【可持续发展论文】浅谈节能技术在建筑中的运用研究

摘要：在这个提倡节能、环保、可持续发展的时代，绿色节能技术正在建筑建设中发挥着愈加重要的作用。本文首先划定了绿色节能技术的概念，确定了既有建筑绿色节能改造的研究范围，在分析了我国既有建筑的能耗构成后，将可用于建筑改造的绿色节能技术分为围护结构的绿色节能技术、建筑空间设计的绿色节能技术、建筑能源设备系统绿色节能技术、建筑环境控制系统绿色节能技术和可再生能源利用技术这五大方面，然后对绿色节能技术在建筑围护结构改造、建筑空间改造和建筑设备改造这三方面进行具体论述和探讨。

关键词：绿色节能技术；建筑改造；围护结构；

引言

1建筑设计与环保节能

1.1我国建筑节能现状

新建或者改建建筑都会造成大量的资源浪费，导致土地污染、土地资源利用率不高、自然环境恶化等一些问题。目前，我国建筑耗能约占全社会总能耗的32%，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。

建筑能耗构成主要可以分为运行能耗、材料能耗和间接能耗（见图1 ）；首先，采暖、空调、照明、家用电器、炊事用具等用能设备消耗着大量能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能占绝大部分，仅北方采暖地区每年就多耗煤1800万吨，采暖消耗的燃煤为我国非发电用煤量的15 -18%；其次，在建筑的建造过程中消耗了大量的钢铁、有色金属、水泥、玻璃，塑料等建筑材料，在这些建材的生产过程中也消耗着大量的能源，并向大气排放大量的CO2引起温室效应，使周围的生态环境不断恶化；另外在建筑设备和建筑机械的制造、材料运输、能源生产及加工等为建筑服务的相关环节也消耗着大量能源。

1.2建筑节能技术的运用

建筑业如何利用有限的资源，尽可能减少对环境的影响，在健康、舒适、安全居住的同时，做到高效地节约资源、能源、土地、水和材料，是全球建筑师和整个人类共同关心的问题。

节能技术通过科学的整体没计，集成绿色配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、新能源利用、绿色建材和智能控制等传统和高新技术，具有选址规划合理、资源利用高效循环、节能措施综合有效、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害、建筑功能灵活适宜等六大特点。它不仅可以满足人们的生理和心理需求，而且能源和资源的消耗最为经济合理。

2 节能技术在建筑围护结构中的应用

建筑围护结构能耗在建筑运行能耗中所占比例约为72%，是建筑节能设计的重点。若以其为100%作基数，外墙的能耗传热量占24%，屋顶能耗占22%，地面能耗占15%，窗户的传热量占20%，空气渗透量能耗占13%。做好建筑围护结构的绿色节能改造，是减少建筑能耗的关键。下文将对外墙、门窗、遮阳、屋面的绿色节能改造分别进行探讨。

2.1外墙节能技术

2.1.1外墙保温设计

外墙保温主要有3种形式：外墙内保温、外墙外保温和夹芯保温。其中，外墙外保温具有明显的优越性，使用同样规格、尺寸和性能的保温材料，保温效果比内保温好。外墙外保温的保温层宜采用轻质、高效、吸水率低、耐候性好、耐火等级高、收缩率小的保温材料，具有优异的保温性，能改善居住环境，减轻墙体重量，且不占使用面积，工程造价较低，还能保护主体结构、延长建筑物使用寿命，施工灵活，便于旧房节能改造，因而应用范围广，是目前正在建筑节能改造中推广的保温节能技术。

2.1.2新型墙体应用

新型太阳能墙体除具备普通外墙的功能外，还能作为一个能量转换装置，吸收太阳能为建筑服务。纵观国内外，现在比较成熟，并可能广泛应用推广的先进太阳能墙体技术主要有双层皮幕墙技术和安装有玻璃的墙面这两种。相变蓄热墙体技术和太阳墙（SAH系统）技术这两种当今世界上最新的太阳能墙体技术，目前还没有得到广泛应用。

2.2门窗节能技术

在建筑围护结构中门窗的绝热性能最差，一般而言，门窗的能耗为墙体的4倍，屋面的5倍，地面的20倍，约占围护结构能耗的40%～50%。

进行门窗设计时，门窗洞口的形状和朝向，要求避开不利的阳光直射，尽可能地利用有利的自然光线；其次，窗墙比，即窗与其所在墙体的面积之比的增加，必然会增加传热耗热量和空气渗透耗热量，对建筑节能不利。但是，由于窗墙面积比还影响建筑立面、室内采光通风以及人的视觉感受。因此，需要在照明能耗，供热能耗与空调能耗之间找到平衡点，促使建筑设计达到提高能效的目的。

最后，窗户的节能离不开对玻璃的选择，传统单层玻璃窗的保温、隔热性能较差，采用中空玻璃窗、单框双玻窗或双层窗，通过中空玻璃及双玻间的空气层，减小外窗的传热系数，降低建筑能耗。

2.3遮阳节能技术

我国有很多建筑缺少遮阳设施，或者遮阳设计不当，造成建筑得热过度或室内眩光，在造成人体不适的同时消耗大量空调费用。实践表明，一个好的遮阳改造可以使建筑节能30%以上。遮阳形式有内遮阳和外遮阳。内遮阳如百叶帘，在控制太阳射入的热量上效果不大，因为从太阳光紫外线中带来的热量已经进入建筑内部。但它们有构造简单的优点，便于使用者控制；外遮阳对建筑的外观有标志作用，可以很有效地隔绝太阳光的热量，因为阳光在进入建筑物之前就被遮挡了。外遮阳也有其本身的问题，它们必须结构坚固，加工细致，以抵御外部环境的影响。在遮阳设计中，可以将遮阳构件当作建筑的有机组成部分进行精心设计，使其在满足遮阳功能的同时，作为建筑表皮而成为建筑的特色。

2.4屋面节能技术

屋面能耗占围护结构总能耗的22%，也是能量损失的重要部位。目前我国绝大部分地区的屋面隔热保温能力较差，特别是平屋面，保温隔热能力比外墙更差，
需要进行绿色节能设计。当前，屋面绿化设计较为常见，主要是利用植物光合作用、叶面的蒸发作用以及对太阳辐射热的遮挡作用来减少太阳辐射热对屋面的影响，从而降低屋面室外综合温度；利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，降低屋面内表面温度与温度振幅。经测试，相同环境条件下种植屋面的内表面温度比其他屋面低2.8-7.7摄氏度。目前普遍实施的简式景天植物绿色屋面施工工序为：①清扫屋面，做好防水；②铺设隔根防漏膜和无纺布；③铺路定格，处理好下水口；④铺轻型营养基质，一般厚度为5厘米；⑤植草，有两种方法：一种方法是铺装一次成坪草苗块，在屋顶铺植时省工快捷，可达到瞬间成景的效果。另一种方法是直接在基质上栽草，比铺植一次成坪苗块费时费工，但成活率不受影响。

3 建筑内部使用空间的节能设计

建筑内部使用空间的节能设计, 是通过科学合理地平面布局和剖面设计, 对建筑内部空间进行全方位、立体的分隔和划分, 使建筑在满足使用功能的前提下, 提高其通风、采光、保温、隔热的性能, 从而达到节能的目的。

3.1平面布局设计

建筑平面的巧妙布局常能获得较好的节能效果.如将电梯、楼梯、管道井、机房等布置在建筑物的南侧或西侧, 可以有效阻挡日射;挑空中庭形成2次隔热区, 这种布置方式较为常见, 更有利于节能; 利用自然通风降低温度、改善居住环境是炎热地区节约空调电耗的重要方法.恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用, 通过建筑物门窗的合理设置,形成通风口, 组织并诱导自然通风, 既起到节能作用又克服了空调室内空气品质差的弱点.如在北方寒冷地区的住宅设计中, 就经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧, 形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”, 从而达到节能及保证使用频率较多房间的舒适度的目的.

3.2剖面设计

除了平面设计时应对通风重点考虑之外, 建筑剖面的通风设计其实也十分重要, 一般应注意以下两点: 其一, 进出风口的高低决定了室内空气流动的方向, 对人体的舒适度影响较大.因此, 一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度.如办公室, 通风高度应设在人坐姿的头部位置;住宅内的通风高度控制可按不同功能要求确定, 起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考, 厨房应以站姿为参考, 卧室可以卧姿为参考. 窗台的高度应按实际通风要求进行相应调整,才能获得较为理想的通风效果.其二, 运用文丘里管原理, 在建筑物剖面的上部设置出风口, 使平面面积较大的建筑物也有良好的通风效果.具体做法可在大进深的建筑物中部设置若干贯通的垂直空间, 此空间应高于建筑物屋面, 并设置相应数量的出风口, 由于太阳辐射的加热作用使该空间形成烟囱效应, 促进气流上升, 实现热压通风散热, 即所谓的“太阳能烟囱”。在建筑内部设置“太阳能烟囱”, 可实现无风状态的自然通风, 室内温度得到了有效的降低, 换气次数得到了明显的增加, 在节能方面有很好的成效。该技术已被日本的文教建筑广泛采用, 在我国积极倡导节能的大形势下,很值得我们借鉴。

结语

在推行环保节能的背景下，建筑设计的过程不能仅仅考虑建筑的布局、墙面和屋顶等方面的因素，还要将设计的重点转向建筑的节能环保功能，包括建筑物本身的能源消耗和建筑在建造以及建造完成之后的能量消耗情况。将持续发展的理念贯穿于建筑设计中，综合运用各项节能环保措施，最大程度地降低建筑成本，这是当前和谐社会对建筑设计提出的重要要求。