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        淺談建筑節能技術
        發布時間:2016-05-09    有人瀏覽

          面對全球能源環境問題,不少全新的設計理念應運而生,如低能耗建筑、零能建筑和綠色建筑等,它們本質上都要求建筑師從整體綜合設計概念出發,堅持與能源分析專家、環境專家、設備師和結構師緊密配合。在建筑規劃和設計時,根據大范圍的氣候條件影響,針對建筑自身所處的具體環境氣候特征,重視利用自然環境(如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等)創造良好的建筑室內微氣候,以盡量減少對建筑設備的依賴。具體措施可歸納為以下三個方面:合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環境設計(主要方法為:在建筑周圍布置樹木、植被、水面、假山、圍墻);合理設計建筑形體(包括建筑整體體量和建筑朝向的確定),以改善既有的微氣候;合理的建筑形體設計是充分利用建筑室外微環境來改善建筑室內微環境的關鍵部分,主要通過建筑各部件的結構構造設計和建筑內部空間的合理分隔設計得以實現。同時,可借助相關軟件進行優化設計,如運用天正建筑(Ⅱ)中建筑陰影模擬,輔助設計建筑朝向和居住小區的道路、綠化、室外消閑空間及利用CFD軟件,如:PHOENICS,Fluent等,分析室內外空氣流動是否通暢。

          1.1.2圍護結構

          建筑圍護結構組成部件(屋頂、墻、地基、隔熱材料、密封材料、門和窗、遮陽設施)的設計對建筑節能檢測能耗、環境性能、室內空氣質量與用戶所處的視覺和熱舒適環境有根本的影響。一般增大圍護結構的費用僅為總投資的3%~6%,而節能卻可達20%~40%。通過改善建筑物圍護結構的熱工性能,在夏季可減少室外熱量傳入室內,在冬季可減少室內熱量的流失,使建筑熱環境得以改善,從而減少建筑冷、熱消耗。首先,提高圍護結構各組成部件的熱工性能,一般通過改變其組成材料的熱工性能實行,如歐盟新研制的熱二極管墻體(低費用的薄片熱二極管只允許單方向的傳熱,可以產生隔熱效果)和熱工性能隨季節動態變化的玻璃。然后,根據當地的氣候、建筑的地理位置和朝向,以建筑能耗軟件DOE-2.0的計算結果為指導,選擇圍護結構組合優化設計方法。最后,評估圍護結構各部件與組合的技術經濟可行性,以確定技術可行、經濟合理的圍護結構。

          1.1.3提高終端用戶用能效率

          高能效的采暖、空調系統與上述削減室內冷熱負荷的措施并行,才能真正地減少采暖、空調能耗。首先,根據建筑的特點和功能,設計高能效的暖通空調設備系統,例如:熱泵系統、蓄能系統和區域供熱、供冷系統等。然后,在使用中采用能源管理和監控系統監督和調控室內的舒適度、室內空氣品質和能耗情況。如歐洲國家通過傳感器測量周邊環境的溫、濕度和日照強度,然后基于建筑動態模型預測采暖和空調負荷,控制暖通空調系統的運行。在其他的家電產品和辦公設備方面,應盡量使用節能認證的產品。如美國一般鼓勵采用“能源之星”的產品,而澳大利亞對耗能大的家電產品實施最低能效標準(MEPS)。

          1.1.4提高總的能源利用效率

          從一次能源轉換到建筑設備系統使用的終端能源的過程中,能源損失很大。因此,應從全過程(包括開采、處理、輸送、儲存、分配和終端利用)進行評價,才能全面反映能源利用效率和能源對環境的影響。建筑中的能耗設備,如空調、熱水器、洗衣機等應選用能源效率高的能源供應。例如,作為燃料,天然氣比電能的總能源效率更高。采用第二代能源系統,可充分利用不同品位熱能,最大限度地提高能源利用效率,如熱電聯產(CHP)、冷熱電聯產(CCHP)。

          1.2利用新能源 

          在節約能源、保護環境方面,新能源的利用起至關重要的作用。新能源通常指非常規的可再生能源,包括有太陽能、地熱能、風能、生物質能等。人們對各種太陽能利用方式進行了廣泛的探索,逐步明確了發展方向,使太陽能初步得到一些利用,如:①作為太陽能利用中的重要項目,太陽能熱發電技術較為成熟,美國、以色列、澳大利亞等國投資興建了一批試驗性太陽能熱發電站,以后可望實現太陽能熱發電商業化;②隨著太陽能光伏發電的發展,國外己建成不少光伏電站和“太陽屋頂”示范工程,將促進并網發電系統快速發展;③目前,全世界已有數萬臺光伏水泵在各地運行;④太陽熱水器技術比較成熟,已具備相應的技術標準和規范,但仍需進一步地完善太陽熱水器的功能,并加強太陽能建筑一體化建設;⑤被動式太陽能建筑因構造簡單、造價低,已經得到較廣泛應用,其設計技術已相對較為成熟,已有可供參考的設計手冊;⑥太陽能吸收式制冷技術出現較早,目前已應用在大型空調領域;太陽能吸附式制冷目前處于樣機研制和實驗研究階段;⑦太陽能干燥和太陽灶已得到一定的推廣應用。但從總體而言,目前太陽能利用的規模還不大,技術尚不完善,商品化程度也較低,仍需要繼續深入廣泛地研究。在利用地熱能時,一方面可利用高溫地熱能發電或直接用于采暖供熱和熱水供應;另一方面可借助地源熱泵和地道風系統利用低溫地熱能。風能發電較適用于多風海岸線山區和易引起強風的高層建筑,在英國和香港已有成功的工程實例,但在建筑領域,較為常見的風能利用形式是自然通風方式。 

          2、建筑節能新技術 

          理想的節能建筑應在最少的能量消耗下滿足以下三點,一是能夠在不同季節、不同區域控制接收或阻止太陽輻射;二是能夠在不同季節保持室內的舒適性;三是能夠使室內實現必要的通風換氣。目前,建筑節能的途徑主要包括:盡量減少不可再生能源的消耗,提高能源的使用效率;減少建筑圍護結構的能量損失;降低建筑設施運行的能耗。在這三個方面,高新技術起著決定性的作用。當然建筑節能也采用一些傳統技術,但這些傳統技術是在先進的試驗論證和科學的理論分析的基礎上才能用于現代化的建筑中。 

          2.1減少能源消耗,提高能源的使用效率 

          為了維持居住空間的環境質量,在寒冷的季節需要取暖以提高室內的溫度,在炎熱的季節需要制冷以降低室內的溫度,干燥時需要加濕,潮濕時需要抽濕,而這些往往都需要消耗能源才能實現。從節能的角度講,應提高供暖(制冷)系統的效率,它包括設備本身的效率、管網傳送的效率、用戶端的計量以及室內環境的控制裝置的效率等。這些都要求相應的行業在設計、安裝、運行質量、節能系統調節、設備材料以及經營管理模式等方面采用高新技術。如目前在供暖系統節能方面就有三種新技術:①利用計算機、平衡閥及其專用智能儀表對管網流量進行合理分配,既改善了供暖質量,又節約了能源;②在用戶散熱器上安設熱量分配表和溫度調節閥,用戶可根據需要消耗和控制熱能,以達到舒適和節能的雙重效果;③采用新型的保溫材料包敷送暖管道,以減少管道的熱損失。近年來低溫地板輻射技術己被證明節能效果比較好,它是采用交聯聚乙烯(PEX)管作為通水管,用特殊方式雙向循環盤于地面層內,冬天向管內供低溫熱水(地熱、太陽能或各種低溫余熱提供);夏天輸入冷水可降低地表溫度(目前國內只用于供暖);該技術與對流散熱為主的散熱器相比,具有室內溫度分布均勻,舒適、節能、易計量、維護方便等優點。

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