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节能环保技术

建筑节能新技术与发展

发布日期:2016-05-17信息来源: 力壳O2O工程在线点击: 我要评论()

摘   要

节能减排是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重要举措,也是推进经济结构调整、转变发方式、实现经济和社会可持续发展的必要要求,而建筑节能是我国节能工作中一个非常重要的方面。建筑新技术、新材料的推广、应用对建筑节能的推动至关重要。为此,在今年的两会上,民建中央提出,应鼓励应用建筑节能新技术、新材料,以此推动建筑节能工作的进程.近年来,我国的建筑节能工作取得了一定成效,但是形势仍然不容乐观。

引   言

  建筑技术在最近几十年来得到了突飞猛进的发展,高层建筑的拔地而起为人们的工作、生活提供了诸多便利,照明、空调、采暖技术的进步则进一步提升了居住环境的舒适度。目前,西方发达国家已经普及了具有保温隔热功能的屋面及墙体料,窗的气密性也相对较高。与发达国家相比,我国在建筑节能方面还存在着诸多不足,建筑单位面积的能源消耗是发达国家的3~5倍。所以,对建筑节能新技术进行充分利用,通过自然资源对室内热环境进行改善,已经成为了现阶段建筑节能的有效途径,是发展绿色建筑的必由之路.

第一部分  建筑节能的一些新技术

从降低内外热交换的外墙保温材料,到带有冷热桥隔断的新型窗框;从低辐射的保温性能高的中空玻璃,到能将80%%阳光遮挡于墙外的遮阳卷帘,再到充分利用地下热能保持房间恒温的地源热泵,节能措施的使用能使一些项目的建筑节能率达到85%%。对此,民建中央在“发展绿色建筑、促进节能减排”的提案中指出,要大力发展新型墙体料,鼓励应用建筑节能新技术、新材料。应用优质新型墙体料建造房屋,一方面建筑功能将得到有效改善,建筑质量和居住舒适度提高,可以满足经济社会发展和人民生活水平提高的需要。另一方面还可以将各类工业固体废物“变废为宝”,提高资源利用率、改善环境、促进循环经济发展。积极采用新型墙体料的同时,还需禁止使用实心黏土砖,改进房屋建筑门窗的保温气密性能,改革并大力推广应用节能型门窗和门窗密封条,重点发展塑钢窗。控制门窗和墙的比例,对玻璃的性能提出更高要求,应积极采用中空玻璃、热发射镀膜玻璃等新型玻璃。因地制宜地积极开发利用太阳能。

( 建筑节能 太阳能电池 外墙保温技术 太阳能热水器 居住环境 相变蓄热材料 建筑物 地源热泵 热管技术 太阳能光热技术) 

以下只做几个描述:

1外墙保温技术外墙保温技术开始在我国推广使用并表现出良好的保温和节能效果。其主要方法是在建筑物基层墙体的外侧设置保温层(一般为厚度60mm的聚苯泡沫板),在保温层外面做装饰层。基层墙体和聚苯板之间用专用粘接剂连接,聚苯板用尼龙锚栓固定,然后在保温层外抹聚合物水泥砂浆保护层,并压人耐碱涂塑玻纤网格布,最外层用抗裂腻子和涂料找平和装饰。

1.1外墙保温技术的优点 (1)节能效果明显(2)可以减薄墙体厚度和减轻墙体的重量,从而增大房屋的使用面积(3)能够增加室内环境的舒适度,并能延长建筑物的使用寿命(4)施工工艺简单,使用范围广泛。

1.2外墙保温技术的缺点  (1)和普通墙体结构相比造价较高。(2)对主辅材料之间的匹配要求比较高,工序较多,工期较长

2 太阳能光电和光热技术太阳能光电技术是指利用太阳能电池将白天的太阳能转化为电能由蓄电池储存起来,晚上在放电控制器的控制下释放出来,供室内照明和其他需要,

3太阳能光热技术太阳能光热技术是指将太阳辐射能转化为热能进行利用的技术。太阳能光热技术的利用通常可分直接利用和间接利用两种形式。

3.1 太阳能光热和光电技术的优点  (1)对环境没有污染(2)可以源源不断地获得(3)可免费使用,且无需运输

3.2 太阳能光热技术和光电技术的缺点太阳能能流密度低,受季节、地点和气候等多种因素影响而不能维持常量,且用于太阳能转换的设备投资较高,其技术尚需进一步完善

4地源热泵技术

地源热泵技术是以地热(冷)源作为热泵装置的热源或热汇,对建筑进行供暖或制冷的技术。地源热泵通过输入少量的高品位电能,可实现能量从低温热源向高温热源的转移,在冬季向室内供热,夏季则对室内制冷,实现对建筑物的空气调节。

4.1 大地耦合式热泵

大地耦合式热泵就是以地表浅层的土壤作为热源或热汇,它与传统的空气热泵(ASHP)相比,具有如下优势:

(1)相对于地表的空气和水而言,一定深度地下土壤的温度波动较小,更适合作为热泵的热源和热汇,保证系统能稳定和高效运行;

(2)用地下土壤作为热源和热汇可以部分或全部代替传统空调系统中的冷却塔和锅炉,节省常规能源,并能减少对环境造成的污染;

(3)大地耦合式热泵不存在除霜问题,与土壤的热交换也不需要风机,因此能够减少噪音污染;

(4)可以和太阳能集热装置联合使用,发挥土壤的巨大蓄热和蓄冷能力,能够获得较好的供热和制冷效果

缺点:一是土壤的传热性能较差,需要较大的传热面积,从而导致占地面积较大,二是埋设在地下的管道造价较高,且维修不便;三是当地下换热器周围受热干燥后,传热能力下降,影响到系统的正常运行。

4.2 地下水热泵  (1)占地面积小,布局紧凑。由于该系统与地下水之间的热交换是通过水井系统实现的,不需要在地下敷设大量管道,因此系统的占地面积较小;

(2)相对大地耦合式热泵系统,不需要埋设地下热交换设备,只需要一对较高流量的抽水井和回灌井,其造价相对较低;

(3)不会造成地面沉降。在系统运行过程中,只要将地下水回灌到蓄水层,保持地层中含水量不变,即可保证不会引起地面的沉降;

(4)技术比较成熟,推广相对容易。由于地下水热泵技术已在许多商业系统中使用多年,积累了不少经验,形成了系列产品,技术和施工都相对完善和成熟,比较容易推广;

(5)系统运行相对稳定。由于深井水位较低,水温随季节和气候的变化很小,利用井水作为热源或热汇对建筑物进行供热和制冷时,系统比较稳定,对热泵的运行也比较有利。

该系统存在的问题是:

(1)当利用地下井水作为冷源或热源时,其水温会受到一定限制;

(2)如钻井施工不佳或水质较差,可能造成地下水污染,且回灌井的选址需要考虑到水文地质条件等因素;

(3)由于水泵取水位置一般较深,因此水泵的运行费用比较高。

节能环保材料在建筑中的应用与发展

在全球能源供应趋紧的形势下,居住环境的节能设计成为建筑业必须面对的一个重要课题。目前建筑业对居住环境建造中节能环保材料的运用节主要体现在窗户和照明节电上。例如在玻璃窗的设计上,双层玻璃越来越普遍,双层玻璃 可防尘,二可防噪音,三可防暑避寒。一些室内设备更多地采用光电池作为能源;自动转向的遮阳伞、光电池自动十分引人注目,它们既能使室内采集到足够的光线,又能保持室内的热度,从而使传统楼房向建设智能化楼房迈出了一大步。新型节能装置还包括,照明系统广泛采用荧光灯、卤素灯、白炽灯等,均以获得室内节能与照明的最佳效果。此外,在屋顶安装可调节的采光系统,可将阳光通过反射的“管道”送往室内。如果在设计墙体、屋顶时,通盘考虑门窗、遮阳、热量采集、自然通风和太阳能发电、热水等的功能和需求,也可为楼房提供或节省能源。其实就环保建筑材料的实用性而言,关键还要有一个好的设计,能充分发挥材料的环保优势。。在节能设计中,即使是一颗钉子的构造,都会对房子的整体保温性能产生很大影响,更不要说藏在外墙饰面下的保温砂浆层和天花板后面的新风系统了。

基于可持续发展理念的建筑节能材料与技术应用 

一 太阳能、风能新技术的应用。太阳能集热技术发展、风能发电技术的应用到今天无论在技术上的集热效率方面还是商业上的性价比方面都以具备了大规模推广使用的条件。但要达到与住宅建筑一体化在安装形式、安全性、寿命及建筑物的协调美观方面

第二部分   外墙保温技术及节能材料

一般在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大的份额。墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要环节,应用节能环保建筑材料实施外墙保温新技术是建筑节能的主要实现方式。外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术,外保温与内保温相比其技术合理,有明显的优越性,使用同样规格,同样尺寸和性能的保温材料,外保温相对于内保温节约空间保温性能好。外保温适用范围广,技术含量高。目前,比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:(1)外挂式保温(2)聚苯板与墙体一次浇筑成型。(3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温

三屋面保温与材料选择。传统的屋面保温技术不仅保温性能差、热量损失多,而且施工困难,搬运慢,排气孔,隔热层施工工期长,施工条件苛刻,屋顶结构负荷较大,容易老化,到一定时候就要翻修。可是倒置式屋面是一种新型的节能型的屋面保温防水形式,随着材料科学的发展,挤塑聚苯乙烯等新型材料的发展应用,终于使倒置式屋面的设计应用提供了材料基础。倒置式屋面与普通屋面相比较,主要有如下优点:构造简单,避免浪费。不必设置屋面排气系统,防水层受到保护,避免了热应力,紫外线,以及其他因素对防水层的破坏。出色的抗湿性能,使其有长期稳定的保温隔热性能,与抗压性能。

五 绿色节能技术  绿色节能技术是通过科学的整体没计,集成绿色配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、新能源利用、绿色建材和智能控制等传统和高新技术,具有选址规划合理、资源利用高效循环、节能措施综合有效、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害、建筑功能灵活适宜等六大特点。它不仅可以满足人们的生理和心理需求,而且能源和资源的消耗最为经济合理

   建筑节能是一项系统工程,需要配套的工程技术措施,如建筑材料、建筑设计、施工及物业管理、政策法规。其次是建筑师要树立可持续发展的意识,设计时更多关注建筑节能问题,使人们能重新回到自然界这个人类最基本的生存环境中,充分利用自然资源、经济手段、科学技术和社会力量,精心打造宜居环境,以实现人、自然、社会的和谐共生,最终达到建筑的可持续发展

外墙自保温技术,内保温技术,夹心保温技术在夏热冬冷地区应用研究

     外墙保温从构造上来分有外墙外保温系统、外墙内保温系统和墙体自保温系统。从市场常见的材料有膨胀聚苯板、挤出型聚苯板、胶粉聚苯颗粒及加气混凝土砌块等。

1外墙外保温系统

    外墙外保温系统是在建筑围护结构上垂直外墙的外表面建造保温层。该系统保温性能好,在欧洲已经非常成熟,标准体系非常健全,既适合与新建建筑又适合与既有建筑的改造,是国际上建筑围护结构节能的主流技术。长沙地区常见的外墙外保温系统有:EPS板薄抹灰系统、XPS板薄抹灰系统和胶粉聚苯颗粒保温系统。

   其缺点是:此技术在国内只有十多年的历史,在北方寒冷地区虽有较成熟的经验,但在夏热冬冷地区上尚无较多经验,大多数保温企业没有根据夏热冬冷地区的实际气候条件进行技术改进。北方寒冷干燥,而长沙闷热多湿、冬夏温差大,在技术上是否可行,目前还没有经过实例来检验。在欧洲该系统的设计使用寿命至少要保证二十五年。其中XPS板薄抹灰系统没有通过有资质的检测机构进行系统的认证,是行业暂时还不允许使用的技术;胶粉聚苯颗粒保温系统保温性能不理想,且施工质量控制难以保证,此技术在国家建筑节能65%的第二步节能计划中没有潜力;EPS板薄抹灰系统优势较为明显,但饰面层采用粘贴瓷砖的技术还没有相关的国家标准及行业标准,也没有通过系统的检测。欧洲国家节能技术发展了几十年,欧洲技术批准组织(EOTA)尚不提倡在保温层上贴瓷砖,因此在高层建筑外墙保温层上做瓷砖饰面的做法目前尚为冒险。

   因此在夏热冬冷地区外墙做涂料饰面的高层建筑,EPS板薄抹灰系统和胶粉聚苯颗粒保温系统都是比较合适的做法。

2自保温系统

     夏热冬冷地区常见的墙体自保温系统为加气混凝土砌块墙体。该技术无论在节能和环保上都有很大的意义,且施工方便、节约造价,但其体积稳定性不好,容易开裂,尤其用做外墙,容易渗水,成功经验不多,失败的案例不少。因此该技术尚须在抗裂、系统配套材料的开发等方面完善。

3外墙内保温

    该技术节能效果比外保温技术节能效果稍差,热桥难以处理,但不影响外墙饰面的选择及建筑效果的发挥,能充分满足建设业主的审美习惯。

常见有胶粉聚苯颗粒外墙内保温,这种技术造价低廉,在推行建筑节能初期有很大的市场,但这种技术属于建设部限制使用的浆料内保温技术,不适合推广应用。

EPS聚苯板(增墙石膏聚苯板)外墙内保温是节能保温、隔音、防火的环保型墙体材料,属于比较适合夏热冬冷地区外墙做瓷砖饰面的高层建筑外墙保温的方式。

 

4 EPS外墙内保温系统

    内保温系统在围护结构上节能效果比不上外保温,但对于夏热冬冷地区节能的指导思想为“隔热为主、兼顾保温”,这一地区的老百姓一般只在气温很高时才用空调制冷,平时一般开窗通风。而高层住宅建筑围护结构为重质材料,蓄热系数大,室内最高温度延迟时间长,晚上室外虽然凉爽,但室内表面温度高,有烘烤感。采用内保温却能缩短最高温度的延迟时间,空调制冷时能加快降温,节约了电能。

EPS外墙内保温系统是粘结在砖或混凝土外墙内侧的保温做法,其构造层次为粘结砂浆、空气层、自熄型EPS保温板、中碱玻纤网格布、聚合物抗裂砂浆(石灰粉刷砂浆组成)

长沙某高层住宅已采用了本做法。该工程建筑为短肢剪力墙结构,条式建筑,18层,建筑面积18000m2,建筑高度52m,南北朝向,体型系数0.37。

EPS板外墙内保温是适合于夏热冬冷地区节能建筑围护结构保温要求的方法,无论从保温性能、构造要求、建筑防火等都能符合高层节能建筑的需要,节约造价,该技术在上海市高层住宅建筑中已较多采用。尤其适合夏热冬冷地区建设业主喜欢外墙贴瓷砖饰面的特点。虽然其性能略差于EPS膨胀聚苯板外墙外保温系统,却不失为稳妥推广节能技术初期的高层建筑的理想节能技术。

门窗节能技术,屋面节能技术的节能要求

建筑门窗是建筑工程中的重要建筑材料,是围护结构中的主要部件,具有采光、通风、装饰等多种功能,对于建筑节能门窗而言,还要求具有良好的保温隔热性能。从建筑节能的角度讲,在建筑围护结构中,门窗与墙体、屋面、地面相比,其传热系数大,空气交换量多,能量损失大,是建筑节能的重要环节也是薄弱环节,必须加强综合技术措施,提高门窗的技术性能;另一方面,气候条件对门窗的节能效果影响很大。门窗通过获得太阳辐射热使室内温度升高,这在冬季有利于改善居室热环境,降低采暖能耗,但在夏季,尤其是在炎热地区则会恶化居室热环境,增加空调能耗,故需加强遮阳措施。因此,应该根据具体气候条件来确定门窗的技术指标。

  我国的建筑节能工作20世纪80年代始于北方,在北方地区已取得了丰富的工程实践经验。由于在气候条件、文化风俗和生活习惯上的差异,不能将北方地区的建筑节能研究成果与实践经验照搬到夏热冬冷地区。与北方的气候相比,夏热冬冷地区夏季炎热且时间长,应侧重在夏季防热,兼顾冬季保温。尽管夏热冬冷地区的建筑节能工作起步较晚,但发展迅速,重庆市在集多年理论研究成果、调查实测和技术试验的基础上,率先在该地区发布实施了节能50%的《重庆市民用建筑环境与节能设计标准》。本项示范工程以该标准为依据,确定了门窗的主要技术指标如下

  (1)传热系数不大于3.0W/(m2•K)

  (2)夏季太阳辐射热透过率不大于20%

  (3)南北向窗墙面积比不宜超过0.3。

 第三部分  节能门窗的选择方案

  为了使门窗的性能达到预期的节能效果,必须从门窗材料、窗型选择、遮阳措施等方面加以考虑,同时还需兼顾到门窗的耐久性、隔声性能、抗风压性能、装饰性、经济性等综合性

1 门窗材质选择.

  我国目前常用的窗框材料有木材、塑料(PVC)、铝合金和钢材,表1中列出了这4种窗框材料的导热系数,可见木、塑材料的导热系数远低于金属材料,保温隔热性能优良。但木材资源短缺,不可能大面积推广应用。PVC塑料具有良好的保温、隔热、隔声、耐腐蚀、美观等综合性能,故选用PVC塑料型材。

2 窗玻璃与窗型选

  常用的窗玻璃有普通浮法玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等。镀膜玻璃具有良好的热反射性能,但可见光透过率太低,考虑到窗户的采光要求,如果可见光透过率过低,一方面不符合人们的生活习惯,另一方面会增加室内照明能耗,故镀膜玻璃一般不适用于住宅建筑。中空玻璃保温性能优良,但价格较贵。结合窗型选择,采用普通玻璃的单框双玻窗,其传热系数在2.6~2.9W/(m2•K),能满足该示范工程对门窗的技术要求。主要形式有阳

光窗(1200+2×700)mm×1800mm、平开窗900mm×900mm和推拉窗2100mm×350mm。

3、提高门窗节能效益的几点建议, Y! V2 D/ l1 V

  在夏热冬冷地区,节能门窗的性能既要注重夏季隔热又要兼顾冬季保温,加之它的多功能性,其技术的复杂性和技术含量都非常高,而该地区目前所使用的门窗节能技术和产品都较为单一,因此,应该加大研究力度,开发适合本地区的相关节能技术和节能产品。为此,特提出以下几点建议。

  (1)改进窗用隔热薄膜的性能。目前国产的窗用隔热薄膜,热反射率大,但可见光透过率太低,一般小于40%。如果在窗上使用,会严重影响春、秋、冬季的日照和采光,反而会增加照明能耗。应研究开发热反射率在60%~80%,可见光透过率在70%~90%的新型窗用隔热薄膜。- p. R2 p8 [% j

  (2)研究开发活动热反射薄膜窗帘。使这种产品具有热反射率高、开闭方便、耐用等特点。当放下窗帘时即具有热反射性,同时构成空气弱流动层,增加热绝缘系数,减少室内冷耗;须增大采光、日照时,则开启窗帘。可认为是一种较为经济的节能方案。( q6 }4 {4 ]6 y

  (3)研究开发新型热反射玻璃。现有的热反射玻璃隔热性能突出,但可见光透过率低,不适合民用住宅使用,应研究开发性能与上述隔热薄膜性能相似的新型节能玻璃。此外,应加强对电控变色智能玻璃的基础研究和技术攻关,为进一步的建筑节能工作打下物质基础。

第四部分  对建筑节能的建议(实现建筑的低碳化)

(1)级政府将建筑节能列入建设节约型社会的重要内容,纳入经济社会发展总体规划,强化政府干预和调控。要围绕创建“节约省地型住宅”的主题,广泛开展内容丰富、形式多样的宣传教育活动,提高各级领导、人民群众的建筑节能意识。普及民用节能、节电、节水知识,合理引导节能消费方式,努力使建筑节能成为全体公民的自觉行动。

(2)创新机制,不断推进节能建筑产业化、市场化。建议有关部门加大对建筑节能新技术、。新材料、新工艺、新设备的研发及产业化工作;培育现有节能服务企业发展壮大,成立政府控股的大型节能服务集团,推广集群节能服务模式,健全建筑节能服务体系;扶持培育第三方权威认证与评估机构,建立第三方认证体系,由第三方提供能源审计、进行建筑能耗检测与效果评估;建立建筑节能减排的小知识、小窍门等。

(3)严格监管。认真贯彻落实《民用建筑节能管理规定》,对新建的住宅工程、公共建筑一律强制实行国家节能标准,否则予以停工。严格实行建材准入制度,坚决淘汰高能耗、技术落后产品。全省城镇尽快停止使用粘土实心砖。严格把住建筑设计、施工图审查、施工许可与竣工验收备案等环节,实现全过程节能“闭合”管理。

(4)建议高校设立建筑节能学科。我国经济可持续发展的瓶颈仍然是节能降耗的问题,面临的形势依然是严峻的、长期的。然而,建筑节能的潜力是巨大的,其能量和作用还远远没有发挥出来。尽管单位面积能耗与工业生产能耗相比,数量较小,但建筑面广量大。如果加上建筑在建设中的能耗及所需材料生产的能耗,建筑能耗在社会总能耗中的比例已达到50%,随着人民生活水平的不断提高,这一比例还会增加。必须意识到建筑节能的重要性、复杂性;建筑节能是一个新型的领域,又是一项长期的系统工程,因此,必须加快技术研发和人才的培养

     发展低碳经济,建筑节能是重要环节之一。节能建筑是指按节能设计标准进行设计和建造、使其在使用过程中降低能耗的建筑。节能建筑中最关注的就是外墙保温技术,它是通过在外墙体上增加导热系数小的材料,使墙体达到保温隔热的效果,使室内冬暖夏凉,从而降低能源的损耗。从最初的绿色到生态,到可持续发展,到现在的低碳,是一脉相承的。节能低碳要有应用新技术的系统观。在我国,几乎可以看到全世界的所有节能新技术,可惜的是我们没有把它们用好。比如,在门窗节能技术中的中空玻璃、镀膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)、高强度LOW-E玻璃(低辐射镀膜防火玻璃),还有采用磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及智能玻璃等。又比如,在屋顶节能技术中可以利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望,如太阳能集热屋顶和可控的通风屋顶等。再比如,在节能建筑系统设计中的空调系统、热水系统等,是在装机功率不变的情况下,通过提高能源使用效率实现节能目标。另外,低碳不是一个点问题,而是要通过全过程去实现。建筑与人一样,有一个完整的生命过程。从项目定位到后续的运营维护,具体包含10个过程:项目立项、方案制定、初步设计、做施工图、工程及产品招投标、施工、系统调试、工程验收、试运行、运行维护。参与主体涉及到业主方、设计单位、施工单位、物业部门,还有租户和用户。然而,在这10个过程中可能存在参与主体脱节的现象。发展低碳经济,建筑节能是关键一环。我国应该吸取世界上所有国家在绿色节能建筑上的最新技术,少走弯路,采取成本最低的可靠办法推行建筑节能,为低碳生活作贡献。

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