基于全生命周期理论的建筑节能研究

摘要：本文以建筑全寿命周期理论为基础，从建筑设计、建筑材料和建筑后期管理等几个方面探究实现建筑节能的措施。

关键词：寿命周期；建筑节能；节能措施

引言：

我国目前处于城市建设高峰期，城市建设的飞速发展促使建筑业、建材业飞速发展，由此造成的能源消耗已占到我国总的商品能耗的20%~30%。而在建筑的全生命周期中，大部分能源消耗发生在建筑物运行过程中，占其总的能源消耗的80%左右。我国2003年建筑耗能占当年社会终端能源消费量的比重为27.47%，接近发达国家建筑用能占全社会能源消费量的l/3左右的水平。随着人们对热舒适性要求的不断提高以及各类家用电器的普及，这个比例呈持续上升趋势，而且我国综合一次能源效率低、能源结构不合理、能源转化带来的环境负荷大。综上所述，通过研究，找出正确的方法改善建筑围护结构促进建筑节能的进行势在必行。

一、全寿命周期理论

全生命周期分析(LCA)是一种用于评价产品在其整个生命周期中，即从原材料的获取、产品的生产、使用直至产品使用后的处置过程，对环境产生影响的技术和方法

从全生命周期角度来看，建筑产品的全生命周期涵盖原材料开采、建材加工、构配件制造、规划设计、建筑施工、运行使用、护保养、拆除报废和回收利用的整个过程。建筑全生命周期评价就是对建筑物全生命周期的各个阶段进行能源资源消耗以及废弃物排放的环境负荷影响的综合评估。这种评估不但要考虑建筑建设、使用阶段的建材消耗和能源消耗，还要考虑到建材生产、运输、建成后的运营管理，甚至还要考虑到建筑拆除时的材料可回收性、垃圾管理等全过程

全生命周期内建筑能耗及环境影响分析：

在建筑产品的全生命周期内，始终伴随着大量的能源消耗和环境污染。可以用建筑生命周期能耗(LCE)来统计这些能耗LCE主要由五部分组成:

∑M = Em + Et十Ec十Eo+Ed

其中 , LCE 为建筑的生命周期能耗;

Em 为建筑材料耗能及加工耗能;

Et为建筑材料运输能耗;

Ec为建筑施工能耗;

Eo为建筑使用及维护能耗;

Ed为建筑物拆除能耗。

对普通住宅建筑而言，Em和Eo是主要部分，这两项在建筑生命周期能耗中占到80%左右，Et占2%-5%,Ec约占10%。

二、建筑的不同生命时期节能措施

1、建设阶段

围护结构是一栋建筑物构成的主体，由护结构和内围护结构两部分组成。其中，护结构包括了外墙、外门窗、屋面和地面四个部分，其作用是使室内受到遮护，以不受室外气候变化的影响；内围护结构包括了内墙、楼面、内门窗三部分，其作用主要是为了构件和分配室内空间，以适应不同的功能需求。围护结构材料的选择对建筑节能起着至关重要的作用。

1.1 外墙的节能措施

使用环保、节能型建筑材料：使用环保、节能型建筑材料，可有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。在进行经济性、可行性分析的前提下,在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。

隔离太阳辐射热：对垂直墙面可采用外廓、阳台、挑檐阳等遮阳设施和浅色墙面、反射幕墙、植物覆盖绿化等。

1.2门窗的节能技术措施

尽量减少门窗的面积：门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外维护结构面积的 30%，其能耗约占建筑总能耗的 2/3，其中传热损失为 1/3。所以门窗是外维护结构节能的重点。所以在保证日照、采光、通风、观景条件下，尽量减少外门窗洞口的面积。

设置遮阳设施：设置遮阳设施，考虑空调设备的位置。减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内，可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施。门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等。

提高门窗的气密性：有资料表明，房间换气次数由0.8h-1降到 0.5h-1。建筑物的耗冷可降低 8%左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。通过改进门窗产品结构（如加装密封条），提高门窗气密性。防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。

尽量使用新型保温节能门窗：采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗（塑钢门窗）可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光，但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%～30%，冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%～20%，因而控制窗墙比在30%～50%范围内时，窗玻璃尽量选特性玻璃，如吸热玻璃，反射玻璃，隔热遮光薄膜。

合理控制窗墙比：窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这两个比值不利于空调建筑节能，应尽量减少空调房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。控制窗墙比、对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的 35%～45%。故在进行前期建筑设计时，在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25%;南向不大于35%;东西向不大于30%。

1.3 屋顶的节能技术措施

隔离太阳辐射热：隔热太阳辐射热，减少阳光直射，对屋顶可采用架空屋面，浅色屋面，种植屋面等。对屋面进行绿色覆盖，既可遮阳，又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用。因此植物覆盖法是空调节能的较好的方法。还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

“冷屋顶”节能：国外很多专家对“冷屋顶”（cool roofs）进行了大量的研究，发现其节能效果很显著。所谓“冷屋顶”(cool roofs)是指日射反射率高的屋顶,它通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明：采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少约 10%～50%。

2、建筑使用及维护阶段

2.1地热、太阳能等自然能源利用

地源热泵系统包括3 种不同的系统:1) 土壤源热泵;2) 地下水热泵系统;3) 地表水热泵系统。以上3 种系统,实际上是指通过将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下,使其与浅层岩土或地下水进行热交换,或是通过中间介质作为热载体,并使中间介质在封闭环路中通过在浅层岩土中循环流动,从而实现对建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源利用技术。虽然在这3 种系统中,采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好,能耗低,性能系数高于土壤源热泵。然而,由于前两种系统受到地下水或地表水资源的环境限制,并非处处存在,因此土壤源热泵系统应用更加广泛。地热资源是可以再生的绿色能源,而地源热泵技术对地热资源的要求不高,可以在各个区域广泛应用,是建筑设计中使建筑物达到“节能、环保”的有效手段之一。

太阳能总能量大，能量密度低，是建筑节能的最大潜力所在，同时建筑又是太阳能利用的最佳载体，不仅能就地采集、就地使用，而且由于建筑能耗占社会总能耗高达1/3，而且随着城市化加速，建筑能耗仍在剧增。因此太阳能建筑节能总量巨大，且技术可操作性强。

2.2 优化物业管理提高能源节约

相对于建筑物的规划、设计、施工各阶段而言，运营管理阶段经历的时间最为漫长。物业管理服务活动属于建筑的运营管理阶段范畴，意味着绿色建筑指标体系21 个分项指标中的17 个分项指标涉及物业管理服务活动。另外，就一般住宅来说，运营和维护成本要占到其生命周期成本的60％-80％，在其漫长生命周期中，对于物业项目本身的运营管理，节能降耗服务应该成为一项重要内容。因此，物业管理企业在推进建筑节能降耗的进程中处于重要的地位。另外，物业管理企业实施节能降耗管理服务不仅仅有益于社会，还有利于本企业节约成本、提高经济效益、增强竞争力和提升品牌形象。优化物业管理提高能源节约措施主要如下：1、积极参与工程的前期规划设计，制订并实施节能降耗计划和工作方案；2、实施节能降耗目标责任制，同时加大资金投入和加强技术力量；3、推广节能技术和产品，倡导建设节约型社区，推广节能文化。最终能在建筑物的后期使用物业管理的过程中，推进节能降耗向高端化发展。

三、结论

建筑进行经济评价时，不但要考虑一次性投资，更要注重的是全寿命周期的总费用，要对一次性投资和运行费用进行权衡考虑。而且建筑节能不仅仅是经济问题更是能源利用问题。本文主要对在建筑寿命周期影响较大的建设阶段和使用阶段进行了讨论，事实上建筑的施工阶段管理同样对建筑节能有较大的影响，为能得到更好的节能方案还需要更多的试验检验和创新。

参考文献

[1] 郎四维. 我国建筑节能设计标准的现况与进展[J]．制冷空调与电力机械，2002，（03）

[2] 张卫．建筑节能与广西节能省地住在初探[J]．广西节能．2005，（02）

[3]龚明启，冀兆良．夏热冬暖地区城乡规划中的建筑隔热问题分析研究[J]．制冷．2005，（04）.

[4] 丘建明．夏热冬暖地区建筑节能设计分析[J]．建筑设计管理，2006，(03)．

[5] 赵士怀，黄夏东.福建省夏热冬暖地区居住建筑节能现状和展望[J].福建建设科技.2002，(04)

[6]冯雅.成都地区节能建筑示范工程技术对策IJ].建筑节能，2005，(4)：3-5

[7] 赵晓艳，田稳苓，王敏．浅析建筑节能的现状与未来发展．建筑节能，2008，210(36)：73-75

[8] 建设部建筑节能中心；德国能源署．中国建筑节能手册．德国：德国能源署建筑节能部门，2007，1．60

[9] 甘波．浅谈建筑节能的一般技术及建筑节能的重要性．广西大学学报，2008，30(1)：271

[10] 康艳兵．建筑节能关键技术回顾和展望一一我国建筑节能技术发展回顾．中国能源，2003，25(11)：18．25