談建筑節(jié)能技術(shù)的應用

徐 耀

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

談建筑節(jié)能技術(shù)的應用

徐 耀

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

介紹了建筑節(jié)能的途徑，主要針對建筑采暖系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)的節(jié)能方式進行了研究，闡述了在節(jié)能設(shè)計中需注意的事項及遵循的原則，以期合理利用各類可再生資源，以最少的能源消耗達到最優(yōu)的居住和辦公環(huán)境。

建筑節(jié)能，采暖，給排水，電氣

隨著國際石油危機的日益增長，發(fā)達國家普遍都存在能源緊缺現(xiàn)象，40年前法國率先編制了節(jié)能標準，要求采暖能耗降低25%左右。大約30年前，法國要求采暖能耗降低50%左右，經(jīng)過30多年的研發(fā)改造，外墻保溫技術(shù)普遍采用結(jié)構(gòu)與保溫技術(shù)措施，采暖系統(tǒng)基本上實現(xiàn)自動控制；如今大多數(shù)發(fā)達國家及發(fā)展中國家對建筑節(jié)能認識已經(jīng)上升到新的境界。建筑節(jié)能技術(shù)的執(zhí)行可以節(jié)省能源、節(jié)約開支、改善室內(nèi)熱環(huán)境、減少室外污染、降低溫室效應，促進生態(tài)平衡與全球能源可持續(xù)發(fā)展。

我國改革開放以后，城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展蒸蒸日上，但在20世紀80年代和90年代建的建筑只有0.04%能達到節(jié)能標準，近幾年我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展，99%的建筑都不符合節(jié)能要求，多數(shù)是超耗能建筑，而且我國建筑節(jié)能存在起步晚，能耗高等問題。所以我國更需要大力的發(fā)展節(jié)能建筑。建筑節(jié)能大體包括圍護結(jié)構(gòu)保溫節(jié)能、節(jié)材節(jié)能、采暖節(jié)能、給排水節(jié)能、電氣節(jié)能等許多方面；建筑節(jié)能的途徑主要包括：降低建筑運行的能耗,提高能源的使用效率,減少能源的消耗，減少建筑能量損失。因此，不斷地研發(fā)新的建筑節(jié)能技術(shù)，提高建筑的能源利用率，利用可再生的能源，減少導致環(huán)境污染能源的利用顯得尤其重要。

建筑能耗以采暖和空調(diào)為主，占建筑能耗的50%以上。近10年隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展帶動了人民生活水平的提高，在解決最基本的生活需求同時人們對生活環(huán)境要求也不斷提高，節(jié)能發(fā)展的意義不能以犧牲人的舒適和健康為代價。建筑節(jié)能最終是用有限的資源和最小的能源消耗提高能源利用率，取得最大的節(jié)能效應。

1 建筑采暖節(jié)能的技術(shù)措施

經(jīng)過粗略計算，采取有效的節(jié)能措施大概可以降低70%的建筑能耗。目前我國減少建筑照明能耗及冷、熱能源消耗是降低建筑能耗總量的重要方面，一般可從以下幾方面實現(xiàn)。

1.1 總體規(guī)劃與建筑設(shè)計

面對全球能源緊缺，對建筑師的要求也不斷提高，許多圍繞節(jié)能設(shè)計理念也不斷產(chǎn)生，建筑師必須從全局出發(fā)，不斷與環(huán)保、設(shè)備和結(jié)構(gòu)等各專業(yè)緊密配合。建筑師在總體規(guī)劃時，充分利用溫度、濕度、植被等自然環(huán)境來改善室內(nèi)小氣候，減少人們對設(shè)備的依賴。1)項目選址要綜合各個方面建議合理選擇建設(shè)地址；2)建筑師根據(jù)建筑地理位置合理設(shè)計建筑體形與朝向。體型復雜的建筑，其建筑能耗也會相應增大，可借助相關(guān)軟件進行優(yōu)化設(shè)計，如運用天正建筑軟件計算日照間距，達到建筑之間最合理的間距，既要節(jié)約土地，又要達到舒適節(jié)能要求；還有天正節(jié)能軟件計算建筑是否節(jié)能，如窗墻比、體型系數(shù)是否滿足節(jié)能要求，可以在出圖前提前修正窗墻比、體型系數(shù)，直到滿足節(jié)能限值要求，以達到節(jié)能標準。

1.2 終端用戶大力提高用能效率

提升用戶終端用能效率是指提高空調(diào)、采暖運行系統(tǒng)效率以及采取降低室內(nèi)冷熱負荷的措施，這樣才能真正地降低能耗，同時在選用家電和辦公設(shè)備時，應盡量采用節(jié)能認證的產(chǎn)品。

1.3 認識到圍護結(jié)構(gòu)的重要性

建筑圍護結(jié)構(gòu)的組成部件，包括屋頂、外墻、地基、隔熱材料、密封材料、門窗、遮陽設(shè)施等方面，在影響建筑能耗、室內(nèi)空氣質(zhì)量、環(huán)境的用戶視覺和熱舒適度等方面有著根本的重要性。通常情況下，加大圍護結(jié)構(gòu)的費用僅為總投資預算的3%～6%，而節(jié)能效果帶來的效益卻可達到實際投資支出的20%～40%。通過改善建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，可減少夏季室外傳入室內(nèi)的熱量，可降低冬季室內(nèi)熱量的流失，從而在減少建筑冷熱消耗方面獲得綜合的平衡效果，達到節(jié)能要求。

1.4 新能源技術(shù)的采用

新能源的利用在環(huán)境保護、建筑節(jié)能等方面也有著至關(guān)重要的作用，我們一般意義上所說的新能源指的是以下的可再生能源種類，包括太陽能、風能、地熱能、各類生物能等等。例如現(xiàn)今的太陽能熱水及采暖系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，也建立起了相應的技術(shù)標準和規(guī)范，在實際應用中也出現(xiàn)了一些指導性或者建議性的地方規(guī)定，如我省規(guī)定高層建筑可在逆12層設(shè)陽臺壁掛式太陽能熱水系統(tǒng)；酒店客房可采用集中太陽能陣列供熱系統(tǒng)等。

1.5 提高建筑總的能源利用效率

在一次能源向終端能源的轉(zhuǎn)換過程中，能源效率會出現(xiàn)不同程度的損失。因此，在實際設(shè)計與應用中應將能源開采、處理、傳輸、存儲、分配和利用進行綜合考慮并進行評估。

1.6 強化采暖節(jié)能在建筑領(lǐng)域的利用措施

1)換熱站內(nèi)設(shè)置氣候補償器。

2)循環(huán)水泵及補水泵采用變頻調(diào)速裝置。耗電輸熱比不大于0.011 5。

3)每個建筑物入口處設(shè)置熱計量表?；厮苌显O(shè)自力式差壓控制閥，供水管上設(shè)靜態(tài)平衡閥。

4)采暖管路按南、北向分環(huán)供熱進行布置。每戶豎井內(nèi)設(shè)置分戶熱計量。

5)每戶分集水器供水管上設(shè)溫度控制裝置。

6)室外管網(wǎng)采用無補償直埋敷設(shè)方式，枝狀布置。室內(nèi)采暖管道采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料進行保溫，保溫厚度為25 mm；室外供熱管網(wǎng)采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料進行保溫處理，保溫厚度為50 mm。

2 給排水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

給排水系統(tǒng)的能源浪費主要表現(xiàn)在管網(wǎng)超壓、節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器的缺失，雨水及中水設(shè)施的缺乏等方面。

給排水節(jié)能途徑及措施如下：

1)科學研發(fā)新產(chǎn)品，推廣新型節(jié)水管材。

a.推廣應用優(yōu)質(zhì)管材、閥門。

由于鍍鋅鋼管易生銹，水質(zhì)易污染等劣勢，長期不用情況下需要先行排出銹水后方可使用，這樣會導致水資源一定的浪費。所以在排水系統(tǒng)內(nèi)新型管材如鋼塑復合管、鋁塑復合管、銅管、不銹鋼管、PP-R管、PE管、PVC-U管等新型材料管材對于節(jié)水降低能耗是很重要的。

另外，給排水系統(tǒng)的閥門選用也直接影響系統(tǒng)的健全與否，系統(tǒng)中易多采用截止閥代替閘閥、蝶閥等，保證閥門關(guān)閉的嚴緊。

b.推廣使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器。

此類設(shè)施至少能節(jié)省50%的能源，如淋浴噴頭每分鐘噴水20 L，而節(jié)水型淋浴噴頭每分鐘噴水9 L左右；大小便器上采用小容積(6 L)水箱、延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭等新技術(shù)。當然，節(jié)水型器具需要在不同的場所進行合理配置才能既滿足使用、又可達到節(jié)能要求。

2)完善熱水供應系統(tǒng)。

隨著建筑節(jié)能的新要求以及人們生活品質(zhì)的提升，建筑熱水循環(huán)系統(tǒng)也變得愈發(fā)重要。熱水管網(wǎng)的設(shè)計與布置不合理，將導致混合配水裝置的冷熱水進水壓力相差懸殊，如冷水壓力大于熱水，則在實際使用中，會放掉許多冷水才能調(diào)成常溫，這部分冷水被稱作無效冷水，是和節(jié)能要求背道而馳的。這種水資源的浪費是設(shè)計、施工、使用、管理等多方面造成的，所以在設(shè)計之初就應該綜合考慮。

3)控制超壓出流。

現(xiàn)行的建筑給排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定的凈水壓力限值，大部分處于超壓出流，所以還是要適當?shù)牟扇p壓措施才能控制超壓出流現(xiàn)象。

4)中水系統(tǒng)的設(shè)置與完善。

中水指的是各類排水經(jīng)過處理后，達到規(guī)定的水質(zhì)標準，可以滿足生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)的非飲用水要求。中水的水源主要來源于生活排水中的各種污水、廢水。

生活廢水包括沐浴排水、冷卻排水、盥洗排水、衛(wèi)生排水、廚房排水等，這其中不含廚房排水被稱為優(yōu)質(zhì)雜排水，這些廢水經(jīng)過處理后所獲得的中水可用于城市雜用水和生活雜用水，如城市綠化、道路清掃、車輛沖洗、建筑施工、消防、生活用非飲用水等，從而替代等量的自來水，這樣既將廢水循環(huán)利用，又可以增加等量的城市自來水供水量，對于節(jié)能來說一舉兩得。這其中重要一點是需要城市管理者、開發(fā)商都能夠有長遠的目光認知中水系統(tǒng)，愿意承擔中水系統(tǒng)的較為巨大的投資，并且將建筑與城市中水系統(tǒng)連接，形成真正的城市中水管網(wǎng)，達到城市節(jié)能的總體要求。

5)雨水收集與利用。

雨水的收集與利用系統(tǒng)，就是將收集起來的雨水經(jīng)過專業(yè)的設(shè)備和藥劑處理過后符合標準用于生活非飲用水、城市綠化、景觀用水等方面，類似于中水系統(tǒng)的建設(shè)，也需要城市管理者、開發(fā)商綜合考慮。

6)消防儲水池的設(shè)置及加壓。

當消防水池與生活水池儲水量相差較大時應分開建設(shè)，既可以使得消防水池的換水周期延長，減少用水浪費，更重要的一點是能夠確保生活水池不受污染，水質(zhì)符合飲用要求。另一方面，在實際設(shè)計與建設(shè)過程中，應盡量使消防水池與游泳池、水景合用，做到一池循環(huán)多用，同時在高層建筑群中消防儲水量應按最大一座高層建筑需水量計算，盡可能共用消防水池及加壓水泵，這樣既可以節(jié)省工程建設(shè)的設(shè)備投資和維護費用，也便于后期的集中管理。

7)完善對建筑或小區(qū)水表的管理。

a.小區(qū)進戶總水表的設(shè)置。

通過對小區(qū)的進戶總水表與各分戶水表進行平衡分析，便于及時查出漏水隱患。

b.采用計量更為精確的水表。

由于目前市場上水表本身或在選型時存在許多的問題，建筑和小區(qū)用水表計量的準確性普遍較差，在對部分城市的小區(qū)及建筑進行抽樣調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)約有40%的水表不完全符合建筑節(jié)能的要求，從而影響對水量漏損控制的評價和所采取的應對措施。

c.限制水表使用年限。

采用高精確度的水表計量之外，水表自身也存在機械磨損后精準度降低的隱患，所以也要嚴格限制建筑用水表無限期使用的狀況，建立水表精確度定期檢測和更換的機制。

d.未來的水表發(fā)展將更加為節(jié)能服務。

目前大部分建筑年齡在15年以上的舊有建筑分戶水表普遍設(shè)在居民家中，不便于管理；而近年我國住宅設(shè)計雖然基本已將水表集中設(shè)在管井或設(shè)備層等位置，但是這些設(shè)計也會造成供水管線的復雜度增加和成本的提高，未來的水表應用技術(shù)應朝著IC卡計量水表和遠程傳輸水表系統(tǒng)的方向發(fā)展，這將為建筑供水系統(tǒng)的實時計量和監(jiān)控帶來一場新的革命。

8)真空節(jié)水技術(shù)。

將真空技術(shù)應用于給排水系統(tǒng)也是一項節(jié)能技術(shù)的新應用，用空氣替代一定的供水量，依靠真空負壓所產(chǎn)生的高速汽水混合物，達到快速沖洗的目的，既能夠保證實際效果，又能夠平均節(jié)水40%。

3 電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

3.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能方面

1)各小區(qū)變電站設(shè)置深入電力負荷中心，盡量減少線路長度，降低損耗，保證電壓偏移符合國家電氣標準；變壓器選用低能耗、低噪聲、過載能力強的變壓器。

2)為提高供電系統(tǒng)的運行效率，無功功率因數(shù)的補償通常采用集中補償和分散就地補償相結(jié)合的方式，在變電站的低壓端設(shè)置功率因數(shù)集中自動補償裝置，這樣保證補償后的功率因數(shù)不小于0.9。

3.2 照明節(jié)能方面

1)工程設(shè)計按照《建筑照明設(shè)計標準》中的“照明節(jié)能”的要求執(zhí)行。照度要求、照明密度值要求按GB 50034—2013建筑照明設(shè)計標準第6章節(jié)執(zhí)行。

2)所有照明燈具全部采用節(jié)能燈具，如公共建筑用房采用T5型細管徑直管熒光燈、緊湊型熒光燈和發(fā)光二級管(LED)，疏散指示燈、出口標志燈的光源應優(yōu)先選用場致發(fā)光板及發(fā)光二級管(LED)，帶低耗能電子鎮(zhèn)流器和電容補償，使功率因數(shù)達到0.9以上。

3)充分利用自然光，住宅部分有采光的樓梯間、走道照明采用節(jié)能自熄開關(guān)。

3.3 其他電氣類系統(tǒng)節(jié)能方面

1)電梯系統(tǒng)中加載智能控制系統(tǒng)； 風機、生活水泵及采暖設(shè)備等要求采取節(jié)能措施。

2)建筑設(shè)計充分利用自然光，住宅部分有采光的樓梯間及前室，走道照明采用節(jié)能自熄開關(guān)。

4 建筑節(jié)能技術(shù)在實際應用中的重要意義

建筑節(jié)能是一項以不降低居住質(zhì)量和舒適度為基礎(chǔ)，合理利用各類可再生資源，以最少的能源消耗，來達到最優(yōu)的居住和辦公環(huán)境，并盡可能產(chǎn)生最少的垃圾和廢棄物，保護環(huán)境。隨著我國城市建設(shè)和房地產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，如何改善高投入、高耗能、高污染在社會發(fā)展過程中所帶來的各項能源損耗問題，將建筑節(jié)能技術(shù)應用于其中就變得具有至關(guān)重要的意義。

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Discussion on the application of building energy-saving technology

Xu Yao

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the building energy-saving methods, mainly studies energy-saving methods of building heating system, water supply and drainage system and electrical system, and describes energy-saving design matters and principles, with a view to rationally apply various renewable energy resources and to achieve optimal living and office environment with the least energy consumption.

building energy-saving, heating, water supply and drainage, electrical

2015-06-09

徐 耀(1981- )，女，工程師

1009-6825(2015)23-0168-03

TU201.5

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