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建筑節能系統的設計與應用研究
作 者::周廣德
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摘要 建筑節能系統的效率主要在于設計與選材,主要體現在材料的科學技術和工藝水平,一個成功的建筑節能體系應與資源、能源、環境、社會經濟協調發展,既要面對現實,又要長遠發展。本文結合近年來建筑保溫節能的實踐,探討建筑節能系統的材料與應用中存在的普遍性問題。

關鍵詞   建筑節能   節能減排  節能技術  節能研究

引言

我國工業化、城市化的進一步發展,一方面臨著資源、能源緊缺,另一方面資源、能源消費需求不斷增長,建筑能耗占總能耗約30%,為降低能耗消耗,減輕環境污染,國家推廣與實施建筑節能技術,并有了一些強制性標準與工藝技術規程,經過多年的進步與發展,形成了產業,一些基礎材料實現了國產化,工藝技術不斷改進,降低了成本,建筑節能技術的研究與應用水平有了很大的提高,一些材料及技術已經達到或超過國外水平,建筑節能事業正在穩步發展。隨著國際國內經濟形勢的變化,我國的房地產業發展減緩,建筑保溫行業的產銷將面臨供大于求的局面,在原材料普遍上漲、產品售價和工程承攬價格走低、工程質量、技術要求越來越高的發展趨勢下,建筑保溫行業只有依靠科技進步,利用新材料、新技術、新工藝的優勢,來降低成本,提高工程質量,提高專業技術水平。

一、        建筑節能與人、健康、環境保護

一個優良的建筑節能系統,要充分體現建筑與節能、健康、環保的和諧。應該先從建筑物的規劃、設計做起,節水、節電、節氣,從資源、基礎設施配置、周邊環境條件、建筑物布局、氣候影響、人口密度、消費群體、人的行為影響等多個因素進行研究,既要高效節能,又要滿足人們的基本需要,更要人們能較快適應,并樂于接受,充分利用自然條件和人工技術,來達到少耗能的目的,如光能、風能、水氣資源、植被綠化等生態資源,太陽輻射熱可以增溫,通風可以散熱,水可吸熱、降溫,植物可以有效調節和改善氣候環境,模仿自然生態模式,來調節和改善居住環境的舒適度,滿足人們對舒適而又健康生活的追求,建筑群中可以利用地下空間,設計群眾納涼、文娛活動場所,利用地面空間種植一些遮陽、避暑效果較好的樹種供夏天人們納涼避暑,這樣既可節能,又有利于人的身心健康,感到更和諧,人參與節能、環境保護和健康生活的主動性更強,遠比住在密閉性很強的節能建筑里使用空調器,更有利于建筑節能減排、保護環境和身體健康。

二、        保溫材料

墻體保溫材料種類較多,大體可分有機類、無機類、復合材料和其它材料,目前較為廣泛使用的仍是發泡塑料板材(EPS、XPS、SPU)、顆粒類(膠粉聚苯顆粒、膨脹珍珠巖、閉孔珍珠巖)、巖棉等,其它如玻璃發泡材料、水泥發泡材料、保溫裝飾一體化、墻體自保溫材料、相變材料等的應用還較少。這些材料都具有一定的保溫隔熱性能,有些材料如膨脹珍珠巖、聚苯板、巖棉、甚至是爐灰、爐渣、粉煤灰、農作物秸桿等廢棄物,都是很早就已經使用過的傳統保溫材料,特別是爐灰、爐渣、粉煤灰、農作物秸桿等來源很廣,各地都有很多,這些材料都可以用于建筑保溫上,既節能,又經濟和環保,符合國家節能減排、可持續發展總要求。

筆者認為,沒有“萬能”材料,任何保溫材料都有優點,也有缺點,各有利弊,單一保溫材料構成的系統,是難以滿足節能和環保的需要,無論保溫性能有多好,保溫效率有多高,如果在全國都使用同一種保溫材料或推行同一個系統,是既不科學,也不現實的。從長遠著想,我們應當根據不同地區的氣候環境條件、資源環境狀況、建筑節能的實際要求等,來選擇相應的保溫材料和節能系統,無論內保溫、外保溫、還是墻體自保溫,每一棟建筑物可以選擇多種保溫材料來構成高效保溫系統,可以優化、優勢互補,來滿足不同部位、不同方位的保溫效率的需要(參考文獻:保溫材料和建筑系統的生態環境研究《中國建材報》2008年8月13日第四版,作者周廣德)。。

三、        工藝技術

建筑保溫系統不僅要考慮保溫材料的保溫性能,還要考慮材料穩定性及使用壽命、技術工藝可靠性,保溫材料及系統對于生態環保和人體健康的影響等多個方面采用優勢互補,揚長避短,選擇多種保溫材料、多種技術,構成一個穩定、高效、長遠、生態環保的建筑保溫節能系統。

材料與應用的工藝技術水平是整個建筑保溫系統質量的關鍵,從我國多年的墻體保溫工作的實踐來看,對于施工人員的思想素質和技能,還需要盡快提高。作為高度專業化的外墻保溫工程,不僅要有嚴格的標準、規范和監管手段,還要高素質、高水準的施工隊伍,進行專業技術培訓考核,嚴格監管施工過程與工程質量驗收過程,建立質量責任保證體系。

四、       應用研究

 建設部仇保興副部長曾指出了我國建筑節能工作中存在主要問題:北方地區城市供熱計量改革進展緩慢,影響建筑節能工作的整體進度;南方地區建筑模仿北方模式重圍護結構輕遮陽,節能效率不高;冬冷夏熱地區建筑設計盲目套用國外寒冷地區方案;農村建筑盲目追求城市模式,造成全社會建筑能耗增長過快;建筑節能設計與施工、質量監督、竣工驗收脫節;公共建筑設計追求“新、奇、特”,管理粗放,已經成為浪費能源的“樣板”;高強度鋼筋水泥等新型建筑材料應用滯后;住宅二次裝修施工造成巨大浪費;長江領域推廣不合理的能源供給模式將引發高能耗;可再生能源在建筑中的應用進展緩慢。這些問題說明我國建筑節能的研究與應用環節還很薄弱。

我國建筑節能技術的研究與應用工作,要解決幾個方面的主要問題有:

1.     建筑用新能源的開發和綜合利用;

2.       探討與設計能利用風能、水氣、光能、太陽輻射等自然綠色能源來調溫的建筑,最大限度減少能源消耗。

3.       對建筑用保溫材料及系統的性能、效率、健康、安全、環保、使用壽命、資源利用水平,做進一步研究。防止保溫材料及系統產生資源、能源浪費和產生新的健康與環保問題。

4.       加強全社會的節能與健康環保研究與教育。節能上主要問題還在于人的思想和行為,道理很簡單,再節能的建筑,只要夏天啟動空調、冬天使用暖氣,就會出現高耗能,再者,住在溫室與追求過于舒適的生活是不利于人的身體健康,只有去感受大自然的冷熱變化,去適應,去鍛煉,才會有健康的身體。促進建筑與節能、生活、健康、環境和諧,對環境友好,這遠比65%的建筑節能目標更為重要。

五、        建筑節能的設計與選材

建筑節能效率與應用水平有一定關系,如果應用不當,是達不到保溫節能目的。就節能效率與保溫技術應用上,筆者認為,我國南北五個氣候劃分區,每棟建筑的東西南北四面墻和屋頂都應該有不同的保溫材料及保溫層厚度,或者是重點部位。嚴寒和寒冷地區的冬季寒冷氣候持續時間較長,多以猛烈的、寒冷的北風天氣為多,且晴朗天氣為主,少霧天氣,空氣干燥,陽光充足,因此,北方的建筑主要以保溫為主,外墻外保溫的重點應在北面的墻上,如北面墻采用5-10公分厚的聚苯板,那么南面的墻可以不用聚苯板,采用無機或無機高效復合型保溫材料,其保溫效率應更好一些;而夏熱冬冷和夏熱冬暖地區的外墻外保溫工程,主要重點應放在南面、西面墻上、屋頂上,南面墻、西面墻主要是隔熱,應以無機或無機復合型保溫材料為主,少用或不用聚苯板薄抹灰系統,北面墻可以少做或不做,屋頂可進行“屋頂綠化”或“平改坡”,這些做法既能起到一定的保溫隔熱作用,又能美化建筑和環境。

    綜述

節能減排,不是在建筑外墻上做個保溫層就能夠解決的問題,既要建筑本身節能降耗(包括建筑物消耗各種材料以及這些建材所消耗的資源、能源),用科技手段節能降耗,又要考慮到我們在使用過程,以及生活中的能耗問題,要動員社會力量,人人參與,把人們生活需要、健康環保與節能工作協調發展。 

 2008年11月5日于北京通州

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