥等问题均得到有 效避免。在这种夹芯墙结构中.外墙的功能由各层合理分担:承重的烧 结砌块内层墙、背后有通风层的保温隔热材料层、由烧结多孔砌块或清水墙装饰砖组成的外表面墙。这种 结构体系的节能效果非常显著.2001年的国际《砖瓦 年鉴》中已将这种结构体系纳入了绿色建筑的范围。 下图2.1(a)为这类外墙的结构示意图(取自奥地利维也纳山集团公司产品宣传资料)。图中结构为夹芯墙形式外墙结构.在欧洲许多国家是最重要的外墙结构形式:结构(b)为外带抹灰面的夹芯墙结构,外层使用 10cm。12cm厚空心砌块.再加抹灰层.中部为保温材 料层外加通风层.完全可以做到冬季不用采暖设施, 夏季不用空调。 
  图2.1(a)(b)
  3.建筑采光照明 
   天然光是人们习惯的光源,人眼在天然光下有更高的灵敏度。因此,在室内再大限度地利用天然光,不仅可节约照明用电,同时对提高室内采光质量也有重要的意义。新的采光技术不断出现,如导光管,光导纤维,采光搁板和导光棱镜窗等,它们往往利用光的反射、折射或衍射等特性,将天然光引人, 并传输到需要的地方,以达到节能的目的。人工照明可采用光效高,显色性好,寿命长,而价格相对低 的节能类电光源。
  4.结论 
   从建筑节能的重要性、国家的方针政策和标准、 建筑节能的技术措施以及建筑节能的检测分析等方面进行了充分的论述和多角度的思考,认为建筑节能直接关系到国家资源战略、可持续发展和环境保护,是建筑业一项重要、紧迫而又艰苦的任务,值得全社会重视。 
  
  参考文献
  [1]廖宏,彭跃,陈迎春,等,建筑节能的多角度思考[J],建筑技术开发2005,(1):65一67.
  [2]梁国强 建筑节能外围保温隔热处理施工技术 -建筑设计管理2010,27(2)
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  [4]王景环.浅谈建筑节能的紧迫性及途径 -山西建筑2008,34(24)
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