建筑的節(jié)能改造和太陽能利用

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［摘 要］節(jié)約能源和利用太陽能是發(fā)展經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境的國策，本文以實(shí)例介紹建筑的節(jié)能改造和太陽能的初步應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］節(jié)能改造；太陽能；環(huán)境保護(hù)

1前 言

節(jié)約能源和利用太陽能是致力于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和清除城市環(huán)境污染的國策。我國在制定“六五”計(jì)劃時，曾提出到20世紀(jì)末將國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值翻兩番的奮斗目標(biāo)，當(dāng)時測算的全國能源生產(chǎn)能力只能翻一番，所以在80年代初我國就制定了節(jié)能分兩步走的戰(zhàn)略計(jì)劃。對于建筑業(yè)，除應(yīng)對原有建筑逐步實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造外，80年代新建建筑的能耗應(yīng)比原有建筑能耗降低30%，90 年代新建建筑的能耗應(yīng)比80年代建筑能耗再降低 ，使 世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%的奮斗目標(biāo)。節(jié)約能源的目的是為了彌補(bǔ)能源生產(chǎn)能力的不足，而充分利用取之不盡用之不竭的太陽能，既可補(bǔ)充能源的不足又可以避免城市的空氣和環(huán)境污染。早期的治理城市污染主要是植樹造林防止風(fēng)沙和改造采暖及工業(yè)鍋爐減少煙霧污染，隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，由工業(yè)廠房和交通運(yùn)輸車輛等排放出的大量廢氣廢物對城市大氣和環(huán)境的污染愈加嚴(yán)重，為了有效治理城市污染，一些利用太陽能的機(jī)械、取暖設(shè)備、交通工具等普遍受到人們的重視。因此，節(jié)約能源、利用太陽能、保護(hù)城市大氣和環(huán)境具有緊密的相關(guān)性。本文僅以工程實(shí)例的分析計(jì)算，闡述建筑的節(jié)能改造和太陽能的初步應(yīng)用成果。

2建筑的節(jié)能改造

目前的建筑節(jié)能主要是通過提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來降低建筑的能耗，包括加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體保溫隔熱能力和增強(qiáng)門窗的密閉性。我國東北地區(qū)普遍采用的是具有保溫隔熱夾層或空芯隔熱層的490厚墻體和有架空層的重屋頂及雙層窗、密閉門來實(shí)現(xiàn)建筑的低能耗。大部分北方地區(qū)建筑節(jié)能的措施與東北地區(qū)相仿，但墻體的保溫隔熱層通常設(shè)置在外墻的內(nèi)側(cè)，層頂為有架空層的普通屋頂。南方地區(qū)則采用空芯砌體墻和有架空層的屋頂使建筑達(dá)到保溫隔熱的效果。近年來，很多建筑構(gòu)件廠研制出多種節(jié)能墻體材料，如聚苯乙稀水泥板、有隔熱層的復(fù)合板、多功能門窗等，這些建筑材料的應(yīng)用為我國的建筑節(jié)能提供了更多的途徑。

對于原有建筑的節(jié)能改造不能采用與新建建筑同樣的處理方法，這是因?yàn)樵薪ㄖ貏e是住宅不可能實(shí)行大批住戶的搬遷和折除室內(nèi)裝修進(jìn)行節(jié)能改造。因此，原有建筑的節(jié)能改造應(yīng)以在室外進(jìn)行處理為主，以便減小對住戶日常生活的影響，設(shè)計(jì)時還應(yīng)注意外掛保溫隔熱層的吊掛強(qiáng)度、抗沖擊力、表面防水及耐久性。

以14層內(nèi)澆外掛混凝土大板樓的節(jié)能改造方案為例，在建筑的外墻外表面粘掛40mm厚聚苯乙稀板及屋頂鋪設(shè)50mm厚聚苯乙稀水泥板的方法，來實(shí)現(xiàn)保溫隔熱的節(jié)能改造。

墻面做法為：

（1）在建筑的外墻外表面每平方米內(nèi)呈梅花型嵌入六個用短鋼筋焊接接長的Φ10膨脹螺栓；

（2）在建筑外墻外表面刷膠并將40mm厚聚苯乙稀板插入短鋼筋內(nèi)與墻面粘結(jié)；

（3）用膠粘結(jié)聚苯乙稀板的相接邊，將60mm×60mm的Φ2鋼絲網(wǎng)掛在聚苯乙稀板外并與短鋼筋綁扎；

（4）在聚苯乙稀板表面刷介面劑后外罩30mm厚微膨脹水泥砂漿；

（5）在水泥砂漿面層上刷防水裝飾涂料。

屋頂?shù)淖龇椋?

（1）將原建筑屋頂?shù)谋砻嬲讲⑶謇砀蓛簦?

（2）平鋪60mm厚聚苯乙稀水泥板并用微膨脹水泥砂漿勾縫；

（3）在聚苯乙稀水泥板表面做20mm厚鋼絲網(wǎng)水泥砂漿；

（4）重新做屋面防水層。

由于聚苯乙稀板的導(dǎo)熱系數(shù)很小，重量很輕，因此，經(jīng)改造后的建筑外墻其保溫隔熱性能相當(dāng)于600mm厚的普通磚墻，且不會增加過多的結(jié)構(gòu)自重。

該建筑的外墻面積為7571m2 ，屋頂面積為758m2，按上述作法墻體與屋頂?shù)钠骄脑熨M(fèi)用單價約為62元/m2。建筑的外墻門窗面積為1843m2,,改雙層窗、密閉門的改造費(fèi)用單價約為350元/m2,由此得出改造工程總造價為116.2萬元，按建筑面積折算，每平方米增加的改造費(fèi)用為109元/m2 。取公共供熱費(fèi)20元/m2并按節(jié)能考慮，改造投資的回收期為10～11年。

我國自1949年到1990年建成的住宅面積約17.9億m2 ，其中需冬季供熱的住宅為8.7億m2 ，用以上的計(jì)算方法則每年僅供熱費(fèi)用可節(jié)約87億元，由此計(jì)算出的能源節(jié)約量相當(dāng)可觀。實(shí)際上，能源的大量節(jié)約尤其是供熱能源的大量節(jié)約，必然使城市空氣和環(huán)境凈化，因此，其環(huán)保作用也不可低估。

3建筑的太陽能初步應(yīng)用

隨著社會的發(fā)展和人類素質(zhì)的提高，環(huán)境保護(hù)問題越來越受到普遍的重視，節(jié)約有限的自然資源，開發(fā)利用太陽能，實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境的保護(hù)，已成為當(dāng)前科技界不斷開發(fā)研究的題目，如利用太陽能的汽車、飛機(jī)、輪船等。太陽能在建筑中的應(yīng)用尚處于初步階段，從普通的熱水器到防凍熱水器直至真空管太陽能熱水器的換代已經(jīng)發(fā)展了很多年，時至今日仍不能普及，其原因是人們對目前新一代太陽能熱水器的效果不甚了解。

中央民族大學(xué)教授樓于1983年安裝了水容量為每戶0.14m3的防凍熱水器，這種熱水器的熱效率為50%，如冬季使用僅需要兩個晴天的積熱，其水溫可達(dá)到50℃以上。新一代真空管熱水器的熱效率為70%以上，水容量為每戶0.1m3的真空管熱水器冬季使用時積熱一天水溫即可達(dá)到50℃以上，因此作為節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)品的這種熱水器，已初步具有了替代天然氣熱水器和電熱水器的能力。但是，建筑中使用的太陽能熱水器其供熱水管長度不能太長，如供熱水管較長則熱損失較大，使用效果就不理想，所以現(xiàn)在的集中型（全部安裝在樓頂）太陽能熱水器還僅限于多層建筑中安裝應(yīng)用且效果較好。如將太陽能熱水器作為高層建筑的熱水源，應(yīng)使現(xiàn)有的集中型改為可安裝于每家每戶的單體型，這種做法的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約水管用量、熱損失少，但背向陽光的戶型（朝北向）尚缺少一種能夠吸收折射光源的熱水器，這一類太陽能熱水器還有待進(jìn)一步開發(fā)研制。太陽能熱水器的工作原理完全是光熱轉(zhuǎn)換的過程，因此其應(yīng)用量即為節(jié)能量?？梢韵胂?，如果建筑用熱水系統(tǒng)均改為太陽能熱水系統(tǒng)，將對未來的城市環(huán)境和空氣凈化起到多么大的影響。

4小結(jié)

本文以工程應(yīng)用實(shí)例和理論分析闡述了關(guān)于節(jié)約能源、太陽能利用、環(huán)境保護(hù)三者之間的密切相關(guān)性，并且重點(diǎn)介紹了建筑的節(jié)能改造和太陽能的初步應(yīng)用成果。對于建筑的節(jié)能改造，文內(nèi)較詳細(xì)的敘述了國內(nèi)不同區(qū)域的做法，對原有建筑的節(jié)能改造方案、效果、費(fèi)用及對節(jié)能的貢獻(xiàn)。對于太陽能的初步應(yīng)用，文內(nèi)介紹了熱水系統(tǒng)的更新?lián)Q代和應(yīng)用效果。希望本文所述內(nèi)容對有關(guān)工程技術(shù)人員能有所借鑒。