阐述建筑工程节能技术

摘要：近几年，随着“以人为本”设计理念的提出，人们对住宅的舒适性要求越来越高，建筑能耗也随之增高。据统计，目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右，且呈上升趋势。另一方面，随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装，“城市热岛效应”日益严重，使环境日益恶化。我国建筑节能的重点应为：建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。 随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，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30%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。本文着重讲的是现有建筑节能存在的问题、技术方法、解决方法与未来的发展方向。

关键词：建筑节能 建筑能耗 能源

Abstract: in recent years, along with the "people-oriented" design concept of people on residential comfort requirements more and more high, building energy consumption has increased. According to statistics, at present our country building energy consumption accounts for about 25% of the total energy consumption of the national economy around, and a rising trend. On the other hand, along with the increase of building energy consumption and a large air conditioning equipment installation, "urban heat island effect" becoming serious deterioration of the environment. The focus of China's construction energy conservation should be: building ontology of energy-saving, heating system saving energy, improving the efficiency of the lighting and other electric equipment, large public building energy efficiency. Along with the science and technology is developing rapidly, and the energy shortage has not to be ignored, save energy has been the world attention, in our country is no exception. At present, the world has nearly 30% of energy consumption in buildings, in the long run, will seriously affect the sustainable development of the world economy. Therefore, the energy problem will become the hot topic. This paper is about the problems existing building energy saving method and technology, solutions and the future development direction.

Keywords: building energy efficiency building energy consumption energy

中图分类号：TU201.5 文献标识码：A文章编号：

一. 概 述

创造健康舒适的生活环境是人类共同的愿望，也是建筑节能的基础和目标。利用新技术对建筑结构进行高水平的保温隔热，是建筑节能的主要措施。建筑节能在广义上讲就是最高效率地利用能源，最低限度地影响环境，其内涵是通过高新技术的研发和先进适用技术的综合集成，在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用率，减少能源消耗，在节约能源的同时改善建筑物的质量和功能，极大地减少建筑对不可再生资源的消耗和对生态环境的污染，并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活环境。具体说就是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗，还包括利用太阳能、地热(水)能源的综合技术工程。

目前，建筑能耗已占到我国总能耗的27.5%，建筑节能已成为我国节能的重点。要实现建筑节能，必须研制新型节能材料，提高外墙的保温性能、外窗的保温性和气密性。节能建筑在一般情况下，加强围护结构的保温隔热性能，建筑工程造价也要相应的提高。为节能而增加的工程造价，即所谓的节能投资。为说明外保温的技术经济性，采用两种外保温技术方案（纤维增强聚苯板外保温、水泥聚苯板外保温），分别做成节能50％的设计方案。按照节能50％的有关规定和限值，计算出它们的耗热量、节煤量、节能投资、节能收益及节能投资回收期等技术经济指标，计算出节能50％的节能设计每平方米建筑面积造价增加的幅度和投资回收期。计算结果表明，纤维增强聚苯板外保温，节能投资占工程造价的7.4%～9.6%，投资回收期5.6～7年。水泥聚苯板外保温，节能投资占工程造价的8.7%～10%，回收年限6～9年，节能技术目前已经成为我国主要的建筑新设计。所谓的建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。因此，建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施，符合全球发展趋势。其解决途径只有两种：一方面通过开发利用可再生能源及节能建材等途径降低建筑能耗的需求；另一方面要提高能耗系统的效率，从而降低终端能源使用量。

二、理想的节能建筑应在最少的能量消耗下满足以下三点，一是能够在不同季节、不同区域控制接收或阻止太阳辐射；二是能够在不同季节保持室内的舒适性；三是能够使室内实现必要的通风换气。目前，建筑节能的途径主要包括：尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；减少建筑围护结构的能量损失；降低建筑设施运行的能耗。在这三个方面，高新技术起着决定性的作用。当然建筑节能也采用一些传统技术，但这些传统技术是在先进的试验论证和科学的理论分析的基础上才能用于现代化的建筑中。 2.1减少能源消耗，提高能源的使用效率 为了维持居住空间的环境质量，在寒冷的季节需要取暖以提高室内的温度，在炎热的季节需要制冷以降低室内的温度，干燥时需要加湿，潮湿时需要抽湿，而这些往往都需要消耗能源才能实现。从节能的角度讲，应提高供暖(制冷)系统的效率，它包括设备本身的效率、管网传送的效率、用户端的计量以及室内环境的控制装置的效率等。这些都要求相应的行业在设计、安装、运行质量、节能系统调节、设备材料以及经营管理模式等方面采用高新技术。如目前在供暖系统节能方面就有三种新技术：①利用计算机、平衡阀及其专用智能仪表对管网流量进行合理分配，既改善了供暖质量，又节约了能源；②在用户散热器上安设热量分配表和温度调节阀，用户可根据需要消耗和控制热能，以达到舒适和节能的双重效果；③采用新型的保温材料包敷送暖管道，以减少管道的热损失。近年来低温地板辐射技术己被证明节能效果比较好，它是采用交联聚乙烯(PEX)管作为通水管，用特殊方式双向循环盘于地面层内，冬天向管内供低温热水(地热、太阳能或各种低温余热提供)；夏天输入冷水可降低地表温度(目前国内只用于供暖)；该技术与对流散热为主的散热器相比，具有室内温度分布均匀，舒适、节能、易计量、维护方便等优点。

三. 建筑节能设计的重要途径

我国目前实施建筑节能的主要途径中，与建筑装饰相关的有如下几个方面：

（1）积极发展能满足建筑所需要的材料和设备的生产。

（2）大力发展生产和运输能耗低的轻质、高强材料及建筑装饰用塑料制品。

（3）努力改进生产技术，提高管理水平，大幅度降低材料和设备生产的单位能耗。

（4）改进建筑装饰设计和施工技术、方法，制订推动节能的建筑法规，建立健全促进节能材料、设备生产和应用的法规体系，为建筑及建筑装饰节能工作的推进提供良好的法律环境。

（5）加大投入，加强建材设备的生产、施工技术及产品应用技术的研究开发。其发展的重点应针对外墙装饰（幕墙）和室内装饰的特点，研究新型低能耗的围护结构（包括墙体、地面、顶棚、门窗）体系成套节能技术及产品。

（6）室内环境控制成套节能技术的研究和设备开发，特别是围护结构的改造。

四 建筑节能的新技术方案

建筑的保温层设置方式取决于围护结构，建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3％～6％，而节能却可达20％～40％。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。首先，提高围护结构各组成部件的热工性能，一般通过改变其组成材料的热工性能实行，如欧盟新研制的热二极管墙体(低费用的薄片热二极管只允许单方向的传热，可以产生隔热效果)和热工性能随季节动态变化的玻璃。然后，根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗软件DOE－2.0的计算结果为指导，选择围护结构组合优化设计方法。最后，评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性，以确定技术可行、经济合理的围护结构。另一方面 围护结构都需要满足承重和保温方面的要求。①单一构造的砖砌体，如加气混凝土墙体或屋面等；②在承重墙体的基础上增加专门的围护材料来达到建筑物的保温效果，这些保温材料一般是一些轻质材料，以免增加建筑结构的承重负担，例如珍珠岩棉、泡沫聚苯乙烯等材料。这种保温的形式按保温材料所处的部位不同分为 3 种类型，分别为外保温、中间保温和内保温。其中中间保温方式必须在建筑设计时就应考虑执行，而外保温和内保温单面围护则可以在建筑本体完成后进行或者在尔后的室内外装修时再进行。在建筑外墙外保温基层上增设 0.1～0.15m 厚的保温层，将房顶和地下都“裹”上。保温性能是外墙保温质量的一个关键性指标。为此，应按所用材料的实际热工性能，经过热工计算得出足够的厚度，以满足节能设计标准对当地建筑的要求。与此同时，还应采取适当的建筑构造措施，避免某些局部产生热桥问题。一般来说，永久性的机械锚固、临时性的固定以至于穿墙管道，或者外墙上的附着物的固定，往往会造成局部热桥。在设计和施工中，应力求使此种热桥对外墙的保温性能不会产生明显的影响，也不致尔后产生影响墙面外观的痕迹(如锈斑)。

4.1提高终端用户用能效率 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。如美国一般鼓励采用“能源之星”的产品，而澳大利亚对耗能大的家电产品实施最低能效标准(MEPS)。 4.2提高总的能源利用效率 从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源损失很大。因此，应从全过程(包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用)进行评价，才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的能耗设备，如空调、热水器、洗衣机等应选用能源效率高的能源供应。例如，作为燃料，天然气比电能的总能源效率更高。采用第二代能源系统，可充分利用不同品位热能，最大限度地提高能源利用效率，如热电联产(CHP)、冷热电联产(CCHP)。

五．建筑节能的新材料

5.1外墙保温

（1）、现场浇注聚氨酯保温。在建筑物墙体干燥之后，即可直接在其表面上喷涂聚氨酯，一般喷涂厚度在4厘米左右，要求采用高压喷涂机以使得表面尽量平整。在完成喷涂后的泡沫上刮涂聚合物水泥，然后再进行外装饰。（2）、预制保温夹芯板。一般采用在连续生产线上加工完成的聚氨酯夹芯板材，外表面往往采用彩色钢板或铝板，背面则多用铝箔。安装时，首先在外墙上做龙骨，然后将板材固定在龙骨上，也可采取双面彩钢板作为墙体材料使用，既美观又具良好保温效果。（3）、空心砖的充填保温。这些空心砖的空腔部分大约占砖的全部体积的40%左右，砖体大都是硅酸盐材料，在其空腔中灌入聚氨酯，使得整体结构增强且大大增加了绝热效果。（4）、外墙贴板。在干燥的外墙面上涂刷专用的耐水解稳定性良好的聚氨酯粘合剂，把预先裁好的聚氨酯板贴在外墙上，在聚氨酯的外面上涂刷粘合剂，把网格布粘贴上，待其固化后再抹聚合物水泥，最后在其外表面上进行装饰。(5)、聚苯颗粒保温砂浆。将废弃的聚苯乙烯塑料加工破碎成为0.5-4毫米的颗粒，作为轻集料来配制保温砂浆。该做法包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层，施工技术简便，可减少劳动强度，提高工作效率，不受结构质量差异的影响，对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平。(6)、聚苯板与墙体一次浇注成型。在混凝土框架体系中将聚苯板内置于建筑模板内，在即将浇注的墙体外侧，浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。(7)、外墙保温涂料。主要有陶瓷隔热保温涂料、憎水性硅酸绝热保温涂料、胶粉聚苯颗粒外墙保温涂料等。

5.2 外墙涂料(漆)

传统的外墙涂料（漆）只起到装饰效果，可增强防水功能，基本无节能作用。现如今，在进行装饰设计中，外墙涂料（漆）的选用，应遵循建筑节能的原则，即：如若原建筑外墙采取了外墙外保温措施，则可选用不具保温节能功效的外墙涂料（漆）；否则，必须考虑选用具有保温或节能作用的外墙涂料（漆），或选用隔热或导热比值低、防紫外线方面的涂料（漆）。

5.3 金属幕墙和石材幕墙

这要从两种情况分析涉及到的节能问题：一种情况是原建筑本体已设计了外墙保温措施，在进行外装饰设计时只需单纯考虑装饰的效果；另外一种情况是原建筑并无外保温墙体，这就要求在外装饰设计中，幕墙和建筑外墙体间增加保温棉等外保温材料，但作好围护保温的同时还要注意处理好连接件的保温，以此避免热桥的产生。

5.4 玻璃幕墙

采用大面积玻璃幕墙(门窗)是现代建筑的一种潮流，它所具有的豪华、挺拔、超群的外观以及不同玻璃色彩所呈现出色彩缤纷的艺术效果，是其它外墙、门窗材料无法比拟的。但是建筑门窗和建筑幕墙作为建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是墙体热损失的 5～6 倍。门窗和幕墙约占建筑节能的 40%左右，具有极其重要的地位。目前采用的几种节能玻璃材料主要有镀膜玻璃、中空玻璃和带薄膜型热反射材料玻璃。值得一提的是建筑门窗和建筑幕墙要改变保温隔热单一节能的技术观念，更应该把节能和合理利用太阳能、地下热(水)能、风能结合起来，开发节能和用能(利用太阳能、冷能、风能、地热能)相结合的门窗及幕墙产品。

5.5 门窗工程

窗是建筑围护结构中散热量最大的构件，其传热的途径主要包括 2 个方面：①窗户（包括窗框和玻璃）的传热耗热量；②窗户缝隙的冷（热）量消耗。因此，①要选用传热系数较小的框料（如 PVC钙塑门窗、APVC塑料门窗、其它树脂塑料门窗等）并采取阻断热桥等措施，减小窗户的传热系数，增强保温性能。②应采取改善窗户制作安装精度（如选用节能型五金配件，控制安装偏差等）、单层玻璃改用双层或中空玻璃、加密封条等方法，减少空气渗透，降低耗能等。

5.6 墙面(轻质隔断)

墙面受室内功能制约，不能存在明显的凹凸，考虑墙面造型时，在充分满足室内防火等级的条件下，应选用保温性能较好的材料，以防止室内热量的散失。在采用轻质隔断的部分，特别是在要求控制热量传导的房间（例如办公室与普通仓库之间），防止热量从一间传导到另一间不需要控温的房间时，轻质隔断内应加入保温材料，最大限度地减小热量的传导，例如在轻钢龙骨纸面石膏板隔墙中加入保温材料或在需保温的房间墙面进行保温

5.7 地面工程

地面与墙面一样受功能制约，不能存在明显的凹凸，不致对室内通风造成什么影响，但地面与人脚直接接触传热。在室内各种不同材料的地面，即使其温度完全相同，但人体站在上面的感觉也会不一样这是因为地面的热舒适性取决于地面的面层吸热指数。根据吸热指数值，我国将地面划分为：木地面、塑料地面、地毯地面及架空地面等属于Ⅰ类，水泥沙浆为黏结的地砖地面等属于Ⅱ类，水磨石地面则属于Ⅲ类。高级居住建筑、托儿所、幼儿园、医疗建筑等宜采用Ⅰ类地面；一般居住建筑和公共建筑（包括中小学教室）宜采用吸热指数不低于Ⅱ类的地面；至于仅供人们短时间逗留的房间以及室温高于 23℃的采暖房间，则允许采用Ⅲ类地面。

5.8吊顶工程

在室内六个面体中只有顶棚设计可以采用凹凸的形式，一方面顶棚的设计直接影响到建筑的通风问题。建筑内部良好的通风通过空气的更新及气流的作用对人体产生直接影响，并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而间接对人体产生作用。合理组织自然的通风，引风入室争取“穿堂风”，也就是利用舒适通风与降温通风，是炎热地区对自然通风的主要要求。另一方面吊顶后空间高度也直接影响到节能的问题。第三方面，吊顶分为死顶和活顶 2 种。其中死顶空间加排气装置，能最有效达到节能目的。活顶（例如大型剧场等需要增设检修马道等的空间）的热量散失往往很难控制，那么在建筑的本体围护（或建筑外装修）保温措施就更加需要考虑周到。

总之，建筑节能在以后的建筑工程中将广泛的应用并逐渐产生新技术新材料。