建筑節(jié)能的重要性

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隨著科學技術(shù)的日新月異，能源短缺已不容忽視，節(jié)約能源已受到世界性的普遍關(guān)注，在我國亦不例外。目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，長此以往，將嚴重影響世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，能源問題將成為本世紀的熱門話題，我們必須從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，使建筑盡可能少地消耗不可再生資源，降低對外界環(huán)境的污染，并為使用者提供健康、舒適、與自然和諧的工作及生活空間。

　　一、國外節(jié)能已成風尚

　　1.資源回收利用

　　美國一家大學曾設計建造了一種四居室的生態(tài)房。它的熱能來源于人工散熱、陽光及使用家電設備所產(chǎn)生的熱量；用電依靠風力發(fā)電機和太陽能電池；用水是從屋檐流下來經(jīng)過處理的雨水；糞便和污水則流入一個堆肥坑里，經(jīng)發(fā)酵后供花園施肥用。美國一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋，墻壁是用回收的輪胎和鋁合金廢料建造的；屋架所用的大部分鋼料是從建筑工地上回收來的；所用的板材為鋸末和碎木料加上20%的聚乙烯制成；而舊報紙、紙板箱則成了屋面的主要原料，并作為墻面的絕緣體。美國國立資源保護委員會總部則是以廢舊回收物品的再生材料為主要材料建筑的綠色辦公室。它的墻壁由麥秸稈壓制并經(jīng)過高科技加工而成，地板由廢玻璃制成，辦公桌由廢舊報紙與黃豆渣制成。另外，它還設有很大的窗戶，這樣辦公室內(nèi)非常明亮，從而可節(jié)約電力30%.日本1997年建成了一棟實驗型“健康住宅”。除了整個住宅盡可能選對人體無害的建筑材料外，墻體還被設計成雙重結(jié)構(gòu)，每個房間建有通風口，整個房屋系統(tǒng)的空氣采用全熱交換器和除濕機進行循環(huán)。全熱交換器能夠有效地回收熱量并加以再次利用，其過濾器可有效地收集空氣中細小的塵埃，從而能夠抑制霉菌等過敏生物繁殖。這種資源的回收利用，不僅變廢為寶，而且減少了環(huán)境污源，節(jié)約了能源。

　　2.新能源開發(fā)利用

　　德國建筑師塞多·特霍爾斯建造了一座能跟蹤陽光的太陽房屋。房屋被安裝在一個圓盤底座上，由一個小型太陽能電動機帶動一組齒輪。房屋底座在環(huán)形軌道上以每分鐘轉(zhuǎn)動3cm的速度隨太陽旋轉(zhuǎn)。當太陽落山以后，該房屋便反向轉(zhuǎn)動，回到起點位置。它跟蹤太陽所消耗的電力僅為房屋太陽能發(fā)電功率的1%，而所吸收的太陽能則相當于一般不能轉(zhuǎn)動的太陽能房屋的2倍。德國還有一個零能量住房，所需能量100%靠太陽能。零能量住房向南開放的平面被設計成扇形平面，可以獲得很高的太陽能輻射能。墻面采用儲熱能力較好的灰沙磚、隔熱材料和裝飾材料，陽光透過保溫材料，熱量在灰沙磚墻中存儲起來。房屋白天通過窗戶由太陽來加熱，夜間則通過隔熱材料和灰沙磚墻來加熱。

　　3.紙建筑

　　用紙做結(jié)構(gòu)材料不僅可以減小建筑物的重量，加快施工速度，降低成本；而且建筑物拆除后，紙可以重復利用，對節(jié)約資源、環(huán)境保護亦有好處。世界上目前已有一些用紙結(jié)構(gòu)建造的臨時性和半臨時性的建筑。位于瑞士某地的紙塔是輕型建筑中一個有意義的例子，該紙塔外徑13m，高33m，1992年建成，已成為瑞士當?shù)氐臉酥拘越ㄖ铩Ｕ麄€塔所用的材料紙板占79.26%，木材占20.22%，鋼材占0.52%.為建筑使用可降解性材料開辟了一條“綠色”通道，因此，它們被人們譽為“綠色建筑”典范。2000年世博會，日本館是一座世博會期間使用的臨時性紙建筑，會后其大部分材料可以回收利用。它以材料和結(jié)構(gòu)的特性為主題，關(guān)注資源和環(huán)保問題。它采用回收加工的紙建成拱筒形的結(jié)構(gòu)，由12.5cm粗的紙管網(wǎng)狀交叉而成，弧形屋面和墻身材料也是織物和紙膜。該館長72m，寬32m，最高處達15.5m，面積3600㎡.白天，自然光經(jīng)過半透明紙窗的過濾構(gòu)成柔和、宜人的室內(nèi)光環(huán)境；夜晚，紙窗又是神奇光影的“屏幕”。在世博會展館里，自然光透過防水的織物和紙膜構(gòu)成的屋頂照射到室內(nèi)，造成一片富有日本風情的空間環(huán)境。日本館反映了日本人普遍具有的生態(tài)與環(huán)境意識，這種紙品構(gòu)筑物的意義不僅僅在于環(huán)保、節(jié)能，更重要的是為解決人類居住問題提供了一條快捷的途徑。

　　二、中國建筑能耗基本情況

　　我國的建筑能耗量約占全國總用能量的1/4，居耗能首位。近年來我國建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，需要大量的建造和運行使用能源，尤其是建筑的采暖和空調(diào)耗能。據(jù)統(tǒng)計，1994年全國僅住宅建筑能耗在基本上不供熱水的情況下為1.54×108t標準煤，占當年全社會能源消耗總量12.27×109t標準煤的12.6%.目前每年城鎮(zhèn)建筑僅采暖一項需要耗能1.3×108t標準煤，占全國能源消費總量的11.5%左右，占采暖區(qū)全社會能源消費的20%以上，在一些嚴寒地區(qū)，城鎮(zhèn)建筑能耗高達當?shù)厣鐣茉聪M的50%左右[1].與此同時，由于建筑供暖燃用大量煤炭等礦物能源，使周圍的自然與生態(tài)環(huán)境不斷惡化。在能源的利用過程中，化石類燃料燃燒時排放到大氣的污染物中，99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉塵和43%的碳化氫是化石類燃料燃燒時產(chǎn)生的，其中煤燃燒產(chǎn)生的占大多數(shù)。燃煤產(chǎn)生的大氣污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%，CO2占71%，煙塵占60%[2].由于我國是主要以煤而不是以油、氣等優(yōu)質(zhì)能源作為主要能源消耗的國家，每年由于燃燒礦物燃料向地球大氣排放的二氧化碳僅次于美國居世界第二，預計到2020年，中國將取代美國成為世界二氧化碳排放第一大國。因此，中國對于全球氣候變暖承擔著重大的責任，而作為耗能大戶的建筑，其節(jié)能也就成為關(guān)系國計民生的重大問題。

　　我國節(jié)能工作與發(fā)達國家相比起步較晚，能源浪費又十分嚴重。如我國的建筑采暖耗熱量：外墻大體上為氣候條件接近的發(fā)達國家的4～5倍，屋頂為2.5～5.5倍，外窗為1.5～2.2倍；門窗透氣性為3～6倍；總耗能是3～4倍[4].如果聽任高耗能建筑大行其道，建筑能耗增長的速度將遠遠超過我國能源生產(chǎn)可能增長的速度，國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐這種浪費型需求，從而不得不組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造，將耗費更多的人力、物力。另外，每年新建和改建的幾千萬棟建筑要消耗掉幾十億噸林木、磚石和礦物材料，造成森林的過度砍伐，材料資源的大量開采，帶來土地的破壞，植被的退化，物種的減少和自然環(huán)境的惡化。

　　三、幾種節(jié)能途徑

　　1.墻體節(jié)能

　　墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體，其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國以實心粘土磚為墻體材料，保溫性能不能滿足設計標準。因而在節(jié)能的前提下，應進一步推廣空心磚墻及其復合墻體技術(shù)。

　　2.門窗節(jié)能

　　外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。其節(jié)能措施有：

　?。?）控制住宅窗墻比。

　?。?）提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。

　?。?）改善住宅門窗的保溫性能。

　?。?）設置“溫度阻尼區(qū)”。

　　3.屋面節(jié)能

　　在不斷改進建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進一步加強屋面保溫隔熱的研究。屋面節(jié)能措施的要點，其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數(shù)較高的保溫材料，；其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，現(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開始應用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環(huán)境；芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。

　　4.利用太陽能

　　地球攔截的太陽輻射能相當于目前全球電力消費量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟條件下可供開發(fā)利用的太陽能，只占理論資源量的很小一部分。所以，太陽能的開發(fā)利用有巨大的潛力。太陽能在建筑上的利用方式主要有，被動式太陽能采暖、太陽能供熱水、主動式太陽能采暖與空調(diào)、以及太陽能發(fā)電等等。我國太陽能資源豐富，陸地每年接受的太陽輻射能，相當于2.4×1012tec，如果將太陽能源充分加以利用，不僅有可能節(jié)省大量常規(guī)能源，而且有可能在某些區(qū)域完全利用太陽能采暖。

　　5.夜間通風

　　夜間通風方法的原理是在夜間引入室外的冷空氣，通過冷空氣與作為蓄熱材料的建筑維護結(jié)構(gòu)接觸換熱，冷卻建筑材料，達到蓄冷目的。在夏季，為了獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境，則需要空調(diào)供冷系統(tǒng)。而此時，因為夜間的室外空氣溫度比白天低得多，所以夜間室外冷空氣則可以作為一種很好的自然冷源加以利用。嚴格地說，只要室外空氣溫度低于室內(nèi)空氣溫度，此時的室外冷空氣就可視為可利用的自然冷源。

　　參考文獻：

　　[1] 韓建新，顏宏亮。21世紀建筑新技術(shù)論叢[M].上海：同濟大學出版社2000：131-132。

　　[2] 涂逢祥。世紀初建筑節(jié)能展望[J].建筑2001（2）：51-52。

　　[3] 白勝芳。節(jié)約能源保護環(huán)境[N].中國建設報（中國建材）CN11-0038，2003，108期。

　　[4] 劉素萍。建筑節(jié)能與圍護結(jié)構(gòu)[J].工業(yè)建筑2001（7）：6-7。

　　[5] 朱偉。房屋建筑節(jié)能技術(shù)的幾點措施[J].甘肅科技2002（2）：37。

　　[6] 劉加平。建筑節(jié)能與建筑設計中的新能源的利用[J].能源工程2001（2）：12-15。