前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇农村建筑节能论文范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
论文摘要:分析了我国北方农村地区建筑现状,针对农村建筑的特点,提出一些建筑节能设计措施以及能源综合利用方式。强调农村建筑规划体系建立和建筑节能的管理,以期为北方广大农村农民提供一个健康、舒适的节能建筑。
随着现代化建设的发展,我国农民的生活水平不断的提高,他们对自己的居住条件的要求也越来越高。长期以来,我国北方农村地区建筑特点是占地多,建造技术水平低,缺乏科学性,甚至是忽视最基本的建筑热工性能和舒适性要求,特别是缺乏统一的建筑规划,能源利用率低,导致其建筑土地利用率低,保温隔热性能差,能耗大,舒适度低。因此,为了提高农民生活质量,应以改善居住条件为重点,科学制定农村建筑规划体系,因地制宜地在广大北方农村地区推广建筑节能技术,发展节能建筑。
1农村建筑节能设计
1.1 北方农村建筑现状分析
我国北方地区农村建筑要适应日常居住生活和农副业生产的双重需要,居民建筑类型大多为单户、双户以及多户并联的建筑类型。长期以来,我国农村建筑大多为个人建造,农民随意建设,农村建筑缺乏规划和设计,造成建筑的功能划分不合理,用地浪费。在房屋建设的过程中,由于技术和施工条件的限制以及经济条件的制约,农民建房时多选用一些落后的建材,围护结构的设计仍采用传统的做法,致使其建筑能耗大,不利于节能。
1.2 建筑规划布局
我国北方农村大多地区冬季寒冷,夏季炎热。建筑规划选址中应充分利用当地的自然地理优势,根据当地的气候特点,合理地安排建筑与周围环境因素之间的关系。在建筑平面的布局时,要充分考虑当地农民的生活习惯,合理地安排建筑物功能分区。
1.2.1建筑选址应避免在山谷、沟底等区域,这主要考虑冬季气流在这些区域里形成对建筑物的“霜洞”效应,会使其能耗增加。建筑朝向应根据当地的地理条件和气候条件,选择最有利的自然采光和通风的区域,注意冬季防风和夏季有效利用自然通风,减少能耗。
1.2.2建筑类型上应多采用两户或多户并联的布置形式,减少建筑体系系数,有利于降低建筑能耗。
1.2.3根据当地农民生活习惯,将居住建筑和农副业生产用房进行合理的划分。例如将卧室、大堂宜布置在南向,饲养室、农副产品加工室宜布置在北向。
1.2.4规划中应注重绿化环境。绿化可以改善建筑群体的气候条件,可以调节气温、降低温室效应、隔热遮阳、减少噪声,是优化建筑室内环境、减少建筑能耗的有效措施。
1.3 建筑围护结构节能设计
1.3.1 外墙
外墙散失的热量约占整个围护结构总能耗的25~28%,因此应在寒冷地区的北方农村建筑外墙设计中应采用外墙外保温。依据当地已有的原材料,合理选择建筑外墙材料,推广使用空心砖或混凝土空心小砌块等节能砖。同时在建造时灵活选取构造措施,利用农村地区容易获得的材料(稻壳,麦秸等)作为外墙保温材料,使外墙获得良好的隔热效果。
1.3.2 屋面与地面
北方地区农村建筑屋面散热量占总散热量的15%左右,地面约为6%。在屋面建造时应采用坡屋顶,设置架空层或平屋顶,设置吊顶层。选用导热系数小,吸水率低,易于就地取材的保温材料。重视地面保温,在地面垫层下铺设廉价的炉渣等其他保温材料,并注意地面防潮设计,减少地面散热量。
1.3.3 门与外窗
长期以来,北方农村建筑的门窗建造较为简陋,大部分为单层,而且密封性较差。外窗的热损失量,约占整个房屋的30%。为了减少外窗的热损失,在满足自然通风和采光的要求下,减少窗墙比,应采用双层窗或单框双玻璃窗,增强其密封性,以此来提高窗的总热阻。外门应采用双层,若采用单层应作保温处理,提高外门的隔热性能。尺寸较大的门窗应在室内加装门窗帘,也有利于减少门窗的热损失。
2能源的综合开发与应用
2.1 太阳能开发与应用
北方农村地区有着丰富的太阳能资源,建造太阳能综合利用建筑,在屋顶放置太阳能利用设备可提供生活热水、采暖系统以及照明等综合应用。特别是近年来太阳能低温地板辐射采暖系统的应用,适合应用在无集中供暖的农村建筑。在过渡季节,利用太阳能热水还可以强化自然通风。
2.2沼气开发与应用
沼气是一种清洁的可再生能源。在北方广大农村地区各种农作物的秸秆,牲畜的粪便等都可以作为产生沼气的原料。沼气不仅用来解决农村燃料缺乏问题,也可以应用沼气进行采暖和照明等综合利用。另外沼液和沼渣可以作为有机肥料,施在农田和果园里。沼气建设与种养殖业结合,通过资源的优化配置,延伸了经济链,使能源得到有效的循环利用。目前我国农村大多采用单户的沼气建设,受技术条件的限制经常沼气产量不足,而且安全性较差。建议采用多户集中建造高效的沼气设施,集中管理,有效利用资源,这样能使沼气设施能源利用率高,便于为广大农民提供高效、洁净、安全的沼气能源。
2.3 其他能源的开发与应用
我国有着丰富的浅层地热能源,在北方农村地区可以开发利用当地的地热资源,为集中规划建造的村镇建筑群提供热源,宜于集中热水供应和采暖设施建造,从而节约燃料的使用。在北方农村的一些地区风能资源也较为丰富,利用其建造风力发电,供应日常的生活和照明用电,既方便又廉价,节约用电。
3农村建筑节能管理
农村建筑的节能不仅仅是在体现在节能设计,节能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑节能管理机制,是落实建筑节能规划设计的前提。首先,在新建农村建筑时应注重改变观念,统一规划建设,进行初期的建筑项目可行性论证报告以及综合利用能源的可行性方案设计。要按照节能设计和规范进行建造,加强节能设计,充分利用当地易于取得的廉价又节能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重农民节能意识培养,统一管理一些集中的公用能源设施,例如集中的沼气设施或采暖系统。
4结束语
目前,在我国北方农村地区由于经济条件的制约,多数农村建筑未能使用节能设计,这就需要国家和当地政府提供政策和经济支持,开发出适合在农村地区的廉价节能的建筑材料和能源利用设备,树立可持续发展观念,建立农村建筑规划管理体系,在农村地区大力推广节能建筑,为广大农民创造一个健康、舒适的居住环境。
参考文献:
[1] 牛明成,谷延霞,韩璐.新农村住宅节能研究[J].山西建筑,2007,33(22):238-239.
[论文关键词] 建筑节能 方法 对策
[论文摘要] 我国建筑耗能高,能源利用效率低,制约经济的发展。如何做好建筑能工作是摆在广大建筑行业工作者面前的迫切任务,本文从我国建筑节能现状入手,分析了建筑节能存在的问题及我国节能建筑发展缓慢的原因,提出了建筑节能的方法及节能对策。为建筑节能提供了理论和实践参考。
一、我国建筑节能现状
目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。我国建筑不仅耗能高,而且能源利用效率很低,单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出2倍~3倍。仅以建筑供暖为例,北京市在执行建筑节能设计前一个采暖期的平均能耗为32瓦/平方米,执行节能标准后,一个采暖期平均为21瓦/平方米,而相同气候条件的芬兰一个采暖期的平均能耗仅为11瓦/平方米,因建筑能耗高,仅北方采暖地区每年就多耗煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,我国现阶段城市房屋建筑中普遍存在围护结构保温隔热性和气密性差,供热空调系统效率低下等问题,以占我国城市建筑总面积约60%的住宅建筑为例,采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米,2000年采暖季平均能耗约为25kg煤/平方米,如果在现有基础上实现50%的节能,则每年大约可节省0.5亿吨煤。2006年底,全国政协调研组就建筑节能问题提交的调研数据显示:按目前的趋势发展,到2020年我国建筑能耗将达到10.9亿吨标准煤。建筑节能要求十分紧迫。
二、建筑节能存在问题
1.我国建筑能耗高,制约经济发展。建筑能耗约占社会总能耗的三分之一,我国建筑能耗的总量逐年上升,在全社会总能耗中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的30%,而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的35%左右,以此推断,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比重最终还将上升到35%左右,建筑耗能已成为我国经济发展的软肋。
2.高耗能建筑比例大,加剧能源危机。现在我国每年新建房屋20亿平方米中,99%以上是高能耗建筑;而既有的约430亿平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上,潜伏巨大能源危机。
3.我国建筑节能状况落后,亟待改善,上世纪70年达国家开始致力于研究和推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一环节,例如,我国建筑外墙的传热系数是发达国家建筑外墙传热系数的3倍~5倍,外窗传热系数是2倍~3倍,屋面传热系数是3倍~6倍,因此在这一环节上,我国与发达国家存在较大差别。
三、我国建筑节能发展缓慢的原因分析
多年来,我国开展了相当规模的建筑节能工作,主要采取先易后难,先城市后农村,先新建后改进,先住宅后公建,从北向南逐步推进的策略,但是到目前为止,建筑节能仍然在试点,示范层面上,原因如下:
1.建筑节能开发建设成本高,初期投资比较大,国家没有鼓励政策。开发商在建筑节能投入上积极性不高。
2.设计人员对节能建筑设计和施工技术尚未系统化、标准化、相关规范不健全,建筑从业人员的节能意识淡薄。
3.政府部门对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足,组织管理不力,法规配套不全。
4.建筑节能材料,工艺技术发展缓慢。
5.国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴。
6.建筑节能的政策支持不够。
四、建筑节能的方法
1.墙体保温。墙体保温分为外保温和内保温,保温材料可以用聚苯板或胶粉聚苯颗粒。目前较成熟的外墙外保温技术主要有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇注成型、聚苯颗粒保温料浆外墙外保温等。节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
2.外墙门窗保温。一般情况下,建筑物的热交换,70%通过门窗,30%通过墙体和屋面。现在居室使用的门窗有单层和双层,双层保温隔音效果好于单层门窗材料。有木门窗、钢门窗、铝合金门窗,塑钢门窗,木门窗很少用在外墙上,塑钢木门窗热传导效果明显好于铝合金和钢门窗。玻璃安装有单层和双层玻璃,有一般3mm或5mm普通玻璃、蓝宝石玻璃、雷射玻璃、中空镀膜玻璃等,在隔声、隔热、节能、减少室内温差,提高采光性方面,中空镀膜玻璃效果最佳。中空玻璃在国外建筑物中已得到普遍应用。
3.地板、屋顶保温。选择地板、屋顶保温材料的同时,增加地板、屋顶保温层厚度可以提高保温隔音效果。
4.改变建筑设计布局,提高建筑节能效果。设计应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向,建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。如设计住宅小区时,在总建筑面积不变的情况下,低密度、高容积率对节能有利,要选择在采光、通风条件比较好的地段进行建设,建筑物还应有良好的朝向。设计时还应注意窗墙面积比、遮阳效果、及房间的朝向。设计达到布局合理,有利于提高建筑节能效果。
5.太阳能源与建筑有机结合。现在的建筑设计中建筑师大都考虑的是建筑的造型、美观、适用及与周围的环境协调,面对建筑的耗能与节能却考虑较少。而在现代住宅建筑中要求设计人员的设计要体现“四性”:即可负担性(尽量降低造价,让老百姓买得起);可居住性(居住安全、舒适、健康);可适应性(可满足日常生活及将来的变化);可持续性(实现资源消耗最低,再生资源最多)。而太阳能源是最好的可持续利用的再生能源,从长远来看,比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。太阳能源取之不尽,在设计中增设太阳能设施,建筑成本增加少,但节能效果很好。
但是,目前太阳能源在建筑中的利用率还很少,即使常年日照多的地区大多也只是在屋顶上安装一些太阳能热水器来满足家庭热水的需要,而利用太阳能源来照明、取暖,制冷就更少。所以太阳能应用技术应该作为一项专业技术进入到工程设计的范畴,这样就可以从一开始的设计规划中占有一席之地,从而进入并跟踪整个设计全过程,在与相关专业的配合过程中,完成自己的专业设计,使太阳能就像其他建筑部件、构件一样,最终也会成为建筑的一个部件,真正体现出建筑与太阳能工程的一体化,使建筑与太阳能的有机结合及能源的节约从建筑的最初设计开始做起。
太阳能建筑一体化技术已成为一项新兴而热门的技术,它是实现建筑与能源可持续发展的必然产物,是太阳能应用领域扩展的需要。把太阳能同建筑结合起来,把几千年来房屋只是人类居住、遮风挡雨、避寒暑的简单场所发展成具有独立能源、自我循环式的新型建筑,这也是人类进步和社会、科学技术发展的必然。
6.建筑采暖实行分户计量收费。实施建筑采暖计量收费是由过去的按面积收费转向按用热量收费的制度改革,是节约能源,提高住户用热的舒适度,改善大气质量和生态环境的重要途径。20世纪70年代,西欧和北欧等国家为了应对世界范围的能源危机,在建筑采暖用能方面采取了提高建筑的保温性能以降低能耗,推行按热计量收费的制度以节约能源的措施。90年代原苏联解体后,东欧国家随着政治经济体制的变化,在引进西欧、北欧先进供热技术的同时,也开始进行收费制度的改革,由原来的包费制改为按计量收费。这些国家的经验都说明,采用按热量计量收费后,可节约能源20%~30%。我国自20世纪80年代末90年代初,特别是最近几年,一些供热企业就已开始旨在改进供热二次系统,实现按热计量收费的研究和试验,以节约能源,减轻大气污染,促进供热行业面向市场经济。遵循市场经济规律,把热作为商品,由用户自行调节控制和使用,并按实际使用热量合理收费,才能充分调动供热和用热双方的积极性,并对节约能源起到促进作用,因此,实行分户供暖,按实际热计量进行收费已经势在必行。
7.推广使用节能灯,推行“绿色照明”工程也是建筑节能的重要内容。家用小功率的高效节能灯具,其发光效率比普通白炽灯高4倍以上,使用寿命长5倍至10倍,节电效率达70%~80%。
五、我国建筑节能发展对策
1.各级政府要提高认识,转变职能,把建筑节能列入国家和各省市,决策层的重要议程。建筑节能必须首先由政府主导,由国家通过法律强制实施,这一点已经被发达国家的实践所证明。 据建设部科技司副司长武涌透露,建设部目前正在完善建筑节能体制、机制、法制的建设,并将出台经济激励政策。
2.各省市组建建筑节能、设计研究领导机构。各地建设局,有关单位组建市建筑节能领导小组,负责推广建筑节能的方法,组织协调和监督管理。
3.各省市制定经济扶持政策,加大对建筑节能资金投入,建立完善建筑节能的经济激励政策,鼓励建设节能工程。以实现在2020年新建建筑节能65%的目标,不执行节能标准的建筑设计、施工单位将受到不同程度的处罚。
首先,政府应提供必要的启动经费支持建筑节能项目的推广;对高能耗的建筑制定相应的处罚措施,包括新建筑不准开工,已有建筑分段能耗收费(高出行业标准一定范围后的能耗采用高收费)等;对节能建筑采取奖励措施,包括可再生能源使用中的优惠政策,转移高峰用电的优惠政策,节能建筑星级标准(对能耗少的节能建筑发放星级标识)等。设立建筑节能监察办公室,对新建建筑和已有建筑进行能耗评估,对于高能耗建筑不予审批或限期整改。由于大量建筑在规划和设计阶段就注定是高能耗建筑,因此在建筑的规划审批时应加强建筑节能内容。同时应在建筑设计、实施和运行的各个阶段定期监测建筑的能耗情况,逐步缩小高能耗建筑的存在空间。
其次是建立住宅建筑能耗标准星级制度,积极推动供热收费体制改革试点,用市场方式催生更多的节能住宅建筑。根据对住宅建筑能耗的评估结果,用能耗星级标准将建筑节能的效果直观地告诉住宅消费者,引导大众消费节能的住宅建筑,从而推动节能住宅建筑的市场化运作。建立不同类型商业建筑能耗标准星级制度,积极推广各种节能技术,降低商业建筑的能耗。
4.各地区积极推广和使用新型建筑节能材料,大力宣传建筑节能的主要意义,广泛宣传“设计标准”。
5.新建和改建建筑节能工程,各级政府应通过公开招标方式选择有实力、有经验的企业作为重点节能工程承包商,搞好节能建筑合同管理,保证节能建筑按合同完成,同时保证节能改造承包商应得利益。
参考文献:
[1]郑琼茹.蹭耀辉探究太阳能源与建筑有机结合和合理利用.[J].四川建筑,2004年5期
关键词:建筑节能;墙体自保温;复合保温砌块;加气混凝土
中图分类号:TE08文献标识码: A 文章编号:
随着我国经济发展,新农村建筑迫切需要结合各地区解决:新农村新材料和节材节能技术、社区规划、农村住宅设计及新材料、能源和资源高效利用、节水和给排水、农村生态修复、农产品加工保鲜、种植、养殖等问题。
目前在新农村建筑中,建筑节能护墙体的保温隔热主要采用外墙外保温技术,该技术具有质量轻、保温隔热效果好、适用范围广、可基本消除热桥等优点,在国内外广泛应用,特别在寒冷和严寒地区应用更能显示其优越性,但其保温层一般采用有机或含有机成分的高效绝热材料,通过粘贴、喷涂、粉刷等工艺,与墙基体连接成整体,表面抗裂保护层较薄,耐火性、耐久性、耐冲击较差(使用寿命大约25年,不能与建筑物同步)另外,综合成本高、施工工序复杂、质量控制较难保护层开裂、空鼓、渗水、保温层脱落时有发生,特别是对外贴饰面砖的系统,常引起人们的担心。节能建筑自保温墙体是指不通过内、外保温技术,其自身的热工作指标达到现行国家和地方节能建筑标准要求的墙体结构。节能建筑墙体自保温技术与其他墙体保温技术比较,具有与建筑同寿命、降低造价、施工方便、便于维修改造、安全等优点;利于降低能源消耗、减少环境污染、促进节能减排、实现可持续发展,发展前景广阔。我国夏热冬冷地区兼顾冬季保温围护结构中墙体节能的贡献率相对有限;节能设计对围护结构墙体的要求是:一定的热阻、较大的衰减值和延迟时间、外表面浅色饰面等,自保温墙体技术较容易达到这些要求。因此,自保温墙体技术在夏热冬冷地区具有广阔的应用前景。
1常用的自保温材料
目前国内自保温墙体技术主要是指采用轻集料砌块、复合保温砌块、轻质砂加气混凝土砌块、加气混凝土板、页岩模数多孔砖、江湖淤泥烧结砖等自保温材料的墙体保温技术。轻集料砌块指采用浮石、火山渣、煤渣、自然煤矸石、陶粒等轻集料制成的混凝土小型空心砌块,轻集料原材料须根据当地的资源有选择地加以采用,其应用受当地资源条件限制。页岩模数多孔砖是以页岩为主要材料经高真空度挤出成型和高温焙烧而成的高孔洞率的节能型烧受当地页岩资源条件限制,推广应用范围有限。复合保温砌块、轻质砂加气混凝土砌块和江湖淤泥烧结砖则一般不受当地资源条件限制。
2自保温墙体技术优点
自保温墙体技术与外墙外保温技术相比具有以下优点:
(1)具有良好的耐侯性、耐久性。
自保温墙体本身就是作为建筑物的结构构件或与建筑物主体结构连成主体的填充墙体,各组成材料大部分为无机材料,不易老化,耐侯性、耐久性好,与建筑物同寿命,设计寿命可以是建筑物的设计基准期。
(2)防火性能、抗冲击性佳,系统安全、可靠。
自保温墙体主要组成材料砌块、烧结砖、砌筑砂浆等大部分由无机不燃材料构成,防火性能佳。自保温墙体既是基层墙体,又是保温构件,抗冲击性能佳;外贴饰面砖、挂石材和传统的做法一样,不受建筑物高度等限制,安全可靠。
(3)具有良好的隔热性能。
自保温墙体热惰性指标一般都较大,墙体具有较大的衰减值和延迟时间,具有较好的隔热性能,特别适用于夏热冬冷地区和夏热冬暖地区。
(4)绿色、环保。
自保温墙体主要无机材料在生产、运输和使用过程中不产生任何污染,生产能耗和使用能耗都很低,产品不含有害、放射性物质,绿色、环保。混凝土砌块、江湖淤泥烧结砖等还可以大量采用粉煤灰等废渣、江湖淤泥、污泥等原料,充分利废,节能、节地、环保、实现可持续发展。
(5)施工便捷。
自保温墙体中,砖、砌块类墙体主要施工工艺为砌筑工艺,板材类主要施工工艺为安装工艺,不存在粘贴、喷涂等工艺,施工工艺简单,施工方便、快捷,易于掌握。
(6)综合经济性较好。
自保温墙体虽然比普通的砌筑墙体成本要高一些,但省去了外墙外保温系统的成本费用,综合成本比外墙外保温系统更有优势。砌块类的自保温墙体可以有效的减轻建筑物的自重,减少基础和结构投入降低施工时的劳动强度,减少建筑物综合造价。另外,白保温墙体与建筑物同寿命,在建筑物全寿命周期内无需再增加费用进行维修、改造,可最大限度地节约资源、费用。
其中发泡水泥是使用专用发泡剂与水按一定的比例混合,经机械搅拌或与空气强制混合后,产生大量气泡,再与水泥浆等物料进行混合,形成一种保温性好、强度高的低密度材料。发泡水泥在制作中可掺入固体粉煤灰、炉渣、聚苯颗粒等材料,从而改善自身的物理性能。在容重每立方米为500kg的情况下,发泡水泥的导热系数一般为≤0.09W/m•K,实际生产中,容量一般控制在每立方米400kg左右,导热系数约为0.085W/m•K。在容重一定情况下,其强度随水泥标号及掺和料数量的变化而变化。在不掺任何混合料的情况下,选用标号为52.5的水泥,在容重不足每立方米300kg的情况下,每立方米抗压强度可达3MPa以上。其优良的性能由此可见一斑。与加气砼相比,发泡水泥之所以有如此优良的性能,取决于与加气砼发泡机理不同。加气砼的气泡不规则,大小不均,离散。而发泡水泥的气泡周围均挂满了水泥浆,形成了一层光滑的水泥浆壁,使光滑、独立、均匀、密集的气泡群结合在一起,构成了具有一定特性的发泡水泥。若用发泡水泥砌块作为外墙体材料,其导热系数按0.1W/m•K计算,在厚度不足300mm的情况下,用于寒冷地区作为墙体自保温体系是完全可以达到节能65%标准的。由此可见,因地制宜,采用墙体自保温体系是可行的,也是合理的。尤其是在广大的城镇、农村,应大力推广。问题是要研制出实际的节能自保温墙体材料,杜绝伪劣产品充斥市场,使墙体自保温体系健康有序发展。
(7)建筑质量通病少。
外墙外保温系统施工质量较难控制,保护层开裂、空鼓、渗水、保温层脱落、面砖脱落等质量通病时有发生,贴板类的保温系统在施工中很容易引起火灾,严重者威胁人的安全和工程的安全。自保温墙体则不存在这些质量通病。
3夏热冬冷地区新农村建筑中应用的关键技术问题
要在这些地区很好地应用,还得解决好几个关键技术问题。
(1)热桥处理。
热桥在建筑物护结构墙体面积中占有一定的比例。热桥在夏热冬冷地区对暖通空调能耗有一定的影响,在较冷的天气还容易结露,需采取措施进行处理。对外墙外保温系统,热桥处理是很容易的。墙体自保温系统与外保温相比,热桥较多,热桥须采取适当的措施进行处理。热桥及“接缝”处理层应符合现行国家、行业、地方或企业标准和设计要求技术指标。对自保温墙体,热桥处理则有一定的困难,需要结合具体工程进行专门设计。
(2)配套材料。
自保温墙体主要由保温砖、砌块砌筑而成,或由加气混凝土板等自保温材料拼装而成。相关重要的配套材料有专用砌筑砂浆、连接件等。对砌筑类的自保温墙体,普通的砌筑砂浆导热系数大,用于砌筑自保温墙体易在灰缝处形成大量的热桥,从而降低了自保温墙体的保温隔热效果,必须采用导热系数小的配套专用砌筑砂浆。选用的配套材料须符合国家、地方现行建筑节能标准、规程、规定。
(3)裂缝防止。
砌筑类的自保温墙体主要采用轻集料砌块、复合保温砌块、轻质砂加气混凝土砌块、页岩模数多孔砖、江湖淤泥烧结砖等新型墙材,砌块类的墙体很容易发生开裂、渗水等质量通病;安装类的自保温墙体主要采用加气混凝土板拼装,板缝处很容易开裂、渗水。因此,必须采取有效的措施进行处理。
4 自保温墙体技术在新农村建筑中发展存在的问题
(1)生产企业良莠不齐。
部分企业生产设备简陋,技术力量薄弱,材料配方不合理,缺乏必要配套材料的生产,不能形成完整的系统供应能力,质量保证体系不健全。某些企业片面追求利润最大化,不合理地压缩生产成本。
(2)缺乏相应的技术标准。
如复合保温砌块生产企业很多,保温砌块做法也很多,但大多没有相应的技术标准;设计人员无法参照标准进行选用。
(3)建设施工单位对墙体自保温技术认识不够。
某些施工单位根本不按正确的施工工艺流程操作。
(4)管理力度不足,质量监控不到位。
监理单位力度不够,只注重产品检测报告是否合格,对现场复检工作及施工工序监督不力。有的地方质检部门没有进行建筑节能实际效果检测或节能的专项验收。
5 结语
相对于传统墙体,已有的自保温砌块墙体减少了传热积和热桥的形成,其隔热保温性能优良。而且与其它外墙保体系相比有许多优点,但同时,我们也要看到其中存在的问题。在研究和发展新型墙体保温砌块时,要以理论为指导并结合墙体构造的特点和组成材料的性能及功能要求,从统一技术的层面,突出各地区特点。
参考文献:
[1] 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ134—2001)北京[S]:中国建筑工业出版社.2001
[2] 刘冬柏.高层建筑陶粒混凝土结构自保温体系的研究.2007年全国砌体会议论文集.2007
关键词:可再生能源;建筑能耗;潜力分析;情景分析法
1. 序言
根据2008年3月同志在《上海交通大学学报》上发表了学术论文《对中国能源问题的思考》分析,中国的人平均煤炭量只有世界平均煤炭量的32.8%,清楚展示了我国能源的紧张状态。再者,随着社会的发展和人们的生活质量提高,建筑能耗在过去十年的剧增,中国的建筑能耗已经占据了中国主要能源消费总量的27.6%。尽管《中国建筑节能年度发展研究报告 2012》,我国城镇人口人均建筑能耗仅为美国全国人均建筑能耗的1/5,但由于人口基数大的原因,总建筑能耗量非常大。
2. 可再生能源在建筑中的主要应用形式
可再生能源包括生物质能、太阳能、水力能、风能、潮汐能、海浪能和地热能。目前的开发技术,能将建筑设计与可再生能源技术结合起来的可再生能源有以下几种技术类型:太阳能热水器、太阳能屋顶光伏发电、地源热泵、地下水源热泵、空气源热泵、生物质能沼气利用等。
2.1 太阳能
2.1.1 太阳能光热
太阳能光热技术作为当今可再生能源的主要应用形式。由集热器来分,太阳能供热系统有两种基本形式,一种是平板型集热器,一种是真空管集热器。平板型集热器常常采用倾斜式的安装,从而更大限度地吸收太阳能。其加热的温度最高能达到35℃,能作为住宅热水器的热水预热。真空管集热器加热的温度比平板式集热器的高,可以不需要辅助加热,直接供应建筑热水系统或是连接到蓄热系统,用夏天的热量补充冬天的供热需求。太阳能光热技术主要应用于建筑的生活热水系统和采暖制冷系统,现今我国在农村和城镇大力推广户用太阳能热水器、太阳房和太阳灶。
2.1.2 太阳能光电
太阳能热发电技术的也广泛应用。我国的光伏发电制造产业已具有相对的国际竞争力,大大缓解了这个人口基数较大的国家的用电紧张状况。光伏发电工程形式之一,在偏远的地区建设较大规模的太阳能热发电电站和太阳能光伏电站,或者是在公共设施配套安装太阳能光伏发电的装置,储备好能量,供应于建筑需求。与独立发电站不同的是,屋顶光伏发电是建筑用电自供自给的体现,该光伏发电系统直接连入建筑的变电所,发电量优先自给,多余量还可以连入公共电网并网发电。有效利用屋顶,不需要占用宝贵的土壤资源。系统在阳光照射下发电,并储能起来用于舒缓建筑的用电高峰期。系统运作噪声少,无污染,是一种“绿色”发电项目。
2.2 浅层地热能
地热能的开发成本较低于其他可再生能源,同时也不受制约于日昼和季节的变化,其产能利用率更达90%,成熟的热泵技术使浅层地热能得以采取和利用。
地源热泵是一项相对成熟且广泛应用的技术,能有效地减少二氧化碳的排放量,达到“节能减排”的作用。大地像一个天然的“能源库”,通过热泵系统可以开发地热能对建筑物进行预热或预冷,对建筑物供热(冷)时,地下管循环水从大地抽取热(冷)量,大大减少了常规能源的消耗。夏季,地源埋管系统抽取得到的冷量供应冷却水,建筑用能高峰时加入辅助冷却塔共同供应;冬季,地源埋管运送的热能与太阳能系统共同承担建筑的生活热水热负荷。
其次,地下水源热泵也是很好地利用地下水的能量,为建筑物供能。夏季时,将室内的热量转移到地下水带走或者利用地下水预冷、冷却。冬季时,与锅炉供热比较,节能率达60%以上。再者,空气源热泵也变得越来越有效率。以空气作为室外能源资源,在制冷时,空气吸收建筑室内的热量,然后被吹送到有制冷剂蒸发的盘管中带走热量,得到凉爽的空气再次吹到建筑室内。在供暖时,室内的盘管相当于冷凝器;室外的是蒸发器,从室外的空气抽取热量。
2.3 生物质能
与建筑一体化的生物质能利用主要代表是以沼气供应燃气,沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。为建筑物建设完善的沼气供气管网体系,以满足建筑物的生活、取暖、炊事的供能需求。特别在农村地区,充分利用农村秸秆、生活垃圾、畜禽养殖废弃物等,发酵提炼沼气,沼气经处理后用于输气管网,推动沼气工程的件数。
3. 可再生能源在建筑中的节能潜力预测分析
3.1 2010-2030年建筑能耗情景预测
根据《中国建筑节能年度发展研究报告 2008》,了从2000年~2010年的建筑能源消耗量的具体数据,整理数据(如表1)。中国的建筑能耗逐年递增,按照已统计的数据,可以计算出从2001~2010年间中国建筑能耗的年平均增长率约为12.64%,这是近几年现实的建筑能耗增长状态。
《中国建筑节能年度发展研究报告 2012》提及到,按照我国能源的中长期规划,2020年全国总能耗量应控制在42亿tce以内,建筑能耗大约可维持在全国总能耗的20%~25%,也就是8~10亿。若按照2020年建筑能耗约达10亿吨标煤来计算2010~2030年间的建筑能耗年增长率,得出值为0.9%,这是一种理想的建筑能耗增长状态。
随着社会机制的发展和社会进步,2010~2030年期间,国家开始越来越重视建筑节能工作,出台了一些相应的法律法规和经济激励机制;政府有关部门也加大力度控制公共建筑面积;科学技术的提高,使建筑设备的使用效率得以提高;社会上形成了成熟的节约型能源消费生活方式等因素,使得建筑能耗的增长速度有所缓慢,年平均增长率有所下降。综合考虑以上影响,设定年平均增长率为4.00%,预测到2010~2030年建筑能耗发展的情景(见表2)。
3.2 2010~2030年可再生能源在建筑能耗中的可替代量计算(以此作为基准情景)
根据已的2010年可再生能源在建筑能耗中的可替代量,以及《中华人民共和国可再生能源中长期发展规划》中2020年计划达到的开发利用主要指标,计算可再生能源在建筑能耗中的可替代量增长趋势,预测2010~2030年的可替代量数据。由于这个情景是根据《中华人民共和国可再生能源中长期发展规划》得到的数据预测出来的,所以这个情景是与中国经济、政治、技术、社会等多方面匹配的,以此为基准情景是合理的。运用情景分析法,通过改变假设条件,得到不同因素影响下的情景,并与基准情景作比较分析。
3.2.1 2010年可替代量
在过去的“十一五”时期(2005~2010年),在《可再生能源法》的推动下,可再生能源在建筑中应用体系不断完善,重大工程示范项目的快速建设起来,使可再生能源在建筑应用中的得以规模化、快速发展。根据《可再生能源发展“十二五”规划》的发展现状分析,到2010年底,太阳能热水器安装使用总量达到16800万平方米,年替代化石能源约2000万吨标准煤;屋顶光伏发电项目达44亿千瓦时,折算为年替代量为142万吨标准煤;地源热泵供暖制冷建筑面积达到1.4亿平方米,地热等年替代能源量为460万吨标准煤;2010年沼气利用量约140亿立方米,年替代能源量为1114万吨标准煤。合计2010年可再生能源年替代量为3716万吨标准煤(如表3),占建筑能耗的4.44%。
3.2.2 2010~2030年可替代量预测
在2010年,太阳能热水器面积是16800万平方米,到2020年,计划面积为80000万平方米。参考2010~2020年间的可再生能源产量的增长速度,计算获得年平均增长率为16.89%,按照此增长率计算,从而预测到2015年和2030年太阳能热水器的年替代量。同理,按照此计算方法,分别对屋顶光伏发电、浅层地热能、沼气预测其在2010~2030年的可替代量,并将相关数据换算成统一单位:万吨标煤/年,计算结果如表4。由表可见。按照《中华人民共和国可再生能源中长期发展规划》的发展规划进行,到2030年,可再生能源在建筑中应用可以节省达50289万吨标煤,是2010年的13.5倍,占当年建筑总能耗的22.18%。发展前景相当可观,减少常规能源在建筑中的消耗量,大大缓和了常规能源用能紧缺的状况,使常规能源用于更多的其他领域上,促进社会高速发展和人们的生活水平提高。
3.3 2010~2030年不同情景下可再生能源在建筑中的可替代量分析
情景设计:根据可再生能源建筑应用推广的制约因素,本文设定了三个层面情景,包括认识层面,政策法规体系层面,技术体系层面。认识层面主要是考虑政府,建筑行业以及人民群众对可再生能源建筑本身及其重要性的认识深入程度;政策法规体系层面主要是考虑有关可再生能源建筑的标准体系以及激励政策完善程度;技术体系层面主要是调查可再生能源技术以及可再生能源的基础制造业是否成熟,可再生能源建筑的施工成本是否过高以及可再生能源建筑的投资回收期是否过长等因素。
根据以上三个因素的影响,对于2010~2030年的可再生能源在建筑能耗中的年替代量进行3个步骤的分析:首先,分别考虑三个因素单独作用下的年替代量情景;其次,分别考虑三个因素两两作用下的年替代量情景;最后,综合三个因素共同作用下的最佳情景(如表5)。
到2030年,当人们的认识深入,有关可再生能源建筑的标准体系以及激励政策较为完善,且可再生能源利用技术很成熟,使可再生能源利用技术在建筑中的普及利用,即最佳情景,其可替代量高达62861万吨标煤,占建筑能耗的27.72%,比基准情景的多12572万吨标煤。
2030年不同情景可再生能源在建筑中应用的可替代量
4.结论
本研究以2010年为基准年,预测到2030年可再生能源在建筑能耗中的潜力分析,并且使用了情景分析法,预测在不同情景下可再生能源的年替代量。从而使相关部门了解到今后可再生能源在建筑中应用的节能方向和重点领域,提高可再生能源与建筑一体化结合的技术,完善一体化的设计规范,规模化地发展可再生能源在建筑中的应用。
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 2012[M].北京:中国建筑 工业出版社,2012
(2)中华人民共和国国家能源局.可再生能源发展“十二五”规划[M].北京:2012
(3)中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴2011[M].北京:中国北京出版社,2011
[关键词] 生态建筑 节能
引言
近年来,反常的气候变化和高速的能源枯竭引起人们的普遍关注,尤其,我国目前正处于城市建设的高峰期,高能耗的建筑业发展造成了严重的能源消耗和环境污染,发展低碳生态型建筑已成为时代的需要。为了实现人类与自然和谐共生的生存目标,我们必须改变现有的生活方式,节约能源,保护生态,迎接低碳时代的到来,这已经成为当今人类的共识。建筑是人适应环境的产物,却在高速发展的社会进程下成为能源消耗的大户之一。也使我们在可持续发展的前提下,从新审视建筑与环境、能源、资源的关系。
一、发展低碳生态建筑的意义
1.1 建筑与全球变暖问题
建筑是一个高能耗的产业,在建筑全周期中排放的大量的 CO2 及其他有害气体,对全球变暖产生了很大影响。近年来建筑节能技术已成为全世界关注的热点,也是当前国内外节能领域的一个热点研究课题。2007年联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的《第四次评估报告》指出:2004 年,全球建筑行业产生的与能源有关的二氧化碳排放大约占2004年全球二氧化碳排放总量的33%。
西方发达国家,建筑能耗占社会总能耗的 30~45。2004年我国建筑总面积为389亿平米,总商品能源消耗约5.1亿吨标煤,占社会总能耗的25.5%,目前正逐步上升到30。 我国单位建筑面积能源消耗为发达国家的3倍多, 按目前趋势发展,到2020年我国建筑能耗将达到10.9亿吨标准煤。因此,推进建筑低碳生态化的研究和使用形势非常严峻。
1.2 能源危机与建筑
1973 年国际石油危机爆发,由此引发了对全球性的节能建筑的研究。据报道:建筑相关能耗(包括建筑能耗、生活能耗、采暖空调能耗等)已经超过工业成为社会第一能耗大户,占总能耗的46.7%。建筑消耗的能源以传统能源特别是矿石类能源为主,而这种传统能源的开发与利用对环境造成的危害远大于其他能源, 所以建筑低碳生态化势在必行。
1.3 我国的建筑能耗情况
我国拥有世界上最大的建筑市场。全国房屋总面积已超过400亿平方米,我国建筑的单位面积能耗相对较高,而今后我国每年新增建筑面积16~20亿平方米,到2020年将新增建筑面积200多亿平方米。统计数据显示,中国每建成1 平方米的房屋约释放出0.8吨碳。我国既有建筑近400亿平方米,95%以上是高能耗建筑,每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米,其中80%以上为高耗能建筑。在房地产的开发过程中建筑采暖、空调、通风、照明等方面的能源消耗都参与其中,造成大量碳排放。有关数据表明,建筑耗能已占到我国总能耗的40%。
同时,随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国城乡居民的消费结构从“衣、食”逐步向“住、行”方向升级,生活由生存型向舒适性转变,人们对建筑面积、室内环境的舒适性及各种家用电器的服务水平提出更高的要求,必将导致建筑能耗持续增加,并将成为未来 20 年主要能源消费的增长点。建筑能耗的持续增长将导致温室气体的大量排放。因此,建立节约型社会已是当务之急,加强建筑节能迫在眉睫。低碳和生态成为21世纪人居环境建设的目标。
二、我国的气候环境与建筑节能
2.1 我国建筑气候特点
不同的气候条件对房屋建筑提出不同的要求。炎热地区需要通风、遮阳、隔热,防室内过热。寒冷地区需要采暖、防寒和保温。为了明确建筑和气候两者的科学联系,使各项建筑可以更充分地利用和适应气候条件,做到因地制宜,我国《民用建筑热工设计规范》从建筑热工设计的角度,对我国各地气候作如下划分:
严寒地区(简称 I 区):累年最冷月平均温度低于或等于-10℃ 的地区。这一地区的建筑应充分满足冬季保温设计要求,加强建筑物的防寒措施,不需考虑夏季防热设计要求。
寒冷地区(简称Ⅱ区):累年最冷月平均温度高于-10°C,低于或等于0°C的地区。这一地区的建筑应以满足冬季保温设计要求为主,适当兼顾夏季防热。
温暖地区(简称Ⅲ区):累年最冷月平均温度高于0°C,最热月平均温度低于+28℃的地区。这一地区的建筑应兼顾冬季保温和夏季防热, 结合本地区传统做法适当处理。
炎热地区(简称Ⅳ区):累年最冷月平均温度高于或等于+28℃的地区。这一地区的建筑应以满足夏季防热设计要求为主,适当兼顾冬季保温。其中南京、合肥、芜湖、九江、南昌、武汉、长沙、赣州、衡阳、株洲、重庆等城市,日平均温度≥+30°C。累年平均超过15天的地区,在建筑设计上应加强夏季防热措施。新疆的吐鲁番盆地,夏季极端炎热,空气干燥,但冬季寒冷,气温的日较差和年较差大于其他地区.在建筑设计上宜加强围护结构热稳定性。
2.2 气候因素与建筑节能的密切关系
(1)由于北方寒冷气团的频繁侵袭,与世界同纬度地区相比,我国冬季气温低得多,冷天时间又相当漫长,因而供暖日数较大,特别要比欧洲国家大很多。在如此严酷的气候条件下,搞好建筑保温,并提高供暖设施的热效率,对于改善我国人民冬季室内的热环境,节约供暖用能源,具有特别的意义。
(2)与世界同纬度地区相比,我国夏季气温较高,尤其是长江流域一带,气温较高,热天时间又长。酷热的气候环境,对生活、工作造成十分不利的影响。在人民生活水平日益提高的情况下,采取降温、通风措施,必然成为夏热地区人民的迫切需要,由此又引起能源的大量消耗与电力的过度紧张。因此,提高建筑物的隔热性能和空调设备的制冷效率,是建筑节能的基本条件,必须十分重视。
(3)我国东部地区热天和冷天过高的湿度,加剧了严寒和酷暑对健康的威胁,使人体更加感到不舒服。为了提高建筑的舒适性,必须在改善建筑热环境的同时,注意改善建筑湿环境,并为此采取相应的措施。
三、我国发展环境型建筑所面临的问题
3.1 被动式节能技术、材料利用率低
人类与自然的关系由顺从自然到征服自然再到与自然和谐发展的演变过程中, 技术起了关键的作用,众多专家学者充分认识到了这些技术在建筑节能中的重要地位,并在通风技术、 遮阳技术、太阳能技术、中水系统技术、地源热泵技术、节能墙体材料、节能门窗和供热制冷设备等方面都取得了相应的科研成果。 但是这些新技术和新产品多数仅仅是作为学术论文使用, 在实践中推广应用率极低, 研究开发与实际应用严重脱节,无法发挥其应有的社会和生态价值。 而一些地方虽然将开发研制的节能技术和节能材料投入使用,但在使用过程中往往存在保温材料质量不合格、施工工艺不成熟、节能产品性能不稳定等问题,同样没有发挥出节能新技术、新材料和新产品对建筑节能工作的贡献。相比国际水准,多数现有技术还比较低级,系统配套差,其产业化程度也不高,如果大幅度提高节能标准要求,现有技术大都难以支撑。
3.2 相关主体节能意识薄弱
环境型建筑设计是一项系统工程,从建筑的规划设计,到建筑的施工建设,直到竣工后使用的每一个环节都关系到是否实现低碳生态化的目标。 广大社会公众缺乏清晰的节能意识,尚未真正意识到能源危机和全球气候变暖可能带来的灾难性后果。消费者和开发商均具有较强的短视行为,消费者只考虑目前的购房支出,而忽视了未来的建筑运行费用, 不能从建筑全寿命周期成本的角度选择产品; 开发商则只考虑目前的投资收益,而忽视了未来的社会和环境影响,不能从可持续发展的角度选择开发决策方案。建筑专业人员和物业管理人员虽比普通民众拥有较强的节能意识, 但由于不是房地产开发的决策者,缺乏资金和技术方面的支持而抑制了节能倾向。
3.3 环境型建筑节能经济激励政策缺乏
目前开展的建筑节能工作仅靠建筑节能设计标准这种单一手段, 缺乏对建筑节能的实质性经济激励政策和必要的资金支持, 而标准规范实际上对开发商和消费者这两大建筑节能主体并没有强制作用,因此节能效果不显著。由于建筑节能工作需要大量的资金投入,若不制定财政税收类的经济激励政策,而是单纯依靠建筑节能立法和标准的强制性推行,难以推动开发商和消费者的自觉行为,建筑节能战略必将进展缓慢。
四、我国发展环境型建筑的策略
4.1 关注普通建筑
目前,在中国发展节能建筑、绿色建筑,或者是低碳生态建筑,重要的并不在于设计和建造一些高技术水准、高标准的建筑用于宣传和思考,而是实实在在的解决最广大的一般住宅和普通建筑的问题。建筑的低碳生态化不是做几个示范性的建筑,而是要切合实际的解决当前建筑的问题,例如住宅的冬天保温、夏季防热、自然通风,就是低碳的生态的;建筑隔声、垃圾堆砌、降低采暖费用,太阳能与建筑结合就是低碳生态的。所以,技术策略要抓主要矛盾。不能技术堆砌,片面追求节能。8亿农民居住的农村住宅也应该进入发展生态建筑、绿色建筑,减碳发展的视野。
4.2 优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。 直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。例如,加大外窗面积可改善自然采光,在冬季还可获得太阳能量,但冬季的夜间会增大热量消耗,同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。
4.3 开发节能建筑围护构件
开发新的建筑围护结构部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能, 达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起,我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用,都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。