八种技术的简介.doc

一、建筑外围护结构的节能设计1. 外墙保温构造高效外墙保温体系的应用，是住宅舒适、节能最重要的环节。建筑内保温致命缺点是无法避免冷桥，容易形成冷凝水从而破坏墙体，因此无论是从保温效果还是从外饰面安装的牢固度和安全性考虑，外墙外保温及饰面干挂技术（图07）都是最好的外墙保温方式。首先外保温的形式可有效形成建筑保温系统，达到较好的保温效果，减少热桥的产生，其次保温层与外饰面之间的空气层可形成有效的自然通风，以降低空调负荷节约能耗并排除潮气保护保温材料，最后，外饰面有挂件固定，非粘接，无坠落伤人危险。2. 热桥阻断技术热桥是热量传递的捷径，不但造成相当的冷热量损失，而且会有局部结露现象，特别是在建筑外墙、外窗等系统保温隔热性能大幅度改善之后，问题愈发突出。 因此在设计施工时，应当对诸如窗洞，阳台板，突出圈梁，及构造柱等位置采用一定的保温方式，将其热桥阻断，达到较好的保温节能效果并增加舒适度。热桥阻断技术在国外已有优秀的技术和广泛的应用，如消除阳台楼板冷桥构造，德国已有非常成熟的产品，如“钢筋/绝缘保温材埋件”等。这种产品在施工中埋入混凝土楼板，施工简便，效果非常好。国内完全有能力开发这类产品，也会有很发好的市场反映（图08，图09）。3.高效门窗系统及高性能玻璃的选用与构造技术高效门窗更加强调窗框的保温性和密闭性。特别是保证门窗的气密性同时也能有效节约能耗，提高住宅舒适度。相反，推拉窗造价便宜，但密闭性和使用舒适性则较差，不适宜在住宅产品特别是低密度住宅中使用。采用高性能门窗，玻璃的性能至关重要。高性能玻璃产品比普通中空玻璃的保温隔热性能高出一到数倍。例如单面镀膜Low-E中空玻璃，其导热系数约为1.7w/m2k，保温隔热性能比普通中空玻璃提高一倍，德国新型的保温节能玻璃U值达到0.5，比普通36cm砖墙加6cm聚苯保温层保温效果还好。而国内有些住宅，照搬国外大面积的玻璃外墙设计，却没有采用相应的高性能玻璃产品，导致能耗大幅上升，舒适度也被降低（图10）。4.高效节能的幕墙系统一直以来，玻璃幕墙都是维护结构中的能耗大户，但随着技术的不断提高，新产品的不断出现，玻璃幕墙的性能已获得了极大的提升。首先，新型高性能玻璃的发展（如PET-LOW-E镀膜玻璃，真空玻璃等）给玻璃幕墙的保温及防辐射性能上极大的提高。其次新的结构形式起到了相当的作用，新型结构形式及断桥技术带来了更好性能，如双层呼吸式玻璃幕墙，除了其本身固有的高热工性能及防辐射性能外，利用空腔，在夏季形成有效的自然通风以排除热量，冬季关闭排风口，又可起到较好的吸热作用（图11）。n二、 太阳辐射的控制与改善太阳辐射对建筑有相当的影响，日照使室内获得充足的光线，对其进行有效的利用可减少照明系统的能耗，而且在冬季，太阳的辐射可使建筑得到一定的热量，从而降低建筑的热负荷，但夏季太阳的辐射得热构成了空调负荷相当的部分。因此对太阳辐射应当有计划、有目的的灵活控制与改善，以达到最大限度利用太阳辐射的目的。 外遮阳设施外遮阳是最有效的遮阳设施，它直接将80%的太阳辐射热量遮挡于室外，有效的降低了空调负荷，节约了能量。结合建筑形式，在南向及西向安装一定形式的可调外遮阳，随使用情况进行调节，这样既能满足夏季遮阳的要求，又不影响采光及冬季日照要求。并且可进一步安装光、温感元件及电动执行机构以实现智能化的全自动控制， 在室内无人的情况下也可根据室内外温度及日照强度自动调节遮阳设施， 以降低太阳辐射的影响，节约能源。而建筑遮阳近年来越来越成为建筑立面的一种构成和表现手段，丰富活跃了建筑形象(图12 )。 内遮阳设施相对于外遮阳，内遮阳设施对太阳辐射的遮挡效果较弱，但对于居住建筑而言，不论从私密性角度还是防眩光角度考虑都是必须的。同时其对于改善室内舒适度，降低空调负荷及美化室内环境都有一定的作用。n 三、自然通风与采光的利用自然通风和采光往往是结合在一起的。通过保证房间内及中庭顶部（若有条件，可依建筑形式而设）一定的开窗面积，既达到了自然采光的目的，又可依靠室内外的风压及热压差，形成有组织的自然通风，在室外气候适宜时通过自然通风达到调节室内热环境的目的（图13）。n 四、可再生绿色能源的利用 太阳能太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(约为3.751026W)的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳能是绿色可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染， 它将是人类最终可唯一倚赖的能源。对太阳能的利用总体上可分为两类：太阳能集热板集热及太阳能光伏发电。太阳能集热板集热技术较为成熟，设备材料价格也不昂贵，有一定的应用。太阳能光伏发电是太阳能最好的利用放式，虽然受技术及材料成本的限制，目前应用还不广泛，但不久的将来必将广泛应用。 浅层土壤热能在地下30米至100米的范围内，土壤、岩石及地下水的温度全年基本恒定在15左右，形成一个较好的提取及释放热能的场所。地源热泵就是利用这一特点进行工作。地源热泵可分为利用地下水的开式系统和不抽取地下水的地源耦合热泵，地源耦合热泵有不影响地下地质结构，地下水水位，不污染地下水，使用寿命不受地下水位影响的特点，是最好的地源热泵形式。地源耦合热泵机组可做为空调系统冬季供热，夏季供冷的冷热源系统，并同时提供生活热水。它就是利用地下土壤，岩石及地下水温度相对稳定的特性，输入少量的高品位能源(如电能)，通过埋藏于地下的管路系统与土壤、岩石及地下水进行热交换，夏季，通过对室内制冷将建筑物内的热量搬运出来，一部分用于提供免费生活用热，其余换热到地下储藏起来，冬季把地下储藏的低品位热能通过热泵搬运出来，实现对建筑物供热及提供生活热水。地源耦合热泵的能耗很底，仅为常规系统能耗的25%-35%，它由水循环系统、热交换器、地源热泵机组、空调末端及控制系统组成（图14）。 能量活性建筑基础与地源热泵系统能量活性建筑基础的技术原理就是在建筑基础施工过程中将工程塑料管埋入地下，形成闭式循环系统，以水为载体，夏季将建筑物中的热量转移到土壤中；冬季从土壤中提取能量。该项技术诞生于1980年代初的欧洲，初期多用于居住建筑，今天更多应用于大型公共建筑以及商业和工业建筑。其突出优点是不需要专门钻井而可以获取地热（地冷）资源，投资相对较少，经济效益明显。根据建筑基础土质情况和建筑基础工程的要求，可采用与基础形势相配合的技术，如能量活性基础桩、基础墙与基础板。若是采用与其相配套的地冷直接制冷技术则经济效益最好，每消耗1kw电量可输送50kw冷量到建筑物中。经过20余年的发展，这项技术已基本成熟（图15）。 地表水体热能在中国南部及大部分中部地区，有一定规模及深度的地表水体全年温度稳定在一定的范围之内，也形成了一个较好的提取及释放热能的场所。因此，可采取水源热泵机组对其利用，其基本工作原理与地源热泵相同。 风能在风力资源较丰富的地区，在建筑屋顶采用成熟、噪声较低的风力发电设备。在一定高度的空中风速较大，利用这一特点，在高层及超高层建筑中结合建筑造型，在角部设置风力发电设备，对整个建筑的用电进行一定的补充。 生物能在广大农村没有燃汽供给的区域，设置沼气发生、供给及燃烧设备，可提供清洁充足的能源，同时减少了对木材的消耗及大气的污染。n五、 优秀的建筑能源系统 电冷联热产热电冷联产是采用燃煤或燃气产生一次蒸汽利用汽轮机发电，来提供电力，同时充分回收其排放的低品位废热即中高温二次蒸汽及高温烟气来提供生活用热、冬季供暖以及为单效或双效溴化锂制冷机提供动力夏季供冷，从而实现冷、热、电联产。热电冷联产的效率较高，大型火力发电厂实际运行效率只有36左右，而冷热电联产项目的实际运行效率可达60-80左右。 蓄能系统a) 冰蓄冷系统冰蓄冷中央空调是指建筑物空调时间所需要冷量的部分或全部在非空调时间制冰，将能量以冰的形式蓄存起来，然后根据空调负荷要求释放这些冷量，这样在用电高峰时期就可以少开甚至不开主机。当空调使用时间与非空调时间和电网高峰和低谷同步时，就可以将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用，达到节约电费的目的。冰蓄冷从系统构成上来说只是在常规空调系统的基础上增加了一套蓄冷装置，其它各部分在结构上与常规空调并无不同，它在使用范围方面也与常规空调基本一致。随着社会的发展，中央空调在大中城市的普及率日渐增高。据统计，空调高峰时用电量达到城市用电负荷的25%-30%，大大曾加了电网的峰谷用电差。冰蓄冷中央空调之所以得到各国政府和工程技术界的重视，正因为它对电网有卓越的移峰填谷功能，是电力需求侧最有效的电能蓄存方法，全国如果有300家3万平米商场采用冰蓄冷空调，则相当于建设了一座30万千瓦的调峰电厂。虽然单纯从单个系统角度分析，冰蓄冷系统的能耗较常规系统要大一些，但从国家的角度讲，对电力使用削峰填谷，提高了利用率，节约了基础建设投资，创造了巨大的社会效益，因此是节能的，同时因峰谷电价的差异，冰蓄冷系统亦可为业主节约30%50%的运行费用。b) PCM_相位变化蓄热材料技术利用特种物质物态相位变化时吸收或放出较大热量的特点，使室温波动较小，控制室内温度。增加室内热惰性，提高居住舒适度，达到了冬暖夏凉的效果。这种蓄热材料还可用作制造半透明产品，起到采光、照明、避免眩光的效果，在一定程度上调节室内温度；也可用于地板采暖，达到温和、均匀、持久的供暖效果，提高住宅舒适度（图16、17、18、19、20、21）。该项技术目前仍处于研究和试用阶段，尚未得到大规模应用。在某些特殊的工程中有很成功独特的功效。n 六、高舒适度、低能耗的空调通风系统 辐射制冷供暖系统加置换式通风系统辐射制冷采暖系统加置换式新风系统是一种全新的空调方式，它在提供舒适健康的室内热湿环境及低噪音声环境的同时也具有较好的节能效果（图22，23）。其特点如下： 室内无吹冷风感，主要通过辐射换热这一舒适感最高的方式换热 系统运行节能 无凝水潮湿部分，消除了霉菌问题。 置换式新风系统提供最健康的新风供给方式，新风处理后直接送入室内，污浊空气进行热回收后直接排出室外，无循环风，不存在交叉污染。 室内无任何运转设备，不产生噪音。 室内无任何空调设备，美观且节省空间。 变风量（VAV）系统变风量系统是由变频中央空调系统配以变风量(VAV)末端设备组成，是一种高舒适度，低能耗的空调系统。 变风量系统比常规这种系统具有相当多的优点： 系统中的能耗设备均可进行变频调节能量输出，即使在较低负荷的共况下，也能通过变频调节而工作在较高的效率下，节约大量能源。 系统中各个房间可独立起停及调节温度，并且互不影响，给使用者创造了极高的舒适度。 ，即使无人使用的房间也进行空调的浪费能源的现象出现。一开全开不会出现 变频技术变频技术是在建筑物空调负荷需求发生变化时，（如室内人员、室外温度、太阳辐射强度的变化）通过对冷水机组，水泵，风机等设备进行变频调节来降低能量输出以适应负荷需求。其整体节能效果可达到30-40%。 住宅生态通风技术与“房屋呼吸”概念当前，城市住宅通风面临一系列新的问题，导致通风成为住宅设计一项基本的要素。这些新的变化及导致的问题有： 建筑密闭性加强，传统的自然通风减少； 新型建筑及装修材料释放有害气体； 生活水平提高，大量使用热水，室内温度增加； 新型保温窗的采用，使结露点转移到构造处理欠佳的墙面，容易出现凝结水和发霉； 人们在室内停留的时间大大增加； 城市空气质量下降，粉尘污染增加等。目前，欧洲采用的住宅动力通风系统主要有两种。一种是门窗+厨卫排风扇的通风系统。这一种造价便宜，安装简单；缺点是噪声干扰，通风效果不理想。另一种是外墙进风设备+卫生间出风口+屋顶排风扇的通风系统。在过滤空气、降低噪声的同时，科学合理地保证了室内通风量，排出卫生间潮湿污浊空气，噪声干扰小；缺点则是造价稍高，需专业人员进行安装、调试和维护等（图24）。n 七、提供高舒适度的其他技术 消除楼板噪声，浮筑楼板技术为解决楼板撞击传声产生的噪音，德国住宅地面普遍采用“浮筑楼板”构造（Schwimmende Estrich）。即在结构楼板上铺设一层绝缘隔声材料，上面再浇筑6-8cm的混凝土沙浆层，这层楼板好像浮在绝缘层上，与楼板及四周墙体分离，从而达到极好的隔音效果。同时，在此之上还可铺设木地板、石材等各种面材，其楼板隔音效果也非常理想。另外也可采用一种废弃橡胶轮胎为原料制成的隔声减振材料，达到简易的楼板隔声效果（图25）。国内不少住宅已经开始采用地板采暖技术，在热水管的下方铺设聚笨保温材料，之上浇铸水泥沙浆层。实际上已形成很好的隔音层，但大都没有考虑隔声要求，侧面与墙体之间不设绝缘层，其接刚性联接致使隔声效果大打折扣。这些构造细部实际上不会增加太多投资，只需建筑师在设计中认真考虑，施工中按图执行就能达到。而这些构造细部所带来的价值对于住宅使用者而言是至关重要的。 卫生间后排水成套技术对于住宅产品，卫生间的舒适性同样不容忽视。后排水系统构造是目前首选的方法，这种构造避免了通常下排水构造在卫生间地面上打洞，下水管挂在楼下房间天花上的作法，从根本上消除了噪音、交叉感染、冷凝水等问题，使业主真正享有独立完整的产权（图26、27、28）。而对于上、下水管道的隔声，国内标准要求较低，这方面需设计师及开发商提高对这一问题重要性的认识，不需要增加多少投资，主要通过优良的构造设计和高质量的绝缘产品达到更好的静音效果。n 八、中水处理及回用系统中水处理系统就是将生活废水、冷却水、已达标排放的生产污水等水源，经物化或生化处理，达到国家生活杂用水水质标准，然后再回用于厕所冲洗、灌溉草坪、洗车、工业循环水及扫除用水等。充分利用有限的水资源，替换出等量的自来水，又减轻了城市污水处理厂的运行负荷，是利国利民造福后代的善举。n 九、智能楼宇自控系统智能楼宇自控系统是将建筑物(或建筑群)内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、广播、通讯等设备以集中监视与管理为目的,构成的一个综合系统。一般的是集散型系统,即分散控制与集中监视、管理的计算机局域网。目的是使建筑物成为具有最佳工作与生活环境、设备高效运行、整体节能效果最佳、安全的场所。n十、 绿色屋面技术目前，由于城市用地日趋紧张，建筑覆盖率持续增高，屋顶绿化成为改善城市环境的有效措施。在这方面，国外已有成熟的绿色屋面技术，适宜不同条件、不同植物的生长构造。例如在通常条件下，可种植一些易成活、成本低、无需管理但观赏效果较差的植物，如草类、苔藓类植物；或种植观赏效果好、需定期维护且对土壤厚度要求较高的植物，使其随季节变化形成不同的景观效果。这一构造，一方面要满足植物生长的不同要求，解决蓄水和通风问题；同时该技术构造必须保证建筑顶部防水层不受植物根系的破坏，从而提高居住的舒适性（图28-1）。4 新技术、新产品的引进吸收及国产化在建筑行业中，发达国家有很多先进的科技产品，而根据项目的需求整合国际、国内技术产品资源形成适当的技术体系是开发中的关键。在工程建设中，一方面引进国外先进技术为我所用，另一方面，全面系统地消化、吸收引进技术并努力创新、不断增强自主研究开发的能力，并开辟各种渠道，结合工程设计和技术改造项目，推广应用新工艺、新技术、新材料、新设备 ，取得良好的经济效益和社会效益。技术系统立足于国产产品，关键设备材料采用在国内市场上可以购买到的国外产品，是我们的基本原则。十一、生态节能建筑的成本分析1住宅建筑建筑节能是以一定室内舒适标准为前提的，在中国建造不同程度的生态节能住宅成本也有所区别。五合国际（Werkhart）根据实际操作经验将生态节能建筑成本划分为低、中、高三种梯度模式：低度模式：住宅节能达到国家规范标准，采用外墙保温，隔热措施，每平米造价约增加100元左右。高度模式：住宅实现高舒适度低能耗的标准，采用辐射式采暖制冷，量换式新风，高效保温外墙体系，外遮阳系统等达到欧洲节能标准。高层住宅每平米造价约增加800元左右；别墅由于需要独立的系统和具有较多的外墙外窗面积，达到相应的舒适节能标准，每平米造价约增加1500元左右。中度模式：节能标准与舒适度介于低度与高度之间，依据不同的自然区域会有区别，根据五合国际在全国二、三级城市初步探索成果，每平米造价约增加400到500元。2公共建筑成本因为公共建筑与其它建筑的节能体系是完全不同的，并且公共建筑的能耗远大于普通住宅，因此公共建筑的节能研究显得尤为重要。不同的公建之间能耗极大，就是同一时代的公建能耗差别也很大。五合国际(Werkhart)为合肥大剧院设计的生态节能系统，是综合采用了国内外成熟的节能技术体系的成果。包括：建筑围护结构热工指标控制、太阳辐射的控制与改善、自然通风的设计 、生态能源系统试验建议、 建筑内的余热回收、空调系统冷热源、空调风系统设计、空调水系统设计、大堂地板辐射采暖设计、照明系统节能分析。公共建筑采用生态节能建筑体系需要增加造价大约510%（图29）。十二、生态节能建筑的风险分析生态节能技术体系在欧洲已有20年的运行历史，已成为一个成熟的技术系统。通过对体系中所涉及管道等建材的“疲劳应力实验”，材料本身的耐久性在运行工况下可以保持100年质量要求，技术成熟度可见一斑。对于国内节能建筑的市场运作，当然存在一定风险，主要体现在三个方面：一是施工质量我国不同地区的施工质量不一，难以使优秀设计完整执行下去。节能建筑对施工质量要求较高，因为我国的建筑工人大多来