談建筑工程節能技術的應用及推廣

文／魏玉陽 山東鴻達工程監理咨詢有限公司 山東菏澤 274000

引言：

建筑工程在全球范圍內占據著巨大的市場份額，作為人們居住和工作的重要場所，建筑物不僅承載著實用功能，還對能源消耗和環境產生深遠的影響。然而，過去幾十年來，建筑業的迅速發展和城市化的加速發展導致了巨大的能源浪費和環境負擔。因此，減少建筑領域的能源消耗變得尤為緊迫，這將有助于實現全球氣候變化目標，減少能源依賴，降低能源成本。

1.建筑能源消耗現狀

1.1 建筑行業的能源消耗趨勢

建筑行業一直是全球能源消耗的主要領域之一，其能源消耗趨勢反映了全球城市化、氣候條件和建筑設計趨勢的特點，隨著全球城市化進程的迅速推進，城市人口不斷增加，城市規模擴大，因此建筑數量持續增長，城市化進程將導致更多的住宅、商業和工業建筑的需求，這顯著增加了建筑行業對能源的需求。新建建筑項目需要大量的能源供應，而現有建筑的翻新和改造項目也需要能源，尤其是在升級現有建筑以提高能源效率和滿足新能源標準時，能源消耗在建筑行業中受到氣候條件的顯著影響，在寒冷地區，供暖系統的能源消耗往往占據主導地位，因為維持室內舒適溫度需要大量的暖氣和熱水。相反，在炎熱地區，制冷系統的能源需求相對較高，以維持建筑內部的適宜溫度，這種氣候相關的差異導致不同地區的建筑采用不同的能源消耗模式，需要適應性更強的技術和解決方案[1]。

1.2 能源消耗對環境和經濟的影響

建筑行業的高能源消耗對環境和經濟產生了深遠的影響，這一問題對全球社會、政府和企業都具有挑戰性，過高的能源消耗直接導致了溫室氣體的排放增加，成為全球氣候變化的原因之一，大規模的建筑能源消耗導致了二氧化碳、甲烷和其他溫室氣體的排放，這些氣體在大氣中形成溫室效應，捕獲熱量并升高全球氣溫，全球氣溫上升引發了一系列氣候事件，如更頻繁的極端天氣、海平面上升和冰川融化，對生態系統和人類社會造成了巨大的影響，因此，建筑行業的高能源消耗直接影響了全球生態系統的平衡，威脅到地球的可持續性。其次，高能源消耗還導致資源的浪費，建筑業需要大量原材料，包括水泥、鋼鐵、木材等，以及各種能源，如電力、天然氣和石油，來建設、供暖、冷卻和運營建筑，這不僅對有限的自然資源產生壓力，還導致了環境破壞，如森林砍伐、土地開發和礦產開采。同時，高能源消耗也意味著更多的電力需求，這可能導致電力短缺和能源價格上升，這對國家經濟和民眾的生活水平都帶來了負面影響，因為高能源成本會傳導到消費者，加重他們的生活負擔，同時也對企業的盈利能力產生不利影響。

2.建筑工程節能技術的分類

2.1 被動節能技術

被動節能技術在建筑行業中扮演著一定的角色，它通過優化建筑的設計和材料選擇，降低了能源消耗，提高了建筑的能源效率，這一類技術的應用涉及多個方面，包括建筑的朝向、建筑外圍、絕緣材料、窗戶和門的設計，以及采光系統的規劃等。建筑的朝向是被動節能技術的因素之一，在寒冷地區，建筑的主要窗戶通常朝向南方，以最大程度地吸收太陽能，減少供暖需求，相反，在炎熱地區，建筑的朝向應考慮避免過多的日照，以減少室內溫度上升，降低冷卻需求，通過合理選擇建筑朝向，可以有效減少季節性能源消耗的波動。其次，絕緣材料的使用在被動節能技術中起著作用，絕緣材料被用于墻壁、屋頂和地板，以減少熱量的傳導和熱量的散失，高效的絕緣材料可以在冬季保持溫暖，同時在夏季保持涼爽，減少了供暖和冷卻系統的運行時間，從而節省了能源成本，窗戶和門的設計也是被動節能技術的部分，選擇高效的窗戶和門，如雙層窗戶和雙層門，可以減少室內和室外溫度之間的熱量傳遞。

2.2 主動節能技術

主動節能技術通過使用機械或電氣設備來控制和管理建筑的能源消耗，以提高能源效率和降低能源成本，高效的供暖、通風和空調系統是主動節能技術中的重要組成部分，這些系統對建筑內部的溫度和濕度進行調控，以滿足用戶的舒適需求，采用高效率的空調系統設備，如高效熱泵和節能空調機，可以顯著減少能源消耗。此外，智能控制系統的應用可以根據實際需要來調整供暖和冷卻，避免不必要的能源浪費，如在工作日結束后降低室內溫度，或在不需要時關閉通風系統，都可以降低能源使用。智能控制系統可以監測和調整建筑內部環境參數，如溫度、濕度和照明，以便最大程度地減少能源浪費，通過使用傳感器和自動化控制，它們可以根據室內和室外條件的變化來調整供暖、通風和照明系統的運行，如在陽光充足的情況下，自動遮陽窗簾可以降低室內的照明需求，這些系統還可以與建筑的智能電網和能源儲存系統集成，以最大限度地提高能源的有效利用。另一個主動節能技術是可再生能源的應用，如太陽能和風能，太陽能電池板可以將陽光轉化為電能，供應建筑的電力需求，同時還可以將多余的電能儲存在電池中以備用，風能渦輪機可以通過捕獲風力來產生電能，這些可再生能源技術可以降低建筑的對傳統能源的依賴，減少碳排放，同時也有助于穩定電力供應。

2.3 建筑外圍和材料技術

建筑外圍和材料技術可以有效降低建筑的能源消耗，提高建筑的能源效率，同時改善室內環境舒適度，建筑外墻、屋頂和地基的設計和材料選擇，這些部分構成了建筑的外圍，直接影響建筑的保溫性能，通過選擇高效的絕緣材料和外圍系統，可以降低建筑的熱量傳導和散失，從而減少能源損耗，如采用高密度絕緣材料可以有效減少冷熱空氣在建筑外圍的傳導，維護室內溫度穩定，選擇反射率高的屋頂材料可以減少夏季的太陽熱吸收，從而降低冷卻需求，這些措施都有助于提高建筑的能源效率，減少能源成本。其次，建筑外圍技術包括建筑外墻的設計和材料選擇，外墻是建筑的第一道防線，直接影響能源效率，通過選擇低能耗窗戶和門、遮陽和隔熱系統的設計，可以降低建筑的冷卻需求，低能耗窗戶通常具有雙層或三層玻璃，具備良好的隔熱性能，減少了室內與室外溫度的傳導。遮陽系統可以在夏季減少陽光直射進入建筑，降低室內溫度，減少冷卻需求，隔熱系統，如外墻絕緣和隔熱板，可以減少冷暖空氣的逸散，提高了建筑的熱量保持性能。建筑外圍和材料技術的應用不僅有助于降低能源消耗，還有助于提高建筑的室內環境質量，有效地絕緣和隔熱系統可以減少溫度的波動，提供更加舒適的室內環境，低能耗窗戶和遮陽系統還可以減少室內的日照和紫外線照射，保護家具和室內裝飾材料免受損害[2]。

3.建筑工程節能技術的作用

3.1 提高能源效益

能源效益是建筑工程節能技術的目標之一，它在提高建筑能源效率方面發揮著作用，建筑行業一直是全球能源消耗的主要領域之一，因此提高建筑的能源效益對于減少能源浪費、降低成本。被動節能技術是實現能源效益的途徑之一，這些技術側重于建筑的設計和結構，以最大程度地減少熱量損失和熱量傳導，從而降低供暖和冷卻需求，如合理規劃建筑的朝向，使其能夠最大程度地吸收冬季太陽能，減少供暖需求。同時，在炎熱地區，采用遮陽措施和高效絕緣材料可以減少夏季冷卻需求，這些技術不涉及機械或電氣設備，而是通過優化建筑結構和材料選擇來實現能源效益。主動節能技術則采用機械或電氣設備來控制和管理建筑的能源消耗，其中，供暖、通風和空調系統是組成部分，高效的空調系統可以通過使用高效設備、智能控制和定期維護來降低能源消耗，智能控制系統根據室內和室外條件來自動調整溫度和濕度，以避免能源浪費，可再生能源技術，如太陽能電池板和風力渦輪機，也可為建筑提供清潔能源，減少對傳統能源的依賴。

3.2 改善環境質量

建筑工程節能技術的應用對環境保護具有深遠的影響，它有助于減少溫室氣體排放和自然資源的過度消耗，從而有利于保護地球的生態系統和維護環境的可持續性。高能源消耗的建筑對環境產生了不利影響，主要體現在溫室氣體排放方面，溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和氟利昂，是導致全球氣候變化的主要元兇之一。大多數溫室氣體排放源于燃燒化石燃料，如煤、石油和天然氣，以滿足建筑內的供暖、冷卻和電力需求，高能源消耗的建筑會產生更多的溫室氣體，加劇氣候變化，導致氣溫上升、海平面上升和極端天氣事件增多，通過采用建筑工程節能技術，降低能源消耗，建筑行業可以減少對這些溫室氣體的排放，有助于減緩氣候變化的速度。其次，建筑行業對自然資源的消耗巨大，包括水、木材、石材、礦物、能源等，資源的開采和使用對環境產生了廣泛的影響，如森林砍伐、水資源過度開發、土地破壞和生態系統破裂，通過采用可持續建筑和節能技術，建筑行業可以減少對這些資源的需求，降低對自然環境的沖擊。如采用再生材料和可循環材料有助于減少木材和礦石的開采，減緩土地破壞的速度，通過節能措施減少對電力和燃料的需求，有助于保護水資源和減輕能源資源開采的影響。

3.3 改善生活質量

建筑工程節能技術的第三個作用是提高生活質量和室內舒適度，這一方面涉及提供更加愉悅、健康和安逸的室內環境，另一方面也包括減少噪音和空氣污染，為居住者和使用者創造更好的生活和工作條件。高效的建筑設計和節能技術可以提供更加舒適的室內環境，通過控制室內溫度、濕度和通風，建筑能夠適應不同季節和氣候條件，創造出穩定而愉悅的居住和工作環境。在冬季，有效的供暖系統可以確保室內溫暖，避免寒冷不適，在夏季，有效的冷卻系統可以降低室內溫度，提供涼爽的空氣，這對于提高室內舒適度，促進健康和提高生產效率至關重要。其次，建筑工程節能技術有助于減少噪音和空氣污染，創造更加寧靜和健康的室內環境，高效的絕緣和密封系統可以減少室外噪音的滲入，提供室內的寧靜，這對于提高睡眠質量、提供更好的學習和工作條件具有積極影響。此外，采用可再生能源技術，如太陽能和風能，可以減少對污染性能源的依賴，從而改善室內空氣質量[3]。

4.建筑節能技術推廣和運用

4.1 可持續建筑設計

可持續建筑設計是一種綜合性的方法，它的核心理念是在建筑項目的各個階段綜合考慮環境、經濟和社會因素，以創造更加可持續和環保的建筑環境，這種設計方法不僅有助于減少能源消耗，還有助于降低對自然資源的依賴，減少廢棄物的產生，提高室內舒適度，改善生活質量。可持續建筑設計從建筑的位置和規劃開始，考慮到降低交通需求，選擇合適的地點，使建筑更靠近公共交通，鼓勵步行和自行車出行，以減少對私人汽車的依賴，這有助于降低碳排放，改善空氣質量，減少交通擁堵，同時提高城市可持續性?？沙掷m建筑設計注重建筑的能源效益，建筑的結構和外圍系統被優化，采用高效的絕緣材料、雙層玻璃窗戶、高效照明，這些措施有助于減少建筑的能源消耗，提高室內環境的質量，降低運營成本，此外，可持續建筑設計還包括太陽能電池板、風力渦輪機等可再生能源技術的應用，將建筑轉化為能源生產者，減少對傳統能源的依賴?？沙掷m建筑設計注重水資源的可持續性，雨水收集和再利用系統可以降低淡水的使用，減少排水系統的負擔。可持續建筑設計還包括廢物管理和材料選擇，建筑師和設計師應考慮如何在建筑的生命周期內減少廢棄物的產生，并鼓勵材料的再循環和回收，選擇環保、可再生和可回收的建筑材料也是可持續建筑設計的一部分。

4.2 綠色材料應用

綠色材料應用在建筑節能技術中發揮著一定的作用，它旨在減少對環境的不利影響，降低能源消耗，提高建筑的可持續性，通過選擇環保、可再生和可回收的材料，建筑行業可以減少碳足跡、減少廢棄物產生，并提高室內空氣質量?？沙掷m建筑材料的選擇是綠色材料應用有效保障，這些材料通常具有較低的環境影響，包括較低的碳排放、較少的能源消耗和較少的資源消耗，如可再生木材來自經過可持續管理的森林，可以減少砍伐對生態系統的破壞，再生鋼鐵是通過回收廢舊鋼材生產的，降低了對礦石的需求。低揮發性有機化合物涂料不含有害的揮發性有機化合物，有助于改善室內空氣質量，環保隔熱材料可以減少冷卻和供暖需求，降低了能源消耗。其次，綠色材料應用還涉及建筑材料的再循環和回收利用，在建筑的生命周期內，設計師和建筑師應考慮如何最大程度地減少廢棄物的產生，并鼓勵材料的再循環和回收，這意味著建筑材料應該具有良好的可回收性和可重復使用性，如廢棄的建筑材料可以回收再利用，減少了資源的浪費和對垃圾填埋場的負擔。綠色材料應用不僅有助于降低建筑的環境足跡，還有助于提高室內空氣質量，環保材料釋放的有害氣體較少，可以改善室內空氣質量，減少有害物質對居住者的健康影響[4]。

4.3 智能建筑系統

智能建筑系統代表了建筑行業的未來，它是一種綜合性的技術和理念，旨在提高建筑的能源效率、舒適度和可持續性，這些系統結合了信息技術、自動化控制和數據分析，使建筑能夠更加智能的運行，滿足居住者和用戶的需求，同時最大程度地減少能源浪費。智能照明系統采用傳感器來監測室內光線水平和人員存在，根據實時數據，系統可以自動調整照明強度，關閉不必要的照明設備，從而降低電力消耗，此外，智能照明系統還可以提供定時控制和遠程控制選項，以滿足不同使用場景的需求。智能恒溫控制系統可以實時監測室內溫度和濕度，并根據用戶的偏好自動調整供暖和空調系統的運行，這有助于提供舒適的室內環境，同時降低能源消耗，系統還可以學習用戶的習慣，逐漸優化溫度設置，以提高能源效率。自動窗簾系統使用傳感器來檢測室內和室外的光線水平，根據光線條件，系統可以自動調整窗簾的開合程度，以實現最佳的自然采光和遮陽效果，這不僅提高了室內舒適度，還減少了照明和冷卻系統的能源消耗。能源管理系統通過傳感器和數據分析來監測建筑內的能源使用情況，建筑管理員和業主可以通過實時數據了解能源消耗情況，并采取措施來降低能源浪費，這種數據驅動的方法有助于實現能源的智能管理和優化，提高建筑的能源效率。智能建筑系統的應用帶來了多重好處，它們有助于降低建筑的能源消耗，減少對有限資源的依賴，從而降低環境負擔，通過減少不必要的能源浪費，這些系統有助于降低能源成本，減輕建筑運營的財務壓力[5]。

4.4 節能監控技術

節能監控技術代表了建筑行業在追求能源效率和可持續性方面的進展，這種技術的應用可以有效地監測、分析和控制建筑內的能源消耗，從而實現更高效地能源利用、降低能源成本以及減少對環境的不利影響。節能監控技術通過使用傳感器、儀器和數據采集系統來實時監測建筑內的能源使用情況，這些傳感器可以測量電力、水資源、熱量、冷卻、照明和其他能源的消耗，收集的數據通過網絡傳輸到中央控制系統，進行分析和報告，這使建筑管理員和運營者能夠了解實際的能源使用情況，識別能源浪費和潛在的改進機會。通過實時監測和分析建筑內的能源消耗，節能監控技術可以幫助建筑管理者識別能源浪費的問題，并采取措施來提高能源效率，如果傳感器檢測到某個區域的照明設備一直處于開啟狀態但沒有人在使用，系統可以自動關閉照明以降低能源消耗，這有助于降低建筑的能源成本，減輕經濟負擔。節能監控技術可以根據不同建筑的需求和運營模式進行定制化配置，這意味著不同類型的建筑，如商業大樓、住宅、工廠或學校，可以根據其獨特的能源使用情況和目標進行能源管理，這種個性化的方法有助于最大程度地提高能源效率，滿足各種需求。節能監控技術還可以用于預測性維護，通過分析數據來檢測設備的故障和磨損，這有助于在設備完全損壞之前采取維護措施，減少維修成本和停機時間，通過及時修復設備問題，能源系統可以繼續高效運行。它不僅有助于提高能源效率，降低能源成本，還有助于減少對環境的不利影響。

結語：

通過建筑節能技術的推廣和運用，可以實現多方面的好處，它們可以顯著降低建筑的能源消耗，從而減少能源成本，減少碳排放，降低對自然資源的依賴。其次，這些技術有助于改善建筑內部的舒適度，提高室內環境質量，為居住者和工作者創造更加宜居的條件。此外，建筑節能技術的應用也有助于推動經濟增長，創造新的就業機會，促進技術創新和產業發展。