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《建筑节能新技术》适用于普通高等院校土建类相关专业的师生作为教学用书,也可供专业人员培训使用。
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《建筑节能新技术》主要介绍了建筑节能的基本概念与原理、建筑规划与节能、建筑材料节能、建筑围护结构节能技术、建筑材料节能、建筑冷热源系统节能技术、太阳能与建筑一体化节能技术、地源热泵技术与建筑节能应用,以及国内外先进的建筑节能技术等内容,并附有中华人民共和国节约能源法、民用建筑节能条例和绿色施工导则等附录内容。
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1新技术,2新材料,3新设备,4新工艺。——根据[GB50411-2007建筑节能工程施工质量验收规范]之3.1.3条。
建筑节能新技术
什么是建筑能耗: 广义:建筑能耗 =建筑建造能耗 +建筑使用能耗 。狭义:民用建筑使用过 程中的能耗,主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、 炊事、家用电器、电梯等方 面的能耗。 了解我国建筑能耗现状 2) 400 多亿平方米的城乡建筑中, 95%是高耗能建筑。 3)单位建筑 面积能耗是发达国家的 2~3 倍。 4) 建筑能耗占全社会终端能耗的 27.5%。 5)建筑全过程 耗用整个资源中 50%的能源、 42%的水资源和 50%的原材料,导致 50%的空气污染、 42%的 温室效应、 50%的水污染、 48%的固体废物和 50%的氟氯化物。 6) 2002年全国空调高峰负荷 达 4500 万 kW,相当于 2.5 个三峡电站的满负荷输出。 7) 大型公共建筑单位建筑面积能耗 是小规模公建的 3-8倍,是住宅的 5-15 倍。8)大城市高档豪华住宅的户均用电水平几倍甚至 几十倍于普通住
建筑节能新技术
摘要:介绍了建筑节能的基本情况,分析了我国建筑节能的发展现状,并在此基础上对建筑围护结构节能技术、暖通空调节能技术、建筑新能源节能技术等不同节能新技术在建筑中的应用进行了总结,为建筑节能的深入开展拓宽了方向。
关键词:建筑节能;节能现状;节能技术
1前言
随着世界经济的发展,能源的产出与消耗之间的矛盾日益突出,建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高,呈急剧上升趋势,因此建筑节能成为人们共同关注的热点问题。
建筑节能的不断发展,不仅可以促进建筑新技术的不断进步,而且可以缓解能源资源的紧张局面,减轻大气污染的程度,有利于我国社会经济、生态的发展。除此之外随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑热日益成为人们生活的需要,建筑节能及其新技术的研究应用也成为提高建筑热的质量、满足建筑界可持续发展战略的一个关键环节,因此对建筑节能发展现状及其新技术的研究显得尤为重要。
2建筑能耗现状
我国建筑面积计算的采暖能耗是发达国家的3倍。国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能要比气候相近的发达国家差很多。外墙的传热系数是其3.5~4.5倍,外窗是其2~3倍,屋面和门窗的空气渗透等是其3~6倍。在我国,达到节能标准50%的建筑,采暖耗能每平方米也要12.5kg,约为欧洲发达国家的1.5倍。目前我国农村地区,地处严寒、寒冷及夏热冬冷地区的房屋约有50亿m2。这些地区的房屋绝大部分还是按传统的材料和方法进行建造:外墙采用实心粘土砖围护结构,门窗用木质或少量单层塑钢门窗,屋顶比较单薄,室内大多采用火炉和供暖。由于建筑保温性能极差以及采暖效果不佳,造成农村房屋冬季采暖消耗大量能源,既导致了能源浪费又污染了。
综上所述,我国建筑节能发展现状令人担忧,要想有效发展建筑节能,必须针对问题,采取有效可行的解决措施,其中拥有先进的建筑节能技术是推行建筑节能的必要前提,因此建筑节能新技术的开发创新显得尤为重要。
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理想的节能建筑应在最少的能量消耗下满足以下三点,一是能够在不同季节、不同区域控制接收或阻止太阳辐射;二是能够在不同季节保持室内的舒适性;三是能够使室内实现必要的通风换气。建筑节能的途径主要包括:尽量减少不可再生能源的消耗,提高能源的使用效率;减少建筑围护结构的能量损失;降低建筑设施运行的能耗。在这三个方面,高新技术起着决定性的作用。当然建筑节能也采用一些传统技术,但这些传统技术是在先进的试验论证和科学的理论分析的基础上才能用于现代化的建筑中。
减少能源消耗,提高能源的使用效率
为了维持居住空间的环境质量,在寒冷的季节需要取暖以提高室内的温度,在炎热的季节需要制冷以降低室内的温度,干燥时需要加湿,潮湿时需要抽湿,而这些往往都需要消耗能源才能实现。从节能的角度讲,应提高供暖(制冷)系统的效率,它包括设备本身的效率、管网传送的效率、用户端的计量以及室内环境的控制装置的效率等。这些都要求相应的行业在设计、安装、运行质量、节能系统调节、设备材料以及经营管理模式等方面采用高新技术。如在供暖系统节能方面就有三种新技术:
①利用计算机、平衡阀及其专用智能仪表对管网流量进行合理分配,既改善了供暖质量,又节约了能源;
②在用户散热器上安设热量分配表和温度调节阀,用户可根据需要消耗和控制热能,以达到舒适和节能的双重效果;
③采用新型的保温材料包敷送暖管道,以减少管道的热损失。
近年来低温地板辐射技术己被证明节能效果比较好,它是采用交联聚乙烯(PEX)管作为通水管,用特殊方式双向循环盘于地面层内,冬天向管内供低温热水(地热、太阳能或各种低温余热提供);夏天输入冷水可降低地表温度(国内只用于供暖);该技术与对流散热为主的散热器相比,具有室内温度分布均匀,舒适、节能、易计量、维护方便等优点。
减少建筑围护结构的能量损失
建筑物围护结构的能量损失主要来自三部分:①外墙;②门窗;③屋顶。这三部分的节能技术是各国建筑界都非常关注的。主要发展方向是,开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术,以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能。
外墙节能技术
就墙体节能而言,传统的用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求,而复合墙体越来越成为墙体的主流。复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构,与保温隔热材料复合,或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。建筑用保温、隔热材料主要有岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、加气混凝土及胶粉聚苯颗粒浆料发泡水泥保温板等。这些材料的生产、制作都需要采用特殊的工艺、特殊的设备,而不是传统技术所能及的。值得一提的是胶粉聚苯颗粒浆料,它是将胶粉料和聚苯颗粒轻骨料加水搅拌成浆料,抹于墙体外表面,形成无空腔保温层。聚苯颗粒骨料是采用回收的废聚苯板经粉碎制成,而胶粉料掺有大量的粉煤灰,这是一种废物利用、节能环保的材料。墙体的复合技术有内附保温层、外附保温层和夹心保温层三种。中国采用夹心保温作法的较多;在欧洲各国,大多采用外附发泡聚苯板的作法,在德国,外保温建筑占建筑总量的80%,而其中70%均采用泡沫聚苯板。
门窗节能技术
门窗具有采光、通风和围护的作用,还在建筑艺术处理上起着很重要的作用。然而门窗又是最容易造成能量损失的部位。为了增大采光通风面积或表现现代建筑的性格特征,建筑物的门窗面积越来越大,更有全玻璃的幕墙建筑。这就对外维护结构的节能提出了更高的要求。
对门窗的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。从门窗材料来看,近些年出现了铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材、塑木复合型材以及UPVC塑料型材等一些技术含量较高的节能产品。
其中使用较广的是UPVC塑料型材,它所使用的原料是高分子材料--硬质聚氯乙烯。它不仅生产过程中能耗少、无污染,而且材料导热系数小,多腔体结构密封性好,因而保温隔热性能好。UPVC塑料门窗在欧洲各国已经采用多年,在德国塑料门窗已经占了50%。
中国20世纪90年代以后塑料门窗用量不断增大,正逐渐取代钢、铝合金等能耗大的材料。为了解决大面积玻璃造成能量损失过大的问题,人们运用了高新技术,将普通玻璃加工成中空玻璃,镀贴膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)高强度LOW2E防火玻璃(高强度低辐射镀膜防火玻璃)、采用磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及最特别的智能玻璃。智能玻璃能感知外界光的变化并做出反应,它有两类,一类是光致变色玻璃,在光照射时,玻璃会感光变暗,光线不易透过;停止光照射时,玻璃复明,光线可以透过。在太阳光强烈时,可以阻隔太阳辐射热;天阴时,玻璃变亮,太阳光又能进入室内。另一类是电致变色玻璃,在两片玻璃上镀有导电膜及变色物质,通过调节电压,促使变色物质变色,调整射入的太阳光(但因其生产成本高,还不能实际使用),这些玻璃都有很好的节能效果。
屋顶节能技术
屋顶的保温、隔热是围护结构节能的重点之一。在寒冷的地区屋顶设保温层,以阻止室内热量散失;在炎热的地区屋顶设置隔热降温层以阻止太阳的辐射热传至室内;而在冬冷夏热地区(黄河至长江流域),建筑节能则要冬、夏兼顾。保温常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料用作保温,如膨胀珍珠岩、玻璃棉等(此为正铺法);也可在屋面防水层以上设置聚苯乙烯泡沫(此为倒铺法)。在英国有另外一种保温层做法是,采用回收废纸制成纸纤维,这种纸纤维生产能耗极小,保温性能优良,纸纤维经过硼砂阻燃处理,也能防火。施工时,先将屋顶的钉层夹层,再将纸纤维喷吹入内,形成保温层。屋顶隔热降温的方法有:架空通风、屋顶蓄水或定时喷水、屋顶绿化等。以上做法都能不同程度地满足屋顶节能的要求,但最受推崇的是利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望,如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。
降低建筑设施运行的能耗
采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低这部分能耗将对节能起着重要的作用,在这方面一些成功的技术措施很有借鉴价值,如英国建筑研究院(英文缩写:BRE)的节能办公楼便是一例。办公楼在建筑围护方面采用了先进的节能控制系统,建筑内部采用通透式夹层,以便于自然通风;通过建筑物背面的格子窗进风,建筑物正面顶部墙上的格子窗排风,形成贯穿建筑物的自然通风。办公楼使用的是高效能冷热锅炉和常规锅炉,两种锅炉由计算机系统控制交替使用。通过埋置于地板内的采暖和制冷管道系统调节室温。该建筑还采用了地板下输入冷水通过散热器制冷的技术,通过在车库下面的深井用水泵从地下抽取冷水进入散热器,再由建筑物旁的另一回水井回灌。为了减少人工照明,办公楼采用了全方位组合型采光、照明系统,由建筑管理系统控制;每一单元都有日光,使用者和管理者通过检测器对系统遥控;在100座的演讲大厅,设置有两种形式的照明系统,允许有0%~100%的亮度,采用节能型管型荧光灯和白炽灯,使每个观众都能享有同样良好的视觉效果和适宜的温度。
新能源的开发利用
在节约不可再生能源的同时,人类还在寻求开发利用新能源以适应人口增加和能源枯竭的现实,这是历史赋予现代人的使命,而新能源有效地开发利用必定要以高科技为依托。如开发利用太阳能、风能、潮汐能、水力、地热及其他可再生的自然界能源,必须借助于先进的技术手段,并且要不断地完善和提高,以达到更有效地利用这些能源。如人们在建筑上不仅能利用太阳能采暖,太阳能热水器还能将太阳能转化为电能,并且将光电产品与建筑构件合为一体,如光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等,使耗能变成产能。
《建筑节能新技术研究与工程应用》汇集了中国(包括香港、台湾地区)绿色建筑、建筑节能领域的150余位知名专家精心编写的70余篇论文,是近年来建筑节能技术最新研究成果及工程应用经验的总结。全书内容涉及绿色建筑新技术研究与工程应用,墙体保温新技术研究与工程应用,建筑节能防火、节能门窗技术及保温工程质量控制,建筑节能新材料研究与工程应用,建筑节能技术方案、节能改造及检测评估方法,可再生能源、节水与建筑智能化等六大方面。众多专家学者依据国家相关标准,结合工程实例和科研成果,从理论与实践的结合上,对绿色建筑,建筑节能原理,节能构造,EPS、XPS及聚氨酯硬泡等保温节能体系的应用分析,建筑节能保温检测评估,可再生能源利用分别进行了详细论述,观点明确,论据充分,具有较强的实用性和指导性。
《建筑节能新技术研究与工程应用》可供绿色建筑设计、建设、施工、咨询等机构技术人员,建筑节能领域的房地产开发、设计、施工、质量监督、工程监理、检测机构及相关节能材料厂家的技术人员和科研机构、高等院校师生阅读参考。