研究建筑节能技术的合理应用范文

1国外节能建筑的发展现状

1．1资源回收利用日本是一个能源消耗的大国，也是一个资源匮乏的国家。日本在节能建筑方面走在了前列。早在1997年，日本就设计了“健康住宅”，整个建筑材料都选用了对人体无害的材料;建筑墙体为双重结构;房间最大限度的采用了自然采光和通风系统;空调系统都采用热交换和除湿机循环。其中热交换系统能够回收热量进行再次利用;过滤器搜集空气尘埃抑制了霉菌生物的繁殖。这种系统有效的对资源回收利用、减少对环境的污染，还最大限度的节约了能源的消耗［2］。

1．2新能源的利用太阳能是一种最为清洁能源，德国建筑师特霍尔斯建造了一座可能最大限度利用太阳能的房屋，他将房屋建在一个可以旋转的底座上，屋顶全部为太阳能电池板，房屋随着底座的转动跟踪着太阳光，每分钟转动3cm的速度随着太阳转动。太阳落山后便自动回到原来的位置。他所建造的房屋吸收太阳能得到的能量是普通房屋的2倍，但是底座旋转消耗的能量仅为太阳能发电能量的1%．

2能源消耗统计

国际能源消耗的统计是从工业(Industry)、交通(Transportation)、居民(Residential)和商业(Commer-cial)等四个部门进行统计的。统计数据中发现建筑能耗为居民和商业能耗之和。建筑能耗是占一个国家能耗的三分之一。由于建筑业的迅速发展，尤其是建筑的采暖、照明和空调系统的能耗。据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在不供热水的情况下为1．54×108t标准煤，占当年全社会能源消耗总量12．27×109t标准煤的12．6%．在一些严寒地区，建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源，使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中，化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中，99%的氮氧化物、99%的CO，91%的SO2，78%的CO2，60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的，其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%，CO2占71%，烟尘占60%．根据相关部门统计，美国2000年的建筑能耗为全国能耗的35%，中国建筑能耗占总能耗的27．6%．由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二［3］。

3节能住宅设计思路

3．1欧洲节能建筑核心技术的参考欧洲国家在节能建筑方面的研究相对较早，已经形成了一套先进的建筑节能技术系统，这种建筑节能技术系统的运用可以建造舒适度高、能耗低的现代建筑。3．2保温墙体的利用节能墙体对于建筑的保温和隔热起到了很大的作用，近些年由绝热材料和传统墙体材料以及一些新型的墙体复合材料而成的复合节能墙体在建筑行业得到了广泛的利用。其中绝热材料在建筑外墙的内侧为内保温复合墙体，反之则为外保温复合墙体。将复合保温墙体分为3层

3．2．1墙体结构层钢筋混凝土现浇的墙体、砖混结构的砖墙以及其他承重的外墙。3．2．2空气层在建筑物墙体结构层和保温隔热层中间形成的空气层是一种优良的保温材料，空气层不仅可以起到保温效果，还可以防止保温层的受潮。空气在0℃时导热系数为0．024W/(m•k)．在25±5℃时为0．0256W/(m•k)，即使在200℃的情况下仍有0．0384W/(m•k)．3．2．3保温隔热层该层为复合节能墙体的主要部分。通常用有机、无机和金属3大类绝热材料。根据材料不同的导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率等方面考虑将其运用到不同用途的建筑物当中，对建筑物的保温隔热起到了重要的作用［5］。3．3建筑的采光和照明节能建筑尽量应该最大程度的利用自然采光，将靠近室外的部分建筑墙体应该门窗适当开大，利用透光隔热较好的玻璃门窗，在充分利用自然采光的同时，达到隔热、通风的作用。

3．3．1建筑外窗材料合理的选择建筑外窗材料的不同，其保温性能也是差别很大。不同的外窗材料由于热工性能、应用技术、密封技术、隔热技术和组装技术的差异，也导致被运用在不同用途的建筑物中。将建筑外窗根据选材的不同分为木窗、钢窗，铝合金窗、PVC塑料窗、玻璃钢窗、彩色钢板窗、不锈钢窗和钢塑复合窗、木塑复合窗、铝塑复合窗等;根据选用玻璃的不同，有单玻窗、单框双玻窗、中空玻璃窗和LOW－E中空玻璃窗等。80年代末中国引进了PVC塑料，将它大量的运用到建筑外窗的使用，它最大的优点是价格合理、保温性好，是中国目前大量使用的一种节能窗。但是也存在这强度低、水密性和抗风压性较传统铝合金窗差的弱点。近几年来玻璃钢窗户的开发，弥补了PVC塑料窗户的不足，具有较好的物理性和热工性，但是价格相对较高［6］。窗户的玻璃设置也对建筑节能有着重要的作用，近些年来建筑中大量的运用双层中空玻璃窗，这主要是因为双层中空玻璃窗的保温性、隔热性和隔音效果明显要优于单层玻璃窗。单层玻璃窗即使是保温性能好的PVC塑料单玻窗K值也可能高达4．8W/m2•k;而PVC塑料中空玻璃窗传热系数K值在2．1～2．7W/m2•k之间，铝合金断热中空玻璃窗传热系数K值在2．8～3．5W/m2•k之间;PVC塑料Low－E中空玻璃窗传热系数的最小值为1．4W/m2•k，铝合金断热Low－E中空玻璃窗传热系数K值可降到1．9W/m2•k．同时使用不同的玻璃对整窗户的热工性能影响也不相同，PET双中空玻璃、Low－E中空玻璃、真空玻璃和U型玻璃的热工性能比较好。其次窗户的开启形式不同也影响着热工性，推拉窗由于密封性能差，平开窗有优良的热工和物理性能，但价格相对比较高;因此应该将平开与固定窗组合使用，性价比高［7］。3．3．2灯光的运用建筑空间中利用自然光线无法满足照明的部分，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光适当调节。气体放电灯:使用过程中理论上应当采用灯光无级自动调节系统，其价格太高，按照36W的灯管加装调节系统需要增加2000～3000元的投资，按照每支灯充其量节能25%，每天按12h计，每年按365d计，则节省运行费用30．7元;增加控制投资需要经计算需要65～97a才能回收，这是没有实用意义的。因此只适宜用于特殊条件下，如气象台、导航站等才可采用这种调光设备。荧光灯采用调电压调光:节能效果并不显著。气体放电灯的发光原理是靠离子在高电压下产生碰撞使荧光粉发光，光通量并不与电压成正比，电压下降10%，光通量差不多下降30%～40%，电压下降30%，灯会全熄。因此，气体放电灯采用调压方式调光，在实际工程中也很少采用。因此在建筑照明节能中，应采用高效光源及高效节能灯具，采用成组分片的自动控制开停方式，比如光控和声控等开关，从而达到照明节能的效果［8］。3．4建筑电气节能的途径。

3．4．1减少变压器的电能损耗变压器是建筑电气不可缺少的部分，变压器的采用根据合理的运用才能恰当好处，功率过小不能满足用电量的需要，过大会产生大量能量的损耗。变压器的有功功率损耗如下式表示△Pb=Po+Pkβ2．其中△Pb为变压器有功损耗，kW;Po为变压器的空载损耗，kW;Pk为变压器的有载损耗，kW;β为变压器的负载率。Po为空载损耗又称铁损，变压器应选用节能型的(油浸变压器或干式变压器)，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，采用的变压器应使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯的涡流损耗;45°全斜接缝结构，减少漏磁损耗。Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。

3．4．2减少线路上的能量损耗由于线路上存在电阻，有电流流过时，会产生有功功率损耗。其公式如下△P=3I2R×10－3，式中I为相电流，A;R为线路电阻，Ω．线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R=P×L/s，电阻与电导P成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比。应选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳，因此，在一类、二类建筑中采用铜线，三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。其次减小导线长度。尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度;再次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失。从而减小了线路损耗，达到了线路节能的目的［9］。

4新能源建筑技术的利用

随着现代科技的发展，在节能建筑的创作过程中应该考虑到新能源技术的恰当应用，新能源技术的开发和利用不仅可以提供给节能建筑一个舒适的环境，而且合理的利用了各种天然可再生的能源，对环境保护和生态平衡都有重要的意义。例如可以设计太阳能路灯和草坪灯;在楼顶安装太阳能热水器和电池板提供建筑内部的局部照明用电;设计雨水回收系统，用于建筑景观用水;将住宅小区内部硬质铺装选用具有一定透水性的材料，用来涵养地下水资源［10］。

5结语

中国作为建筑能耗的大户国家，这种能源的巨大消耗对于全球气候变暖有着重要的影响，节能建筑的开发和利用也是关系国计民生的重大问题。建筑的节能潜力很大，建筑设计师应在设计中精心考虑，在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，并在技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，从而建造出真正节能而舒适的建筑。

作者：王伟卢渊单位：西安建筑科技大学艺术学院