高 紅 斌

(山西省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

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建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展研究分析

高 紅 斌

(山西省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

介紹了節(jié)能指標(biāo)的內(nèi)涵及發(fā)展過程，提出了被動式建筑概念，從節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的頒布、總體設(shè)計規(guī)劃、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、余能的收集等方面，闡述了建筑節(jié)能的相關(guān)措施，進(jìn)而提出了“近零能耗”這一概念。

被動式建筑，近零能耗，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

0 引言

建筑節(jié)能是從20世紀(jì)80年代提出運用的，在我國運行的這幾十年中，節(jié)能技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，由建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能，發(fā)展到建筑物全周期的耗能；由注重節(jié)能參數(shù)，發(fā)展到降低能耗建筑新技術(shù)的推廣。現(xiàn)在國際上提出“近零能耗”這個概念，我國也積極響應(yīng)。

1 節(jié)能指標(biāo)

最早的節(jié)能概念，是指實行建筑節(jié)能后，建筑物在正常使用條件下的節(jié)省能耗，是一個利用率的概念，主要體現(xiàn)在減少建筑物本身的熱能損失。達(dá)到這個指標(biāo)，更多的是靠建筑新材料的運用，主要是外圍護(hù)部位，包括外墻、外窗、屋頂?shù)?。進(jìn)入21世紀(jì)，節(jié)能的目標(biāo)又更加深化為建筑物使用周期內(nèi)，可能減少的能耗。我國建筑節(jié)能指標(biāo)，最早的要求是80年代提出的30%，后來提出節(jié)能50%，再后來的65%，現(xiàn)在各大城市基本按75%執(zhí)行，并且不僅對于新建建筑強(qiáng)制執(zhí)行，有些城市已經(jīng)開展老舊房屋的節(jié)能改造升級，爭取達(dá)到建筑節(jié)能的城市全覆蓋。同時，國際上很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)提出近零能耗建筑的概念和技術(shù)，并開始實施。所以我國的節(jié)能發(fā)展目標(biāo)也是建筑近零能耗。我國立即著手編寫《被動式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則(試行)(居住建筑)》和《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》兩部標(biāo)準(zhǔn)。這里的近零能耗標(biāo)準(zhǔn)和我們現(xiàn)在強(qiáng)制執(zhí)行的65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對建筑的要求差距很大，如何實現(xiàn)這個差距要求，并不是強(qiáng)調(diào)一兩個技術(shù)參數(shù)就可以實現(xiàn)的，更多的是采用全面的節(jié)能技術(shù)，使建筑物的運營能耗降下來。我國幅員遼闊，溫度跨度大，面對迥異的氣候，需要因地制宜的建立近零能耗的節(jié)能技術(shù)。

2 建筑節(jié)能措施

我國自1980年初開始，大力推廣節(jié)能技術(shù)和政策，無論從政策、技術(shù)到管理，都編制了一套完備的制度和措施，其程度、規(guī)模均得到了世界上的認(rèn)可。

2.1 建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的頒布

從20世紀(jì)80年代開始，一系列節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)政策的出臺，也是我國建筑節(jié)能發(fā)展的最好證明。1986年8月1日頒布的JGJ 26—86民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)是第一部要求建筑節(jié)能30%的標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)的有：

1)設(shè)計規(guī)范。

JGJ 26—2010嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、JGJ 134—2010夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、JGJ 75—2012夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2)測試驗收規(guī)范。

JGJ 132—2009居住建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)、JGJ/T 177—2009公共建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)、GB 50411—2007建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范。

3)評價規(guī)范。

GB/T 50668—2011節(jié)能建筑評價標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 50378—2014綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 51165—2016綠色飯店建筑評價標(biāo)準(zhǔn)、JGJ/T 391—2016綠色建筑運行維護(hù)技術(shù)規(guī)范等眾多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.2 建筑節(jié)能相關(guān)措施的實行

2.2.1 建筑總體設(shè)計規(guī)劃

好的節(jié)能效率是建立在合理的建筑平面和適應(yīng)自然的建筑風(fēng)格基礎(chǔ)上的。具體表現(xiàn)形式體現(xiàn)在總體規(guī)劃和總平面設(shè)計上。一般應(yīng)考慮通風(fēng)、日照和朝向。

2.2.2 建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫

節(jié)能的關(guān)鍵在于控制耗能構(gòu)件的導(dǎo)熱系數(shù)，直接與室外環(huán)境接觸的就是門窗、外墻材料、地面材質(zhì)和屋頂保溫等。我國節(jié)能相關(guān)規(guī)范主要規(guī)定了這些材料的熱工性能等參數(shù)。

2.2.3 收集余能，提高能源利用率

生活中的廢熱或工廠中的余熱都是可以加以利用的有效能源，采用高級的余熱回收系統(tǒng)和技術(shù)，可以降低能耗損失。比如當(dāng)今常采用的地源熱泵和新風(fēng)系統(tǒng)，都是高效的能量傳輸設(shè)備，可以最小的避免能耗的損失和最大能量回收。根據(jù)用戶的設(shè)定，利用余熱回收系統(tǒng)，使住宅達(dá)到既舒適又節(jié)能的效果。

2.3 新能源技術(shù)井噴

十三五期間，國家大力推進(jìn)光伏太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物能等可再生能源技術(shù)。新技術(shù)的應(yīng)用一方面帶來更多的新技術(shù)的發(fā)展，另一方面也促成了對老舊不可再生資源的保護(hù)。國家相應(yīng)推出優(yōu)惠鼓勵政策，積極推進(jìn)建筑節(jié)能的進(jìn)步。

3 零能耗節(jié)能建筑

“近零能耗”建筑這個概念是德國的Voss.K在1992年提出的，意思是不消耗常規(guī)的非可再生能源，完全依靠太陽能等可再生能源。其中“被動房”是這類型建筑的代表。

被動房主要通過高效的保溫材料和圍護(hù)結(jié)構(gòu)保證熱能的低損失量，再利用可再生能源及新風(fēng)回收系統(tǒng)提供建筑所需的能源。這就要求新型保溫材料相關(guān)參數(shù)的過硬?？稍偕茉匆浞掷?，譬如，太陽能提供室內(nèi)照明用電和其他電器的需要，地源熱泵控制室內(nèi)溫度，新風(fēng)系統(tǒng)保證空氣質(zhì)量和熱交換的損失最小。運行方面需要全屋達(dá)到智能電氣化，合理運行控溫設(shè)備和照明設(shè)備，控制能耗在滿足舒適度的前提下不超標(biāo)。最終構(gòu)建均衡的能源分配控制系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑的“零能耗”。

我國從2014年5月，由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技司組織，由中國建筑科學(xué)研究院具體落實的“被動式超低能耗綠色建筑項目”啟動。全國各地紛紛響應(yīng)，共收到上報項目12個，其中住宅項目3個，公共建筑項目9個。這12個項目囊括在我們從南到北的各個區(qū)域，也可以很好的檢驗被動房的實際運行情況。其中較成功的有哈爾濱溪樹庭院住宅小區(qū)建設(shè)項目和秦皇島的在水一方住宅小區(qū)建設(shè)項目。這些成功的項目，都是優(yōu)化了建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，選用高效的保溫材料，增厚了保溫層，對于外窗玻璃采用了內(nèi)充氬氣的雙層Low-E玻璃，這些措施可以在夏季高效抵擋太陽輻射，在冬季可以利用陽光獲取熱能并進(jìn)行保溫。對于外遮陽設(shè)備，選用可調(diào)節(jié)式，使能耗大大低于傳統(tǒng)住宅。采用地源熱泵或土壤源熱泵技術(shù)從地下或土壤中獲取能量，用以制冷或供熱，比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能40%～50%，取消了傳統(tǒng)的供暖管網(wǎng)和供暖方式。經(jīng)過使用論證，一年四季室內(nèi)總能保持冬季20 ℃、夏季26 ℃的舒適區(qū)間。整個建筑物采用全置換式新風(fēng)系統(tǒng)。保證室內(nèi)舊空氣在極少損失熱能的前提下，更換為新鮮的室外空氣，保持室內(nèi)濕度在30%～60%的范圍之間，保證室內(nèi)環(huán)境的不干燥。這些項目最終被建設(shè)部認(rèn)證為三星級綠色建筑。被國家建設(shè)部評價為:項目代表了未來建筑節(jié)能的發(fā)展方向，推動嚴(yán)寒地區(qū)建筑節(jié)能與綠色建筑工作科學(xué)快速發(fā)展，促進(jìn)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

在辦公建筑類里中國建筑科學(xué)研究院環(huán)能院新建的近零能耗示范樓，采取高性能保溫隔熱材料，取消因供暖、空調(diào)而耗費的能源。整個建筑全部采用可再生能源，類似采用地源熱泵、太陽能，對于能源管理多采用智能化、精細(xì)化的科學(xué)運行管理。該建筑在冬季不使用常規(guī)能源，夏季制冷系統(tǒng)較常規(guī)系統(tǒng)節(jié)省50%能耗。照明方面，該建筑通過屋頂?shù)墓鈱?dǎo)管，將室外自然光引入室內(nèi)，節(jié)約了室內(nèi)照明的能耗。光導(dǎo)管的反射率高達(dá)99.7%，且不受黃昏、黎明甚至陰天的影響。經(jīng)過一年的實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全年冬季供暖66%負(fù)荷由地源熱泵提供，34%負(fù)荷由太陽能系統(tǒng)提供;全年夏季供冷78%負(fù)荷由地源熱泵系統(tǒng)提供，22%負(fù)荷由太陽能空調(diào)系統(tǒng)提供。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，中國建筑科學(xué)研究院環(huán)能院近零能耗示范樓實現(xiàn)了節(jié)能80%以上的目標(biāo)，成為中國建筑節(jié)能的領(lǐng)跑者。示范樓是中美清潔能源合作研究框架下，首個建成并良好運行的建筑，是中國建筑節(jié)能的里程碑。

4 結(jié)語

隨著節(jié)能要求的提高，我國提出一系列節(jié)能新要求，比如零能耗、海綿城市、綜合管廊等，都體現(xiàn)出節(jié)約型社會的需求。因此，在我國應(yīng)積極推動被動式超級能耗建筑的發(fā)展，有效控制和降低建筑領(lǐng)域能源消耗，是我國建筑節(jié)能的有效途徑。

[1] 倪 龍,朱彥波,董重成.嚴(yán)寒地區(qū)住宅冬季置換通風(fēng)測試分析[J].低溫建筑技術(shù)，2015(10):148-151.

[2] 張小玲.我國被動式房屋的發(fā)展現(xiàn)狀[J].建設(shè)科技，2015(15):16-23．

Analysis on building energy saving technology development research

Gao Hongbin

(ShanxiBuildingMaterialIndustryDesignAcademy,Taiyuan030013,China)

The thesis introduces the connotations and development process of energy saving index, puts forward passive building concept, describes relevant building energy saving measures from aspects of launching energy saving criteria, integral design planning, enclosure structure insulating and complementary energy collecting, and further puts forward the connect of “nearly-zero energy consumption”.

passive-style building, nearly-zero energy consumption, energy saving criteria, enclosure structure

1009-6825(2017)18-0186-02

2017-04-05

高紅斌(1970- )，男，工程師

TU201.5

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