我国建筑节能技术的研究开发与发展前景探讨

我国从20世纪80年代初开始重视建筑节能，我国目前建筑节能状况实际处于发达国家的第一阶段，即在建筑中节约能源。针对我国国情提出以下若干建议。

1 新型低能耗的围护结构(包括墙体、门窗、屋面等)节能技术和新型保温材料

1. 1墙体节能

围护结构节能技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备(如采暖、制冷设备)来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。

在整个建筑物的热损失中，围护结构传热的热损失达70%一80%，门窗缝隙空气渗透的热损失占20%-30%。因此，加强围护结构的保温隔热，提高门窗的气密性是建筑节能的重要组成部分。我国目前建筑能耗高于发达国家数倍，其主要表现在建筑保温状况上的差距。多年以来，我国建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大，一般为高效保温材料的20倍以上，由于建筑节能的需要(建设部将出台强制性规定—《建筑物外墙外保温技术规程》)，现行规定已不能满足保温隔热的要求，并已逐渐被新型的复合墙体所替代。这种复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，因此，发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求，除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外，使用复合墙体将是大势所趋。

根据复合材料与主体结构位置的不同，分为外墙内保温技术、外墙外保温技术及夹心保温技术。对复合墙体保温，应大力推广外墙外保温技术。相对于其他两种墙体保温技术，外墙外保温具有以下几大优点:

1)保护主体结构，延长建筑物寿命。采用外保温技术，由于保温层在建筑物围护结构外侧对因温度变化导致结构变形产生的应力起到了缓冲作用，避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。2)有利消除和减弱“热桥”的影响。对内保温而言，“热桥”是难以避免的，而外保温既可以防止“热桥”部位产生结露，又可以消除“热桥’，造成的热损失。3)使墙体潮湿情况得到改善。一般情况下，内保温需设置隔汽层，而采用外保温时，主体结构材料处于保温层的内侧，只要选择合适的保温材料，在墙体内部一般不会发生冷凝现象，故无需设置隔汽层。4)有利于室温保持稳定。外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，当室内受到不稳定热作用时，室内空气温度上升或下降，墙体结构层能够吸引或释放热量，有利于室温保持稳定。5)便于旧建筑物进行节能改造。调查表明，绝大部分在役建筑都不能满足节能的要求，对旧房进行节能改造，已提上议事日程。采用外保温方式对旧房进行节能改造，最大的优点是无需临时搬迁，基本不影响正常使用。而且可以避免装修对保温层的破坏。6)增加房屋使用面积。由于外保温技术保温材料贴在墙体的外侧，其保温、隔热效果优于内保温，故可使主体结构墙体减薄.从而增加建筑的使用面积。

在我国建筑节能技术发展的起步阶段，外墙内保温应用比较广泛，这是因为在当时外墙外保温技术尚不成熟，而且内保温也有一定的好处，比如造价低、安装方便等。但是从长远观点来看，随着我国节能标准的提高，内保温己经不适应新的形势，且会给建筑物带来某些不利的影响，它只能算一种过渡性的做法，外墙外保温技术才是当前我们需要改进和推广的重点节能技术之一。

1.2 门窗节能技术

门窗是围护结构保温性能的重要因素之一，在我国东北地区，门窗消耗的能量约占采暖能耗的1/2以上，改善门窗的保温性能，是建筑节能的关键。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的盲接亨换而增加设各负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料(玻璃)和窗框、扇型材组成，通过采用节能玻璃(如中空玻璃热反射玻璃等)、节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型框等)来增大窗户的整体传热系数以减少传热量;在南方地区太阳辐射非常强烈，通过窗户传递的辐射热占主要地位，因此可通过遮阳设施(外遮阳、内遮阳等)及高遮蔽系数的镶嵌材料来减少太阳辐射量。

1.3 屋面节能技术

屋面节能的原理与墙体节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面(外保温、内保温)、架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等。

1.4 建筑节能产品

目前，我国在建筑上大量采用节能新型材料，主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆等。

1)岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料，经高温熔制成的无机人造纤维。其主要品种有岩棉板、岩棉玻璃布缝毡、岩棉保温条等。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等良好的化学稳定性，广泛用于建筑外墙。2)玻璃棉是以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料，熔化后经过特殊工艺将熔融玻璃液制成无机纤维。玻璃棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、不燃、耐腐蚀等性能，广泛应用于房屋、管道、锅炉等有关部位的保温、隔热和吸声。3)聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点。现已在建筑市场上广泛应用。4)水泥聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒，加水泥、水、EC起泡剂和稳泡剂等材料，经搅拌、成型、养护而成的一种新型保温隔热材料，具有质轻、导热系数小、保温隔热性能好等优点，广泛用于建筑物外墙和屋顶的保温隔热层。5)硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料，它以精选海泡石、硅酸铝纤维为主要原料，附以多种优质轻体无机矿物为填料，在数种外加剂的作用下经多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。其施工简便，保温隔热性能好，同时解决了板材拼接处罩面层开裂现象。硅酸盐复合绝热砂浆目前已被国家列为新型绝热材料及制品的重点发展对象。

2 加大空调节能技术的开发和研究力度

以深圳为例，目前，深圳市的空调能耗已占全市用电量的1/3，而且峰谷耗电差还在不断加大。空调节能主要指对控制室内温、湿度的空调系统及设备采用先进技术或合理方式以达到节约能耗目的。因此室内环境控制节能技术的研究和设备开发，对制冷空调系统进行智能控制，使之最大限度减低运行能源，对现有建筑的节能改造(特别是围护结构和采暖空调系统改造)是当前我国建筑节能的当务之急。建议空调节能可以从以下几个方面进行:

1)合理的控制室内参数，减低空调冷负荷。在进行空调设计时合理的选择室内设计温度和湿度，避免夏季盲目低温和冬季采用过高温度。2)提高输配系统的效率。设计时合理的选择水泵的扬程，如果扬程过高时，靠减小阀门开度来调节系统的水力平衡，则系统的能耗过多的消耗在阀门和过滤器上，适当采用二级泵系统。另外在送风系统设计时应尽量让风机工作在高效区。3)提高制冷系统的效率。在制冷机负荷相同的情况下，冷冻水温度越高，冷却水温度越低，制冷机的效率越高，因此应选用合理的冷冻水温度，并尽量选用高效冷却塔，降低冷却水温度。4)充分利用天然能源。在过渡季节充分利用新风，并合理地使用热回收装置。在有内外区的大型建筑，回收内区余热或从排风系统中回收能量，用以对新风进行预处理。5)采用蓄冷系统。在实施峰谷电价的地区，可在低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量，高电价时段再将冷量释放出来。

为满足《建筑物外墙外保温技术规程》的要求，深圳市已出台了《深圳居住建筑节能设计新标准》，该标准对深圳市居住建筑的有关建筑、热工、通风及空调设计等采取的节能措施和应该控制的能耗标准作出了新规定，将令深圳的居住建筑节能50%。为全面推进北京市建筑节能工作，加强对建筑节能工作的监督和管理，节约能源，提高建筑工程质量，促进

经济和社会可持续发展，北京市建委也制定了《北京市建筑节能管理规定》，将于近期内颁布实施。

3 鼓励对新型能源技术的开发和能源的综合利用研究

新型能源通常指非常规、可再生能源，包括有太阳能、地热能、风能等。我国地域辽阔，太阳能、风能等自然能源丰富。新型能源的利用是节约建筑使用能耗非常有效的办法。新型能源技术用于建筑节能通常有以下几个方面:

1)利用太阳能制冷。利用太阳能制冷空调有两种方法，一是先实现光一电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换，以热能制冷。前者系统比较简单，但其造价较高，国内太阳能空调系统至今仍以第二种为主。2)太阳能热水器。太阳能热水器是太阳能热利用中具有代表性的一种装置，它的用途广泛，形式多样。人们最常见的一种太阳热水器是架在屋顶的平板热水器，常供洗澡用。其实，在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水，都可利用太阳能。3)太阳房。太阳房是利用太阳能采暖和降温的房子。常见有被动式太阳房、主动式太阳房和空调制冷式太阳房。4)太阳能发电。太阳能发电是太阳能利用中的重要项目，它利用集热器把太阳辐射能转变成热能，然后通过汽轮机、发电机来发电。5)地热。地热发电是地热利用的最重要方式。利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。地热供暖是仅次于地热发电的地热利用方式。这种利用方式简单、经济性好，倍受各国重视，特别是位于高寒地区的西方国家。我国利用地热供暖和供热水发展也非常迅速，在京津地区已成为地热利用中最普遍的方式。6)风力制热。风力制热是将风能转换成热能，目前有两种转换方法，一是由风力机将风能转换成空气压缩能，再转换成热能，即由风力机带动一离心压缩机，对空气进行绝热压缩而放出热能;二是将风力机直接转换成热能，这种方法致热效率最高，也是目前常用的方法。

4 建立规范的检测机构

目前，我国建筑市场很不规范，虽然在热工计算书中的数据是节能的，施工图纸也是节能的，但实际测试结果并不一定符合节能标准，因此有必要建立监测机构，以规范节能建筑的施工者，保证节能建筑的节能效果。

节能检测的目的是为了通过实测来评价建筑物的节能效果。由于建筑节能结果集中反映在热源处(冷源处)，因而评价建筑节能是否达标，可以采用两种方法，一种方法是在热源(冷源)处直接测取采暖耗煤量指标(耗电量指标)，然后求出建筑物的耗热量指标(耗冷量指标)，此法称为热(冷)源法。另一种方法是在建筑物处，直接测取建筑物的耗热量指标(耗冷量指标)，然后求出采暖耗煤量指标(耗电量指标)，此法称为建筑热工法。

5 结束语

针对我国目前能源短缺问题日益严重，建筑能耗居高不下，建筑节能还处于发达国家的初级阶段，当务之急是将建筑节能列为全国建筑领域一项紧迫的战略性任务，尽快制定并出台相关的政策、法规，限制能耗水平，为建筑节能工作的推进提供良好的法律环境;鼓励科研单位对新型节能技术(特别是对建筑节能起关键作用的技术)的研究开发;同时加大投入，加强新型节能建材的生产、应用，以推进我国建筑节能的不断深入和完善。