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中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
温室设计概念即运用白天太阳光直射其辐射热蓄集于温室之中达到其保温的目的。现今厂房帷幕墙正是运用该理念来达到建筑室内空间保温的目的,以减少保温设备所造成的电源浪费。如何保有帷幕墙的优点又能达到节能效益也成为本文研究的焦点之一。本文采用试验方法,分析验证了塑钢与铝制帷幕墙的节能区别。
一、实验材料与方法
(一)地理位置
本研究选取某地区两座工业厂房帷幕建筑,包括塑钢帷幕外墙建筑与铝制帷幕外墙建筑,比较受光照壁体面的透光窗材差异所造成的室内温度梯度与热阻能力差异。进而与帷幕墙热传导系数计测值比对,推估壁体造成室内单位时间节能经济效益。
(二)实验材料
本研究的各项测试仪器如:热电偶线(Thermocouple),依此测量温度,本实验采用T-type模式,其测量范围为-270℃~180℃,其测量精度为2μv。湿度计的目的为测量湿度差,型号为TES-1360,测量范围为10~95RH,测量精度为0.1RH。风速计目的是测量室内外空气流速,型号为Model-1006,测量范围为0~50m/s,测量精度为0.02m/s。照度计型号为IM-3,测量范围为0.01~199900lux,测量精度为0.01μx。可见光辐射计型号为LI-200SA,测量范围长波于0.4~1.1μm,辐射强度<3000W/m2,测量精度于15μv。日射计型号为Model-3020,其目的在于测量光辐射强度,其测量范围于长波0.3~3μm,测量精度为15μv。其所测出的数值以DataLogger收集纪录最后再传输于电脑作统计分析。配合两座建筑的受光照方位与光照小时特征,选择东西向计测。计测包括透光帷幕墙壁体及室内墙表面至5.2公尺以内的温度与湿度环境的垂直与水平分布资料,以制作离壁距离与温度梯度(℃/m)关系,并计算室内热得速度(Kcal/hr)与壁体热阻隔效率()。为避免周围建筑影响阳光直射。
(三)实验方法
为了解空间的热量分层,在厂房配置热电偶线与资料记录器,于同一个垂直面计测地面上2.5m与1.5m两个高度于实墙与帷幕墙面分别计测资料。两条水平面计测点则包括近透光门窗与实墙部分,距帷幕墙0、5、15、30、50、75、105、140、180、225、285、375、520厘米处等,以及帷幕墙与实墙于骨架、窗框、玻璃墙面之内外测点共55个测点。使用短波日射计、净辐射计、照度计、热电偶线、风速计、湿度计、多点微电压自计仪、资料转换器等感测装置同步计测温度55个位置,外加室内外各1个照度计、短波日射计、净辐射计资料及相对湿度资料、室内外各1个风速资料等,规划同步计测61个环境资料,涵盖晴天日间纪录。制作室内计测垂直面与水平面的等温度分布曲线图,了解各楼层距离帷幕壁体的温度梯度关系。找出室内温度代表计测点,以提供日后评估类似建筑的室内温热环境之快速检测位置之依据。依外气候变化,配合厂房管制措施,在计测楼层的空间未开启空调状况下,计测夏季晴天的日间室内外光热环境及差异。按照室内外空间分布计测资料,完成夏季单位面积帷幕墙的热阻隔能力估算。分别推估出不透光壁面、透光窗等不同部位的单位面积外热阻隔能力与内热保持能力,最后提出两座厂房在夏季日间外气候环境的节能能力差异。
二、实验结果与讨论
根据上述实验方法我们分别探讨光热环境物理条件与两种帷幕墙隔热能力、热收支效能、热阻能力、节能及不同帷幕墙的耗电量比较,试图借助数据的比较获得不同帷幕墙的隔热与节能效率。本阶段计测塑钢帷幕与铝制帷幕内外物理环境计测,分别为日射量(w/m²)、可见光辐射量(w/m²)、照度(Lux)、湿度(%)、风速(m/s),实验结果有助于分析物理环境条件与室内温度变化的关系。
(一)帷幕墙隔热能力比较
上午7点开始阳光将直射至室内,8点室内外温度开始有明显变化,故以上述的室内标准温度测点与室外气温为基准,分析塑钢与铝制帷幕墙的室内外空间、骨架、外框、玻璃材料的隔热效益。
(二)塑钢与铝制帷幕墙室内外温度比较
算各室内的降温能力变化,正值表示隔热佳;负值表示隔热差。实验结果显示:于开始测时两者隔热效益最佳,塑钢制与铝制帷幕墙两者分别有5.8与3.74℃的隔热效益,塑钢比铝制帷幕墙隔热效益高达64%。铝制帷幕墙模组使空间有蓄热现象,1小时后室内温度已比室外高出0.88℃。经过2小时,室内温度已可高出室外达3.97℃,而塑钢制帷幕墙尚可保持在2.9℃的隔热能力。
(三)帷幕墙骨架隔热能力比较
为更清楚理清不同材质帷幕墙对隔热效能的差异,本文以帷幕墙骨材的内外温度差作比较。结果显示塑钢骨材于30分钟时外侧温度达最高,温度达46.77℃,室内外的隔热效果达36%;铝骨架则是在1小时后,外侧温度达50.18℃,室内外的隔热效益却只有13%。塑钢帷幕墙骨架于30分钟时隔热效益表现最佳,隔热效能达15.05℃;而铝制则是于1小时后表现最佳,达隔热效能达6.44℃。以30分钟为例,两者材料作隔热效益比较,塑钢材料较铝制材料隔热能力高出3.7倍。(四)帷幕墙外框隔热能力比较
框材也是帷幕墙的重要组成之一,其热传特性也影响室内温度,故将两者的框材隔热效能加以整理。很明显的塑钢较铝制框材隔热能力高出许多,以30分钟时为例,塑钢框材室内外表面温度分别为35.54℃与42.04℃,隔热效能可达15%;而铝制框材室内外表面温度分别为40.34℃与40.78℃,隔热效能只有1%。而两小时中两者材料的隔热效能塑钢材料有3.49℃~6.5℃的效益;铝制材料只有0.44℃~1.89℃之间的效益。
(五)帷幕玻璃隔热效能比较
由于塑钢帷幕墙的玻璃比铝制帷幕墙玻璃厚了2mm,其隔热性能与差异性。实验结果显示:30分钟时塑钢帷幕墙玻璃表现最佳,外内侧温度分别为46.8℃与41.83℃,两者相差有11%。而铝制模组玻璃外内侧温度分别为46.65℃与44.39℃,两者相差仅有5%,不过当铝制模组玻璃外侧于高温53.78℃与内侧为49.67℃,其隔热能力则提升至8%。玻璃较厚的确也印证有较好的隔热能力,塑钢帷幕墙玻璃其温度分布为4.64℃~4.97℃;铝制帷幕墙玻璃其温度分布为1.87℃~4.11℃,两者隔热比较最大可高达2.2倍
三、结论与建议
(一)结论
一是玻璃帷幕墙所使用的玻璃材质热阻R均为0.16‧h‧℃/kacl,塑钢帷幕墙的窗框热阻为玻璃的27倍;塑钢固定窗的窗框热阻为玻璃的24倍;铝制帷幕墙的窗框热阻为玻璃的16倍,故可得知塑钢窗框材质的热阻差异不大,并优于铝制窗框。二是塑钢与铝制帷幕墙其玻璃材质相同,但由于墙面使用玻璃面积均在85以上,而骨架与窗框面积所比例极低,因此塑钢帷幕墙的窗框材料热阻隔能力虽远高于铝制材料,但对于阻隔室内的总热量效能有限。三是塑钢帷幕墙与铝制帷幕墙节省电费比较:塑钢帷幕墙每月电费比铝制帷幕墙节省每月电费19以上。
(二)建议
一是建议使用帷幕墙设计时选用较高热阻的玻璃材质。二是在帷幕墙内侧建议加装高热阻的构造设施以阻隔外来辐射及降低热传递的问题,适当的空气层热阻设计应为产品开发过程一个可深入研究的课题。三是建议在办公室内侧将空调设备规划为内、外周区,以降低电费支出。四是于帷幕墙外侧加装遮阳板或种植植栽,采用立体绿化的方式,不但可降低辐射热也可增进美观及生态等目的。五是塑钢框材热贯流率比玻璃低,若面积比增高,可降低热的透过率。六是帷幕墙采用反射玻璃易造成光害,虽然热阻隔能力尚可,但不建议使用。七是室内湿度高的地方(如锅炉房),建议采用干湿分离的方式以减少室内湿度增高,影响夏季热量提升。
参考文献:
【关键词】住宅小区;建筑节能;节能设计
一、住宅小区节能设计理念
技术的进步使得空调、暖气等采暖制冷设备广泛应用于住宅建筑中,住宅小区建筑一瞬间成为高能耗建筑。据统计表明,我国能源消费总量所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的30%左右,加之我国大部分地区气候条件多为冬冷夏热,煤炭采暖,空调制冷等设备产生的巨大建筑耗能量,对城市生态环境和住宅居住环境造成了一定程度的污染,严重影响到居民的身心健康。种种副作用的出现和能源的日益匮乏,使得人们对建筑节能的意识逐步提高,对节能设计的要求也随之不断完善。
节能设计是指在少使用或不使用采暖、制冷设备的前提条件下,尽可能采用自然通风,合理建筑总体规划、加强墙体节能、外门窗节能等措施,让室内气温一年四季维持或接近在人体舒适范围之内。在进行建筑节能设计时,首先要符合我国现行国家标准《住宅设计规范》要求;其次对住宅小区的节能、绿化生态设计要尊重当地居住生活习惯,适应当地的气候特征,以发展地方建筑文化为基础合理节能设计;最后,要统筹全局着眼于城市总体规划战略,从经济性、全局性、地方性出发,结合建筑市场运作,把节能技术和绿色生态建筑相融合,形成一整套住宅产业化技术。总之,在进行住宅小区节能设计时,要始终将“统筹城市总体规划战略,发展地方建筑文化,采用新技术、新工艺、新材料等生态节能措施,达到人与自然的和谐统一”,作为建筑节能设计的理念,方能长久服务社会,造福黎民。
二、住宅小区建筑总体节能规划
住宅小区建筑总体规划设计应与单体建筑相协调,与节能设计相配合,应统筹考虑建筑宏观因素,如朝向、方位、日照间距、通风、绿化等, 充分利用当地的天然热源、自然风等来实现小区内每栋住宅单体夏季都有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,通过利用自然能源来满足建筑通风、采光与采暖的要求,达到建筑节能的目的。其中自然通风就是实现建筑节能的有效手段之一,它可以大大减少空调、暖气等设备带来的高能耗,改善室内热环境,降低建筑物的实际使用能耗。特别是高层住宅建筑群内部易受到回旋涡流的作用,容易出现死角,不利于室内的自然通风,所以调整好建筑单体之间的组合,使每栋建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外,避免出现滞流区,十分重要。同时在总体节能规划时,建议可以合理利用雨水回收系统,透水地面砖等节能、环保技术以及配套设备(能源供应、小高层给水、公共照明、电梯等)采取节能措施,大力推广部分太阳能热水供应系统等先进技术,可以形成全方位的住宅建筑节能体系,能够实现低能耗、高舒适的住宅居住环境。
三、住宅建筑平面节能设计
实践证明:建筑平面的巧妙设计能够获得良好的节能效果。我国地处北半球,太阳方位角和高度角的变化规律使得南向成为最佳节能的建筑朝向,而且南朝向的建筑与我国夏季盛行的东南风可成垂直关系,容易形成自然通风中的最佳“穿堂风”,避开冬季寒冷的西北风。故建筑平面宜设计成南北向,而且将居民长时间活动的居住空间,如客厅、主卧等设于南向位置,可以很好地利用自然环境,达到室内环境的最大舒适度,为住户节约空调和采暖的能耗。同时将平面功能比较次要的卫生间、电梯、楼梯、机房等布置于日照、通风条件较差的北向或长时间接受太阳辐射的东西向,可避免冬季西北风灌入,起到很好地保暖节能效果。
四、住宅建筑体型节能设计
建筑设计中,减少建筑物外表面积,适当控制建筑体型系数(即建筑物外表面积与其所包围的体积之比),减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,也是节能措施之一。从建筑外观形态上来讲,建筑体量大小和平面是否紧凑是影响能耗的两大因素。所以节能设计时建筑体型的平面、立面凹凸通常不宜变化较大,特别是背阴面北侧墙体的凹凸变化和外墙面积的增大均不可过大。总体来说进深大的建筑比进深小的好,长的建筑比短的好,外观整齐的建筑比凹凸变化的好。换言之就是,建筑体型系数越小,护结构的传热损失越小,对建筑节能越有利,对其适当控制可达到有效节能的目的。
五、建筑构造节能设计
对建筑构造节能的设计,个人认为选择成本适宜、保温隔热性能好的维护结构、节能材料及节能技术是实现建筑节能的关键。
①墙体节能设计:墙体是住宅建筑护构造的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国住宅小区主要为高层住宅一般由剪力墙结构组成,故大力推广保温隔热性能较好的加气混凝土砌块及复合墙体技术结合高效节能保温砂浆是实现节能设计的重要措施,因为使用此种保温材料设置在墙体的外侧能够有效的保护主体结构,并延长建筑的使用寿命,有效的减少了混凝土梁、柱等产生的的热桥效应,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。
②门窗节能设计:门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,现在建筑设计为了增大采光通风面积或表现现代建筑的特征元素,住宅建筑的门窗设计越来越大更是有全玻璃的幕墙住宅建筑,以至门窗的热损失占建筑的总热损失的40%以上,所以门窗节能也是住宅建筑节能的关键,门窗既是能耗散失的敏感部位,又关系到建筑采光、隔声、通风、立面造型。这就对门窗的节能提出了更高的要求,其节能处理主要是改善材料的保温隔热性能和提高门窗的密闭性能。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,应尽量减小住宅门窗洞口的面积,控制住宅窗墙比;提高外门窗的气密性,采用高性能的密封措施,降低空气渗透率,提高气密、水密、隔声、保温、隔热等主要物理性能。使用新型的、隔热性能良好的门窗材料。所有外窗及阳台封闭门窗采用喷涂铝合金型材、塑料窗等,避免金属窗产生的冷桥。也可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃等诸多措施,均可起到减少能耗损失达到有效节能的目的。
③屋面保温隔热节能设计:屋面的保温也是住宅建筑护结构节能设计的重点。 屋面保温材料及节能措施选用要点主要为,一是保温材料不宜选用导热系数较高、密度较大的材料,以免增加保温层后导致屋面荷载加大、 厚度过高,使主体结构用料加大造成不必要的浪费; 二是保温材料不宜采用吸水率较大的材料,吸水率较大的材料在前期施或后期使用过程中因保温层大量吸水而降低保温效果及屋面防水层、保护层起鼓, 造成不必要的维修成本。
除了上述保温节能措施外,屋面还可以采用隔热降温的方法来降低建筑能耗,主要做法有: 屋面架空通风、 设计蓄水屋面或采用定时喷水措施、 屋顶种植绿化等。由于南方夏季日照时间较长, 太阳辐射强度大,为防止大量热辐射透入室内,在屋面增设隔热层, 这也是减小住宅空调耗能的一项重要构造措施。
六、住宅建筑绿化节能设计
绿化住宅建筑对节能降耗的功效也是不容忽视的,它可以有效改
善小区的微气候。
①屋顶绿化:即在屋顶种植空中花园,不但美化家园,让人赏心悦目,还能为住户提供户外活动和交往的空间,更重要的是兼具了很好的保温隔热效果。
②西墙绿化:植物具有调节气温的作用。在日照强烈的墙面,种植植物可以吸收太阳热量,减少传入室内的热源。故最简单的做法就是在建筑西墙上种植爬墙虎,来遮挡阳光直射墙面,通过叶面蒸发带走部分能量,减少温室效应。
③阳台绿化:阳台绿化也是绿化系统中的重要环节。具体做法是根据阳台外沿尺寸的大小,在充分考虑到住户操作安全方便和易于组织花槽排水后,设计适当宽度和深度的花槽,由住户自行种植或放置花盆,来美化室内环境,有效调节气温。
结语
总之,建筑节能是建筑规划设计创作、构造等的综合体, 作为节能设计的一员,我们应从自身做起,从不同角度依据建筑规范,基于节能设计理念,从建筑总体规划、平面、体形、构造、绿化等五方面综合考虑,灵活运用各种节能技术措施,趋利避害,进行最优化建筑节能设计,才能为建设节约型社会用尽所能,为实现我国可持续发展竭尽全力。
参考文献:
【关键词】 绿色;学校建筑;设计;节能
1 绿色学校建筑的选址设计
建筑强调“天人合一”和“因地制宜”的生态思想,所以在绿色学校建筑的设计中应该要兼顾节能和节地两个方面。选址好的建筑地址,根据地形地貌的状况来设计绿色学校建筑,可以使用自然采光和通风,影响其内外环境并节约大量的空调耗能。因为冬天冷空气会对建筑物产生“霜冻”的影响,所以绿色学校建筑不应该被放在洼地、山谷之地,这样会使其用于采暖的耗能提高。要实现提高建筑节能和采暖效率的水平,必须把绿色学校建筑置于避风、向阳之地。
另外,要注意的是选择绿色学校建筑用地时,要遵循生态环保的理念,保护周围已有的生态环境,避免对原有的自然条件和设施产生不利的影响。绿色学校建筑的基本原则中包括不能对建筑周边环境有破坏作用。同时我们可以通过提高建设用地的利用率,将边角地变为可用的建筑用地,或者开发地下空间,确定合理的校园容积率,有利于达到节地的目标。
2 绿色学校建筑的布局设计
科学合理的校园建筑布局设计,不仅可以方便师生开展正常的教育教学活动,更是绿色建筑的良好体现。明确合理的出入口、实行人车风流,划分相对独立而又紧密联系的教学区、运动区、生活区,都是有效提高土地利用率的途径。
做好建筑的良好朝向,主要建筑以南北向布置为主,争取做到最佳的采光及景观,合理设置建筑间距,在减少教学楼间的声音干扰的同时,保证主要用房能够得到足够的日照,符合的日照标准要求,减少彼此间的遮挡。对于临水或者依山而建的校园,更要利用好有利的地形,深入分析布局利弊,做好景观、节能的有机结合。
3 绿色学校建筑的单体设计
随着建筑单体节能技术措施的不断提高,新型的保温墙体材料、中空隔热玻璃、屋面保温材料、节能变频空调等技术日渐成熟,但我们不能忽略了更廉价环保的技术手段—自然通风和有效遮阳。
3.1 提高自然通风效率
使用自然通风不仅仅能够减少空调的耗能,能够在不耗费资源的条件下使室温降低,而且还可以让学生生活在新鲜的自然空气中,对身心健康有很大的帮助。我们在设计通风装置时要考虑到在夏季主导风方向上应该使用开放式设计,在冬季主导风方向采取封闭式设计。控制好窗墙比以及外窗开窗率,在南向尽量扩大外窗可开启面积,为过渡季节组织室内自然通风创造有利条件。在条件允许的房间,尽量采用两侧对开窗,形成良好的穿堂风,有利于夏季降温,降低空调能耗。为了达到获得良好通风条件的目的,在设计时应该根据气流的惯性原理,在相邻的墙面将进、出口的位置错开分布。
3.2 提供有效遮阳效果
对于我国夏热冬冷地区来说,夏季东、西墙面的温度能够高达40℃,从而可以直接影响到室内的温度。对绿色学校建筑的遮阳设计能够起到很好的隔热作用,可以考虑阳台、遮阳百叶、垂直绿化等手法来进行处理。设计时应该综合计算夏天遮阳和冬天日照的不同要求来进行合理的设计,使其在高温天气阻挡热量的进入,在低温天气让人享受足够的阳光。
4 绿色学校建筑的绿化设计
绿色学校居住建筑的附近如果有大量的水面和绿化,能够对周围的气候进行改善。但是不同的建筑材料对太阳辐射的吸收率是有差异的。通过实地测试发现在夏天,草地表面的平均温度相对于混凝土地面大概低了4.4℃,相比沥青地面更是低了7℃左右。绿化的作用是对建筑周围夏季进行增加湿度、降温等。相关理论证明,每增加10%的绿化覆盖率,就可以使温度下降高达2.6℃;当覆盖率高达50%,温度会下降大约13%,这正好可以解除热岛效应。
4.1 建筑周边的绿化设计
在我国夏季气候十分炎热,为了让从建筑外地面上反射过来的热能量减少,我们在进行设计时必须选择对太阳辐射反射率低的用材。通常,可以在建筑外种植草坪和灌木以形成降温效应,从而使反射到室内的热量下降。具体来说,就是通过植被进行的呼吸机制带走相应的热能,进而让建筑物周围的空气温度明显下降。
4.2 建筑屋面的绿化设计
植物可以通过蒸腾作用和光合作用来维持生命,可以改变热能量的垂直分布方向。对屋面的绿化能够改变建筑屋面能量的平衡关系。进行屋面绿化的作用不仅仅是增加了城市的植物覆盖率,而且能够起到很好的蓄水效果,使得2/3的雨水能被植被吸收,从而进一步促进植被的生长和城市空气、温度的调节。通过相关的实测,发现屋面绿化能够净化空气、改善城市的空气质量,并且可以充分的利用太阳的辐射作用。
4.3 建筑墙面的绿化设计
从美观的角度来说,墙面绿化可以美化环境,营造一个自然、健康的生活条件;从节能的角度看,可以使起到很好的降温蓄热作用;从防止污染来说,能够减少城市的粉尘污染,有效的缓解热岛效应。墙面的颜色和朝向对其温度的高低有重要影响。朝南、西的深色墙面,夏季最高可以高达60℃,冬季外墙温度低达-10℃。对墙面进行绿化设计,能够有效吸收和反射太阳辐射,起到降温遮阳的效果,避免墙面承受巨大的温度差异。
5 结语
绿色学校建筑设计探索了在节能生态建筑的设计实践。绿色生态节能设计作为比较容易实现的生态手段,具有投资少和节能效应持久的优点,而且一般的学校建筑都可以采用,特别是节能手段与建筑美观和功能使用结合在一起会更好。
参考文献
关键词:建筑业 低碳 经济效益
中图分类号:F205 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2010)08-056-02
一、建筑业的支柱产业地位
我国建筑业改革开放后,经过“六五”至“十一五”30年的快速发展,建筑业产值得到了惊人的增长。与1980年相比,在“七五”、“八五”、“九五”、“十五”及“十一五”后期,建筑业总产值分别是1980年的2.35倍、20.19倍、43.56倍、120.42倍,264.4倍。2009年,建筑业总产值达75864亿元。建筑业在我国国民经济中的支柱产业地位得到了广泛的认同。1988年以来,除了在治理整顿时期和受2008年全球经济危机的影响,我国建筑业增加值占GDP的比重始终维持5.5%左右,大部分省市建筑业增加值占GDP的比重在5%~8%,部分地区超过了10%。建筑业在相当多地区成为本地财政的支柱性财源,税收贡献突出。2009年,由于4万亿元投资对建筑业的初次拉动作用最大,建筑业增加值占GDP比重达到6.7%,创历史新高。建筑业与国民经济基本保持同步增长,为经济的健康、快速发展作出了应有的贡献。
二、建筑业的高投入与低增值性
建筑业本身是一个庞大的产业系统, 其生产也需要其他部门投入大量的资源。从直接消耗系数来看,建筑业在生产中投入建筑材料及其他非金属矿物制品业的产品最多;其次,是投入金属产品制造业产品;第三,是对劳动者的需要。这三者是建筑业的主要直接消耗资源,这三个部门产品的投入量约占到中间投入总量的50%。
建筑业与国民经济系统中众多的部门相关联。建筑业为全社会各个物质与非物质生产部门提供重要物质技术基础,消耗钢材、木材、水泥、玻璃、五金等多个行业、2000多个品种、30000多种规格的产品,联系着整个社会的方方面面。通过对比建筑业与其他行业部门的投入率和增加值率,能够反映建筑业的增值能力水平。根据近年来中国统计年鉴国民经济核算中的投入产出数据,增加值率最高的行业是金融保险业,2002年为0.639385,2005年为0.6153393。其次,是农业,同期分别为0.581917和0.5864551。相比之下,增加值率最低的是炼焦、煤气及石油加工业,同期仅为0.173766和0.826234。
建筑业属于增加值率较低的行业,同期仅为0.234396和0.2556999,而中间投入率则高达0.765604和0.7443001,是典型的高投入、低效益的行业。由于当前建筑业的增值能力不强,未来的发展必将受到严重的影响,如何提高本行业盈利能力将是未来必须解决的问题,否则建筑业的发展是非常有限的。
三、建筑业能耗规模
1.建筑业新建规模及能耗。建筑业作为能源消耗的主要行业之一,在节约能源减少污染排放的工作中占有重要位置。以住宅为例,“十一五”以来,我国年均房屋建筑施工面积474226万立米,年均房屋建筑竣工面积202419万立米。据初步测算,我国住宅使用能耗占全国总能耗的20%~27%;从建筑的全寿命周期来看,建筑能耗占了全球总能耗的50%以上,随着人类生活水平的不断提高,建筑能耗还有上升的趋势。
2.行业能耗预测。本文选取第三产业产值占GDP比重、城镇居民家庭人均可支配收入、施工房屋面积、房地产开发投资额占全社会固定资产投资总额比例、城市人均住宅使用面积、人均公园绿地面积、城镇新建住宅面积、水电风电核电占能源消耗总量的比例,共8个初始指标。
结合统计年鉴中的数据,运用因子分析理论对与建筑能耗有关的指标进行分析处理,根据BP神经网络原理,建立了新的建筑能耗预测模型。
选用方差最大正交旋转法并计算因子得分,建立公因子F为因变量、原始变量X为自变量的因子得分模型:
Fj=βj1X1+βj2X2+…βjpXp j=1,2…,m
最终得到的因子得分系数矩阵如表1所示。
本文将1980~2007年的建筑能耗及其影响因素指标共28组数据作为样本进行分析,其中选取1989年,1998年及2007年的三年的数据作为模型的测试样本,其余25组数据作为训练样本。采用Levenberg-Marquadt反传算法对网络进行训练,其中目标误差goal=1e-010;最大循环次数epochs=1000;学习速率LP.lr=0.1;显示间隔次数=25。为得到输出结果,通过Y=Sim(net,p_test)进行仿真,网络输出结果为:T-test=(0.1704 0.3936 0.8429),建筑能耗的实际结果为:Y=(0.2256 0.3263 1.0000),可以看出最大的误差仅为0.1571,在合理的范围内。
利用该模型,对2009年统计年鉴中缺失的2008建筑能耗数据进行预测。根据各指标数据预测得到2008建筑能耗约为45571万吨标煤,参考政府间气候变化专门委员会提出的排放因子,按一吨标准煤完全燃烧排放CO2量为2.66吨,排放NOx量为10.50kg,可知2008年预计由于建筑能耗而产生的CO2量为121218.86万吨,NOx排放量为478.49万吨。按照我国建筑业的未来发展规模,预计“十二五”建筑业的行业能耗将达到年均61101.47万吨标煤。
四、“十二五”建筑业低碳经济的规模效益预测
在全面深入贯彻落实科学发展观的指引下,“建设资源节约型社会,应对低碳经济挑战”是“十二五”时期建筑业发展基本战略之一。随着社会各界对建设项目建造水平的要求不断提高,建筑业节能减排的外部约束加大,产业素质提高成为今后行业发展中亟需解决的问题。在满足社会发展和民生工程需求的前提下,建筑业必须淘汰落后技术工艺及材料。对此,建筑业企业必须制定建筑低碳经济应对战略,在行业主管部门和协会的指引下,尽早全面贯彻落实建筑节能政策,并引导和促进企业技术进步机制形成。
在此环境下,根据新建民用建筑全面执行建筑节能65%设计标准要求,“十二五”期间,依据改革开放30年的建筑业统计数字预测,年均新建城镇住宅规模将达到年均8.8亿平方米,可带来年均节能效益:节约标准煤39715.96万吨,减少CO2排放量105644.4万吨。
五、结束语
建筑业虽然是我国国民经济的支柱性产业,但建筑业的高能耗致使整个行业的增值能力很低,我们应当看到建筑业向低碳转型后的巨大经济效益及未来广阔的发展空间。因而,在可持续发展与低碳经济的要求下,建筑业必须拿出切实可性的对策,以利于其未来健康稳定快速的发展。
参考文献:
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一、建筑节约能耗的几点措施
1.使用纳米透明隔热涂料。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。纳米透明隔热涂料可采用喷涂或刷涂技术涂与各类建筑物的玻璃上。在夏季,能抑制65%太阳能辐射不进入室内,并能保证透光率达到70%,能使室内温度低于室外温度达到4℃~7℃,测试表明,夏天开空调时,空调的耗电量可从原来303度降低到208度,可节电20%~30%左右;在冬季,隔热涂膜的特殊金属膜呈透明型、引进可视光,长波长的暖气能在室内反射,使室内的暖气(远红外线)约90%不外流。
2.建筑节能中太阳能的利用。太阳能是绿色能源中最重要的能源,是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源,其优点是极为丰富、洁净、安全、价廉,对生态平衡没有任何影响。
有关资料表明,我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103~8.4×106kJ/(m2・年)之间,相当于2.4×104亿t标煤。全国总面积三分之二以上地区年日照时数大于2200h,日照能量在5×106kJ/(m2・年)以上。我国、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高,属太阳能资源丰富地区;除四川盆地、贵州省资源稍差外,东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区。
在建筑中加强太阳能的利用是实现可持续发展的重要环节,太阳能可以为建筑供暖、供热水、供电,甚至能够提供建筑物的全部能量。我国北方被动太阳房采暖节能60%~70%,平均每平方米建筑面积每年可节约20kg~40kg标准煤,有着良好的经济和社会效益。
3.注重墙体节能。多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果又好,因此,发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。
4.关注门窗节能技术。在整个建筑物的热损失中,而门窗缝隙空气渗透的热损失则占20%~30%。所以,门窗是围护结构中节能的一个重点部位。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射3个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成。为此,要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用,增大窗户的整体传热系数以减少传热量。
塑钢门窗不仅防噪隔声功能显著,防雨水渗漏能力强,空气渗透量小,更主要的是塑钢门窗的导热系数极低,隔热效果优于铝材1250倍,在采暖和制冷上,能耗要低30%~50%,室内空调的启动次数明显减少,耗电量也显著减少。
二、建筑节能的经济效益
节能建筑由于使用了节能材料,往往会增加初期投资,使建设费用增加。但从能量效率方面分析,节能建筑有着非常可观的效益,并能在一定的年限内回收节能投资费。而且,在节能收益和节能投资平衡后,节能建筑就进入了纯收益期,在使用周期内可节约大量费用。从一些节能试点小区实际情况分析,住宅建筑节能投资增加额/住宅建筑本身的造价=6/1。与此同时,从规划设计的角度来看,可以节约锅炉供热设备和采暖系统建设的投资,并且在建成使用后可以节约能源支出,节约运行管理费用。试点表明,节能建筑的投资回收期一般在3年~7年左右。节能建筑经济分析可参照如下几个指标来进行。
1.节能投资。节能建筑在一般情况下,加强围护结构的保温隔热性能,建筑工程造价势必也要相应地提高。在我国,节能50%住宅的投资增长率一般可控制在10%以内。
2.节能收益。随着国民经济的发展,节能率指标也在逐步提高。节能建筑的设备运行负荷比传统建筑小,其维护费用也相应的减少;建筑物由于受到良好的隔热保温措施的保护,从中就节省了一笔维护开支。
3.投资回收期。节能建筑的投资回收期一般不应超过8年。
4.生命周期收益。节能投资是一次,而收益是一个长期的过程。因此,更科学合理的分析节能建筑的经济效益,应该采取建筑物生命周期的计算方法:节能建筑生命周期收益=非节能建筑生命周期总费用-节能建筑生命周期总费用。