浅谈建筑节能技术(1)

建筑能耗是指建筑能耗，包括采暖、空调节、热水供应、烹饪、家用电器等的能耗。其中以建筑采暖和空能耗为主，占建筑总能耗的50% ~ 70%。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国建筑能耗日益增加。1999年，中国建筑能耗占社会总能耗的20% ~ 25%。在西方国家，建筑能耗一般占全国总能耗的30% ~ 40%。因此，随着人民生活水平的不断提高、城市化进程的加快和住房制度改革的深化，中国的建筑能耗将进一步增加。中国的建筑能耗非常大，而且将是未来能源消费的一个主要增长点。1999年，美国的总能耗约占世界总能耗的26%，建筑能耗接近中国的总能耗。因为中国的人口大约是美国的4.5倍，所以假设如果中国的人均建筑能耗水平达到目前美国的人均水平，那么中国的建筑能耗将占目前世界总能耗的40%。这种情况是无法想象的。随着中国经济的不断增长，人们对建筑室内环境舒适度的要求也在不断提高。中国建筑节能我们该怎么做？但建筑节能不能以牺牲人的舒适和健康为代价，否则节能就失去了意义。所谓建筑节能，是指以有限的资源和最小的能耗成本，在建筑中提高能源利用效率所取得的经济和社会效果。因此，建筑节能是实施可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减少温室气体排放的重要举措，符合全球发展趋势。解决的办法只有两条:一方面，通过开发利用可再生能源和节能建材，降低建筑能耗需求；另一方面，需要提高能源消耗系统的效率，从而降低终端能耗。
1建筑节能的技术途径与动态
通过粗略估算，采取周密有效的建筑技术措施，可使建筑能耗降低2/3 ~ 3/4。因此，在建筑规划、设计、施工和使用过程中，在舒适、卫生、健康的室内环境条件下，采取合理有效的建筑节能技术，有利于实现建筑节能环保的目标。日本最近提出了“建筑节能与环境共存设计”的概念，就是这一思想的体现。总的来说，实现建筑节能的技术途径是尽可能降低建筑中的能源总需求，同时大力开发利用可再生新能源，减少建筑领域中容易造成环境污染的能源的使用。
1.1降低建筑总能源需求
据统计，在发达国家空调制供暖的能耗占建筑能耗的65%。目前我国采暖空和照明的近期能源增速明显高于能源生产增速。因此，降低建筑的制冷、采暖和照明能耗是降低建筑总能耗的重要内容，一般可以从以下几个方面来实现。
1.1.1建筑规划与设计面对全球性的能源和环境问题，许多全新的设计理念应运而生，如低能耗建筑、零能耗建筑、绿色建筑等。都要求建筑师从整体的综合设计理念出发，坚持与能源分析专家、环境专家、设备工程师、结构工程师紧密合作。在建筑规划设计中，要根据大范围气候条件的影响和建筑本身的具体气候特点，注意利用自然环境(如外部气流、雨水、湖泊和绿化、地形地貌等)创造良好的室内小气候。)尽量减少对施工设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑地址，采用合理的外部环境设计(主要方法是:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围栏)；合理设计建筑造型(包括整体建筑体量和建筑朝向的确定)，改善现有小气候；合理的建筑形态设计是充分利用室外微环境改善建筑室内微环境的关键部分，主要通过建筑各部分的结构设计和建筑内部空之间的合理分区设计来实现。同时可以使用相关软件进行优化设计，如天正大厦(二期)的建筑阴影模拟，辅助设计建筑朝向和住宅小区的道路、绿化和室外休闲空室，使用CFD软件，如PHOENICS、Fluent等。，来分析室内外空气流是否顺畅。
1.1.2建筑围护结构建筑围护结构构件(屋面、墙体、基础、保温材料、密封材料、门窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空空气质量以及使用者的视觉和热舒适环境有着根本性的影响。一般建筑围护结构的造价只占总投资的3% ~ 6%，而节能可达20% ~ 40%。通过改善建筑围护结构的热工性能，夏季可以减少室外热量，冬季可以减少室内热量损失，从而改善建筑热环境，从而减少建筑冷耗和耗热量。首先，提高围护结构各部件的热工性能一般是通过改变其组成材料的热工性能来实现的，如欧盟新开发的热二极管墙(低成本的片式热二极管只允许单向传热，可以产生保温效果)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，选择围护结构组合的优化设计方法。最后，对围护结构各组成部分及组合的技术经济可行性进行评价，以确定技术可行、经济合理的围护结构。
1.1.3提高终端用户采暖和空空调系统能效应与上述降低室内冷热负荷的措施并行，才能真正降低采暖和空空调的能耗。首先，根据建筑的特点和功能，设计一个节能的HVAC 空空调系统，如热泵系统、蓄能系统、区域供冷供热系统等。然后在使用中，利用能源管理与监控系统对室内舒适度、室内空空气质量和能耗进行监控。比如在欧洲国家，通过传感器测量周围环境的温度、湿度和日照强度，然后基于建筑动态模型预测供暖和空负荷调节，控制HVAC 空调节系统的运行。在其他家用电器和办公设备中，尽量使用节能认证产品。例如，美国一般鼓励使用“能源之星”产品，而澳洲则对高能耗的家用电器实施最低能效标准(MEPS)。
1.1.4建筑设备系统从一次能源到终端能源使用的总能源利用效率提高的过程中，有很大的能源损耗。因此，应对整个过程(包括开采、处理、运输、储存、分配和最终使用)进行评价，以充分反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的耗能设备，如空、热水器、洗衣机等。应该以高能效提供能量。例如，作为一种燃料，天然气的总能效高于电能。采用第二代能源系统可以充分利用不同品位的热能，最大限度地提高能源利用效率，如热电联产和CCHP。新能源的利用对节约能源和保护环境起着至关重要的作用。新能源通常指非常规可再生能源，包括太阳能、地热能、风能、生物质能等。人们广泛探索各种太阳能利用方式，逐步明确发展方向，使太阳能得到初步利用，如:①作为太阳能利用中的重要项目，太阳能热发电技术相对成熟，美国、以色列、澳大利亚等国已建成一批实验性太阳能热发电站，未来有望实现太阳能热发电商业化；②随着太阳能光伏发电的发展，国外建设了许多光伏电站和“太阳能屋顶”示范工程，这将促进并网发电系统的快速发展；目前，全世界有数万台光伏水泵在运行；④太阳能热水器技术比较成熟，已经有相应的技术标准和规范。但仍需进一步完善太阳能热水器功能，加强太阳能建筑一体化建设。⑤被动式太阳能建筑因其结构简单、造价低廉而得到广泛应用。它的设计技术比较成熟，有设计手册可以参考。⑥太阳能吸收式制冷技术出现较早，已应用于大型空调制领域。太阳能吸附制冷目前处于样机开发和实验研究阶段；⑦太阳能烘干和太阳灶得到一定程度的推广应用。但总的来说，目前太阳能利用的规模还不大，技术还不完善，商业化程度较低，还需要进一步广泛的研究。在利用地热能时，一方面，高温地热能可以用来发电，也可以直接用于供暖和热水供应；另一方面，地源热泵和隧道空气系统可以利用低温地热能。风力发电更适合于海岸线多风的山区和容易出现大风的高层建筑。在英国和香港已有成功的工程实例，但在建筑领域，自然通风是风能利用的常见形式。