談建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

徐 耀

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

談建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

徐 耀

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

介紹了建筑節(jié)能的途徑，主要針對(duì)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(jìn)行了研究，闡述了在節(jié)能設(shè)計(jì)中需注意的事項(xiàng)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(dá)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(guó)際石油危機(jī)的日益增長(zhǎng)，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍都存在能源緊缺現(xiàn)象，40年前法國(guó)率先編制了節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，要求采暖能耗降低25%左右。大約30年前，法國(guó)要求采暖能耗降低50%左右，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；如今大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)展中國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能認(rèn)識(shí)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(kāi)支、改善室內(nèi)熱環(huán)境、減少室外污染、降低溫室效應(yīng)，促進(jìn)生態(tài)平衡與全球能源可持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)改革開(kāi)放以后，城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展蒸蒸日上，但在20世紀(jì)80年代和90年代建的建筑只有0.04%能達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，近幾年我國(guó)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(guó)建筑節(jié)能存在起步晚，能耗高等問(wèn)題。所以我國(guó)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(hù)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(yùn)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(dǎo)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了人民生活水平的提高，在解決最基本的生活需求同時(shí)人們對(duì)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(jià)。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(yīng)。

1 建筑采暖節(jié)能的技術(shù)措施

經(jīng)過(guò)粗略計(jì)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(guó)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(shí)現(xiàn)。

1.1 總體規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)

面對(duì)全球能源緊缺，對(duì)建筑師的要求也不斷提高，許多圍繞節(jié)能設(shè)計(jì)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(shí)，充分利用溫度、濕度、植被等自然環(huán)境來(lái)改善室內(nèi)小氣候，減少人們對(duì)設(shè)備的依賴。1)項(xiàng)目選址要綜合各個(gè)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(jì)建筑體形與朝向。體型復(fù)雜的建筑，其建筑能耗也會(huì)相應(yīng)增大，可借助相關(guān)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如運(yùn)用天正建筑軟件計(jì)算日照間距，達(dá)到建筑之間最合理的間距，既要節(jié)約土地，又要達(dá)到舒適節(jié)能要求；還有天正節(jié)能軟件計(jì)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(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

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(yùn)行系統(tǒng)效率以及采取降低室內(nèi)冷熱負(fù)荷的措施，這樣才能真正地降低能耗，同時(shí)在選用家電和辦公設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量采用節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品。

1.3 認(rèn)識(shí)到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要性

建筑圍護(hù)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(yáng)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(jué)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(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資預(yù)算的3%～6%，而節(jié)能效果帶來(lái)的效益卻可達(dá)到實(shí)際投資支出的20%～40%。通過(guò)改善建筑圍護(hù)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(dá)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(hù)、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(shuō)的新能源指的是以下的可再生能源種類，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒏黝惿锬艿鹊取＠绗F(xiàn)今的太陽(yáng)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(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在實(shí)際應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些指導(dǎo)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(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；酒店客房可采用集中太陽(yáng)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(guò)程中，能源效率會(huì)出現(xiàn)不同程度的損失。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中應(yīng)將能源開(kāi)采、處理、傳輸、存儲(chǔ)、分配和利用進(jìn)行綜合考慮并進(jìn)行評(píng)估。

1.6 強(qiáng)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(bǔ)償器。

2)循環(huán)水泵及補(bǔ)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(gè)建筑物入口處設(shè)置熱計(jì)量表。回水管上設(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(jìn)行布置。每戶豎井內(nèi)設(shè)置分戶熱計(jì)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(wú)補(bǔ)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(jìn)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(jìn)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(jì)

給排水系統(tǒng)的能源浪費(fèi)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(xué)研發(fā)新產(chǎn)品，推廣新型節(jié)水管材。

a.推廣應(yīng)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(shì)，長(zhǎng)期不用情況下需要先行排出銹水后方可使用，這樣會(huì)導(dǎo)致水資源一定的浪費(fèi)。所以在排水系統(tǒng)內(nèi)新型管材如鋼塑復(fù)合管、鋁塑復(fù)合管、銅管、不銹鋼管、PP-R管、PE管、PVC-U管等新型材料管材對(duì)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(yán)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(shí)自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭等新技術(shù)。當(dāng)然，節(jié)水型器具需要在不同的場(chǎng)所進(jìn)行合理配置才能既滿足使用、又可達(dá)到節(jié)能要求。

2)完善熱水供應(yīng)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(jì)與布置不合理，將導(dǎo)致混合配水裝置的冷熱水進(jìn)水壓力相差懸殊，如冷水壓力大于熱水，則在實(shí)際使用中，會(huì)放掉許多冷水才能調(diào)成常溫，這部分冷水被稱作無(wú)效冷水，是和節(jié)能要求背道而馳的。這種水資源的浪費(fèi)是設(shè)計(jì)、施工、使用、管理等多方面造成的，所以在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該綜合考慮。

3)控制超壓出流。

現(xiàn)行的建筑給排水設(shè)計(jì)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(dāng)?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(guò)處理后，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，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(lái)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(guò)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(lái)水，這樣既將廢水循環(huán)利用，又可以增加等量的城市自來(lái)水供水量，對(duì)于節(jié)能來(lái)說(shuō)一舉兩得。這其中重要一點(diǎn)是需要城市管理者、開(kāi)發(fā)商都能夠有長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光認(rèn)知中水系統(tǒng)，愿意承擔(dān)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(dá)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(lái)的雨水經(jīng)過(guò)專業(yè)的設(shè)備和藥劑處理過(guò)后符合標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)發(fā)商綜合考慮。

6)消防儲(chǔ)水池的設(shè)置及加壓。

當(dāng)消防水池與生活水池儲(chǔ)水量相差較大時(shí)應(yīng)分開(kāi)建設(shè)，既可以使得消防水池的換水周期延長(zhǎng)，減少用水浪費(fèi)，更重要的一點(diǎn)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(shí)際設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)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(shí)在高層建筑群中消防儲(chǔ)水量應(yīng)按最大一座高層建筑需水量計(jì)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(hù)費(fèi)用，也便于后期的集中管理。

7)完善對(duì)建筑或小區(qū)水表的管理。

a.小區(qū)進(jìn)戶總水表的設(shè)置。

通過(guò)對(duì)小區(qū)的進(jìn)戶總水表與各分戶水表進(jìn)行平衡分析，便于及時(shí)查出漏水隱患。

b.采用計(jì)量更為精確的水表。

由于目前市場(chǎng)上水表本身或在選型時(shí)存在許多的問(wèn)題，建筑和小區(qū)用水表計(jì)量的準(zhǔn)確性普遍較差，在對(duì)部分城市的小區(qū)及建筑進(jìn)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(duì)水量漏損控制的評(píng)價(jià)和所采取的應(yīng)對(duì)措施。

c.限制水表使用年限。

采用高精確度的水表計(jì)量之外，水表自身也存在機(jī)械磨損后精準(zhǔn)度降低的隱患，所以也要嚴(yán)格限制建筑用水表無(wú)限期使用的狀況，建立水表精確度定期檢測(cè)和更換的機(jī)制。

d.未來(lái)的水表發(fā)展將更加為節(jié)能服務(wù)。

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(guó)住宅設(shè)計(jì)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(jì)也會(huì)造成供水管線的復(fù)雜度增加和成本的提高，未來(lái)的水表應(yīng)用技術(shù)應(yīng)朝著IC卡計(jì)量水表和遠(yuǎn)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(shí)時(shí)計(jì)量和監(jiān)控帶來(lái)一場(chǎng)新的革命。

8)真空節(jié)水技術(shù)。

將真空技術(shù)應(yīng)用于給排水系統(tǒng)也是一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的新應(yīng)用，用空氣替代一定的供水量，依靠真空負(fù)壓所產(chǎn)生的高速汽水混合物，達(dá)到快速?zèng)_洗的目的，既能夠保證實(shí)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(jì)

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(fù)荷中心，盡量減少線路長(zhǎng)度，降低損耗，保證電壓偏移符合國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)；變壓器選用低能耗、低噪聲、過(guò)載能力強(qiáng)的變壓器。

2)為提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，無(wú)功功率因數(shù)的補(bǔ)償通常采用集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)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(dòng)補(bǔ)償裝置，這樣保證補(bǔ)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(jì)按照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》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(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(xì)管徑直管熒光燈、緊湊型熒光燈和發(fā)光二級(jí)管(LED)，疏散指示燈、出口標(biāo)志燈的光源應(yīng)優(yōu)先選用場(chǎng)致發(fā)光板及發(fā)光二級(jí)管(LED)，帶低耗能電子鎮(zhèn)流器和電容補(bǔ)償，使功率因數(shù)達(dá)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(kāi)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(fēng)機(jī)、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(jì)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(kāi)關(guān)。

4 建筑節(jié)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要意義

建筑節(jié)能是一項(xiàng)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(lái)達(dá)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(hù)環(huán)境。隨著我國(guó)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(huì)發(fā)展過(guò)程中所帶來(lái)的各項(xiàng)能源損耗問(wèn)題，將建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)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

A