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中圖分類號:TU7文獻標識碼:A
隨著經濟全球化和一體化的不斷加快,可持續發展已經成為了當前全球經濟發展的時政熱點。在我國社會主義現代化建設的過程中,建筑行業由于過度追求高效率、高質量的施工進度,在施工過程中對于能源的節約工作沒有重視,從而導致了環境的嚴重污染和資源的嚴重浪費,給我國的可持續發展帶來了嚴重的問題。在環境不斷惡化的今天,建筑能耗已經成為了發展的核心問題,隨著人們的不斷關注,提高建筑物的能源利用效率,已經成為了我國經濟增長的關鍵。
1施工過程中的建筑能耗現狀
隨著我國城市化進程的不斷加快,城市人口不斷增加,在帶動建筑行業迅速發展的同時引發了一系列的環境問題,特別是建筑能源的嚴重浪費。在追求建筑行業迅速發展的過程中,建筑能耗的重視度低。根據相關的調查研究發現,建筑能耗問題已經成為城市發展中的核心問題,嚴重威脅著我國的環境保護工作,同時阻礙了我國的可持續發展。
在工程施工建設的過程中,根據調查統計發現,在施工技術上存在諸多問題,施工事故的出現率也比較高,由于施工單位盲目追求施工速度,重視經濟效率,對于施工環節的能耗問題沒有關注,同時建筑施工技術水平低下,施工人員的安全意識和節能意識沒有得到提升,從而導致了大量能源消耗問題的產生。在實際的施工過程中,由于施工設備落后,缺乏科學性指導,從而使企業在施工技術管理中減低建筑能耗工作沒有落實,從而嚴重阻礙了我國社會、環境的協調發展,主要表現在兩個方面:一是建筑材料的能源消耗。隨著建筑行業的迅速發展,對于施工技術的要求越來越嚴格,在實際的施工過程中,由于缺乏智能化的管理,以及高科技的設備,在這種粗放型的發展模式中,導致建筑材料的利用率低下,能源消耗不斷增加;二是施工過程中的能源消耗。由于建筑行業在發展的過程中,對于土地資源利用不合理,影響了人們的生產生活,人們的生產生活用地的面積也不斷減少,從而造成了一定程度的能源浪費。
2優化施工技術降低建筑消耗
2.1合理規劃與設計
在建筑行業發展的過程中,要因地制宜。在建筑施工的過程中,要重視所處區域的具體氣候條件,選擇合理的建筑地址。同時,在建筑環境的建設上遵循綠色節能的原則。在建筑周圍要建設良好的室外環境,通過栽植樹木、利用水的凈化作用來改善室外的微環境,從而降低環境污染,減少建筑能源的消耗量。在規劃設計上,要遵循以人為本的思想,堅持可持續發展戰略,通過科學合理的建筑規劃設計,從而改善我國現代化建設能源短缺的現狀,實現我國的可持續發展。
2.2合理利用建筑材料
在建筑中合理、有效利用建筑材料,不僅能夠提高能源的利用率,降低建筑能耗量,而且對于改善環境還具有深遠的意義。建筑材料的質量和性能發展是建筑節能目標順利實現的前提條件之一,隨著我國科學技術的不斷進步,大量新型材料的運用極大地促進了我國建筑行業的發展。在施工的過程中,要積極運用新型材料,降低能耗量。例如在建筑墻體材料的選擇中,要運用加氣混凝土。由于這類墻體材料材質穩定、強度較高、施工方便、造價較低,同時保溫、隔熱、隔聲以及耐火性能都比較好,所以具有很好的應用前景。在砌筑墻體時,代替傳統的燒結實心磚,作為保溫的材料運用在建筑中,是實現建筑節能的有效措施,有利于促進建筑行業的迅速發展。
2.3積極調整設備
在實際的施工過程中,機械設備性能的優劣、配置的合理與否以及機械化程度的高低,直接影響著能源的消耗以及工程的質量。因此,進行科學化的管理,
加強對機械設備的保養修護工作,同時了解機械設備在施工中的用處,通過合理化地組織施工機械,進而達到各種機械設備的效益最大化。在實際的運用中,要注意定期對施工機械設備進行檢查,延長設備的使用壽命,從而降低能源的消耗。
同時,要加強機械使用制度的嚴格限制,提高工作人員的操作能力,制定全方位、全過程的管理制度,實現人員的合理配置,加強機械設備的使用壽命,從而降低能源的消耗量。
2.4提高對可再生能源的使用率
可再生能源是重要的戰略替代能源,對增加能源供應,改善能源結構,保障能源安全,保護環境具有重要的作用,是實現我國經濟社會可持續發展能源戰略的必然選擇。目前,對可再生資源的過度開采,導致我國的能源危機日益凸顯,嚴重影響了人們正常的生產和生活。同時,在經濟高速增長的條件下,我國能源的消耗速度較快,資源危機不斷加重。因此,為了響應我國可持續發展戰略,節約能源、降低能耗,已經成為了當前經濟發展的核心任務。在實際的施工過程中,通過合理利用可再生資源,降低對不可再生資源的使用量,促進資源的循環使用。同時,積極開發和利用核能、太陽能、風能、電能、生物質能、地熱能以及海洋能等可再生能源是對我國倡導的可持續發展戰略的實施和落實。
2.5加強施工項目的管理
我國傳統建筑業在經歷過勞動密集型和粗放式的發展以后,也不得不面臨建筑能耗所帶來的問題。隨著人類對地球生態的破壞和地球資源的消耗,人們對建筑能耗提出了越來越高的要求,對此,建筑施工只有積極改進更新施工技術,才能在滿足人們建筑要求的同時,實現建筑能耗的減少。
一、當前我國建筑能耗的現狀
隨著社會經濟的不斷發展,我國城市化進程也實現了持續地推進,人們生活質量不斷提高的同時,有關建筑的能量消耗也日趨增加。由于當前建筑施工還未對能源消耗問題起到廣泛地的重視,建筑能耗在城市能源耗用中所占的比例已經越來越大。據統計,我國正以每年16到20億平方米的速度增加建筑用房,這其中超過九成的建筑屬于能耗偏高型建筑,而超高的建筑能耗使得其在城市能源消耗總量的比例由上世紀末的25%,上升到目前的約30%。針對目前建筑能耗所帶來的巨大問題,必須尋找出符合國家科學發展戰略的施工技術措施。
二、建筑能源消耗的主要形式
1.完工建筑的能源消耗
電力消耗是建筑能耗的主要消耗形式,城市化進程的不斷推進使得城市用地日趨緊張加,為了提升土地使用效率,有關建筑的設計建設高度就不斷增加,與此同時,由于密集度無法相應擴大,建筑的自然采光問題就無法得到充分的保障。在這種情況下,建筑只能通過增加有關電力照明設施來有效采光,這就在一定程度上造成了建筑的能源消耗。此外,隨著人們物質生活水平額提高,各種各樣的家用電氣也逐漸走入普通百姓家,這也使得建筑對電力的消耗快速的攀升。
2.施工階段的能源消耗
隨著科學技術的不斷進步,工程建設中使用的施工設備也日趨增加,這雖然在一定程度上提升了建筑企業的施工能力,但無形之中也增加了企業的能源消耗。此外,很多建筑企業由于其管理問題較突出,其所使用的機器設備也由于維護保養不夠而出現老化,老化的設備會極大的降低設備的工作效率,從而增加有關設備的電能損耗。
三、控制建筑能耗的措施
建筑能耗所帶的能源消耗問題已經越來越凸顯,為了提高建筑內部能源的使用效率,在一定程度上實現建筑能耗的降低,筆者充分分析了引起建筑能耗的各個方面因素,提出了以下一些有效的改善措施。
1.積極使用可再生能源
不可再生能源的大量消耗不僅會機會能源危機,還會給生態造成一定的破壞,因此,建筑建設中應當積極使用可再生能源??稍偕茉窗ㄋ?、風能、潮汐能、太陽能等等,這些可再生能源不僅能夠能夠降低能源的使用成本,還能免去對生態環境的破壞。雖然目前這類新型可再生能源還未大規模在建筑中使用,但通過有關政府或開發的廣泛宣傳和政策支持,可再生能源一定能夠在建筑中發揮重要的能源供應作用。
2.選用科學的建筑材料
科學建筑材料的使用同樣能夠有助于建筑能源消耗的降低。隨著科學技術的不斷發展,越來越多功能各異的建筑材料被大量的開發出來,施工建設中可以通過有關建筑材料的合理使用而控制建筑能耗。例如在選擇門窗材料時,可以選用一些反光和透光效果較好的玻璃材料,這樣可以有利室內的采光,減少對照明設備的依賴;對于墻體材料的選擇,也可以適當考慮新型隔音、保溫效果較好的墻體材料,這樣不僅可以有利于室內安靜,還能維持室內合理的溫度和舒適度,從而減少有關取暖設備的使用,最終達到建筑降耗的作用。
3.科學地設計規劃建筑
我國傳統建筑中就包含著綠色環保的建筑理念,在經過幾十年的需求型建筑發展以后,人們對于環保建筑的思維逐漸淡化忽視,但隨著我國經濟實例的增強,綠色環保型和科學發展型的建設理念又從新被人們所推廣。在建筑施工技術中充分體現綠色、環保、節能的理念能夠有效的實現建筑能耗的降低,實現經濟社會的可持續性發展,
4.提高建筑圍護的能源利用率
建筑建設時充分利用建筑圍護結構的熱工性能,可以在一定程度上在夏季控制外界熱空氣的流入,在冬季保持室內溫度的穩定。具體到建筑施工的環節,可以通過下列角度進行圍護的建設提升。利用科學的構造技術來保證圍護結構具有適當的保溫隔熱性能,常用的方式主要包括:通過架空式通風、建筑頂部蓄水達到阻止溫度變化的作用;利用采光復合結構墻達到墻體保溫的作用;利用高隔熱性的材料來保證室內氣體高氣密性。為了盡可能的發揮建筑的熱工性能,建設施工時可以盡可能采用好的隔熱材料。
5.控制施工建設的能源消耗
增加可再生能源的應用,降低不可再生能源應用的理念同樣可以貫穿到建筑施工的過程中來。工程施工可以通過有效的使用水能、風能、潮汐能、太陽能,來實現最大程度上的建筑節能。例如太陽能就是一種較為理想的健康能源,建筑企業可以在建筑頂部架設太陽能電池板等裝置,通過一定的轉換裝置將電能傳輸到各個用電設備上去;此外,光電屋面板及光電外墻板等設備可以實行耗能到產能的轉換。太陽能還可以通過轉換來共給人們取暖和供熱,從最大程度上實現建筑節能的目的。
結束語
綜上所述,我國社會經濟還會持續保持高速穩定的發展,城市化進程也會實現不斷地推進,這期間一定還會伴隨著大量建筑的產生和能源消耗。為了解決這些能源和環境的雙重問題,各個行業必須充分注重有關建筑能源耗用降低的問題,只有通過有效的措施實現建筑能耗的最大化降低,才能促進我國經濟和城市化進程的不斷發展。由于筆者能力及文章篇幅的限制,文中提到的很多內容都未能進行深入的展開,希望以上的論述可以為廣大行業從業者提供一定的借鑒和幫助。
參考文獻
[1] 李婷.芻議建筑施工技術與建筑能耗[J].中國科技投資.2013(20).
[2] 夏炳章.建筑施工技術與建筑能耗探討[J].城市建設理論研究.2013(16).
建筑施工技術與建筑能耗相伴而生,在這種狀況下,對現有的施工技術加以改造升級勢在必行,這樣就能降低建筑能耗,使得經濟效益和社會效益最大化。
1、當今建筑能耗現狀
現如今建設生態比較落后,我們在提高生態建設的時候,還要注意建設施工的技術,既然這樣,那么是否也可將建筑行業也納入到生態建設的范疇中呢!在建筑施工中我們是否也應抱持這樣的理念。隨著城市化化進程加快那么建筑行業也在迅猛發展,建筑能源需求加大,因此而產生的建筑能耗也日益曾多,這兩者是相輔相成的,有建筑必定有能耗。現在國家高速發展,建筑行業高歌猛進,在滿足人們越來越高的生活水平的同時建筑能耗的更加壯大也是不爭的事實。根據經驗,能源消耗的主要階段是在施工的時候,施工的時候如果施工技術不先進那就無法很好的節省能源,同時又因為技術不先進在施工的過程中還可能對水和環境造成污染,環境污染了我們又要治理于是又造成能源消耗。
2、建筑施工技術的發展趨勢
2.1信息化建筑施工技術管理的發展趨勢
科學技術的腳步從未停止,建筑施工信息化技術也在不斷提升,這對企業經濟效益的增長和競爭力的提高都起著至關重要的作用。在建筑施工管理方面計算機信息化技術被廣泛使用,如:工程的招投標、工程預算、圖紙信息、資料文獻等等方面。在這方面工作越來越深入之后施工技術管理也將呈現出信息化模式,這就為建筑施工技術的提升提供了基礎和依據。
2.2建筑施工技術的發展趨勢
創新是一個國家發展的動力,如果沒有創新那么這個國家就會消亡,企業也一樣,各個行業也一樣,因為有創新那么這個企業這個行業才能不斷地進步與發展。但是,當前我國的建筑施工技術根本不能適應時代的發展,思想陳舊,技術落后,造成的后果就是隱患多多,這個隱患不單單是安全上的,因為禍不單行。所以,如今的建筑行業提升創新水平、改善施工技術是第一要務,這也是發展趨勢,因為每個企業為了自身的利益也會勇于探索,這是時代的潮流。
3、建筑施工技術的改進措施
3.1提升建筑規劃和設計的科學性
建筑理念有很多,因地制宜是其中的一種,但這一種卻是最綠色節能的一種。因地制宜,顧名思義就是首先要照顧當地的環境,其次才是在這個環境的基礎上來建設和發展。建筑物本身是一個微氣候環境,怎么樣才能讓這個微氣候環境更加合理的存在,解決的辦法依然在自身,種植花草樹木,建筑圍墻要節能環保,太陽能的利用等等,這樣就合理地減少了空調照明的利用,也就在不知不覺中減少了建筑能源的消耗。從中可以看出,對建筑作出科學的規劃與設計就能夠從源頭上減少對能源的消耗。因為,節能減排符合時代的要求。
3.2提升圍護結構中的能源利用
建筑物如何做到冬暖夏涼?這是建筑物設計者們首先應考慮到的問題,這個問題實際上很簡單,建筑物的維護結構通過對熱工性能的改善就能夠做到這一點,具體步驟是:首先,要在建筑施工過程中具有統籌全局的理念,通盤考慮而不是只顧一點,在選擇材料上要選擇環保卻又實用的建筑材料,同時將組成圍護結構的材料進行熱工性能處理;其次,要想使結構的保溫和隔熱效能得到提升,就必須使用實用而又先進的構造技術。如:建筑物架空通風技術、屋頂蓄水技術等等,另外,復合型墻體也能達到節能減排的功效,再有就是改善門窗的密閉性能,也能提升保溫隔熱的效果,事雖小也是節能的一個方面。
3.3合理利用可再生新能源
眾所周知,有些能源是不可再生的,比如煤炭石油,而有些能源是可再生的,比如太陽能風能。當今世界能源消耗量巨大,每個國家都在考慮節能減排,每個國家在這方面都當仁不讓,因為這關乎國家的前途命運?;诖?,在我國的基礎建設中,尤其是建筑行業,節能減排的理念必須貫徹其中。具體想法就是太陽能取暖、風能及水力發電,潮汐的利用等等。具體做法,在建筑物頂端加裝太陽能曲能設備、太陽能熱水器、太陽能電力設備等等。另外,還可以將這些光能結合到建筑物的結構當中,組成光電圍墻、光電屋面板、光電外墻板等等,這樣就將可再生能源轉化為產能、轉化為熱能,來提高人們的生活水平,減少建筑能耗。
4、建筑施工如何減少能耗
4.1開發新型的建筑圍護結構材料
建筑物的需求是多方面的,比如:通風、透光、隔熱、保溫等等,隨著人們生活水平的提高,這些要求也越來越高,這是人之常情也是時展的需要,那么怎么辦?只有開發新的建筑圍護結構材料才能滿足這些需求。因為新的建筑材料能夠改變自身的物理性能,在維護室內環境的同時還能達到減少能耗的目的。
4.2相關部門協調合作
各種能源的相關統計要通過相關部門協同合作來做好,根據不同的職能建立其相關部門,統一職能體系,各部門之間協調合作,共同商討,在提高工作效率的同時又能在能耗統計是達成一致。
4.3建筑設計優化,利用可再生能源
太陽能、風能、水能、地熱能、生物能源、海洋能等,這些都是可再生能源,建筑施工過程中要想達到節能效果,合理利用可再生能源是非常重要的。
4.4建筑工作人員的職責
我國是發展中國家,而且發展速度甚快,建筑物增加的速度可用瞬息千里來形容,因此產生的建筑能耗也是巨大的,可用能源日益減少,環境日益變差,所有這些都影響了我國的可持續發展。因為建筑能耗巨大,那么只要能夠使建筑能耗減少,也就達到了節能減排的目的。因此,在建筑施工過程中,教育好施工人員,同時明確責任,所有目的就是減少建筑能耗。
4.5設置基礎數據的統計體系以及數據庫
建筑能耗要想減少,基礎數據的統計體系和數據庫必須設置:設置出可以持續運作的基礎數據體系,這方面要長久的數據統計為基礎;設置統計數據網絡,同時,設置各省市建筑能耗的統計數據庫;設置建筑能耗數據庫,這個工作必須做,要把這個體系完全公開,才能促使人員與部門之間的合作。
5、結論
綜上所述,建筑施工技術的好壞直接關系到建筑能耗,兩者息息相關,而且在關系上,還有承上啟下的作用,現有的源資源比較有限,我們一定要節約能源,節能減排是當務之急,而且還要讓各個部門行動起來,而不是光說話不做事,要用實際行動去爭取藍天白云花好月圓。那么作為建筑行業所能做的就是提升建筑施工技術水平,做到能源的合理利用,降低能耗,只有這樣才能為國家的可持續發展做出貢獻,所以我們還要對建筑施工技術進行提高,還要改善其中不良的方法,采取最好的方法進行建筑。
參考文獻:
[1]王洲;吳佳霖;郭燕;屋頂鋁箔防水卷材保溫性能研究[J];山西建筑;2010年05期
一、建筑耗能的狀況
目前,有數據表明,我國建筑能源消耗量長期占到了社會能源總消耗量近41%,而且有遞增的趨勢,與發達國家相比,我國的建筑單位面積能耗約是他們的3倍。近年來,許多廠房還有住宅的空調采暖與制冷的使用也日益增多,能源浪費可想而知。所以,必須在建筑節能方面盡快采取強有力的措施了。據研究表明,在建筑物全面應用節能措施后,可以在原來的基礎上節約65%的能耗,如果新建建筑能夠普遍使用,那么就能夠節約不少的能源。長期以來,就可以達到緩解能源緊張的效果;其次就是對原有高能耗的建筑進行改造后,也可以在一定程度上起到節能的效果;建筑物采用節能技術也有助于綠色建筑的發展。(綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源,保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共處的建筑。)總而言之,在建筑中廣泛使用綠色節能措施,可以在很大程度上達到緩解社會能源危機的目的。
二、未來建筑的選擇
隨著人們的生活水平的不斷提高,人們對建筑物的要求也與日俱增。然而,高能耗已經淡出了人們衡量建筑物好與不好的的標準,建筑物是否節能或者節能性能的高低,已經成了人們選擇住房的關鍵性影響因素之一。所以,如果建筑行業不變更以往的設計理念,它未來的發展前途就不會一帆風順。環保理念的慢慢普及,建筑行業應當追隨時展的潮流,符合人們對建筑的實際需求,切實改變之前的建筑設計理念,將節能設計理念廣泛的融入到建筑總體設計方案中。只有這樣,才能使得建筑行業綠色健康發展。
三、綠色建筑的不足之處
建設的成本高。綠色建筑需要在原來的建筑技術的基礎上添加綠色技術,而且需要綠色節能材料,材料的性能還要通過多次實驗檢驗其性能是否可行,其中就要花費許多人力,物力和財力。綠色技術需要新的技術人員,工程師和工作人員,在培訓他們的過程中,也需要花費一些費用。綠色建筑不僅自身所需的成本高,住戶在使用時也會因為物業的維護和管理花費不少費用。
建筑的設計難度大。綠色建筑的設計需要將建筑的整體結構和設備系統綠化,而這需要制定出完整周密的規劃。設計時要考慮周密,例如建筑地點的選取,對于當地的地質構造、風力、建筑采光,建筑間的合理間距、垃圾的回收利用以及周邊的噪音處理等要做出定量的方案,如此就會大大增加建筑設計的難度,工作人員的壓力也會隨之增加。
施工要求高,效率降低。綠色建筑需要配備專業的施工人員,在熟悉圖紙之后才能工作。對于門窗的安裝,暖通設施的安裝,水處理系統的處理的要求嚴格,這樣就使得施工的精度要求很高,施工效率就會降低。如果管理人員沒有熟練掌握綠色系統的知識,在管理過程中,當建筑設計、施工、質量監督、竣工驗收中出現問題時,沒有及時采取有效的綠色施工措施,就會導致建筑的質量降低,不利于綠色建筑的推廣。
建筑材料的優劣。建筑材料對綠色建筑的質量很有影響,買好的建材,其成本就會提升,買不好的建材,其質量就會降低。有些黑心的商家以綠色建材的名義,其實賣的建材并不名副其實。有些產品自稱是國際名牌,卻沒有國家認證許可的檢測報告,而有些買家只看到了表象,沒有注意細節,在使用偽造綠色建材的過程中,遇到質量問題才意識到遇到了黑商,如此就損壞了綠色建材的美譽,不利于綠色建材的推廣。
四、如何發展綠色建筑
就地取材,有效利用當地資源。合理的利用當地的資源,不僅取材方便、快捷,而且能省出很多運輸和材料的費用,大大降低建筑本身的成本,當地取用的資源很大程度上保存了當地的生態環境,使用壽命相應也會增加,最后運用新穎的技術使之成為綠色建筑。例如我國長江流域的木材資源豐富,可用于腳手架、模板、裝飾面墻、家具等。沿海地區海水資源豐富,海水可以直接調用與建筑生產上,可減緩淡水資源緊缺的問題。
與周邊環境的協調性。建筑的優劣一方面取決于建筑所使用的材料、運用的技術等等。另一方面,它取決于于環境的協調性和適應性。荷蘭建筑大師說過,建筑絕不只是單一存在的個體。它于構成自然的許多次序一樣,也是龐大次序中的一個。所以建筑設計其實就是對環境的設計,要與周邊環境有著共塑共生的關系。建筑與建筑之間也要做到協調,一個建筑的外形和風格不僅要有自身的特色,也要和于周圍的建筑有著協調性,協調不是外形的相似或相同,協調在于結合。
高新技術的應用。未來的建筑主要需要考慮環保、綠色等因素。綠色建筑顧名思義要與周邊環境有著密切的聯系和互動。它對建筑外層的材料和結構有要求,首先,它要有能源轉換的功能,這樣可以充分利用自然能源,起到節能減排的作用;此外,建筑的外層也需要具備一定的能力,當外界環境或者天氣變化時,建筑外層能做出調節,使室內環境變化趨于穩定,而這在很大程度上取決于對未來高新技術的使用。
自然能源的使用。由于世界上的石油、煤炭、天然氣這三種傳統能源日趨枯竭,未來建筑對能源這一塊又有了新的挑戰,需要減少能源的使用、降低資源消耗,避免環境被破壞,并盡可能采用有利于提高居住品質,所以人類不得不向自然資源伸出援手,例如:生物能、風力、太陽能和核能。在使用自然資源的過程中,盡量要保護原有的生態系統,減少對周邊環境的影響。盡量減少廢水、廢氣、固體廢物的排放。
五、結束語
中圖分類號: TU7 文獻標識碼: A 文章編號:
無論經濟發展狀況如何,各個國家建筑施工的能耗在總能耗中都占據了相當一部分比例,可見,建筑節能勢在必行。當前人們對節能建筑也達成了一致的認識,即通過從墻體內外、運用太陽能和門窗等方面來加強圍護結構的密封性和熱阻值,從而實現節約能耗的目標。其中,節能建筑施工技術的合理應用顯得尤其重要。
一、節能理念在建筑施工中的重要意義
1、建筑節能可以改善空間環境。建筑節能可改善大氣環境。我國建筑采暖能源以煤炭為主,約占75%。目前,我國采暖燃煤排放二氧化碳每年約1. 9 億噸,排放二氧化硫近300 萬噸,煙塵約300 萬噸,采暖期城市大氣污染指標普遍超過了標準,造成了嚴重的大氣污染。顯然,降低建筑能耗,提高建筑節能效果是改善大氣環境的重要途徑。
2、建筑節能是發展國民經濟的需要。能源是發展國民經濟和改善人民生活水平的重要物質基礎,然而我國的能源形勢嚴峻。據測,我國年需各種能源共17億噸標準煤,但生產的能源僅有13. 7 億噸標準煤,遠低于世界平均水平,建筑能耗的增長卻遠高于能源的增長速度。我國原有建筑及每年新建筑量巨大,建筑用能嚴重浪費,抓緊建筑節能工作是國民經濟可持續發展的重大課題。
二、優化建筑施工技術降低建筑能耗的措施
1、墻體施工
空心磚承重墻一般采用整磚平砌,孔洞垂直方向且長圓孔順墻長方向設置, 空心磚不宜破鑿,不夠整磚時用實心磚外砌,墻中洞口預埋件和管道處,應用實心磚砌筑,并在砌筑時留出或預埋,不得隨意鑿孔和用水泥砂漿填孔。
避免外墻體出現通縫、不密實、冷熱橋的現象?,F場施工員應根據設計施工圖和工程的具體要求及施工條件繪制砌塊排列圖。要針對砌塊建筑的墻體熱阻值低、砌體和粉刷易開裂、灰縫和裂縫處易滲漏等不利因素,從施工角度采取技術措施予以確保。
2、墻體保溫施工
墻體保溫系統的施工是墻體節能措施的關鍵環節。墻體的保溫層通常設置在墻體的內側或外側,設在內側技術措拖簡單,但保溫效果不如外側,設在外側可節省使用面積,但粘結性差, 措施不當易產生開裂、滲水、脫落、耐久性減弱等問題,造價一般也高于內設置。施工工藝一般采用抹灰、噴涂、干掛、粘貼、復合等方式。針對不同的保溫材料、不同的施工方法, 采用不同的施工技術措施。以各種輕骨料(如膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、超輕陶砂、聚苯乙烯顆粒、浮石、火山灰、粉煤灰等) 加入水泥、石灰、石膏、化學聚合物等膠結料,并加入少量助劑按一定比例配制而成的保溫砂漿,一般都采用抹灰的施工方式。保溫砂漿應在基層質檢驗收合格,屋面防水層完工,與墻體相連的隔墻、門窗框、管線施工不破壞保溫層的情況下方可施工,施工時環境溫度不低5℃,夏季應注意保濕養護。保溫砂漿抹灰自上而下依次進行,施工中應注意:①基層作清潔、修平、濕潤處理,表面不易粘站的混凝土墻、粱、柱等部位打毛或刷粘結劑;②按設計要求彈標準水平線、踢腳線或墻裙線,門窗洞四周宜用水泥砂漿抹寬50 mm護角。為保證保溫層厚度墻面應做標準灰餅、沖筋;③每次抹灰厚度10 mm左右為宜,當底層韌凝且表面有一定強度后再繼續下一層。應注意保濕養護但不能水沖,砂漿硬化期間嚴禁撞擊和振動;④保溫砂漿一般設置內側,用于外側必須有防水、防裂、防脫落等保證措施。
聚胺酯泡沫塑料、各種保溫涂料等一般采用噴涂施工方式。根據不同產品的要求嚴格控制施工環境溫度,噴涂前基層應清潔、干燥、平整、要特別注意保溫涂層的均勻一致和厚度達標。要注意噴涂距離角度、速度和流量。
干掛工藝一般用于外保溫, 不僅保溫效果好, 而且利用空氣層可大大提高隔熱和防水性能, 但由于建筑成本較高,一般用于公共建筑,多層住宅很少采用,干掛系統要考慮風力、地震、溫度、雨水、大氣腐蝕、耐久性等不利因素,保證體系的穩定性、強度,施工中要特別注意與墻體錨固的可靠性、連接節點的質量、金屬件的防腐防水措施等。
隨著新型保溫產品的不斷發展,出現了各種粘結材料和粘貼工藝。大部分粘貼工藝都結合使用機械錨固。目前唯有專威特外墻保溫系統采用純粘貼施工工藝。擠塑聚苯板、水泥聚苯板、巖棉板、玻璃棉板、珍珠巖板都采用水泥砂漿、聚合物水泥砂漿、化學粘結劑粘貼,并用尼龍錨件、膨脹螺栓將外層的鋼絲網泥砂漿粉刷層與墻體連接起來。粘貼復合保溫墻體,可分為內置式保溫、夾心保溫或外置式保溫三種。內置式和外置式粘貼復合保溫應用面在不斷擴展施工工藝日趨成熟, 施工中尚需注意以下環節:①內置式保溫將保溫層粘貼或加機械錨固時,需在內墻表面設平薄板、鋼絲網粉刷層、膠粘荊加耐堿玻纖網抹面層等防護層。施工時應保持粘貼面平整、清潔、濕度適宜,且屋面防水層完好和上層無施工水下滲。施工順序為自上而下,從陰角開始。粘貼前應做好踢腳線和門窗洞護角。掛鏡線位置間隔從墻體中預埋木塊穿過保溫層用于固定掛鏡線。廚房、衛生間等濕度較大的墻體防護面層應考慮防濕防滲和便于貼面。在墻體轉角處,內外墻交接處以及踢腳線處易形成“熱橋”或結露滴水,可根據工程實際在上述部位加強保溫效果; ②外置式保溫,通常將聚苯乙烯板、玻璃棉板、巖棉板、水泥聚苯板等保溫板用粘結荊或錨固件將其與面層固定在基層墻體上,面層內設加強網,聚苯板作保溫層時用耐堿玻纖網聚合物水泥砂漿作面層,巖棉板、水泥聚苯板等用鋼絲網防水水泥砂漿作面層。
3、門窗安裝施工
門窗框和玻璃扇的傳熱系數及密閉性是外墻節能的關鍵環節之一。木和塑料門窗的傳熱系數比鋼、鋁門窗低30%左右,雙層玻璃比單層玻璃低40%左右,因此,價格比較好的是塑料單框雙玻門窗。為保證門窗能達到預期的節能要求,安裝過程中應注意以下幾個問題:
(1)根據設計要求選擇門窗時,要復查其抗風壓性、空氣滲透性雨水滲漏性等性能指標。
(2)安裝門窗框時要反復檢查框角的垂直度、變形嚴重、縫隙超標、密封條不密閉的門窗扇不能上墻。
(3)在框與扇、扇與扇之間須設密封條,以防滲水、透氣,推拉窗的軌遭處須增加密封處理,局部縫隙較大的位置可用單組份密封膏擠注。
(4)在門窗框四周與墻或柱、粱、窗臺等交接處,須用水泥砂漿進行嚴密處置,在靠室外一側須結合外裝修進行處理,以防滲水、透氣。
(5)粘貼密封條或擠注密封膏時,應事先將接縫處清理干凈干燥,無灰塵和污物。
4、保溫屋面施工
通常屋面保溫是將容重低、導熱系數小、吸水率低、有一定強度的保溫材料設置在防水屢和屋面板之間,按此種正鋪法,可選擇的保溫材料很多,板塊狀有加氣混凝土塊、水泥或瀝青珍珠巖板、水泥聚苯板、水泥蛭石板、聚苯乙烯板、各種輕骨料混凝土板等;散料加水泥等膠結料現場澆注的有珍珠巖、蛭石、陶粒、浮石、廢聚苯粒、爐渣等;采用松散料直接或袋裝設置在尖頂屋面下或吊頂上部的有膨脹珍珠巖、玻璃棉、巖棉、廢聚苯粒等;現場發泡澆注的有硬質聚氨脂泡沫塑料和粉煤灰、水泥為主料的泡沫混凝土等。反鋪法主要將防水層置于保溫層以下,可有效保護防水層,方便施工檢修,但由于造價較高,住宅建筑尚未大量使用。屋面同時應采取有效的隔熱措施,通常在屋面結構上部或下部設置通風隔熱層、采用高教保溫材料隔熱、屋頂結構上設反射層或蓄水植被等。
建筑節能是一個系統工程,涉及到建筑使用材料,建筑施工等各項環節,同時,又受地域、氣候等客觀因素的影響,在實踐中必須充分利用各專業和各學科技術,提高節能觀念。保證建筑行業可持續健康發展。
參考文獻:
中圖分類號: TU201.5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-06-0306-1
0 前言
建筑能耗一般指建筑在正常使用條件下的采暖、通風、空氣調節和照明所消耗的總能量,不包括生產和經營性的能量消耗。隨著經濟的快速發展,常規能源日益匱乏,節能環保已成為世界公認的主題,各國都在推行全方位降低能耗,因此零能耗建筑在全球范圍內應用而生。在建筑零能耗風靡全球的時刻,也想談談自己的一些想法。
1 建筑能耗現狀分析
我國約占全社會總耗能的46.7%,歐洲和美國約占全部能源消耗的40% ,如何全面提高能源效率,減少對日漸枯竭的傳統一次性“礦物化石”能源依賴性已成為當務之急。其核心特點除了強調被動式節能設計外,將建筑能源需求轉向太陽能、風能、地熱能等可再生能源,為人們的建筑行為,為建筑與環境和諧共生尋找到最佳的解決方案。
建筑發展至今,建筑能源消耗從零走到了。隨著常規能源的匱乏,我們需要在不改變現在建筑室內舒適環境的情況下,使常規能源的消耗從回歸到零。
我們知道,創建綠色建筑,在建筑設計中要重點抓好自然通風、建筑遮陽、天然采光、門窗隔熱、墻體保溫、節能空調、太陽能利用、水循環使用、“3R”材料利用等“綠色技術”的推廣應用,以實現建筑本身不消耗或少消耗常規能源、不產生或少產生廢水廢物、不無故浪費自然資源、不惡化自然環境的目標。
其中自然通風、建筑遮陽、天然采光、門窗隔熱、墻體保溫這些建筑節能技術已經很成熟了。在這些節能技術之上,如果想要保持一個舒適的室內環境,在室內外環境相差較大的情況下,我們必須要付出一些能量,這些能量除了正常的損耗外,其余供給室內,來達到我們要求的室內環境。因此,要想保持最終的目的不變,我們依然要付出能量,只是現在的能量消耗,要用太陽能、風能、地熱能、生物質能等可再生能源來代替煤、石油等常規能源。下面分別就太陽能的利用和節能空調進行闡述,分析其對建筑零能耗的巨大作用及現實中利用的弊端以及我們該努力的方向。
2 太陽能的利用
太陽存在我們最普遍利用的兩個方面:集熱和光伏發電。國內的集熱器已成為太陽能應用最為廣泛、產業化最迅速的產業之一。在中國,太陽能發電的成本是常規發電成本的6~8倍。無論對于企業還是百姓,如此高昂的電價誰都承受不起。
中國雖然是全球最大的太陽能電池制造基地,但目前用來生產太陽能電池的重要原料――高純度硅材料,95%以上靠從國外進口,而且加工過程中的高精度、高耗能、高污染,使晶體太陽能電池的成本居高不下。另外,中國的太陽能蓄電池的使用壽命及使用條件的限制,使太陽能路燈的造價要比消耗普通電能多10倍以上,這還不包括更換蓄電池的費用。因此,在太陽能光伏發電的使用,配套設備的研究要跟上來,否則,“太陽能電廠”仍是都市里的“能源孤島”,沒有人敢效仿,因為一個自主發電、不消耗社會資源的企業,反而要為之承受消耗社會資源的成本。
3 節能空調
節能空調顧名思義,消耗掉少量的能源,獲得最大能量的空調,那么在現實中,節能空調從哪些方面來改進呢,我個人認為從以下幾個方面:
3.1 中國自主研制制冷新產品
這類產品要具有一定的技術創新和先進性,符合低碳、綠色、環保的原則,能實現無級調速的多樣化控制,根據室內負荷變化自動調整電機轉速,達到最佳節能效果,比一般的風盤系統節能65%以上,這樣的制冷末端新產品可以直接來應用。
3.2 太陽能空調系統
太陽能吸收式空調系統主要由太陽集熱器和吸收式制冷機這兩部分組成的。制得的冷量就是利用了太陽集熱器為吸收式制冷機提供其發生器所需要的熱媒水來提供的。但就使用過程中也存在一些問題:
(1)太陽能空調已初步進入實用階段 使用太陽能空調的用戶依然在不斷的增加,目前產品多是大型的溴化鋰制冷機,只適合中央型空調。因此,研制小型的溴化鋰或氨―水吸收式制冷機與太陽集熱器配套實用并逐步進入家庭中使用。
(2)太陽能空調使用集熱器的采光面積與空調建筑面積的配比受到限制,僅能適用于多層建筑。對此,目前正在研制可以產生水蒸氣的真空管集熱器,以便與蒸氣型吸收式制冷機結合,來解決集熱器與空調建筑面積的配比問題。
(3)太陽能空調系統的初投資依然偏高,僅適用于部分的富裕用戶。為此,我們正在降低現有集熱器的成本,使得更多的家庭具有使用太陽能空調的經濟承受能力。只要克服以上的缺陷,就更大限度地發揮太陽能空調的作用。
4 結論
總之,建筑零能耗要從建筑節能開始,我們要細分最終用戶的需要, 針對不同區域的氣候條件需求,研究先進的節能技術和配套設備,這需要一個曲折而漫長的過程,我們需要踏實的尋求和研究,而不是盲目的追求所謂的“新技術”卻比使用常規能源承擔更多的資源和資金浪費。從而真正的由“低能耗”走向“微能耗”最終達到“零能耗”。
參考文獻
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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.100
0 引言
全球建筑能源消耗已超過工業和交通運輸,國際上發達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右?!?013-2017年中國智能建筑行業發展前景與投資戰略規劃分析報告》數據顯示,我國建筑能耗已達到全國總能源消費的三分之一多,隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善,建筑能耗占比還將上升至35%左右。對建筑能耗進行科學分析和合理預測,有助于提高建筑能源管理水平。
預測技術在能源生產消費管理中的應用,有幾個方面,包括:1)預測技術應用于能源生產過程。2)企業、行業或國家能源標桿管理。3)能源負荷預測,用于需求側管理和網絡平衡。4)能源消費預測:工業、運輸和建筑等。本文對將對近期部分相關研究進行回顧,總結介紹建筑能耗預測的方法技術。
1 建筑能耗影響因素
影響建筑能耗的因素有很多,并且具有隨機性、時變性和地域性。主要的影響因素包括:1)建筑物外部環境(天氣),2)建筑物特征(結構、材料等),3)建筑物內部耗能系統性能(照明、空調、通風系統等),4)建筑物運行特征(入住率及行為特征等)。建筑物用途不同,運行特征就不同。
不同的預測目的,有不同的時間范圍。按預測時間范圍可分為:短期負荷預測(STLF),中期負荷預測(MTLF)和長期負荷預測(LTLF)。對于不同方面的研究,時間范圍的定義略有差異。短期負荷預測時間范圍通常是24小時,最長至一個星期。中期負荷預測分析涵蓋了從一個星期到長達一年時間范圍。長期負荷預測分析包括了更長的時間,區域或國家層面上的年度能耗預測預測,通常用于基礎設施規劃。
在進行建筑能耗預測建模時,建筑物用途、預測層次范圍、預測時間范圍不同,選取的影響因素不同。文[1]研究辦公大樓的用電量短期預測,預測時考慮的影響因素細分為:入住率、通風負荷、熱泵負載、設備負荷、室內溫度、室外溫度、日光水平、太陽輻射、風速、電價等;文[2]研究美國住宅領域能源需求長期預測,選取影響因素:居民人口總數、GDP、家庭規模(人口)、中等家庭收入、住宅用電成本、宅天然氣成本、住宅燃料油的成本;文[3]研究事件場所(體育場館、音樂廳、劇院、和會議中心等)能耗短期預測和高峰需求預測,影響因素:事件類型、年之日(1到365)、日之時(1到24)、事件發生日(0或1)、座位配置。
2 建筑能耗預測方法
建筑能耗預測方法主要分為兩大類:(1)工程模型(engineering modeling)或正演模型(forward modeling);(2)數據驅動模型(data-driven modeling) 。工程模型使用物理和熱力學函數推導理論過程和系統的能源消耗,工程模型產生精確的結果,但也需要詳細的輸入。根據模型中方程和變量的數量多少,工程模型可分為詳細的工程模型和簡化的工程模型。數據驅動的方法,用歷史數據來建立能耗數據驅動模型。根據輸入變量和輸出結果的關系能否以顯式的數學形式給出,區分為“白箱”結構和“黑箱”結構?!昂谙洹蓖ǔJ褂脵C器學習技術,如人工神經網絡、支持向量機,或決策樹的方法。
在機器學習方法中,應用最廣泛的預測方法是人工神經網絡(ANN)和支持向量機(SVM)。各種方法對比如表1。
在討論預測模型方法的時候,預測精度是預測方法研究關注的主要問題。提高精度的困難在于系統的復雜性。很多研究結合了幾種方法開發混合的預測模型,以提高預測精度。
目前研究工作中,經常使用的二個精度指標是:均方根誤差(RMSE)和平均絕對百分比誤差(MAPE)。其它指標還有:預測誤差e, 百分誤差PE , 平均百分誤差MPE ;平均誤差ME ,平均絕對誤差MAE;均方差 MSE;標準差 SDE;決定系數R2;變異系數CV。
為對比分析建筑能耗預測方法及其應用,以下列出一些研究文獻,描述的內容包括:研究內容,建模方法;精度指標;建筑類型/預測時間范圍;主要結論。
文[4],2004年,空間供暖和生活熱水能耗預測,神經網絡模型(NN);精度指耍CV,R2;國家和地區層面,住宅/長期預測(年);結論:NN模型和工程模型都具備預測的能力,NN模型具有更好的性能。
文[5],2008年,能源密集型制造行業電力消費預測,人工神經網絡(ANN);精度指標: MAPE;制造行業,電力消費/長期預測(年);結論:ANN和非線性回歸模型之間的比較,ANN具有良好的用電量預測價值。
文[6],2008年,終端用戶能源系統(住宅、工業、商業、非工業的、娛樂和公共照明負載)需求預測,建模方法:ARMA((自回歸移動平均過程),BPNN(反向傳播神經網絡),GMDH(數據處理組合方法) ;精度指標:MAPE;終端用戶能源系統/中期預測(月);結論:ARMA,BPNN,GMDH 對比,GMDH最優。
2010年,住宅能耗預測,四種建模方法:BPNN(反向傳播神經網絡)、RBFNN(徑向基函數神經網絡)、GRNN(廣義回歸神經網絡)和SVM(支持向量機);精度指標:RMSE;住宅/年;結論:SVM預測準確性較高。
2009年,應用SVM預測暖通空調系統冷負荷,建模:ARIMA模型、SVM;結論:誤差分析表明,SVM比ARIMA更好的性能。
文[2] 2013年,美國住宅領域能源需求多元線性回歸和ANN模型;國家和地區層面,住宅能耗/長期預測(1年);結論:模型是健壯的。在準確性方面,模型研究沒有顯著不同。然而,由于他們對經濟危機的敏感性,ANN方法可能更為現實。
2014年,兩種預測方法比較:ANN、SVM綜述,多種預測模型的精度對比;主要結論:使用混合模型分析建筑能耗預測似乎產生一個好的預測精度。
文[1] 2015年,應用逐步回歸分析,建立辦公建筑輸入變量(天氣和入住率) 和輸出(設備、通風和冷卻負荷)之間的回歸模型;精度指標:RMSE;辦公建筑/短期預測(
2016年,學校建筑能耗預測,加權混合支持向量回歸模型SVR;精度指標:MAPE;學校建筑/短期預測(0.5小時、1日);該混合模型和單一SVR模型(與其它進化算法GA和PSO聯合)進行了對比,精度最高,MAPE:5.843%。
2016年,基于ANN的建筑能耗建模,研究了隨著時間推移,模型自動訓練和控制模型精度的方法;精度指標:MAPE、MSE、R2;羅馬的三級建筑/短期預測(1小時);精度和控制閾值MAPE:6.91% ,8.83%。
文[3], 2016年,事件場所能耗預測和高峰需求預測,建模方法:NN,SVR;精度指標:CV,MAPE;事件活動場所/1日、1小時、15分鐘;結論:以每日數據為間隔的消費預測模型精度高于以小時或15分鐘為間隔的預測精度;就日數據模型, NN模型精度比SVR高;然而,每小時和15分鐘數據模型,沒有明確的變化;每日高峰需求預測精度明顯高于能耗預測。
2012年,城市居住建筑能耗預測模型,運用相關分析和多元回歸分析對影響居民建筑能耗各因素與能耗的關系進行實證研究,建立居住建筑能耗預測的多元線性回歸模型;區域,住宅能耗/1年;結果:模型擬合數據與實際統計數據符合度為 95%左右。
2012年,辦公建筑能耗預測,時間序列分析方法;辦公建筑/1月;預測結果:年度能耗量誤差為16.48%,最大月度相對誤差為18.2%,最小月度相對誤差為2.7%。
2014年,高校建筑能耗預測,GM- RBF組合建模;高校建筑/1月;
為檢驗組合建模算法的有效性,同時建立線性回歸模型、灰色模型GM、RBF神經網絡模型進行比較和分析,基于灰色理論與RBF 神經網絡的GM- RBF組合能耗預測模型,平均相對誤差和最大相對誤差絕對值均小于其他單一模型。
2015年,KPCA(核主元分析)-WLSSVM(加權最小二乘支持向量機)模型方法應用于某辦公建筑能耗的預測;辦公建筑/1年;結論: 與RBFNN、WLSSVM、LSSVM模型相比,KPCA-WLSSVM模型方法能有效提高建筑能耗預測精度。相對絕對值最大誤差:2.81%,MAPE: 0.89%。
3 結論
本文介紹了建筑能耗的預測方法,各種預測方法都有成功應用的案例。很多研究對不同預測方法的預測精度進行了對比,人工智能方法在多數案例中顯示出更高的精度。在人工智能方法中,神經網絡(NN)和支持向量機(SVM)是廣泛使用的模型?;旌夏P惋@示出提高預測精度的潛力。
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中圖分類號:TU201文獻標識碼: A
1、建筑業的耗能現狀
中國的建筑能耗占國家總能耗的30%左右,發達國家這個比例為40%以上可以推斷出來,隨著人們生活水平的不斷提高,我國建筑能耗也還將不斷地提高。如果加上建材生產和運輸過程的能耗,整個建筑業能耗將遠遠超過國家總能量消耗的50%以上。因此,建筑節能的意義十分重大。此外,中國建筑能耗是同緯度同氣候區發達國家的2到3倍,建筑壽命也是發達國家的1/3左右。
2、環境惡化與傳統資源的不可持續性
中國的石油已經接近60%依賴進口。據國家煤炭工業網報道,繼2011年首次超過日本成為世界最大煤炭進口國后,2012年中國以2.9億噸的煤炭進口量繼續穩居世界第一。這也是中國連續第四年成為煤炭凈進口國。據報道,我國1/3的煤礦超強度開采,引發礦難不斷。全世界石油枯竭的時間大約為50年左右,中國的情況更加嚴重。煤炭全世界的枯竭時間是200年左右,中國的煤炭資源儲采比已不到100年,許多老煤礦都是幾十年的壽命期,許多資源型城市正面臨著資源枯竭而不得不轉型的問題。不管是幾十年的石油枯竭還是上百年的煤炭開采年限,化石類能源的不可再生性都決定了依靠傳統能源將是不可持續發展的經濟。礦產資源也是不可再生的,資源枯竭型城市日益增長。許多礦產資源都是只有幾十年的儲采比。建材行業也是如此。再加上全球氣候變化和環境污染日益嚴重,轉變經濟增長方式和轉變能源結構已經日益緊迫地擺在了人們的面前。
3、圍護結構與可再生能源的歷史機遇
屋面材料、地面材料、墻體材料和門窗材料;也包括結構材料;幾乎包括所有的建筑材料。 利用被動式設計:實現90%以上的采暖和制冷的節能;另10%,用被動式太陽能補充;可以做到100%節能,甚至變成正能耗,向外輸送。
圍護結構解決不了的部分,由可再生能源補充;可再生能源是無碳或低碳的,也是可持續的。根據國內外的發展趨勢,人們的認識是一致的,未來的能源利用將轉向可再生能源方向??稍偕茉幢M管可再生,但也不是無限的,需要與人口的規模相一致。如果無限制地繁衍人口,最終還將導致資源加速枯竭、環境不堪重負,仍然是不可持續發展經濟。人口、資源和環境的平衡發展,仍然是轉向可再生資源、實現可持續發展需要綜合考慮的問題。熱泵技術成為人們考慮的建筑業可持續發展的新能源之一。
可再生能源主要包括太陽能、生物質能、風力能、海洋能、水力能、地熱能、核能等。這些能量相對來說比較豐富,但是限于人類目前的知識和技術局限性,可以大規模利用的還不多。隨著科學技術的不斷進步,相信有一天這些能源會得到大面積的有效開發,造福于人類。
熱泵技術在建筑業的推廣已經有十多年的歷史,打下了良好的政策和市場基礎技術和裝備也獲得很大的進步,一個新興的產業正在形成。光伏和建筑一體化已經有了產業基礎,但是產品多數出口到國外,沒有在國內形成大的消費群體。面臨巨大的轉型壓力,光伏發電的基礎開始起步,為低碳電力產業的形成創造了條件,為熱泵的真正無碳化開啟了便利之門。
隨著建設部和德國能源署在秦皇島合作建設的十八層高層被動房的成功驗收,從建筑維護結構和材料角度實現零能耗建筑的夢想開始顯現,也為熱泵的普及奠定了基礎。
4、圍護材料解決被動房能耗的前一半能量;
建筑運營能耗分兩部分:采暖和制冷(45%);餐廚、洗浴和照明(55%);前面的采暖和制冷的大約一半,可以利用被動房的圍護結構,減少到90%以上;余下的5-10%,利用被動式太陽能或其他可再生能源來解決;包括后面的55%左右的能源,也可以用可再生能源來提供;最終實現零能耗和零排放:外部傳統能源的零消耗,并可以向外部提供用不完的色能源。
5、新能源解決被動房能量的后一半能量
考察發達經濟體可以看出,建筑節能和低碳化是通過多種途徑實現的。從1970年到2006年,英國在過去三十多年里總的能源消耗沒有太大的增長,主要是通過建筑隔熱保溫及提高能源效率(熱泵的效率最高)來實現節能減排的。節能材料是基礎,通過良好的隔熱保溫材料,可以使建筑物需求的能量大幅度減少,比如被動房的節能達到90%以上,這樣太陽能熱水器或熱泵就可以提供熱水來滿足建筑物的需求了。在良好的保溫條件下,低溫熱泵和新式地板采暖系統就可以滿足建筑的供暖要求,老式的中高溫鍋爐和暖氣片系統就可以取消了。
建筑零能耗和零排放面臨各種選擇。總的來說,應具體情況具體分析,沒有一成不變的規則,是搞風源熱泵還是搞水源熱泵,或者是土源熱泵,要根據具體情況進行。要結合當地特點,使效益最大化,以綜合效益最大化為原則。比如水源充足就有搞水源熱泵的條件,如果深層地熱資源充沛,也可以搞地熱供暖或制冷。
在各種條件都具備的情況下,也可以集各家之長。比如在被動房的基礎上,熱泵技術就只能提供熱水資源了,可用于洗澡和洗衣服;如果資源過剩,可以把本來用于一戶的熱水資源分配給10戶去用,擴大了面積,同樣減少了資源的浪費,提高了熱泵資源的效率。這時如果還有太陽能,那么最好是用于發電,用來驅動電器和家庭烹飪,同時給熱泵提供低碳電力資源,有利于熱泵的大面積推廣。
各種可再生能源需要協調發展、互有分工,整體上做到零能耗和零排放,為用戶增加了更多的選擇性,同時也就增加了項目的可行性。究竟適合哪種低碳能源系統,要根據具體項目條件,科學地設計和組織工程。究竟采用地暖還是暖氣片,采用地源熱泵還是空氣源熱泵,要根據具體項目要求及工程物質條件來確定。
6、可再生建材實現建筑物的負排放
可再生建材主要指的是木質建材、秸稈建材和竹藤等植物纖維材料;綠色、可再生;特別是秸稈建材,一年一生,每年7億多噸;生生不息,可持續;可再生建材吸收溫室氣體、儲存溫室氣體;碳匯、負排放;利用木質建材可以使建筑業變為負排放的綠色可持續發展的產業;建筑業出現一大的革命,實際上發達國家和我們的老祖宗一直或早已在這樣做了;
如果把我國的森林覆蓋率從目前的20%左右,提高到35%左右,也就是世界的平均水平,中國就可以實現自給自足,滿足組合式木結構被動房的建設需求;目前,中國一半以上的木材需要進口,這是由于過去過度砍伐造成的;遵循可持續發展理念,重新認識“用進廢退”的事物進化法則,自覺跟進世界文明的共同發展趨勢,可再生建材一定會發展起來,推動建筑業盡快成為綠色的零排放和負排放產業。
7、結論:
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A
一、背景介紹
從社會能源消耗來說,主要有建筑能耗、工業能耗以及交通能耗。2010年,我國建筑能耗已經基本占到了社會能源消耗的32%。隨著我國城市化進程的加快,住房建設量大增,建筑能耗城持續發展的趨勢,這必將加劇我國能源資源供應的矛盾。因此,降低建筑能源消耗,這將大大緩解城市建設發展和人民生活水平提高給能源和環境帶來的壓力,為我國城市和社會的持續穩定發展發揮重要作用。
但是建筑節能不能以犧牲人的健康和居住舒適度為代價,否則建筑節能便失去它的意義。所謂建筑節能具體指在建筑物的規劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中提高資源的使用效率,使用最少的資源消耗產生最大的經濟社會效應。
二、建筑能耗的產生
建筑能耗從廣義來說是指從建筑材料的制造、建筑施工的過程中產生的能源消耗;從狹義上來說是指建筑的運行能耗,這其中包括采暖、空調、照明等的能耗。它是建筑能耗的主導部分。目前,我國的建筑能耗包括以下幾個方面:北方城鎮采暖能耗、大型公共建筑能耗、住宅能耗、農村地區的生活能耗以及長江附近流域的采暖需要[1]。
1、北方城鎮采暖能耗
我國領土面積大、緯度的跨越也較大。因此到了冬季,北方城鎮主要采取集中供暖的方式。這種方式在解決取暖的問題同時也造成了巨大的資源消耗。據統計,至2011年,我國北方城鎮采暖建筑面積為88億,冬季采暖能耗為1.53億tce,約占到了建筑能耗的40%[2]。就目前的狀況來說,能耗高的主要原因有3個:一是圍護結構保溫不良;二是供熱系統效率不高,各輸配環節熱量損失嚴重;三是熱源效率不高。
2、大型公共建筑耗能
大型建筑是指建筑面積2萬平方米以上的建筑,例如水立方、國家大劇院等。目前,我國大型公共建筑高耗能的問題日益突出。根據統計顯示,我國大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%,但能耗卻占到了全國城鎮總耗電量的22%,大型公共建筑單位面積耗電量達到70~300KWh,為普通居民住宅的10~20倍,并且以每年3000~4000萬平方米的速度增長。因此,大型公共建筑建筑節能勢在必行,對我國降低能耗具有重要的意義。[3]
3、住宅能耗
根據第六次全國人口普查,我國城鎮家庭住房總建筑面積達到179億平方米[5]。除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活熱水、家電、空調等,折合用電量為20~30[4],約占全國供電量的10%。隨著人們生活水平的提高,住宅和一般公共建筑內用戶提出了更高的建筑服務水平要求,如家用電器的需求增長,一般公共建筑中電器數量增多加裝中央空調等,這類建筑耗能也會因此而逐年增加。其主要原因為以下三個方面:一是因為圍護結構無保溫措施而引起的冬季熱損失嚴重;二是夏季外窗無遮陽設施,使得室內溫度升高,加大了空調一類大功率電器的用電量;三是不是每家每戶都節約用電,每一戶都有大量的待機電器,例如電視機、機頂盒、路由器等等,這些電器長期處于開啟狀態,會消耗大量的能量。
4、農村地區的生活能耗
農村地區的能耗主要為生活用電和冬季取暖。根據第六次全國人口普查,全國共有6.74億農村人口,占全國總人口的50.32%[5],但由于農村主要使用生物能源,能源利用率極低;并且到目前為止,農村仍舊大量使用白熾燈,造成照明效率低,進一步增大了能源的消耗。因此農村的能耗仍舊是不可忽略的。
三、建筑節能措施
隨著我國經濟的高速發展、城市化的推進和人民生活水平的提高,建筑能耗呈現增加的趨勢,并且已成為導致很多大城市夏季、冬季用電高峰和供應緊張的主要因素,給我國的能源供應帶來巨大壓力。建筑節能是貫徹可持續發展戰略、實現國家節能規劃目標、減排溫室氣體的重要措施,符合全球發展趨勢。國家對建筑節能問題也十分重視,并且出臺了一系列措施,從建筑圖紙、施工技術、節能材料等方面都有強制性規定。要做到建筑節能,有以下幾個措施:
1、建筑規劃設計要合理
建筑的設計規劃應該結合地區氣候及地形條件,平面布局應緊湊以節省用地。要對建筑物的總平面布置、建筑物的立面形式、太陽輻射等給建筑物帶來的影響進行分析。夏季要最大限度減少社聯的產生和盡可能多的使用自然風進行冷卻降溫,冬季要最大限度的獲得熱輻射和減少熱損失,已達到節能的目的。在建筑朝向方面,最宜采用南北走向,因為南北走向的冷負荷低于東西走向,有利于冬季的保暖和夏季的散熱。除此之外,建筑物的主要窗口處應該避開冬季的主導風向和夏季的太陽照射方向[6]。
2、控制建筑體型系數
建筑體型系數是指建筑物外表面積之和與建筑物體積之比。體型系數越大,建筑物的圍護墻體就越大。當建筑物體積一定時,圍護墻體越大熱損失也就越大,但現在的建筑為了解決建筑采光的問題,增加了許多飄窗、大型陽臺等,在平面上形成凹凸結構,這無疑是增大了體型系數,不利于建筑的節能[6]。
3、建筑外窗節能
外窗是建筑物能量散失的最薄弱的部位,因此外窗是建筑物節能的重點。控制窗墻比可以有效地降低建筑能耗。窗墻比是指窗洞口與墻面積之比。目前,許多開發商為了追求房屋的美觀和經濟效益,在商品房上大量修建落地窗等。在符合采光、通風和一定程度上考慮外觀美觀的前提下,盡量控制窗墻比,以節省能源。
除了控制窗墻比之外,在選用外窗材料時,應該選用熱阻系數大的材料,對于窗體、門框及墻體之間的縫隙,應該選用高效保溫、高氣密性的填充材料,提高其氣密性,減少與外界的熱交換。
4、建筑墻體的設計
墻體是建筑結構的主體,其保溫性能直接影響建筑的耗熱量。具體有以下措施:一是使用具有較高隔熱保溫性能并且具有單一性的材料外墻;二是在墻體中間設置保溫層,例如填充保溫泡沫等,這不僅可以保溫還可以隔音,是一舉兩得的事情;三是在外墻外側設計保溫層,從而在保護外墻的同時還可以隔熱保溫。
5、電器節能
在建筑能耗中,電器的能耗占到了十分巨大的比重。電器能耗又可以分為電器運行時的能耗和電器待機能耗。對于電器待機能耗。我國電器待機能耗處于世界較高水平,根據計算,假設一臺電視機每天待機兩小時,以10瓦為平均待機功耗,按照中國的電視機保有量來說,全國一年的電視機待機耗電量就高達29.2億度,相當于大亞灣核電站全年發電量的1/3[7]。由此可見通過降低待機能耗可以有效地降低整體的能耗。
四、結語
隨著社會經濟的發展,建筑節能越來越重要。建筑能耗也占到了我國能耗的1/3左右,因此建筑節能勢在必行。但是我國的建筑節能工作仍然處于起步階段,任重而道遠。我們每一個人都應該把建筑節能視為自己的責任,從生活中的點點滴滴做起,為了我國的環境保護和可持續發展,讓我們把建筑節能進行到底。
參考文獻:
[1]江 億.我國建筑能耗趨勢與節能重點[J].建設科技,2006(07):10-15.
[2]清華大學建筑節能研究中心.北方采暖節能:技術·管理·政策[J].建設科技,2011(8):20-25.
[3]王金奎,邵 旭,韓春詠.大型公共建筑能耗分析[J].河北建筑工程學院學報,2010(03):53-55.
[4]江 億,楊 秀.我國城鎮住宅建筑能耗分析[J].城市住宅,2008(06):78-79.
1引言
建筑能耗與工業能耗、交通能耗為我國社會能源消費的三大領域,各類建筑能耗總量已接近社會總能耗的30 %[1~3]。在建筑圍護結構中,門窗系統雖然所占面積最小,但其保溫隔熱性能最差,通過門窗損失的熱量最大[4,5]。因此門窗是影響建筑能耗的主要因素之一,是建筑節能課題中重要的研究方向。
2物理模型及參數設置
模型:平面為5 m×5 m,3層的層高都為3 m;窗戶規格為1 m×1 m;門1.58 m×2 m,木質門,厚25 mm ;混凝土墻體,厚200 mm。具體模型如圖1所示。
參數設置:氣象參數:銅仁地區;運行時間: 1/1~12/31;計算負荷設計日:1/21(冬季),7/21(夏季);外墻為200 mm重型混凝土;外窗和天窗的材料為3 mm厚玻璃;室內熱源:人員3人;燈,15 W/m2;設備負荷10 W/m2;換氣次數:1次/h;設定房間空調溫度:20 ℃(冬季)25 ℃(夏季);添加空調系統:理想的空調(COP=1);計算夏季空調負荷和冬季采暖負荷:20 ℃(冬季)25 ℃(夏季)。
3結果分析
3.1年能耗比較
圖2為窗戶安裝不同玻璃條件下整棟建筑全年能耗對比情況。由圖可知,安裝單層玻璃時,建筑的全年能耗為367.5kW?h/年;雙層中空玻璃時整棟建筑的全年能耗為334.7kW?h/年,相比較下,雙層玻璃的全年能耗降低38.2 kW?h/年,降低比例為3.7 %。
3.2空調裝機容量比較
圖3為單雙層玻璃時夏季空調的裝機容量比較情況。從圖中可以看出,單層玻璃時,空調的裝機容量為8037.8W;雙層中空玻璃時裝機容量為7534.6W。比較可知,雙層玻璃時,空調的裝機容量降低503.2W,降低幅度達6.3 %。
4結論