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摘要:建筑耗能(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等) 约占全社会总能耗的30%,并且伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。目前,随着国家节能减排政策的稳步实施,建筑使用中的能耗倍受关注,主要涉及建筑外围护结构的节能技术、建筑供热制冷系统和建筑设备节能技术、可再生能源在建筑中应用技术等。本文着重探讨了建筑外墙保温和实际运行能耗两个方面在建筑节能中的作用。
关键词:建筑外墙 保温技术 能耗 节能
引言 在中国工业化和城市化的进程中,中国正面临环境恶化和资源限制。要实现可持续性发展的目标,推广节能建筑、减少建筑能耗是至关重要的[1]。广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工,一直到建筑使用的全过程能耗。狭义的建筑能耗,即建筑的运行能耗,就是人们日常用能,如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗,它是建筑能耗中的主导部分。本文第一部分从建筑外墙保温材料的发展、技术特点及施工状况三个方面入手分析外墙保温在建筑节能中的作用,第二部分探讨了建筑使用过程中各因素对节能降耗的的影响。
一、建筑外墙节能技术及存在问题
1、外墙保温隔热技术发展
我国建筑以混凝土结构、砌体结构及混合结构体系为主,由于这些结构形成的建筑自身特点,在实施建筑节能时通常采用外墙附贴保温隔热系统构造的方式[2]。
我国于八十年代中期开始研究建筑外墙保温技术、进行工程试点,这方面的技术有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石等。九十年代中后期,形成模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称EPS)、机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统。此外,还有国内独立研发的技术:如胶粉聚苯颗粒、发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统。最近几年国内还研发了挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称XPS)、胶粉聚苯颗粒复合型(EPS系列)以及聚氨酯(简称PU)高效外保温技术,这些技术正在日益成熟,为许多高效节能建筑示范采用。
我国外墙保温隔热技术作为建筑节能事业的一个主要技术组成部分,正在朝着:性能高中低档搭配,材料多种、性能多样,能分别适合我国北方寒冷干燥气候和南方温暖潮湿的房屋工程特点方向发展。
2、工程应用中常见的技术问题和影响质量的问题
我国外墙保温技术在较短时间取得了世界注目的发展,但是在提高完善质量和规范管理外墙保温技术方面,因此在某些方面还存在一定的问题[3],主要涵盖以下几个方面:
(1)企业技术研发、培训缺位
目前国家级、省级科研机构进行外墙保温隔热技术与产品研究的不多,因此企业在自行研究新的外墙保温隔热技术系统时,能从基础研究中得到的支持很少。而企业作为应用技术研发的主体,受自身技术、经济条件的制约,对技术的基础理论、构造措施原理、系统形成机理研究很少,因此会导致有缺陷的保温隔热系统流向市场,使工程质量得不到保证。
(2)施工质量
外墙外保温工程从工厂生产出来到达工程现场还是半成品,必须在现场经过施工环节才能最终形成外墙外保温技术系统,因此系统的质量与施工质量有很大关系。而现在很多都是非专业队伍施工,施工组织不规范、没有专门的资质要求,加上监理环节也存在不规范的问题,因此也就无法保证外墙外保温系统的工程质量。
(3)其他应该注意的问题
统一检测标准、检测方法、规范设计与施工、完善防水隔潮性能。同时,我国南北跨度较大,温湿度差异显著,外墙保温机理有所不同,在保温材料的设计和选择上应从保温机理和温湿度影响入手,选择适宜的保温材料。
门窗作为维护结构的另一重点部分,涉及材质、玻璃类型等,影响因素非常多,本文主要探讨外围护结构的保温材料的特点及选用,门窗的节能特点及技术进展等暂未涉及。
二、建筑使用中的能耗
中国的建筑使用能耗占全社会总能耗约28%,这一比重未来20年内有可能达到35%。随着我国国民生活水平的提高,智能建筑用电设备的增多和对建筑环境舒适性的严格要求,更加大了对能源的消耗。因此,智能建筑[4-6]的节能技术推广和应用变得十分重要,主要涉及空调、动力、照明等消耗。
1 中央空调节能
中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大,在节能方面有着巨大的潜力。针对目前广泛使用的传统中央空调,可采用如下节能措施:
(1)合理设计
在智能建筑的中央空调设计中,根据室外环境状况和对室内环境的需求,合理、科学地选择中央空调的机组规模,设计风管的布局,設置末端设备,避免制造出先天高能耗的中央空调系统。在空调系统设计之初选定空调方案时,即应将节能作为重要依据之一。
中央空调能耗一般包括三部分:空调冷热源;空调机组及末端设备;水或空气输送系统。这三部分能耗中,冷热源能耗约占总能耗的一半左右,是空调节能的主要内容。
公共建筑的冷热源可采用冰蓄能系统,冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间,从而节约运行费用。空气输送系统根据需要可采用变风量空调(VAV)控制系统,可以根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制,通过改变送风量的办法,来满足不同房间(或区域)对负荷变化的需要。这样,空调设备的容量也可以减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。
(2)中央空调废热回收与再利用
在室内外温差较大的情况下,可在系统中增设热回收系统,可得到较为明显的节能效果。中央空调的废热回收技术主要是利用热交换原理,将废热全部或部分回收后通过热交换产生45~75℃的热水,再经过蓄能水箱为用户提供服务。
(3)中央空调清洗
热交换器所产生的污垢、水垢直接影响中央空调的热交换率和制冷量,使用电量增大。管道上的污垢不仅直接影响热交换率,而且污垢中的细菌产生的不洁通风还会使室内空气二次污染。
(4)冷水机组群控
根据有效负载控制冷水机组的运行,使冷水塔、水泵和冷水机组等均根据有效负荷的变化而调整,优化能源的利用。
2 变频技术节能
变频调速技术应用的前提条件是风机或泵在整个运行过程中存在较大的富裕流量。因为大部分建筑中普遍存在泵与风机的额定功率超出实际运行的需要,因此选用变频措施,可大幅度降低动力消耗[7]。
3 照明节能
智能建筑的照明节能原则是在保证照度标准和照明质量的前提下,力求减少照明系统中的能量损失,最有效地利用电能。照明节能原则如下[8]:科学的照明设计、选择优质的电光源、选择效率高的灯具、选用适用的节能电器。
综上,一般来说建筑智能化成都越高,使用过程中的能耗越大,从制约智能建筑节能的因素分析,主要有以下几个方面:(1)在智能建筑的招标和设计阶段,建筑节能常常被弱化。科学的设计、合理的投资是解决该问题的关键。(2)智能建筑节能装置和系统的使用效率偏低。目前能够投入使用的不足30%。(3)由于物业管理水平低,技术达不到维护能力,导致节能装置和系统不能发挥出其应有的作用。
三 结语
建筑节能不仅应该关注建筑本身的构造耗能,更应当注重降低建筑的使用耗能。建筑的节能是全方位的、持久的和综合性的系统工程。本文对建筑构造能耗中的外墙保温性能和建筑使用过程中各因素对节能降耗的作用分别进行了分析,研究指出应根据气候特点合理选用外墙保温材料,针对使用过程中的能耗问题,设计者必须对各种节能技术措施有全面的认识,并努力推动节能技术措施的实施和应用。同时,转变观念、对已投入运行的节能设施和系统进行科学管理也是建筑节能的重要措施和手段。
【参考文献】
[1] 王立雄.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 建设部科技发展促进中心.外墙保温应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3] 中国建筑工业出版社编著.建筑外墙保温施工工艺标准[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[4] 曾斌,田峻.智能建筑工程[M].北京:中国建材工业出版社,2002.
[5] 中国建筑协会智能建筑专业委员会组.智能建筑控制与节能.北京:中国电力出版社,2007.
[6] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版).北京:中国建筑工业出版社,2008.
[7] 王占奎.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999.
[8] 韩风.建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.
关键词:建筑外墙 保温技术 能耗 节能
引言 在中国工业化和城市化的进程中,中国正面临环境恶化和资源限制。要实现可持续性发展的目标,推广节能建筑、减少建筑能耗是至关重要的[1]。广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工,一直到建筑使用的全过程能耗。狭义的建筑能耗,即建筑的运行能耗,就是人们日常用能,如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗,它是建筑能耗中的主导部分。本文第一部分从建筑外墙保温材料的发展、技术特点及施工状况三个方面入手分析外墙保温在建筑节能中的作用,第二部分探讨了建筑使用过程中各因素对节能降耗的的影响。
一、建筑外墙节能技术及存在问题
1、外墙保温隔热技术发展
我国建筑以混凝土结构、砌体结构及混合结构体系为主,由于这些结构形成的建筑自身特点,在实施建筑节能时通常采用外墙附贴保温隔热系统构造的方式[2]。
我国于八十年代中期开始研究建筑外墙保温技术、进行工程试点,这方面的技术有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石等。九十年代中后期,形成模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称EPS)、机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统。此外,还有国内独立研发的技术:如胶粉聚苯颗粒、发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统。最近几年国内还研发了挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称XPS)、胶粉聚苯颗粒复合型(EPS系列)以及聚氨酯(简称PU)高效外保温技术,这些技术正在日益成熟,为许多高效节能建筑示范采用。
我国外墙保温隔热技术作为建筑节能事业的一个主要技术组成部分,正在朝着:性能高中低档搭配,材料多种、性能多样,能分别适合我国北方寒冷干燥气候和南方温暖潮湿的房屋工程特点方向发展。
2、工程应用中常见的技术问题和影响质量的问题
我国外墙保温技术在较短时间取得了世界注目的发展,但是在提高完善质量和规范管理外墙保温技术方面,因此在某些方面还存在一定的问题[3],主要涵盖以下几个方面:
(1)企业技术研发、培训缺位
目前国家级、省级科研机构进行外墙保温隔热技术与产品研究的不多,因此企业在自行研究新的外墙保温隔热技术系统时,能从基础研究中得到的支持很少。而企业作为应用技术研发的主体,受自身技术、经济条件的制约,对技术的基础理论、构造措施原理、系统形成机理研究很少,因此会导致有缺陷的保温隔热系统流向市场,使工程质量得不到保证。
(2)施工质量
外墙外保温工程从工厂生产出来到达工程现场还是半成品,必须在现场经过施工环节才能最终形成外墙外保温技术系统,因此系统的质量与施工质量有很大关系。而现在很多都是非专业队伍施工,施工组织不规范、没有专门的资质要求,加上监理环节也存在不规范的问题,因此也就无法保证外墙外保温系统的工程质量。
(3)其他应该注意的问题
统一检测标准、检测方法、规范设计与施工、完善防水隔潮性能。同时,我国南北跨度较大,温湿度差异显著,外墙保温机理有所不同,在保温材料的设计和选择上应从保温机理和温湿度影响入手,选择适宜的保温材料。
门窗作为维护结构的另一重点部分,涉及材质、玻璃类型等,影响因素非常多,本文主要探讨外围护结构的保温材料的特点及选用,门窗的节能特点及技术进展等暂未涉及。
二、建筑使用中的能耗
中国的建筑使用能耗占全社会总能耗约28%,这一比重未来20年内有可能达到35%。随着我国国民生活水平的提高,智能建筑用电设备的增多和对建筑环境舒适性的严格要求,更加大了对能源的消耗。因此,智能建筑[4-6]的节能技术推广和应用变得十分重要,主要涉及空调、动力、照明等消耗。
1 中央空调节能
中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大,在节能方面有着巨大的潜力。针对目前广泛使用的传统中央空调,可采用如下节能措施:
(1)合理设计
在智能建筑的中央空调设计中,根据室外环境状况和对室内环境的需求,合理、科学地选择中央空调的机组规模,设计风管的布局,設置末端设备,避免制造出先天高能耗的中央空调系统。在空调系统设计之初选定空调方案时,即应将节能作为重要依据之一。
中央空调能耗一般包括三部分:空调冷热源;空调机组及末端设备;水或空气输送系统。这三部分能耗中,冷热源能耗约占总能耗的一半左右,是空调节能的主要内容。
公共建筑的冷热源可采用冰蓄能系统,冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间,从而节约运行费用。空气输送系统根据需要可采用变风量空调(VAV)控制系统,可以根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制,通过改变送风量的办法,来满足不同房间(或区域)对负荷变化的需要。这样,空调设备的容量也可以减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。
(2)中央空调废热回收与再利用
在室内外温差较大的情况下,可在系统中增设热回收系统,可得到较为明显的节能效果。中央空调的废热回收技术主要是利用热交换原理,将废热全部或部分回收后通过热交换产生45~75℃的热水,再经过蓄能水箱为用户提供服务。
(3)中央空调清洗
热交换器所产生的污垢、水垢直接影响中央空调的热交换率和制冷量,使用电量增大。管道上的污垢不仅直接影响热交换率,而且污垢中的细菌产生的不洁通风还会使室内空气二次污染。
(4)冷水机组群控
根据有效负载控制冷水机组的运行,使冷水塔、水泵和冷水机组等均根据有效负荷的变化而调整,优化能源的利用。
2 变频技术节能
变频调速技术应用的前提条件是风机或泵在整个运行过程中存在较大的富裕流量。因为大部分建筑中普遍存在泵与风机的额定功率超出实际运行的需要,因此选用变频措施,可大幅度降低动力消耗[7]。
3 照明节能
智能建筑的照明节能原则是在保证照度标准和照明质量的前提下,力求减少照明系统中的能量损失,最有效地利用电能。照明节能原则如下[8]:科学的照明设计、选择优质的电光源、选择效率高的灯具、选用适用的节能电器。
综上,一般来说建筑智能化成都越高,使用过程中的能耗越大,从制约智能建筑节能的因素分析,主要有以下几个方面:(1)在智能建筑的招标和设计阶段,建筑节能常常被弱化。科学的设计、合理的投资是解决该问题的关键。(2)智能建筑节能装置和系统的使用效率偏低。目前能够投入使用的不足30%。(3)由于物业管理水平低,技术达不到维护能力,导致节能装置和系统不能发挥出其应有的作用。
三 结语
建筑节能不仅应该关注建筑本身的构造耗能,更应当注重降低建筑的使用耗能。建筑的节能是全方位的、持久的和综合性的系统工程。本文对建筑构造能耗中的外墙保温性能和建筑使用过程中各因素对节能降耗的作用分别进行了分析,研究指出应根据气候特点合理选用外墙保温材料,针对使用过程中的能耗问题,设计者必须对各种节能技术措施有全面的认识,并努力推动节能技术措施的实施和应用。同时,转变观念、对已投入运行的节能设施和系统进行科学管理也是建筑节能的重要措施和手段。
【参考文献】
[1] 王立雄.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 建设部科技发展促进中心.外墙保温应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3] 中国建筑工业出版社编著.建筑外墙保温施工工艺标准[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[4] 曾斌,田峻.智能建筑工程[M].北京:中国建材工业出版社,2002.
[5] 中国建筑协会智能建筑专业委员会组.智能建筑控制与节能.北京:中国电力出版社,2007.
[6] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版).北京:中国建筑工业出版社,2008.
[7] 王占奎.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999.
[8] 韩风.建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.