王 琳 張 冰 徐衛(wèi)星 趙建廣

(1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450011;2.西安翻譯學(xué)院，陜西 西安 710000)

1.概述

1.1 城市熱島效應(yīng)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展，導(dǎo)致城市氣溫高于郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象稱之為“城市熱島效應(yīng)”。城市下墊面、大氣污染、人工熱源、綠地減少、人口遷徙等是形成城市熱島效應(yīng)的主要因素。

第一、城市下墊面(大氣底部與地表的接觸面)特性的影響

城市內(nèi)大量人工構(gòu)筑物改變了下墊面的熱力屬性，在相同的太陽輻射條件下，他們比自然下墊面升溫快;城市地表含水量少，熱量更多地以顯熱形式進(jìn)入空氣中，導(dǎo)致空氣升溫。

第二、大氣污染

城市中的機(jī)動(dòng)車輛、工業(yè)生產(chǎn)以及大量的人群活動(dòng)產(chǎn)生的NOX、CO2、SO2、CO、粉塵等物質(zhì)可大量吸收環(huán)境中的熱輻射能量，引起大氣的進(jìn)一步升溫。

第三、人工熱源的影響

居民生活和工業(yè)生產(chǎn)不但需要消耗大量能源，而且在同時(shí)向周圍環(huán)境排放熱量!

此外，隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應(yīng)減少，緩解熱島效應(yīng)的能力被削弱。

1.2 建筑能耗的定義及我國建筑能耗的現(xiàn)狀

建筑能耗由廣義建筑能耗和狹義建筑能耗兩種定義方法。我們一般所說的建筑能耗指的是狹義的建筑能耗，它指的是在建筑使用期限內(nèi)，為維持建筑正常功能所消耗的能耗，包括采暖、空調(diào)、照明、熱水、家用電器和其他動(dòng)力能耗。

建筑市場的飛速發(fā)展以及人民對(duì)居住舒適度的要求的提高，使得我國的建筑能耗飛速增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的建筑能耗占全社會(huì)總能耗約28%，按照國際經(jīng)驗(yàn)和我國目前建筑用能水平發(fā)展預(yù)測，到2020年，這一比例將達(dá)到35%左右，成為社會(huì)各行業(yè)中能源消耗的首位。

1.3 建筑能耗與城市熱島效應(yīng)之間的關(guān)系

熱島效應(yīng)對(duì)建筑能耗影響較大，既有正面影響也有負(fù)面影響。在熱島效應(yīng)的影響下，將會(huì)減少冬季的建筑能耗而增加夏季的建筑能耗。目前，我國建筑能耗中的能源絕大部分最終以熱能的形式排入周圍環(huán)境，增強(qiáng)城市的熱島效應(yīng)，從而增加建筑的空調(diào)負(fù)荷。

根據(jù)理論分析，建筑能耗隨著城市熱島效應(yīng)的增強(qiáng)而增加。因此減少城市熱島效應(yīng)是降低建筑能耗的措施之一，而降低建筑能耗又能從一定程度上減緩城市熱島效應(yīng)所帶來的負(fù)面影響。

2.降低建筑能耗緩解城市熱島效應(yīng)

建筑能耗在消耗傳統(tǒng)化石能源的同時(shí)，還在不停地向外“傾瀉”著熱量，因此合理的建筑節(jié)能措施不僅可以節(jié)約能源而且可以削弱城市熱島效應(yīng)。建筑節(jié)能從技術(shù)途徑上來說，主要有以下幾方面:

2.1 減少能源總需求，提高能源使用效率

減少能源的需求量，主要是減少建筑的冷、熱及照明能耗;提高能源使用效率，即提高制冷(采暖)系統(tǒng)的效率，包括設(shè)備本身的效率、管網(wǎng)的輸送效率、末端計(jì)量及室內(nèi)環(huán)境控制裝置的效率等。一般需從建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備和運(yùn)行管理等方面實(shí)現(xiàn)。在對(duì)建筑進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮利用現(xiàn)有的自然環(huán)境營造良好的室內(nèi)微氣候，減少對(duì)采暖、空調(diào)、照明、通風(fēng)等相關(guān)設(shè)備的依賴;在圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面，改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，從而減少建筑冷、熱消耗;在建筑設(shè)備方面，設(shè)計(jì)高能效的暖通空調(diào)系統(tǒng)，提高能源的使用效率等。

2.2 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量損失主要來自于外墻、門窗和屋頂。高效經(jīng)濟(jì)的保溫隔熱材料及切實(shí)可行的構(gòu)造措施是這三部分節(jié)能設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

2.2.1 墻體節(jié)能

墻體是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，應(yīng)將建筑設(shè)計(jì)和保溫節(jié)能改造措施結(jié)合起來來節(jié)約能耗。在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要嚴(yán)格控制建筑物的體形系數(shù)，有研究表明，體形系數(shù)每增加0.01.能耗指標(biāo)約增加2.5%。其次，減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積，建筑外表面積越小，能耗越小。同時(shí)，結(jié)合建筑所在地的地理位置，正確選擇建筑朝向，充分利用太陽能。

2.2.2 門窗的節(jié)能措施

門窗具有通風(fēng)、采光及裝飾建筑的作用，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱量損失最嚴(yán)重的部位。門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能可從以下幾點(diǎn)著手:

(1)在滿足室內(nèi)通風(fēng)、采光的景觀的條件下，盡量降低窗墻比。

(2)提高窗的保溫隔熱性能。

(3)提高門窗的氣密性，減少空氣滲透。

(4)設(shè)置遮陽設(shè)施，遮擋過度的陽光輻射，阻隔熱輻射進(jìn)入室內(nèi)。

2.2.3 屋面保溫隔熱節(jié)能

屋面節(jié)能也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能中不可缺少的一部分，屋面保溫隔熱性能的好壞是頂層樓居住條件和降低空調(diào)(采暖)能耗的重要因素。屋面的保溫主要是通過改善屋頂?shù)臒峁ば阅芤宰柚故覂?nèi)熱量的損失;屋面的隔熱主要是減少直接作用于屋頂表面的太陽輻射熱量，常用的構(gòu)造做法有架空個(gè)屋面、種植屋面和蓄水屋面。

2.3 降低建筑設(shè)施運(yùn)行能耗

采暖、制冷是建筑能耗的主要部分，降低這部分能耗將對(duì)節(jié)能起著重要的作用。具體措施有:在空調(diào)系統(tǒng)中，采用大溫差小流量、變溫差、變流量等技術(shù)減少水路、風(fēng)路系統(tǒng)的容量，降低水泵、風(fēng)機(jī)的功率，降低能耗;在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生的負(fù)荷對(duì)機(jī)組的冷(熱)量、循環(huán)管路的水流量及送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整等。此外，合理設(shè)計(jì)照明回路、減少不必要的照明負(fù)荷，采用高效節(jié)能的光源和燈具、制定合理的節(jié)能控制策略、加強(qiáng)運(yùn)行管理。

3.改善城市熱島效應(yīng)降低建筑能耗

前面分析得出太陽輻射也是產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)的主要原因之一。因此可以通過減少太陽輻射的影響來減少城市熱島效應(yīng)以及減少建筑能耗。目前常用的方法是將太陽能轉(zhuǎn)化為其他可利用形式的能源:

3.1 太陽能熱水器

太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能將水從低溫加熱到高溫的產(chǎn)品，是太陽能利用中技術(shù)較簡單、應(yīng)用最廣泛的設(shè)備。使用太陽能熱水器減少了煤、石油、電等常規(guī)能源的消耗從一定程度上緩解了我國能源的緊迫現(xiàn)狀，而且太陽能屬于清潔能源使用之后不會(huì)污染環(huán)境。但太陽能熱水器的使用受氣候環(huán)境影響因素大在陰雨天氣里太陽能熱水器利用率低。

3.2 太陽能吸收式制冷空調(diào)

太陽能空調(diào)一種只用太陽能，即可夏天制涼冬季取暖的空調(diào)。其工作原理是:

在集熱器中，利用太陽輻射將水加熱，為制冷機(jī)組發(fā)生器提供所需的熱量，從而保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，產(chǎn)生制冷的效果。與常規(guī)空調(diào)相比，太陽能吸附式空調(diào)具有以下三大優(yōu)點(diǎn):

(1)季節(jié)適應(yīng)性好:夏季，太陽輻射越強(qiáng)，人們的空調(diào)的需求越高，而此時(shí)系統(tǒng)的制冷效率也將達(dá)到最高。

(2)經(jīng)濟(jì)有效:可同時(shí)提供夏季制冷、冬季采暖以及熱水供應(yīng)，一機(jī)三用，能源利用率高，經(jīng)濟(jì)性能顯著;

(3)環(huán)境效益顯著:系統(tǒng)的運(yùn)行不消耗傳統(tǒng)的化石能源，不向外界排放廢水、廢氣和廢渣，且所使用的制冷劑對(duì)臭氧層無破壞作用。

3.3 太陽能發(fā)電技術(shù)

根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同，太陽能發(fā)電可分為光熱和光伏兩種形式。太陽能光熱發(fā)電是利用反射鏡聚焦的方式將太陽直射光聚集起來，加熱水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。根據(jù)光生伏特效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電形式稱為光伏發(fā)電。太陽能光伏發(fā)電的產(chǎn)銷量、發(fā)展速度及應(yīng)用前景都優(yōu)于光熱發(fā)電，待其成本降低后，幾乎可用于任何需要電能的場所。

4.結(jié)語

根據(jù)不同建筑的功能與特點(diǎn)，可選用多種節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用，既能減少建筑本身的能源消耗，又能減少太陽輻射對(duì)城市熱島的影響，從而大達(dá)到緩解城市熱島現(xiàn)效應(yīng)和降低建筑能源消耗的雙重目的。

文獻(xiàn):

［1］黃勇波.城市熱島對(duì)建筑能耗影響的研究［D］.天津大學(xué)，2005.

［2］翟曉燕.城市熱島現(xiàn)象與建筑節(jié)能［J］.湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007.29 (1).106-109.

［3］毛義華，蔡臨申.我國建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及其對(duì)策分析［J］.技術(shù)與經(jīng)濟(jì)管理研究，2007 (1).

［4］曾祥才，朱冬生.淺談建筑節(jié)能技術(shù)［J］.建筑節(jié)能，2007 (1).

［5］林珊.太陽能發(fā)電系統(tǒng)研究［D］.廣東工業(yè)大學(xué)，2001.

［6］羅運(yùn)俊.家用太陽熱水器［J］.可再生能源，2004，(3).77-79.