現在世界上平均建筑能耗占總能耗的37%,其中包括采暖、通風、空調、熱水供應、炊事、照明、家用電器等方面的民生能耗又占能耗的80%以上,而我國建筑能耗占全國總能耗的40%以上,建筑能耗高出發達國家2-3倍。我國新建筑中只有10%—15%能達到國家制定的強制性節能標準,80%以上為高耗能建筑,這對社會造成沉重的能源負擔和嚴重的環境污染,制約了國民經濟的可持續發展。建筑節能在我國是一項艱巨而又重要的工作,也是事關可持續發展的重大問題。
1 建筑節能要求建設部在出臺的《關于發展節能省地型住宅和公共建筑的指導意見》中,提出了建筑節能的具體目標:到2010年,全國城鎮新建建筑實現節能50%;既有建筑的節能改造工程將逐步展開實施,要求大城市完成應改造面積的25%,中等城市完成15%,小城市完成10%;到2020年,北方和沿海經濟發達地區和特大城市新建建筑實現節能65%的目標,絕大部分既有建筑完成節能改造的工作。
建筑節能是指節約采暖供熱、空調制冷、采光照明以及調節室內空氣濕度、改變居室環境質量的能源消耗、還包括利用太陽能、地熱(水)能源的綜合技術工程。其主要實現途徑是減少建筑物外表面積和加強圍護結構保溫以減少傳熱耗熱量;提高門窗的氣密性,以減少空氣滲透耗熱量;在減少建筑物總失熱量的前提下,盡量利用太陽輻射熱能和建筑物內部熱能,最終達到節約采暖設備供熱量的目的。
2 外墻外保溫技術應用目前國內在建筑節能方面采用較多的主要是外墻部分的節能保溫體系即外墻外保溫體系。外墻外保溫體系通過改善建筑物圍護結構的熱工性能,可在室內營造舒適的熱物理環境,實現建筑物采暖或制冷能耗的降低目的。
同內保溫相反,外墻外保溫是將保溫材料固定在外墻外側,外部再進行飾面保護。外保溫有以下幾個特點:①適用范圍廣,技術含量高;②保護主體結構,延長建筑物壽命;③減少建筑物熱橋;④增強外墻抗滲、防火功能;⑤擴大室內使用面積。國內關于外墻外保溫研究應用較早,目前已經取得較多成果。經實際比較,使用外墻外保溫系統的房屋,室內溫度均勻,在空調作用下不受外界劇烈冷熱氣候變化的影響,房間內部溫度分布比較均勻。使用外墻外保溫系統,夏季外墻內壁溫度較低,無熱輻射;冬季外墻內壁溫度較高,無冷輻射,因而能夠營造良好的室內熱環境。
在南方地區應用外墻外保溫體系的房屋與外墻不保溫的房屋,在不考慮屋頂、地面、門窗傳熱的情況下,前者相對于后者有較高的節能效率。在南方地區最寒冷季節的節能效率超過40%。這說明,在南方地區推廣節能型建筑,外墻外保溫體系是一個比較好的材料結構形式選擇。
在國內目前外保溫主要集中在使用聚苯板和聚苯顆粒兩大類。聚苯板保溫層的施工方法包括粘貼和干掛;聚苯顆粒保溫層則主要通過現場制作的方式應用于保溫體系。而在國外,大量用于屋面和墻體保溫絕熱的材料是聚氨酯硬質泡沫,其優點具有導熱系數低、熱工性能好,粘結性能良好,現場噴涂或澆筑施工無接縫、整體性好,防潮、防水性能好,耐老化、阻燃、化學穩定性好等優點。
3 節能建材選擇建筑節能必然對建筑材料的選擇提出了比以往更高的要求,建筑材料在建筑節能中也扮演著越來越重要的角色。新型節能型建筑材料的不斷問世,使得建筑節能也不再是紙上空談。在建筑中合理采用各種節能建材,可顯著提高建筑物的隔熱保溫效果,同時降低能源損耗。因此,大力開發和利用各種 高品質的新型節能建材,不僅具有重要的社會意義,更是節約資源、保護生態環境的迫切要求,以下就目前常用的幾種節能材料簡要分析。
3.1 太陽能應用太陽能是綠色能源中最重要的能源,是取之不盡、用之不竭的天然能源。從目前國內來看,主要是局限在被動利用太陽能技術,即將大量太陽能熱水器安裝在屋頂,由于其規格各異,嚴重破壞了建筑形象。太陽能光伏發電是利用電池組件將太陽能直接轉變為電能的技術。目前已成功將太陽能組件和建筑以整合,實現了“光伏一建筑一體化(BIPV)”。有報道稱美國建筑專家發明太陽能墻,在建筑物的墻體外側加一層薄薄的黑色打孔鋁板,它能吸收照射到墻體上的80%的太陽能量,被吸入鋁板的空氣經預熱后,通過墻體的泵抽到建筑物內,從而節約中央空調的能耗。而鋪設鋁板的成本,可在3年后從節能成本中收回。我國2008年奧運會也大量利用太陽能技術,明確提出要在運動員村和體育場中,要最大限度地利用太陽能,如奧運場館的外墻將貼太陽能電池,場館周圍的路80%~90%將采用太陽能供電,洗浴用的熱水90%將由太陽能集熱技術提供,我國成為利用太陽能最多的國家。
3.2 建筑節能用玻璃節能玻璃的選用在建筑節能中占據著重要的位置。目前所知的玻璃節能材料有雙層通風玻璃幕墻、中空玻璃、真空玻璃、調光玻璃、鍍膜玻璃、自潔凈玻璃和光致變色玻璃等。節能玻璃的使用特點是可以降低太陽輻射能,節省建筑使用空調的設備、電力費用,同時也可以降低廢氣的排放量。
3.3 工業廢棄物的再利用3.3.1 建筑垃圾的回收利用多數工業化發達國家建筑垃圾人均排放量達1.1t,循環利用這些廢棄物能,減少對天然資源5%的消耗。將建筑廢料經過回收處理后再重新利用,既能保護天然資源,又能降低建筑垃圾對環境的影響。
3.3.2 工業廢渣的回收利用粉煤灰是燃煤發電廠廢棄物,我國每年排放近1億t,燃燒利用率不足40%。磨細礦粉是以高爐水淬礦渣為主要原料,經干燥、粉磨處理而制成的超細粉末材料,是制備高性能水泥和混凝土的優質混合材料。
3.3.3 廢舊橡膠的回收利用在混凝土中加入粉煤灰、礦渣、硅粉等工業廢渣有效地促進了混凝土技術的進步,極大地提高了混凝土的性能,但是混凝土的韌性并沒有因此而顯著改變。
4 結語建筑節能已經影響到民生,關系到整個社會的可持續發展。大力推廣節能建筑對于合理利用有限的資源和能源,降低大氣污染,改善人居環境有著重要的意義。
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