淺析當(dāng)前智能建筑節(jié)能對(duì)策與措施

蘇登信

（南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川南充，637000）

0 前言

智能建筑節(jié)能是當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及時(shí)代發(fā)展的需要。21世紀(jì)在信息化、智能化高速發(fā)展的時(shí)代中，中國(guó)建筑事業(yè)發(fā)展中將朝著節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展，遵循著節(jié)約化、無(wú)害化、人性化、生態(tài)化和集約化等基本原則，并且最終實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。在當(dāng)代智能建筑中，對(duì)于電能消耗已經(jīng)占到了大樓能源消耗總能量的大部分比例了，主要耗能設(shè)備包括：冷卻塔、冷凍機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、各類水泵、新風(fēng)機(jī)組和燈光照明等，所以在智能建筑中節(jié)約能源成為最為重要的問(wèn)題一個(gè)方面。怎么在建筑物中，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)的制造、安裝、設(shè)計(jì)、使用管理，達(dá)到節(jié)能的目的，本文將進(jìn)行對(duì)智能建筑節(jié)能探討。

1 智能建筑的基本概念

智能建筑(Intelligent Building)是信息時(shí)代和計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的的產(chǎn)物，它的簡(jiǎn)稱是IB,是通過(guò)對(duì)建筑物的4個(gè)基本要素，也就是系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)和管理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)利用系統(tǒng)集成方法,把計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)與建筑藝術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，也就是對(duì)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控, 對(duì)使用者的信息服務(wù)，對(duì)信息資源的管理，以及其建筑的優(yōu)化組合,形成最優(yōu)化的配合，同時(shí)也是現(xiàn)代高科技和建筑完美結(jié)合，真正達(dá)到提供一個(gè)擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全、便利和靈活特點(diǎn)的環(huán)境空間。

2 當(dāng)前智能建筑節(jié)能對(duì)策

智能建筑節(jié)能是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)分析，某些發(fā)達(dá)國(guó)家采用空調(diào)采暖能耗，占據(jù)了建筑能耗比例的絕大多數(shù)，我國(guó)在照明用能量與采暖空調(diào)上對(duì)能量的消耗也與日俱增，只有減少建筑的冷、熱及照明能耗，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在當(dāng)今建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造與使用過(guò)程當(dāng)中，一方面盡量滿足于室內(nèi)環(huán)境舒適、衛(wèi)生和健康的要求，另一方面需要達(dá)到節(jié)能的目的，那么就需要采取合理有效的建筑節(jié)能技術(shù)，經(jīng)過(guò)周密、有效的建筑技術(shù)研究，建筑能耗可以降低到2/3～3/4的范圍，更好的實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能和環(huán)保共進(jìn)的有效目標(biāo)。

（1）減少智能建筑內(nèi)的能源總需求量。首先需要做好建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。建筑師需要整合好整體綜合設(shè)計(jì)的角度，密切配合能源分析專家、環(huán)境專家、設(shè)備師和結(jié)構(gòu)師，根據(jù)建筑身處的環(huán)境氣候及自身特點(diǎn)，進(jìn)行建筑的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

更好的利用自然環(huán)境創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，達(dá)到減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴性。那么需要利用建筑室外微環(huán)境進(jìn)行合理的建筑形體設(shè)計(jì)，諸如設(shè)計(jì)建筑各個(gè)分部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，合理分隔建筑內(nèi)部空間，以及合理選擇建筑的地址和周圍環(huán)境，包括建筑周圍布置樹(shù)木、水面、植被、假山和圍墻等外在條件。同時(shí)還可以借助PHOENICS，F(xiàn)luent軟件來(lái)分析室內(nèi)外空氣流動(dòng)是否通暢。更好的做好相關(guān)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

其次是做好智能建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)，包括地基、墻、屋頂、門(mén)窗、隔熱材料、遮陽(yáng)設(shè)施等部件的設(shè)計(jì)，這一部分的設(shè)計(jì)的好壞直接影響到智能建筑能耗、用戶所處的視覺(jué)與熱舒適環(huán)境及其環(huán)境性能等。可以改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件材料的熱工性能來(lái)提高這些組成部件的熱工性能。增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用較為低廉，一般只占到總投資成本的3%～6%，但節(jié)能效果高達(dá)20%～40%，可謂是小成本，大回報(bào)。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)部件的熱工性能可有效改善智能建筑熱環(huán)境，在夏季減少室外的熱量傳遞到室內(nèi)，在冬季又能減少室內(nèi)熱量地流失，減少建筑冷熱消耗上的變化。

再次，提高智能建筑總的能源利用效率。另一方面還要提供高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)，不僅需要減少空調(diào)及采暖上的能耗，還需提高能耗的供給，可采用傳感器來(lái)測(cè)量建筑物周邊環(huán)境的日照強(qiáng)度、溫度、濕度，使用能源管理及監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)控室內(nèi)的環(huán)境，然后在使用建筑動(dòng)態(tài)模型充分預(yù)測(cè)空調(diào)及采暖負(fù)荷的情況下，加以調(diào)控。同時(shí)在建筑中的能耗設(shè)備，如熱水器、空調(diào)、電冰箱、洗衣機(jī)等應(yīng)選用能源效率高的能源供應(yīng)，如運(yùn)用第二代能源系統(tǒng)，熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)，可以高能源利用效率。

（2）加強(qiáng)新能源的利用。高新技術(shù)起著決定性作用的同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)新能源的利用。在節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境中，新能源的利用發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。新能源有效地開(kāi)發(fā)利用往往是以高科技為依托。太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，一些歐洲國(guó)家已經(jīng)投資建立大量太陽(yáng)能熱發(fā)電站，以期將太陽(yáng)能熱發(fā)電投入商業(yè)化。而隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電的興起及發(fā)展，國(guó)外也有不少光伏電站等工程，以加快并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。除此之外，地?zé)崮堋⒊毕堋L(fēng)能等可再生自然能源的運(yùn)用也得到發(fā)展和運(yùn)用，然而其技術(shù)仍不夠成熟，在智能建筑中的使用都比較單一，以前的發(fā)展，將會(huì)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)光電產(chǎn)品和建筑構(gòu)件融為一體，將來(lái)將會(huì)存在有光電屋面板光電遮陽(yáng)板、光電天窗、光電外墻板、光電窗間墻、光電玻璃幕墻等新型智能建筑上的運(yùn)用，使耗能變成產(chǎn)能的大變化。

3 當(dāng)前智能建筑節(jié)能的相關(guān)舉措

3.1 建筑墻體節(jié)能

墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分, 而內(nèi)部的隔斷，兩個(gè)主要部分所用材料的保溫性能往往直接影響建筑整體的保溫與耗熱量多少。我國(guó)傳統(tǒng)的做法是用重質(zhì)單一材料來(lái)達(dá)到增加墻體厚度，起到保溫的作用，對(duì)于我國(guó)用于墻體材料有磚砌體、砌塊砌體和石砌體。實(shí)心磚砌體保溫性能根本達(dá)不到能滿足設(shè)計(jì)要求范圍。而在科技發(fā)展中，此類建筑形式既不環(huán)保，也不能節(jié)能，近年來(lái)興起的復(fù)合墻體逐漸取代之，復(fù)合墻體以鋼筋混凝土或塊體材料來(lái)承重，以保溫隔熱材料或薄壁材料來(lái)保溫，以隔熱材料來(lái)做墻體。以外墻為例，根據(jù)JGJ26-1995 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只有當(dāng)建筑物形體系數(shù)小于0.3，才達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，而我國(guó)常用的內(nèi)抹灰磚墻的傳熱系數(shù)都大于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，空心磚墻及其復(fù)合墻體則能做到小于0.3這個(gè)數(shù)值，有效實(shí)現(xiàn)智能建筑節(jié)能，可廣泛采用。而建筑用保溫、隔熱材料主要有礦渣棉、巖棉、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、加氣混凝土、膠粉聚苯顆粒漿料、玻璃棉等等，均是經(jīng)過(guò)特殊工藝加工而成，如聚苯顆粒骨料所采用的是回收廢聚苯板經(jīng)粉碎制成，具有環(huán)保節(jié)能之效。墻體的復(fù)合技術(shù)包括三層，有外附保溫層、內(nèi)附保溫層、夾心保溫層。不同國(guó)家的保溫節(jié)能做法各不相同，我國(guó)主要采用夾心保溫法，而歐洲則主要采用外附發(fā)泡聚苯板，德國(guó)則主要采用泡沫聚苯板保溫材料。

3.2 智能建筑門(mén)窗節(jié)能

門(mén)窗主要起到通風(fēng)、采光、圍護(hù)的作用，而門(mén)窗在發(fā)揮這些作用時(shí)，也具有冷風(fēng)滲透、傳熱損失等明顯的弱點(diǎn)，最容易造成能量損失，因而需要在滿足通風(fēng)、采光、觀景、日照等要求時(shí)，通過(guò)改善材料的保溫隔熱性能并提高門(mén)窗的密閉性能來(lái)對(duì)其進(jìn)行節(jié)能處理。可采取多種多樣的形式來(lái)改善門(mén)窗的保溫性能，例如可通過(guò)使用塑木復(fù)合型材、鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材、UPVC塑料型材等極具高技術(shù)含量的節(jié)能材質(zhì)，來(lái)改變門(mén)窗的材料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。其中UPVC塑料型材是使用較多的材料，具有多腔體結(jié)構(gòu)密封性好，導(dǎo)熱系數(shù)小，提高保溫隔熱性能等優(yōu)點(diǎn)。窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗，這個(gè)的優(yōu)點(diǎn)是可以避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋，以及在設(shè)置雙玻璃或三玻璃中達(dá)到增強(qiáng)其自身保溫性能。同時(shí)還可以設(shè)置溫度阻尼區(qū)。溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)和室外之間設(shè)有一中間層次，并且在這一中間層次象熱閘一樣，可以有效的阻止室外冷風(fēng)的直接滲透與室內(nèi)熱能的外流的情況，更好的減少外墻、外窗的熱耗損。同時(shí)為了減少空氣滲透，設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門(mén)窗材料等方面，加強(qiáng)氣密性，更好的達(dá)到建筑物保溫節(jié)能的目的。

3.3 智能建筑屋面節(jié)能

在不斷注重建筑外墻、外窗的保溫性能的同時(shí)，對(duì)于屋面的保溫隔熱同樣是非常重要的。建筑節(jié)能則要冬、夏都要兼顧。如炎熱的地區(qū)屋頂設(shè)置隔熱降溫層要阻止太陽(yáng)的輻射熱傳至室內(nèi)的過(guò)程，在寒冷的地區(qū)屋頂設(shè)保溫層要阻止室內(nèi)熱量散失。屋面保溫層的選擇也有一定的講究，不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，因?yàn)檫@些材料容易致使屋面厚度及重量過(guò)大。而宜在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料，諸如玻璃棉、膨脹珍珠巖等，在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫等，這些新技術(shù)新材料有效規(guī)避了之前的諸多缺點(diǎn)，一方面使得施工簡(jiǎn)便而且價(jià)格低廉，另一方面達(dá)到了保溫節(jié)能的效果。

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