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建筑节能论文

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建筑节能浅析及低能耗建筑设计
摘要 减少建筑能耗和污染排放,节约资源、保护环境，实现可持续发展，是全球面临的共同课题。推进建筑节能减排，作为转变经济增长方式，建设资源节约型、环境友好型社会的一项重要举措。
本文通过建筑节能的理论学习、实地调查、研讨等过程，总结了建筑节能的现有法规政策、国内外现状、节能的途径和措施，并对模拟建筑提出节能设计方案和分析。
关键词 建筑节能；模拟设计；能源
0引言
随着科学技术的日新月异, 能源短缺己不容忽视, 节约能源已受到世界性的普遍关注, 在我国亦不例外。目前, 全世界有近的能源消耗在建筑物上, 长此以往, 将严重影响世界经济的可持续发展。因此, 能源问题将成为本世纪的热门话题, 必须从可持续发展的战略出发, 使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染, 并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间[1]。
节能建筑是建筑技术进步的一个重大标志，也是建筑界实施可持续发展战略的一个关键环节。在我国, 建筑能耗目前占国民经济总能耗的25%左右, 且呈递增趋势。建筑能耗主要指采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗。建筑节能主要包括两个方面: 一方面改善围护结构的保温性能,减少围护结构的热损失；另一方面提高建筑物采暖、空调系统的效率,减少设备的能耗, 充分利用再生能源的效应。
1节能目标和途径
1.1节能目标
我国地域辽阔，为实现不同地区的节能目标，将我国划分为5个节能区域进行规范，并且将民用住宅和公共建筑进行了节能划分。
居住和公共建筑通过采用增强建筑围护结构保温隔热性能和提高采暖、空
调设备能效比的节能措施，在保证相同的室内热环境指标的前提下，与未采取节
能措施前相比，采暖、空调能耗应节约50％。
对集中供暖的民用建筑安装热表及有关调节设备并按表计量收费的工作，1988年通过试点取得成效，开始推广，2000年在重点城市成片推行，2010年基本完成。
在村镇中推广太阳能建筑，到2000年累计建成1000万m3，至2010年累计建成5000 m3[2]。
1.2现行节能政策及规范
《中华人民共和国节约能源法》中，规定建筑物的设计和建造应采用节能型材料、器具和产品，《中国节能技术政策大纲》（1996）中，强调积极推广使用节能建筑材料，发展节能型墙体和屋面，有限采用节能型采暖、空调设备及采光照明系统，《建筑节能“九五”计划与2010年规划》中，规定2010年起，各城镇开始成片进行热环境及节能改造，《中国建筑技术政策》中，强调建筑要采用合理的建筑体型和窗面类型，有限采用节能型采暖、空调设备，合理确定供热（冷）指数。
《民用建筑节能条例》中，为了加强民用建筑节能管理，降低民用建筑使用过程中的能源消耗，提高能源利用效率制定。由中华人民共和国国务院于2008年10月1日颁布施行。共计六章四十五条。
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中，为进一步推进长江流域及其周围夏热冬冷地区建筑节能工作，提高和改善该地区人民的居住环境质量，全面实现建筑节能50％的第二步战略目标，建设部组织制定了中华人民共和国行业标准《夏热 冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134—2001）（以下简称《节能标准》）已于2001年7月颁布，自2001年10月1日起施行。
《公共建筑节能设计标准》中，规定了在保证相同的室内环境参数条件下，结合节能设计参数，与未节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少50％。
1.3建筑节能途径
建筑节能途径包括三个方面：一是建筑物本身节能，即改善围护结构的保温性能，减少围护结构的热损失以及建筑环境的规划设计；二是系统节能，即提高建筑物暖通空调系统的效率，减少设备的能耗，充分发挥能量的效应；三是利用好可再生能源，比如太阳能、风能、沼气、地源热泵、热电联产等节能技术[3]。
在建筑规划和设计时，根据大范围的气候条件影响，针对建筑自身所处的具体环境气候特征，重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候，以尽量减少对建筑设备的依赖。
建筑物围护结构的能量损失主要来自三部分：①外墙；②门窗；③屋顶。这三部分的节能技术是各国建筑界都非常关注的。主要发展方向是，开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能。
高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行，才能真正地减少采暖、空调能耗。首先，根据建筑的特点和功能，设计高能效的暖通空调设备系统，例如：热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等。然后，在使用中采用能源管理和监控系统监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。如欧洲国家通过传感器测量周边环境的温、湿度和日照强度，然后基于建筑动态模型预测采暖和空调负荷，控制暖通空调系统的运行。在其他的家电产品和办公设备方面，应尽量使用节能认证的产品。
在节约不可再生能源的同时，人类还在寻求开发利用新能源以适应人口增加和能源枯竭的现实，这是历史赋予现代人的使命，而新能源有效地开发利用必定要以高科技为依托。如人们在建筑上不仅能利用太阳能采暖，太阳能热水器还能将太阳能转化为电能，并且将光电产品与建筑构件合为一体，如光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等，使耗能变成产能。
2国内外建筑现状
2.1国内建筑现状及实例
目前，我国现有建筑的总面积约为400亿㎡ ，预计到2020年还将新增建筑面积约300亿㎡。建筑会占用大量土地，在建造和使用过程中，直接消耗的能源占到全社会总能耗的近30%，加之建材的生产能耗16.7%，约占全社会总能耗的46.7%。与气候条件接近的发达国家相比，我国居住建筑单位面积采暖能耗为他们的3倍左右，而且室内热环境不尽如人意。
国内建筑节能实例分析，以中美节能示范楼为例。外墙采用复合墙体，墙内填充了保温剂液态聚乙烯，k=0.62W/(㎡·K)。外窗采用 Low-e型玻璃，外窗 k=1.65 W/(㎡·K)。屋面为 160 厚水泥聚苯保温屋面,k=0.64 W/(㎡·K)。 南向外窗一律采用遮阳板和反光板，外门采用双层门斗。建筑单体设计：采用十字形平面，十字楼的能耗降低4.5%，并且采用了高效节能的灯具和转轮式热回收系统。另外，节能电梯，也是节能示范楼的特点之一。通过运行程序的智能控制和按乘载量调节的变频系统，较大幅度地节省了电梯运行的能耗。
2.2国外建筑现状及实例
20 世纪70 年代中东战争爆发所导致的能源危机，以及后来的两伊战争、海湾战争引起的石油价格的剧烈波动，再加上可利用资源日趋减少，能源短缺的威胁显现，使西方发达国家充分认识到能源对一国的稳定和发展而言至关重要。能源作为世界环境发展的重要议题，各国政府都予以了充分重视，2005 年2 月16 日《京都议定书》正式生效，签约国必须限制温室气体的排放，而建筑业是温室气体排放量最大的产业，议定书的生效将推动新一轮的绿色建筑浪潮。
英国在节能建筑中采取的技术措施主要有三个方面：一是采用构造措施，提高墙体、屋面及门窗的保温性能；二是利用太阳能；三是改进供热系统。目前英国推广的被动式太阳房，不需外界机械作用，以建筑吸热保温材料为媒介，利用冷热空气的自然交换，达到对太阳能的利用。
德国节能的研究与应用处于领先地位。主要研究方向有建筑材料的制造能耗、建筑物围护结构各部位热工指标的制订和CO2 浓度排放量的指标，取得了良好的成效。
美国在开发新能源、使用无污染能源的技术方面，处于世界领先地位。目前，美国将光能转化成电能，给家庭、学校、公共建筑等部门提供有效的能源，其应用非常普及[4]。
国外建筑节能实例分析，以威尔士办公室为例。 外墙采用 EPS 保温板，传热系数不高于 0.23 W/㎡·K。外窗采用高性能断桥绝缘铝制窗框，传热系数不高于 1.5 W/㎡·K。屋顶为高密度纤维板加 100mm 厚的刚性绝缘板，传热系数不高于 0.23 W/㎡·K。建筑南北朝向，充分利用太阳辐射。热回收装置可为建筑直接提供新鲜空气，同时也可以起新风预热，除湿的作用。灯具采用了可监视照度水平的传感器，采用紧凑型荧光灯。使用本地材料，有 30%的建筑材料来源于方圆 480km 范围内；采用模数化，减少材料浪费；采用可回收的高密度纤维板，可回收的橡胶地板，不含VOC 的室内油漆。南面屋顶上一套 14.3kw的太阳能跟踪式 PV 板系统为建筑提供 28%的电能。地源热泵提供采暖、制冷与生活热水[5]。
3模拟建筑节能设计
3.1模拟建筑概况及设计要求
本模拟以成都地区的夏热冬冷地区为例,对新农村住宅节能进行模拟设计。新农村的节能是是建筑节能的重要部分，特别是农村能够容纳城市里废旧建材，如拆迁的废旧混凝土，完全可以作为农村住宅的维护结构材料，配以加气混凝土技术，能够满足墙体节能的要求。此外，农村中利用沼气可以达到节约能源，变废为宝，可持续发展的举措。一般人和动物粪便以及农业枯枝废柴和秸秆，都将被沼气池利用。在四川地区，为了满足小康村的要求，和农民越来越舒适的住房要求，可以利用竹子作为地板，配以沼气热水循环系统，达到采暖要求。在建材资源制造和运输中，不仅破坏环境，使用不可再生资源，而且还增加成本，经济性不高。使用当地建材，特别是四川种植很多的竹子，能够做到可持续发展。
设计依据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-2001。冬季采暖室内热环境设计指标，应符合下列要求：（1）卧室、起居室室内设计温度取 16－18℃；（2）换气次数取1．0次/h。夏季空调室内热环境设计指标，应符合下列要求：（1）卧室、起居室室内设计温度取 26-28℃；（2）换气次数取 1．0次/h。在保证相同的室内热环境指标的前提下，与未采取节能措施前相比，采暖、空调能耗应节约50％。
3.2设计措施
外墙（外保温系统）：抗裂砂浆+玻纤网格布+挤塑聚苯板+再生加气混凝土+混合砂浆。
屋面（倒置式保温）：水泥砂浆+挤塑聚苯板+防水卷材+水泥砂浆+再生加气混凝土。
窗：铝合金普通中空玻璃窗。
再生混凝土加气材料作为围护结构材料。由于城市大量拆迁建筑，废旧混凝土无法堆放处理，大量的废旧混凝土运往周边农村作为再生混凝土将有助于环境保护的可持续发展，并且经过处理的加气混凝土，是墙体所需的节能材料。
采用竹地板。竹地板就是把竹材加工成竹片后，经水煮或碳化、干燥处理后用胶粘剂热压胶合、再经开榫、油漆等工序加工成的长条齐口地板。优点：色泽清新自然、平整光滑、强度大、韧性好、耐磨损等优点。
沼气池与竹地板的地暖形式结合，沼气利用，用于做饭、热水和地暖。采用竹地板可以结合地源热泵系统采暖，能够就地取材和节约用材。一举两得。
3.3节能效果
维护结构满足《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，与未采取节能措施前相比，采暖、空调能耗应节约50％以上。
4认识和建议
我国建筑节能已经占到总能源节能的重要地位，怎么采取有效，符合我国施行的建筑措施和技术，是我们所继续探究的。当然，在国家政策，行业规范标准中，节能技术应用和奖励制度，采暖能耗，设备效率，材料研发，建筑设计和人们的节能意识，和发达国家还有一定差距。。因此，我们应该依靠政府和政策法规的支持，有必要采取强制措施，改善建筑节能技术，推进我国建筑节能的实施与发展，以实现到“十一五”末，单位国内生产总值平均能源消耗降低20%的目标，并促进国民经济的可持续发展。
此外，在我们学习和研究过程中，要多思考，特别是在当地材料中，寻求节能新思路。比如用竹子做围护结构的保温系统。利用竹子的空腔，可做为空气间层，做为外保温，可美化墙体立面。通过转基因技术，可让圆竹子变成方形竹子，更好的利用在墙体结构中，竹子并排放置，两侧浇注混凝土，达到保温效果。

参考文献
[1]符敬慧.浅谈我国能源现状与建筑节能[J].建材发展导向，06，(4).
[2]涂逢祥.建筑节能现状及发展趋势[J].住宅科技，2004，(9).
[3]王崇杰，薛一冰.太阳能建筑设计[M].中国建筑工业出版社，2007.
[4]王立雄.建筑节能[M].中国建筑工业出版社，2004.
[5]孔祥娟.绿色建筑和低能耗建筑设计实例精选[M].中国建筑工业出版社，2008

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