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关键词:幕墙;节能技术;建筑;动态节能;
中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
1、引言
随着社会的发展,人们对于节能和环保的要求越来越高。因此,在建筑中融入节能理念不仅是响应国家政策号召的必然措施,也是提升建筑企业形象及产品质量的有效途径。在建筑节能中,幕墙节能技术及动态节能技术的应用属于一个重要的内容,基于此,本文关于这方面的探讨具有很强的实践指导作用。
2、建筑幕墙节能技术概述
幕墙也被我们称之为悬吊挂墙,主要是指建筑主体结构外侧位置悬挂的轻质围墙,一般是由板材及金属结构构成,具有一定位移的能力,属于不承担主体结构荷载的一种护结构。我们生活中常见的幕墙多是由面板及其后面的支承结构构成。这类墙体具备质量轻、保温、防火、防水、隔音、隔热等要求,因此,近年来各国也在不断地对其进行研究,节能就是研究的一个重要领域,而且目前在这方面已经出现了比较大的突破,为低碳节能环保的经济趋势注入了新的活力。
具体来说,幕墙节能具有以下要求:能够降低温差传热的热负荷损失;能够提升幕墙气密性;能够降低太阳辐射;而幕墙的节能方法则主要包括:玻璃节能法、铝合金断热型材节能法、双层结构体系节能法以及遮阳体系节能法等。
3、建筑幕墙节能技术
3.1幕墙节能材料的选用
在幕墙节能材料的选用方面,主要可以分为玻璃材料的选用以及铝合金型材的选用。
玻璃材料的选用
玻璃的面积在建筑物外窗以及玻璃幕墙中所占的比例比较大,它参与到比较多的热交换,因此,玻璃属于幕墙节能中的一个关键内容,具体来说,以下几种新型玻璃对于幕墙节能比较有利。
首先,阳光辐射控制玻璃,在这种玻璃中,可以分为光谱选择透过性玻璃以及透过率可调玻璃这两种。限于篇幅,这里仅对光谱选择透过性玻璃进行分析:其原理是在玻璃表面进行一些特殊材料层的覆盖,使不同的辐射具备不同的透过率,并对紫外线及红外线成分进行阻挡,起到制冷节能的效果。
其次,隔热玻璃,这种玻璃是以中空玻璃技术作为基础所开发出的一种新型玻璃,具有很强的隔热效果,具体又可以分为惰性气体隔热玻璃、气凝胶隔热玻璃、真空隔热玻璃。这里仅以惰性气体隔热玻璃为例进行分析:通过将惰性气体注入到中空玻璃的空腔中,能够使玻璃具备更好的隔热性能。当前注入氯气的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm三层中空玻璃已经出现,配合结low-e技术,其传热系数能够达到0.7w/(m2・k)。
(2)铝合金型材的选用
在铝合金型材的选用方面,由于窗口的材料不同,会对外窗传热系数造成比较大的影响,因此我们不能对其进行忽视。具体来说,木窗框以及塑料窗框本身具有比较小的传热系数,对外窗传热系数的影响并不会很大,而对于钢窗框以及铝合金窗框而言,由于这类窗框使用的材料本身就具有比较大的导热系数,因此将会产生热桥,这会给外窗传热系数造成比较大的影响,所以我们要在断桥位置采取一定的措施来实现节能目的。在铝合金断桥处理的过程中,我们可以使用的材料及方法有很多,比如聚酷胶(pa)断热条以及聚氨酷(pu)等。另外,针对具有较高保温性能要求的外窗来说,则要使用铝型材,这是因为这类材质具有非常好的断桥效果。
3.2幕墙节能体系的使用
(1)双层幕墙技术
当前幕墙行业为了更好地实现节能这一目的,在幕墙结构方面开展了很多必要的探索,而且也取得了一些非常不错的成绩,举例来说,双层幕墙技术就是其中比较重要的一项内容。双层幕墙技术的主要原理是使用双层玻幕构成循环幕墙,并对这两层幕墙都进行通风口的设置,夏季时候将外层的上下通风口打开则可以使中间空气层温度升高,进而使其上升,产生空气流,在这个过程中由于存在着烟囱效应,则可以很好的起到降温效果。至于冬季的时候,则将外层通风口关闭,打开内层的通风口,则在阳光照射下,夹层空气温度将升高,产生温室效应和微量气体循环,进而起到提升室内温度的要求。
(2)节能百页技术
这种技术是以传统百叶遮阳技术作为基础,对其进行改造所获得的。具体来说,建筑冷热负荷和太阳直射有着最为直接的关系,而通过百叶遮阳技术虽然能够对负荷总值起到一定的控制作用,但依旧存在着很多不足之处。相比较而言,节能百叶技术则可以形成一个循环通风道,避免了传统百叶技术的弊端。在这项技术中,中挂百叶由于能够对百叶的角度进行及时的调整,使其处于最好的状态,因此属于一个比较好的方案。
3.3光电幕墙动态节能技术及太阳光变向照明技术
(1)光电幕墙动态节能技术
具体来说,光电幕墙是一种具备安全、隔热、发电、装饰作用的新型幕墙,它主要的原理是通过光电板、光电池技术将太阳能转变为电能,其中最为重要的技术为太阳能电池技术,具体来说是对太阳光光子能量进行利用,进而使其半导体材料以及电解液材料中的电子产生移动,进而转变为电压,也就是非常著名的光电效应。由于太阳能具有清洁、可再生的特点,因此这种幕墙动态节能技术也是未来的一种必然趋势。
(2)太阳光变向照明技术
在加强太阳能的利用方面还有太阳光变向照明技术,它主要是通过在幕墙上安装光线反射设备使室外的阳光反射到室内,为室内的生活活动起到照明的效果。相对于传统“光柱”形式,这种方式所获取的太阳光不仅更加均匀、柔和,还不会在电视或者电脑的屏幕上形成眩光,并且可以很好的深入的建筑物的一些周边位置,对于降低照明费用有着很好的效果。
3.4生态幕墙及其动态节能技术
(1)生态幕墙
随着建筑生态化理念的进一步深入,生态幕墙的概念应运而生。其中,生态建筑指的是能够对其建筑色彩和建筑生态进行改变的建筑。而在这种建筑中,能够满足其改变要求的建筑幕墙则是生态幕墙,这种幕墙属于使用“可持续发展”作为原则,并利用高新技术来实现的一种建筑护结构。
一般来说,生态幕墙与周围生态环境之间会成为一种缓冲区,既能够避免外部气候对于室内温度的影响,也可以对微观气候调节起到很好的促进效果,并能够满足人们舒适性方面的需求。在这方面比较具有代表意义的建筑有德国法兰克福的银行大厦、柏林的得比斯大厦以及英国的建筑研究所办公楼等。
(2)生态幕墙的性能特点
相较于传统幕墙,生态幕墙具备以下几个方面的特点:首先,生态幕墙可以和环境成为一个有机整体,相对于以往的幕墙及环境分离具备更好的节能效果。
其次,生态幕墙对于资源的充分利用比较注重,而且在太阳能的利用方面也有很大的优势,因此节能效果更好。
此外,由于生态幕墙在设计的过程中注重建筑物和周边环境的融合,因此它具有更强的美观性。
4、结语
建筑幕墙节能技术是建筑节能领域中的一个重要内容。随着这方面需求的加大,当前各种新的技术不断涌现,在这种背景下,我们作为建筑设计人员,务必要加强对于这些新技术的学习和探索,只有这样才能使设计出来的建筑具备更好的节能效果。
参考文献
[1] 侯菊,郑钧升.玻璃幕墙的能耗及节能设计[J]. 科技资讯. 2009(31) .
【关键词】夏热冬冷地区 节能建筑施工技术 质量控制
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
建筑节能是保障国家能源安全、保护环境、提高人民生活质量、建设节约型社会的重大举措。进入21世纪,能源紧缺问题不断加剧,能源问题是全球面临的一个重大挑战。能否有效利用资源、降低能源消耗关乎我国经济的前途,也关乎全球的经济发展。
节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法,对建筑规划分区、群体和单体、朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后设计出的低能耗建筑。在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
一、施工的一般要求
夏热冬冷地区的节能建筑主要从外墙、屋面、门窗等方面提高围护结构的热阻值和密闭性,达到节约建筑物的使用能耗的目的。施工单位的项目经理和技术负责人应根据节能建筑设计施工图,结合其特殊性,制定施工方案,设立有效的质量控制点,严格按照操作程序施工,保证必需的施工周期,加强施工操作人员的岗前培训和施工技术交底。材料员应根据设计技术指标,采购质优价低的节能建材,并查验有关质保资料,必要时应进行试配,经测试后确定。质检人员应从各方面把好质量关,并做好记录。
二、夏热冬冷地区节能建筑设计要点
1、充分利用自然调和效应来实现建筑的被动降温。目前夏热冬冷地区都使用空调来实现降温,但空调只能解决局部问题,而且将室内的热量转移到了室外。而自然调和效应来自于风土的建筑智慧,立足于让自然气候要素作用于建筑物表面,从而促使建筑物实现被动降温,这种降温方式在降低能源消耗的同时,还能减少环境污染,是真正促进建筑节能可持续发展的手段。因此,在夏热冬冷地区建筑设计中采用自然调和效应十分必要。在建筑设计中运用自然调和效应在很多国家已经取得了不错的成绩,能够有效地节约能源。
2、在进行节能建筑设计时充分考虑现有的绿色节能技术。随着全世界环保意识的增强,解决各种环境问题的科学技术也不断更新,在节能方面也不例外。现代绿色节能技术可谓日新月异 ,而且涵盖了建筑建设的各个工作环节。因此,在进行节能建筑的设计时,必须对现有的绿色节能技术有充分的了解,并认识适合于本气候区的节能技术,这样才能做到有的放矢,充分利用。
三、施工主要技术措施
1、墙体施工。(1)空心砖墙体。空心砖承重墙一般采用整砖平砌,孔洞垂直方向且长圆孔顺墙长方向设置,空心砖不宜砍凿,不够整砖时用实心砖外砌,墙中洞口预埋件和管道处,应用实心砖砌筑,并在砌筑时留出或预埋,不得随意凿孔和用水泥砂浆填孔,避免外墙体出现通缝、不密实、冷热桥的现象。(2)空心砌块墙体。施工技术部门根据设计施工图和工程的具体要求及施工条件绘制砌块排列图。要针对砌块建筑的墙体热阻值低、砌体和粉刷易开裂等不利因素,从施工角度提高砌块墙体的施工质量,主要从砌块质量、砌筑砂浆的质量和灰缝饱满度、粉刷层与砌块的粘结性和变形协调等方面加强技术措施。
2、墙体保温施工。墙体保温系统的施工是墙体节能措施的关键环节。墙体的保温层通常设置在墙体的内侧或外侧,设在内侧技术措施简单,但因热桥的存在保温效果不如外侧,设在外侧可节省使用面积,但施工质量控制不好易产生开裂、渗水、脱落、耐久性减弱等问题,造价一般也高于内设置。施工工艺一般采用抹灰、喷涂、干挂、粘贴等方式。针对不同的保温材料、不同的施工方法,采用不同的施工技术措施。(1)抹灰工艺措施。以各种轻骨料(如膨胀珍珠岩、膨胀蛙石、粉煤灰等)加入水泥、石灰、石膏等胶结料,并加入少量助剂按一定比例配制而成的保温砂浆,一般都采用抹灰的施工方式。保温砂浆应在基层质检验收合格,屋面防水层完工,与墙体相连的隔墙、门窗框、管线施工不破坏保温层的情况下方可施工,施工时环境温度不低于5℃,夏季应注意保湿养护。(2)干挂工艺措施。干挂工艺一般用于外保温,不仅保温效果好,而且利用空气层可大大提高隔热和防水性能,但由于建筑成本较高,一般用于公共建筑,多层住宅很少采用。
3、保温屋面施工。通常屋面保温是将溶度低、导热系数小、吸水率低、有一定强度的保温材料设置在防水层和屋面板之间,按此种铺法,可选择的保温材料很多,板块状有加气混凝土块、水泥或沥青珍珠岩板、水泥聚苯板、各种轻骨料混凝土板等;散料加水泥等胶结料现场浇注的有珍珠岩、蛙石、陶粒、炉渣等:采用松散料直接或袋装设置在尖顶屋面下或吊顶上部的有膨胀珍珠岩、玻璃棉、岩棉等;现场发泡浇注的有硬质聚氨脂泡沫塑料和粉煤灰、水泥为主料的泡沫混凝土等。倒置法主要将防水层置于保温层以下,可有效保护防水层,方便施工检修,但由于造价较高,住宅建筑尚未大量使用。夏热冬冷地区屋面同时应采取有效的隔热措施,通常在屋面结构上部或下部设置通风隔热层、采用高效保温材料隔热、屋顶结构上设反射层或蓄水植被等。
四、施工质量控制流程
1、施工准备阶段的质量控制。工程施工前,施工人员应首先熟悉设计文件、国家和本市有关建筑节能法规文件与本工程相关的建筑节能强制性标准。建筑节能工程开工前,应由项目技术负责人组织编制建筑节能专项施工方案和技术措施,并向项目监理单位报送。
2、施工阶段的质量控制。(1)首先应按要求将拟进场的建筑节能工程材料,构配件,设备报审表(包括墙体材料、保温材料、门窗部品等)及其质量证明资料向监理工程师报送。(2)当采用建筑节能新材料、新工艺、新技术、新设备时,应按要求向项目监理单位报送相应的施工艺措施和证明材料,由监理单位组织专题论证,经审定后予以签认。(3)加强对建筑节能施工过程进行巡视检查。对建筑节能施工中墙体、屋面等隐蔽工程的隐蔽过程、下道工序施工完成后难以检查的重点部位,应通知监理人员进行旁站或现场检查,由监理予以签认。(4)及时向项目监理单位报送的建筑节能隐蔽工程、检验批和分项工程质量验评资料,由监理工程师审核并予以签认。
3、竣工验收阶段的质量控制。建设单位委托建筑节能测评单位进行建筑节能能效测评,并将建筑节能工程竣工资料报送向项目监理单位审查。由建设单位组织对包括建筑节能工程在内的预验收,对预验收中存在的问题,项目部应认真进行整改。
五、对我国建筑节能的几点建议
1、借鉴他国经验并结合本国情况进行具体设计。世界上属于夏热冬冷气候的国家和地区并不少,而且有很多还是发达国家,比如美国、日本和韩国的某些地区。虽然我国的具体气候情况与这些国家有差异,但是夏热冬冷的一些基本特征并无太大区别,而这些国家由于经济发展水平和科技发展水平都优于我国,他们已经在建筑节能方面进行了许多的实践,也取得了许多的成果,这些都可以成为进行节能建筑设计可贵的参考经验。比如,我国夏热冬冷地区的一些城市建筑物的窗户窗体面积都比较大,建设单位大多只考虑到大窗户比较美观,而忽略了在建筑外墙采用外遮阳措施,从而使得窗户能量的损失极大,与节能的要求背道而驰。而国外在这方面早有经验,在进行设计时按照纬度、日照高度、夏季平均辐射度等选择合适的遮阳系统,这种科学的方法会对节能设计和实践起到十分有效的作用。
2、充分运用自然调和效应的几个特征和方法:(1)建筑物应该采用有遮阳系统的大开窗,并让开窗相对,尽量减少建筑的进深,这样可以促进建筑物内部的通风和对流;(2)墙面设计宜为浅色,这样可以有效地降低墙面对室外热能的吸收,因为浅色墙面具有反光的作用;(3)建筑物的屋檐应该尽量往外伸,这样可以有效地避免阳光直接射到建筑外墙面以及建筑窗口上面;(4)建筑物周边应该加大绿化,这样可以促进空气的冷却;(5)在条件允许的情况下,可以多采用屋顶绿化和墙面绿化,这样可以有效地阻挡外部热量进入室内,同时美化建筑环境。
节能建筑不仅可以促进我国建筑产业全面快速健康发展,而且还可以不断推进我国建筑产业的可持续发展与升级。此外,节能建筑在节能降耗、减少污染、降低排放等方面具有积极的意义与作用。因此,我们必须高度重视,积极采取有效措施,大力发展节能建筑产业,促进我国节能建筑产业的全面快速健康发展。
参考文献:
[1] 柴卫.建筑施工节能技术[J]. 甘肃冶金. 2011(04)
[2] 李文标.冬季混凝土施工质量控制措施[J]. 西部探矿工程. 2006(03)
[3] 王悦.建筑节能与墙体保温[J]. 炼油与化工. 2010(06)
[4] 何琼.我国建筑节能若干问题及思考[J]. 工程设计与研究. 2009(01)
关键词:基础建设;资源消耗;节能施工
一、工程施工中节能技术的意义
在我国现代建筑工程施工中,节能施工技术的应用已经得到社会的广泛关注。节能施工技术应用的意义是极其重大的,不仅对建筑工程行业技术的发展与创新有着很大的推动,同时也间接促进了建筑工程行业技术应用水平的整体提升。有效降低了建筑工程的施工成本。建筑工程节能施工技术强调的是对于传统能源的节约利用,而是尽量多的应用太阳能、自然光线、天然材料等无污染的可循环资源,这也就无形中减少了人造建筑材料的利用,自然也就在客观上减少了建筑工程施工成本的投入,对于工程项目经济收益与社会效益的实现也是极为重要的。对于建筑工程整体技术应用水平的提升也是非常重要的。因此,节能施工技术的应用绝不是单一技术种类的表现,而是引起发建筑工程施工中其他技术种类集体爆发的一个起点,其具有连结与带动的意义和作用。总体来说,我国建筑工程中节能施工技术的应用主体上呈现出全方位、多角度、立体化的发展趋势,但是,建筑行业施工技术管理人员切不可固步自封,而是要坚持发扬与时俱进的创新精神,不断对现有的工民建筑节能施工技术的进行全面的改革与创新,以促进我国建筑行业的全面、健康、和谐、稳定发展。
二、建筑节能目前存在的主要问题
1、节能降耗政策问题。
(1) 缺乏配套完善的建筑节能法律法规。
(2) 经济调控政策措施上有待强化。
(3) 缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策和必要的资金支持。
(5) 建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足。
2、节能降耗管理问题
管理不善造成巨大浪费,一个节能建筑或节能系统,前期的设计、施工、调试只是开始。在其今后的整个漫长生命周期中,运行管理对于节能是至关重要的。
三、提高工民建节能施工技术措施和途径
1、对建筑节能要加强宣传,积极推进建筑节能工作的开展。
通过一系列的有效途径,宣传建筑节能的政策和法规,以及建筑节能对国家的能源安全、社会经济能够可持续发展的重要性。政府的有关部门与建筑的研究单位,建筑施工、建筑开发、建筑设计、建筑监理以及物业管理都需要积极主动的参与到建筑节能这一集约型社会的事业中,以确保建筑节能的法律法规和相关政策与技术可以真正得到贯彻于施行,进行建筑节能试点示范工程,利用建筑节能技术和与之相配套的产品、新能源、可再生能源,公共的知名建筑的建筑节能改造多种形式的推广示范,积极稳妥的推进建筑节能开展。
2、 严把建筑节能设计关。
制定建筑节能标准规范要针对当地的社会经济发展水平和气候条件,制定颁布实施建筑节能设计标准,形成比较完善的民用建筑节能标准体系,出台工业建筑和公共建筑的节能标准。建立建筑节能、节地、节水、节材和环境保护的综合性的标准体系,规划部门要从节能角度进行城市、住宅区和建筑群体规划,设计部门要充分考虑建筑楼体的排列组合形式,建筑物的朝向、体型、体量、平面布置绿化、外部围护结构,新型节能材料和技术的应用。
3、不断创新和加强对新型建筑材料的研制和应用。
节能技术一定要以节能环保的新型材料为依托,在施工设计方面加以广泛使用,因而,材料的不断更新升级是必要的前提条件。为__了做到摆脱单纯的进口材料的现状,实现开发生产“自给化”,从而降低能源消耗和建设成本,开发新型建材是当前的首要任务,必须增加资金与技术的投入,攻克难关,保证我国工民建施工中节能技术的全面发展和应用。
4、加强节能技术的理论创新,注重理论与实践相结合。
在实践中建立健全建筑节能政策体系和建筑节能技术支撑体系,在技术的不断成熟与稳定中,注重创新性和实践性相结合,提高节能技术的现实使用率,最大限度的发挥节能效果和环保效果,在实践中发展技术,创新技术。大量进行调研,借鉴优秀案例,吸取经验,从而更好地完善设计和应用。
5、注重人才培养和管理,加大人才投入。
要不断的吸引掌握先进节能技术的高科技人才参与工程建设,从而更好地普及和推广节能技术应用,勇于探索和创新。不断扩展节能技术在我国的应用空间,进行全方位、立体式的材料研发和技术攻关的同时,加强节能监控制度的应用,依据法律规定和成本需求制定出科学合理的节能标准,从而实时准确又有针对性地调整技术创新方向和技术提升程度。
6、注重国际问题的交流与合作,借鉴国外先进技术在工程施工中的应用。
我国目前节能技术和新型建材的开发和研制处在相对稳定的状态,但是仍是起步阶段,还有很大的潜力空间需要挖掘,因而,在具体工程中注重国际交流与合作,吸引先进技术,相辅相成,尤为重要。在双赢的基础上,真正实现我国工民建施工节能技术的飞跃,从而加大节能技术的应用范围和效果。
关键词:净零能耗建筑;主动和被动技术;技术对比;系统评估
引言
据清华大学建筑节能研究中心的《中国建筑节能年度发展研究报告2020》显示,2018年全球建筑运行占全球能耗的比例为30%,而我国的该比例为23%。考虑到我国仍处于城镇化建设时期,未来建筑的运行能耗将占更大比例[1]。因此,降低能源消耗、推进绿色节能技术正逐渐成为未来建筑领域的主要发展方向。随着净零能耗概念不断深入人心,越来越多的建筑设计者践行这一理念。
一、案例比较
本章节会对中美多个气候区域的净零能耗建筑进行深入比对,重点关注主动式节能技术,相关数据详见表1。当对不同气候区的示范建筑进行横向对比时,可以总结出以下两点:(1)年综合能耗目标与建筑面积呈一定负相关关系。随着建筑面积的增加,年综合能耗目标呈明显下降趋势。这种负相关的主要原因在于当建筑面积增大时,建筑供冷供暖的能耗在单位面积上的分摊会逐步降低;(2)目前的示范公共建筑集中在办公和教学建筑。且由于建筑整体的规模普遍较大,存在着“净零能耗区域”而非“净零能耗建筑”的情况。
1.主动式节能技术
主动式节能技术主要针对的是与建筑使用、人员活动相关的能耗设备。不同气候区域项目选取的主动式节能技术有较明显的不同,其中最主要的区别在于采取的冷热源方式的不同。表2总结了各个对比的示范项目所采用的主动式节能技术:(1)在照明上,高效LED灯是大部分示范项目的首选,同时根据不同的项目配备了不同的照明控制装置:对于功能区域独立的部分采用分区控制。(2)在冷热源选择上,不同的示范项目根据各自所处的气候区和建筑负荷选择不同的技术。对于地热资源丰富的区域采用地源热泵,对于干燥气候区(例如甘肃兰州)适宜蒸发冷却机组,对于建筑周围存在热电厂、太阳能等廉价热源的可优先考虑外部热源。在建筑需求能被满足的情况下,多联机系统可以带来更灵活的设备运行。除去技术的选择,在规划冷热源设备规模上,需要设计者对建筑的使用习性进行预估,从全年的角度统计分析不同负荷程度的时间占比,合理分配各个机组的类型和装机容量,避免长期出现设备供应能力远大于需求的情况。(3)在通风上,很多项目都采用了热回收机组。一些项目利用所在区域独特的气候条件,引入了具有特点的通风模式,如四川成都项目的夜间通风预冷、甘肃兰州项目的新风地道预热预冷。在通风这一项,美国西雅图的布利特中心还引入了控制手段,通过对需求的感知控制通风的程度。
二、我国建筑技术特点及比较
1.我国建筑技术特点
从中国净零能耗示范建筑项目的现况来看,由于大多数示范建筑刚建成,缺乏实际运行的数据和经验,或已有运行数据和经验公开度不足,暂时导致了示范建筑“信息孤岛”现象。在未来,随着净零能耗建筑的投入使用,通过对运行数据分析可以进一步反馈已有技术细节存在的缺陷,帮助设计者和研究者进一步完善中国净零能耗建筑技术体系。从技术角度来看,仅有个别项目探讨了智能控制,但深度不足,仍然局限在建筑群控的角度,这是目前净零能耗技术体系中较为缺失的一部分。
2.未来发展方向
根据我国建筑技术特点的讨论和分析,本文认为未来中国净零能耗技术将会将更多的精力和研究集中在主动式节能技术的升级上。图1阐述了在净零能耗建筑改造过程中不同技术领域能承担的部分。在现有的普通建筑中,只存在能源的消耗(电力、燃气等)而不存在能源的生成,因此在普通建筑中能源使用严重偏向支出(如图1中实线部分所示)。为了尽可能实现建筑净零能耗的目标,参考西雅图布利特中心的实践经验[18],可以通过被动式节能技术实现总节能潜力的50%,主动式节能技术实现总节能潜力的45%,其他节能措施实现5%,再加入可再生能源技术,最终达到净零能耗收支平衡的目标。在主动式节能技术中,通过基础建筑群控技术(包括照明系统的声光控制、区域控制,能源设备的基本群控等)可以实现总节能潜力的25%,通过更加智能化的AIoT控制技术可以实现总节能潜力的20%。AIoT技术是近年来随着人工智能(AI)和物联网(IoT)技术不断发展而兴起的更加智能化的设备控制技术。它基于物联网传感器对控制对象的全方位感知,利用人工智能算法根据建筑实时需求改变设备控制参数,从而做到在建筑负荷较低的时段调整制冷设备的温度设定,关闭不需要的末端设备,在负荷较高的时候寻找系统运行参数的组合最优值。这样的AIoT控制技术打破了原有的依赖运维人员经验的设定方式,更多通过系统实时运行的数据和状态进行调整。
三、结语
推进建筑的净零能耗,能够极大地促进建筑节能减排,进而减轻建筑能耗对全球变暖产生的不利影响。本文通过中美典型气候区净零能耗示范项目的资料和数据,在不同技术维度上横向比较各项主动式和被动式建筑技术,分析目前净零能耗建筑技术在我国落地的重点、难点和不足点,并以此为依据提出了对未来我国净零能耗建筑技术体系的展望。目前我国已将近零能耗建筑被动式节能技术推广应用到净零能耗建筑中,但在主动式节能方面仍缺乏以AIoT为基础的智能化控制,未来可在此基础上通过数据驱动实现进一步节能。
参考文献:
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2020(农村住宅专题)[R].2020.
[2]彭亿洲,欧阳学,刘世辉,杨鑫蕊.夏热冬冷地区净零能耗建筑示范研究与实践——中建科技湖南有限公司综合楼项目[J].建设科技,2020(409):47-54.
[3]孙冬梅,郝斌,李雨桐,何联涛,牛润卓.夏热冬暖地区办公类建筑净零能耗技术路径研究与时间——以深圳未来大厦为例[J].建设科技,2020(409):37-43.
[4]高庆龙,冯雅,窦枚.夏热冬冷地区净零能耗示范研究与实践——以中建滨湖设计总部项目为例[J].建设科技,2020(409):44-46.
[5]彭建明,赵周洋,彭晴.寒冷地区净零能耗建筑示范研究与实践——兰州新区中建大厦项目1#办公楼[J].建设科技,2020(409):55-60.
[6]李强,张元会,吉柳.寒冷地区净零能耗示范研究与实践——以北京市未来科学城第二小学办公及宿舍楼项目为例[J].建设科技,2020(409):61-65.
[7]张彧,任立,唐献超.美国“净零能耗”建筑的新发展及启示——以美国教育类“净零能耗”建筑为例[J].建筑技术,2020(03):126-129.
1绿色建筑中节能技术实施原则
1.1人本化原则
在进行绿色建筑施工设计的过程中,为了发挥出节能技术的特点和优势,设计人员要遵循人本化设计理念,将建筑细节处理得当,提高绿色建筑规划设计的科学性和合理性,做好进风口与出风口的合理安排,保证室内空气的清新和通畅,进而实现室内空气质量和室内舒适度的提升。在采光方面,设计人员要结合用户需求,合理设置建筑采光面,采用先进隔音技术和吸声材料,如采用“轻钢龙骨+石膏板隔墙”的方式进行隔音,保证房屋建筑的隔音效果,进而提高绿色建筑的舒适度。
1.2低耗原则
在应用节能技术的过程中,其低耗原则主要从以下两方面入手:①绿色建筑施工过程中,最大化降低建筑施工材料的能源消耗或者是浪费,提高生产运输中建筑施工材料的利用率,施工管理人员要加强材料的使用管理,加大现场监督力度,这样可以对施工材料的使用进行实时监控,以达到节约目的。②在绿色建筑施工规划阶段,实现能源消耗最小,这种能源不仅突出在施工材料方面,还有人工与电力等能源,在停工期间所有施工设备都要及时关闭,采用现代化施工技术代替人力,以达到节约能源的目的。在实际绿色建筑项目实施中,低耗原则不仅可以降低项目施工成本,实现绿色建筑工程经济利益的最大化,同时还符合环保节能战略要求,走可持续发展道路,进而提高绿色建筑项目的社会效益。
1.3创新原则
在进行绿色建筑工程施工中,为了推进建筑节能技术的应用的,施工单位要推进新型清洁的能源的合理运用,利用循环可再生资源的优势,降低能源压力,进而促进绿色建筑的可持续健康发展。例如,设计人员引入光伏太阳能资源,加大太阳能在建筑领域中的应用,在建筑物屋顶、墙壁或者是玻璃等位置合理设置太阳能设备,利用光电转换,将太阳能成功转化为的热能与电能,以供应建筑日常运转需求。除此之外,设计人员要以环保理念为核心开展绿色建筑规划设计工作,最大化降低建筑垃圾的形成,以免给周边环境造成影响,进而不利于绿色建筑的实现与发展。例如,泉州亿隆美仙山工程在实际施工中,做到了节地、节能、节水的基础上,还有效保证了绿色建筑室外环境和资源利用,进而达到了绿色建筑的核心目标,为我国建筑行业的可持续健康发展做出了巨大的贡献。
2绿色建筑中常见的节能技术
2.1太阳能技术
①太阳能集热器。太阳能集热器主要吸收太阳辐射形成热能,并将其热能传输到传热工质的装置。在实际应用中,太阳能集热器分为平板型、真空管型等两种类型,平板型太阳能集热器利用明盖板将太阳辐射投射在吸热板上,吸收后转化为热能,并将热量传输给传热工质,不断提高热量温度,进而促进集热器能量的输出。而真空管太阳能集热器把盖层和吸热体间空气转化为真空,核心元件为全玻璃真空太阳集热管,将太阳能转化为热能,进而加热内管传热流体。②太阳能热水器。太阳能热水器主要借助太阳能量加热水,作为一种可再生能源技术,根据运行原理分为主动型、被动型,主动型太阳能热水器在含水槽、集热器的基础上,还具备水循环泵、控制温度等功能,而被动型太阳能热水器只有含水槽与集热器。例如,应用太阳能热水器可以实现办公生活区洗浴热水、施工及办公生活区域夜间路灯照明等,进而有效降低电能消耗。
2.2风能技术
风能主要是通过地球表面空气流动而形成的动能,作为一种清洁资源,风能资源对环境不会造成任何污染与破坏,逐渐形成广受关注的绿色资源。对于建筑而言,风能主要应用在建筑朝向开口和维护结构热工设计方面,特别是在夏季,要借助自然通风改善室内热环境,提高室内环境的舒适度。风能技术在绿色建筑中有以下两点应用方式:①被动式风能利用。被动式风能利用根据热压原理与风压原理实现室内自然通风,并主要涉及到单面通风、贯流式通风以及中庭通风,不仅符合绿色建筑节能要求,同时提高室内环境舒适度,进而有利于环境健康的建设发展。②主动式风能利用。主动式风能利用主要以风力发电为主,利用风能发电供给建筑运行的能源需求。风力发电主要将风所产生的动能转化为机械能,再由机械能转化为电能,其发电原理为图1所示。
2.3浅层地热能技术
浅层地热能主要是储藏在地表下数百米的范围内的地质体的恒温带中的可开发利用的热能,作为一种吸收太阳辐射和地表后的能量转化形式,具有分布范围广、储存量大的特点,主要应用在土壤源、水源热泵技术中,利用换热系统,将地下水与岩石体中的热能进行交换,以消耗少量电能驱动热泵,进而达到建筑物的制冷与供暖需求。其具体表现方式为以下几点:①地源热泵技术。地源热泵技术主要借助管路、介质和设备把低品位热源能量转化为高品位能量,构建建筑物空调系统,达到制冷或者是供暖的目的。②覆土建筑。覆土建筑主要指全部或部分被土质覆盖的建筑,借助覆土优化建筑物热工性能,促进建筑能源的节约。
3绿色建筑中节能技术的实施要点
3.1外墙保温、节能设计
建筑外墙保温主要通过厚重砖墙与多层窗户进行构造与实现,其核心目的为强化护结构系统的保温功能,以达到减少热量消耗的目的。在绿色建筑实际应用中,设计人员要选择导热系数小的建设材料,合理设计外墙结构,在保证建筑物外墙保温性能的基础上,尽量减小外墙厚度,进而扩大建筑物室内面积。其外墙内、外保温结构为图2~3所示,为了强化建筑物绿色节能特点,规划设计人员要根据当地气候特点与地理位置合理设置外墙节能结构与遮阳绿化等节能措施,建筑外墙采用玻璃幕墙,并合理设置外饰面、钢筋混凝土、空气层、保温层以及内饰面,不仅在材料方面的有效地实现了环保,还能有效地提升建筑物整体的装饰效果,进而提高建筑物外墙保温性能与隔热性能。
3.2屋顶节能设计
在建筑物屋顶设计中,本文主要介绍倒置式保温屋面设计,在屋顶防水层上设置保温层,除了提高防水层屏蔽效果和防护效果之外,还可以降低室内空调能耗,改善和优化室内热环境,进而全面提高建筑物室内环境的舒适度。相比于传统屋顶设计而言,倒置式屋顶设计结构简单,具有极强的防水性与抗湿性,达到室内保温隔热功能的基础上,还有效延长了建筑物使用寿命,进而达到绿色建筑的建设要求。在实际施工中,施工人员要在防水层上设置保温板,利用天然石块、预制混凝土块、聚苯板铺设在纤维层上,以此作为保护层;或者是在的防水层上设置隔热专用水泥砂浆,这种铺设方式造价低,但不容易维修,易破坏防水层。
3.3照明节能设计
在进行建筑物照明设计的过程中,围绕绿色建筑核心理念,以降低电能消耗为重点工作,大量应用光纤照明的方式,除了贯穿到建筑物整个照明系统之外,还要对照明情况和使用方式进行综合设计与规划。从属性方面看,光纤照明相比于普通照明灯具而言,具有寿命长、耐用性高的特点,并作为光纤照明系统的重要内容,可以有效节约电能消耗,符合绿色建筑的核心要求,进而达到建筑物照明系统设计的最终目的。例如,楼道内可以设置声控照明,照明系统对声音较为敏感,一旦感应到声音就会照明,而无声的时候则关闭照明,有效节省电能,满足绿色建筑节能要求,进而达到建筑物照明系统设计的最终目的。
4结束语
本文通过对绿色建筑节能技术与实施要点的研究,在分析绿色建筑中节能技术实施原则的基础上,提出太阳能技术、风能技术、浅层地热能技术等建筑节能技术,列举绿色建筑外墙节能设计和屋顶节能设计,不断优化和完善绿色建筑节能体系,落实建筑节能技术在建筑建设中的应用,进而促进绿色建筑的实现与发展。
作者:庄寿疆 单位:福建省第五建筑工程公司
参考文献:
[1]林波荣,肖娟.我国绿色建筑常用节能技术后评估比较研究[J].暖通空调,2012,10:20~25.
[2]蒋杰.基于新型节能建材的绿色建筑技术的经济研究[D].西南交通大学,2014.
[3]徐伟,邹瑜,孙德宇,于震,孙峙峰,李怀.《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》编制思路及要点[J].建设科技,2015,23:17~21.