人與建筑環(huán)境論文

中國礦業(yè)大學(xué)《人與建筑環(huán)境》通識選修課論文題目：淺談關(guān)于我國的建筑節(jié)能姓名班級學(xué)號學(xué)期任課教師2010年12月25日淺談關(guān)于我國的建筑節(jié)能摘要：建筑，是我們生活中的最常見的空間形式，對我們的生活有著極其重要的影響。而我們又面臨著很嚴(yán)峻的能源形勢，建筑節(jié)能對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的推動作用。關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能新技術(shù)新能源建筑，是我們生活中的最常見的空間形式，對我們的生活有著極其重要的影響。而我們又面臨著很嚴(yán)峻的能源形勢，建筑節(jié)能對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的推動作用。我國是一個建筑大國，每年新建房屋面積高達(dá)17-18億平方米，超過所有發(fā)達(dá)國家每年建成建筑面積的總和。隨著全面建設(shè)小康社會的逐步推進(jìn)，建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展，建筑能耗迅速增長。所謂建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空調(diào)、熱水、家用電器、電梯等方面的能耗。其中采暖、空調(diào)能耗約占60%~70%。我國既有的近400億平方米建筑，僅有1%為節(jié)能建筑，其余無論從建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)還是采暖空調(diào)系統(tǒng)來衡量，均屬于高耗能建筑。單位面積采暖所耗能源相當(dāng)于緯度相近的發(fā)達(dá)國家的2~3倍。這是由于我國的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差，采暖用能的2/3白白跑掉。而每年的新建建筑中真正稱得上“節(jié)能建筑”的還不足1億平方米，建筑耗能總量在我國能源消費總量中的份額已超過27%，逐漸接近三成。由于我國是一個發(fā)展中國家，人口眾多，人均能源資源相對匾乏。國民經(jīng)濟(jì)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，推行建筑節(jié)能勢在必行、迫在眉睫。目前，我國建筑用能浪費極其嚴(yán)重，而且建筑能耗增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國能源生產(chǎn)可能增長的速度，如果聽任這種高耗能建筑持續(xù)發(fā)展下去，國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐此種浪費型需求，從而不得不被迫組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造，這將要耗費更多的人力物力。在建筑中積極提高能源使用效率，就能夠大大緩解國家能源緊缺狀況，促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。因此，建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)國家節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)、減排溫室氣體的重要措施，符合全球發(fā)展趨勢。下面粗略的探討一下節(jié)能的技術(shù)實現(xiàn)途徑。一、減少能源總需求量在發(fā)達(dá)國家，空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的65%。目前，我國的采暖空調(diào)和照明用能量近期增長速度己明顯高于能量生產(chǎn)的增長速度，因此，減少建筑的冷、熱及照明能耗是降低建筑能耗總量的重要內(nèi)容，可從以下幾方面實現(xiàn)。面對全球能源環(huán)境問題，不少全新的設(shè)計理念應(yīng)運而生，如低能耗建筑、零能建筑和綠色建筑等，它們本質(zhì)上都要求建筑師從整體綜合設(shè)計概念出發(fā)，堅持與能源分析專家、環(huán)境專家、設(shè)備師和結(jié)構(gòu)師緊密配合。在建筑規(guī)劃和設(shè)計時，根據(jù)大范圍的氣候條件影響，針對建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，重視利用自然環(huán)境（如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等）創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，以盡量減少對建筑設(shè)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(huán)境設(shè)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(shè)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(shè)計是充分利用建筑室外微環(huán)境來改善建筑室內(nèi)微環(huán)境的關(guān)鍵部分，主要通過建筑各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計和建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計得以實現(xiàn)。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件（屋頂、墻、地基、隔熱材料、密封材料、門和窗、遮陽設(shè)施）的設(shè)計對建筑能耗、環(huán)境性能、室內(nèi)空氣質(zhì)量與用戶所處的視覺和熱舒適環(huán)境有根本的影響。通過改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi)，在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失，使建筑熱環(huán)境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。首先，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)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。然后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒔ㄖ牡乩砦恢煤统?，選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計方法。最后，評估圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部件與組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，以確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與上述削減室內(nèi)冷熱負(fù)荷的措施并行，才能真正地減少采暖、空調(diào)能耗。首先，根據(jù)建筑的特點和功能，設(shè)計高能效的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)，例如：蓄能系統(tǒng)和區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)等。然后，在使用中采用能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督和調(diào)控室內(nèi)的舒適度、室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況。從一次能源轉(zhuǎn)換到建筑設(shè)備系統(tǒng)使用的終端能源的過程中，能源損失很大。因此，應(yīng)從全過程（包括開采、處理、輸送、儲存、分配和終端利用）進(jìn)行評價，才能全面反映能源利用效率和能源對環(huán)境的影響。建筑中的能耗設(shè)備，如空調(diào)、熱水器、洗衣機等應(yīng)選用能源效率高的能源供應(yīng)。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(tǒng)，可充分利用不同品位熱能，最大限度地提高能源利用效率。二：利用新能源在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面，新能源的利用起至關(guān)重要的作用。新能源通常指非常規(guī)的可再生能源，包括有太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。人們對各種太陽能利用方式進(jìn)行了廣泛的探索，逐步明確了發(fā)展方向，使太陽能初步得到一些利用，但從總體而言，目前太陽能利用的規(guī)模還不大，技術(shù)尚不完善，商品化程度也較低，仍需要繼續(xù)深入廣泛地研究。在利用地?zé)崮軙r，一方面可利用高溫地?zé)崮馨l(fā)電或直接用于采暖供熱和熱水供應(yīng);另一方面可借助地源熱泵和地道風(fēng)系統(tǒng)利用低溫地?zé)崮?。風(fēng)能發(fā)電較適用于多風(fēng)海岸線山區(qū)和易引起強風(fēng)的高層建筑，在建筑領(lǐng)域，較為常見的風(fēng)能利用形式是自然通風(fēng)方式。在節(jié)約不可再生能源的同時，人類還在尋求開發(fā)利用新能源以適應(yīng)人口增加和能源枯竭的現(xiàn)實，這是歷史賦予現(xiàn)代人的使命，而新能源有效地開發(fā)利用必定要以高科技為依托。如開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能、水力、地?zé)峒捌渌稍偕淖匀唤缒茉?，必須借助于先進(jìn)的技術(shù)手段，并且要不斷地完善和提高，以達(dá)到更有效地利用這些能源。如人們在建筑上不僅能利用太陽能采暖，太陽能熱水器還能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并且將光電產(chǎn)品與建筑構(gòu)件合為一體，如光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽板、光電窗間墻、光電天窗以及光電玻璃幕墻等，使耗能變成產(chǎn)能。三：建筑技能新技術(shù)理想的節(jié)能建筑應(yīng)在最少的能量消耗下滿足以下三點，一是能夠在不同季節(jié)、不同區(qū)域控制接收或阻止太陽輻射;二是能夠在不同季節(jié)保持室內(nèi)的舒適性;三是能夠使室內(nèi)實現(xiàn)必要的通風(fēng)換氣。目前，建筑節(jié)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(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失；降低建筑設(shè)施運行的能耗。在這三個方面，高新技術(shù)起著決定性的作用。當(dāng)然建筑節(jié)能也采用一些傳統(tǒng)技術(shù)，但這些傳統(tǒng)技術(shù)是在先進(jìn)的試驗論證和科學(xué)的理論分析的基礎(chǔ)上才能用于現(xiàn)代化的建筑中。為了維持居住空間的環(huán)境質(zhì)量，在寒冷的季節(jié)需要取暖以提高室內(nèi)的溫度，在炎熱的季節(jié)需要制冷以降低室內(nèi)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(xiàn)。從節(jié)能的角度講，應(yīng)提高供暖（制冷）系統(tǒng)的效率，它包括設(shè)備本身的效率、管網(wǎng)傳送的效率、用戶端的計量以及室內(nèi)環(huán)境的控制裝置的效率等。這些都要求相應(yīng)的行業(yè)在設(shè)計、安裝、運行質(zhì)量、節(jié)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)、設(shè)備材料以及經(jīng)營管理模式等方面采用高新技術(shù)。減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要來自三部分：外墻、窗和屋頂。這三部分的節(jié)能技術(shù)是各國建筑界都非常關(guān)注的。主要發(fā)展方向是，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的保溫、隔熱材料和切實可行的構(gòu)造技術(shù)，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。就墻體節(jié)能而言，傳統(tǒng)的用重質(zhì)單一材料增加墻體厚度來達(dá)到保溫的作法已不能適應(yīng)節(jié)能和環(huán)保的要求，而復(fù)合墻體越來越成為墻體的主流。復(fù)合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。目前建筑用保溫、隔熱材料主要有巖棉、礦渣棉、加氣混凝土及膠粉聚苯顆粒漿料等。這些材料的生產(chǎn)、制作都需要采用特殊的工藝、特殊的設(shè)備，而不是傳統(tǒng)技術(shù)所能及的。。墻體的復(fù)合技術(shù)有內(nèi)附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層三種。外窗的能耗包括通過玻璃、窗框的傳熱，窗縫的空氣滲透，夏天太陽輻射得熱三個方面。普通外窗的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外墻。傳統(tǒng)方法有控制窗墻比（窗戶面積與窗戶面積加外墻面積之比值）；提高門窗制作質(zhì)量，加密封條，減少冷風(fēng)滲透等；注意隔熱條的選用（隔熱條對隔熱門窗的整體穩(wěn)定性起到關(guān)鍵作用）。門窗節(jié)能中，改善窗戶保溫效果是比較有效的手段之一。市場上中高檔的住宅產(chǎn)品多采用中空玻璃、隔熱玻璃、反熱玻璃等，隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，在成熟產(chǎn)品中的應(yīng)用也逐步在得到加強。屋頂?shù)谋亍⒏魺崾菄o(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點之一。在寒冷的地區(qū)屋頂設(shè)保溫層，以阻止室內(nèi)熱量散失;在炎熱的地區(qū)屋頂設(shè)置隔熱降溫層以阻止太陽的輻射熱傳全室內(nèi)；而在冬冷夏熱地區(qū)（黃河全長江流域），建筑節(jié)能則要冬、夏兼顧。保溫常用的技術(shù)措施是在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料用作保溫;也可在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫。在英國有另外一種保溫層做法是，采用回收廢紙制成紙纖維，這種紙纖維生產(chǎn)能耗極小，保溫性能優(yōu)良，紙纖維經(jīng)過硼砂阻燃處理，也能防火。施工時，先將屋頂?shù)尼攲訆A層，再將紙纖維噴吹入內(nèi)，形成保溫層。屋頂隔熱降溫的方法有：架空通風(fēng)、屋頂蓄水或定時噴水、屋頂綠化等。以上做法都能不同程度地滿足屋頂節(jié)能的要求，但目前最受推崇的是利用智能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)來實現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望，如太陽能集熱屋頂和可控制的通風(fēng)屋頂?shù)取２膳?、制冷和照明是建筑能耗的主要部分，降低這部分能耗將對節(jié)能起著重要的作用，在這方面一些成功的技術(shù)措施很有借鑒價值。辦公樓在建筑圍護(hù)方面采用了先進(jìn)的節(jié)能控制系統(tǒng)，建筑內(nèi)部采用通透式夾層，以便于自然通風(fēng);通過建筑物背面的格子窗進(jìn)風(fēng)，建筑物正面頂部墻上的格子窗排風(fēng)，形成貫穿建筑物的自然通風(fēng)。辦公樓使用的是高效能冷熱鍋爐和常規(guī)鍋爐，兩種鍋爐由計算機系統(tǒng)控制交替使用。通過埋置于地板內(nèi)的采暖和制冷管道系統(tǒng)調(diào)節(jié)室溫。該建筑還采用了地板下輸入冷水通過散熱器制冷的技術(shù)，通過在車庫下面的深井用水泵從地下抽取冷水進(jìn)入散熱器，再由建筑物旁的另一回水井回灌。為了減少人工照明，辦公樓采用了全方位組合型采光、照明系統(tǒng)，由建筑管理系統(tǒng)控制;每一單元都有日光，使用者和管理者通過檢測器對系統(tǒng)遙控;在100座的演講大廳，設(shè)置有兩種形式的照明系統(tǒng)，允許有0%?100%的亮度，采用節(jié)能型管型熒光燈和白