建筑节能 (2).doc

武汉理工大学课程设计武汉理工大学本科生课程设计（论文）浅谈外墙保温对建筑节能影响 学 院： 能源与动力工程学院专业班级： 能动0903班 学生姓名： 王磊 学 号： 0120905830313 指导教师： 张迎燕 目录摘要11国内外概况11.1建筑节能发展现状及其发展潜力11.2国外节能现状22建筑节能的新技术32.1太阳能技术：32.2外墙保温技术32.3风能技术42.4节能材料42.41智能玻璃42.42U型玻璃42.43挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)板52.44硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR)52.45聚乙烯泡沫塑料(PE)53节能实例53.1节能效果论证63.2我国建筑节能的发展对策及未来展望83.2.1 建筑节能的重要性83.2.2编制建筑节能专项规划和加强监督管理83.2.3注重“产学研”，加快对建筑节能的研究设计工作93.2.4制定经济扶持政策，加大对建筑节能资金的投入94.0总结10参考文献10摘要 当今世界，各国普遍面临的严峻问题之一就是能源问题。中国是一个能源消费大国，但同时又是一个能源紧缺的国家；而且，中国的经济将继续保持较快速度的发展，这势必进一步加剧中国能源供需的矛盾。所以，世界需要节能，中国更需要节能！针对我国可再生能源在现代化建设中的应用，以及可再生能源的不断开发，分析了目前可再生能源在建筑领域的发展现状，提出了未来建筑用可再生能源的可持续发展趋向。关键词：能源危机 低碳经济 可持续发展 建筑节能 节能材料 外墙保温1国内外概况1.1建筑节能发展现状及其发展潜力 我国建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出2-3倍。仅以建筑供暖为例，北京市在执行建筑节能设计标准前，一个采暖期的平均能耗为 30.1平方米，执行节能标准后，一个采暖期的平均能耗为20.6平方米，而相同气候条件的瑞典、丹麦、芬兰等国家一个采暖期的平均能耗仅为11瓦米。因建筑能耗高，仅北方采暖地区每年就多耗标准煤 1800 直接经济损失达 70亿元。我国现阶段大力推进建筑节能处在关键时机。2001年，世界银行在中国促进建筑节能的契机的报告中提出，从2000-2015年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期， 预测到2015 年民用建筑保有量的一半是 2000年以后新建的。 据建设部科技司的分析， 到2020 年底， 全国新增的 300亿平方米房屋建筑面积中， 城市新增130亿平方米。如果这些建筑全部在现有基础上实现50% 的节能， 则每年大约可节省1.6亿吨标准煤。在 400多亿平方米的既有建筑中， 城市建筑面积约为138 亿平方米左右，普遍存在着围护结构保温隔热性和气密性差供热空调系统效率低下等问题，节能潜力巨大。 以占我国城市建筑总面积约60% 的住宅建筑为例，采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米，2000 年的采暖季平均能耗约为25公斤标煤/平方米， 如果在现有基础上实现50% 的节能， 则每年大约可节省 0.5亿吨标煤。空调是住宅能耗的另一个重要方面，我国住宅空调总量年增加约1100 万台，空调电耗在建筑能耗中所占的比例迅速上升。根据预测，今后 10年我国城镇建成并投入使用的民用建筑至少为每年8 亿平方米， 如果全部安装空调或采暖设备， 则10 年增加的用电设备负荷将超过 1亿千瓦，约为我国 2000 年发电能力的1/3。如果我国大部分新建建筑按节能标准建造并对既有建筑进行节能改造，则可使空调负荷降低 40%-70%，有些地区甚至不装空调也可保证夏季基本处于舒适范围。 公共建筑节能潜力也很大。目前全国公共建筑面积大约为45亿平方米左右，其中采用中央空调的大型商厦、办公楼、宾馆为 5亿到 6 亿平方米。如果按节能 50%的标准进行改造， 总的节能潜力约为 1.35亿吨标准煤。如果国家从现在起就下决心抓紧建筑节能工作，对新建建筑全面执行建筑节能设计标准，并对既有建筑有步骤地推行节能改造， 则到2020 年，我国建筑能耗可减少 3.5亿吨标准煤， 空调高峰负荷可减少约8000万千瓦 （约相当于4.5个三峡电站的满负荷出力， 减少电力投资6000 亿元）。如果要求 2020年建筑能耗达到发达国家20 世纪末的水平，则节能效果将更为巨大。1.2国外节能现状 美国：目前美国能源生产量约占世界能源总产量的19%，消费量占世界能源总消费量的24%。而建筑业又是美国经济的支柱之一，建筑耗能在美国能源消耗中占重要比例。据统计，近年来美国住房每年消耗能源折合约3500亿美元。美国人口约2.5亿，人均住房面积近60平方米，居世界首位。 德国：德国人采用动态模型系统，根据不同地区气候统计数据和设计室内温度，确定出每月室内外平均温差；根据建筑维护结构（外墙、窗、层面等）的设计导热/隔热系数，乘以相应的面积，可以算出采暖（制冷）所需能量。考虑进去采暖（制冷）所采用设备的热效率和传输的损失，减去利用温室效应、太阳能收集装置和地热、地冷等设备所节约能源的数量，计算出未来新建建筑每年最大允许能耗。德国这项建筑保温节能技术规范的实质是从控制单项建筑维护结构（如外墙、外窗、屋顶）的最低保温隔热指标，转化为对建筑物真正的能量消耗量的控制，实现建筑能耗定量化，达到严格有效的能耗控制。 加拿大：在加拿大，对节能的概念不仅限于建筑节能，如屋顶、墙体的保温和隔热性能等，而且包括了节水、节电和材料再回收等诸多因素。举一个简单的例子，如果在加拿大想建造一个新的住宅小区，那么，在这个小区设计之初就必须将小区的基础设施位置设计好。同时，还必须考虑到小区施工过程中产生的旧材料和建筑垃圾如何再利用，考虑到小区建成后，生活污水的净化处理和环境的改善等问题。另外，在建筑设计和施工过程中还采用一系列高新材料和技术。他们对不同层次的房屋采取不同的节能技术。把新材料、新技术结合在一起，将高质量的混凝土、新型的保温材料进行有机的结合，使住房的环境得到改善。 瑞典：瑞典通过采用节能建筑结构、材料、机械和产品，提高建筑的保温隔热性能，减少采暖、通风、制冷，防止能源损失。在墙体建材上，主要采用空心砖墙及其复合墙体技术，以使建筑吸收的热量容易保存在墙内，不至于迅速流失。所有门窗使用双层设计，防止热量流失。并将节能供暖新系统地热泵引入瑞典家庭。房子大多装有温度传感器。可使供暖系统随时感知室温变化，自动调整锅炉或热泵的供热效率，避免浪费能源。2建筑节能的新技术2.1太阳能技术：光伏电池（PV）：光伏太阳能电池，它是由半导体材料所制成，将太阳光直接转换为电流。最简单的光伏电池可以为手表、计算器等诸如此类的东西提供能量，再复杂一点的能够为屋子提供照明，还可以向电网供电。太阳能热水器、空间采暖及制冷器：太阳能热水器就是利用太阳的光热来加热蓄水箱里的水或其他传热流体。利用这样的一个系统加热水可以比传统加热方法节省2/3的费用。高温太阳能热水器能够为大型商业和工业设备提供高效的热水和热水加热。 太阳能节能建筑分主动式或被动式两种。前者与常规能源采暖系统基本相同，仅以太阳能集热器作为热源代替传统锅炉。后者是利用建筑本身的结构，吸收和储存太阳能，达到取暖的目的。我国据2010年不完全统计，已推广太阳能热水器190万平方米，被动太阳能节能房34万平方米，太阳能农用温室33万公顷，太阳灶3万台。我国光伏电池已有4.5兆瓦生产能力。高效电池、非晶硅电池的实验室水平与国外相差不大，但在向生产力转化和应用领域方面差距很大，有待开拓。2.2外墙外保温技术 在外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用适用范围广。外保温不仅适用于北方需冬季保温地区的采暖建筑，也适用于南方需夏季隔热地区的空调建筑。既适用于新建建筑，也适用于既有建筑的节能改造。保温效果明显。由于保温材料置于建筑物外墙的外侧，基本上可以消除在建筑物各个部位的“热桥”影响。从而充分发挥了轻质高效保温材料的效能，相对于外墙内保温和夹心保温墙体，它可使用较薄的保温材料，达到较高的节能效果。保护主体结构。置于建筑物外侧的保温层，大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的影响。随着建筑物层数的增加，温度对建筑竖向的影响已引起关注。国外的研究资料表明，由于温度对结构的影响，建筑物外向的热胀冷缩可能引起建筑物内部一些非结构构件的开裂，外墙采用外保温技术可以降低温度在结构内部产生的应力。有利于改善室内环境。外保温不仅提高了墙体的保温隔热性能，而且增加了室内的热稳定性。它在一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿，提高了墙体的防潮性能，可避免室内的结露、霉斑等现象。因而创造了舒适的室内居住环境。可增加使用面积。由于保护层在外墙外侧,不占室内有效使用面积,可增加使用面积约2%3%。2.3风能技术 在现代建筑的使用中，照明、采暖、空调、电梯、家用电器以及办公设备等，都要消耗电能。目前的发点方式以火力发电为主，主要是煤炭、石油和天然气等化石能源。这些能源资源有限，不可再生。而且每年用在用电方面都是一笔不小的消耗。而风能取之不尽，且中国的风能资源丰富，尤其西北、东北和沿海地区。风能技术相比较那些化石能源不仅具有取之不尽的优点，而且还具有绿色环保无污染的特点。在西北、东北以及广大沿海地区修建高层建筑的同时，在高层建筑的顶端架设风力发电系统。哪怕它只能保证这一栋建筑的所有用电消耗，那么它的意义也是无比巨大的。它会给整个建筑领域合理利用可再生能源，做出一个标榜。把清洁、环保、廉价的可再生能源和建筑本身联系起来必将成为未来建筑设计的指导方针和发展方向！2.4节能材料2.41智能玻璃 一种在玻璃表面涂有二氧化钒和钨的混合物，可选择性地吸收或反射红外线，从而保持室内温度舒适宜人。天气寒冷时，二氧化钒能吸收红外线，产生温热效应，提高室内温度；相反在炎热的天气里，粘合在一起的两种物质的分子发生相应变化（2%含量的钨有决定权），反射红外线，使室内温度降低。2.42U型玻璃 U型玻璃（U-Profile-Glass）亦称槽型玻璃，是一种新颖的建筑型材玻璃，国外有近40年的生产应用历史。因截面呈U型，使之比普通平板玻璃有较高的机械强度并具有理想的透光性、较好的隔音性、保温隔热性、能节省大量金属材料、以及施工简便等优点，适用于建筑的内外墙、隔墙、屋面及窗等。2.43挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)板 具有特有的微细闭孔蜂窝状结构，与EPS板相比，具有密度大、压缩性能高、导热系数小、吸水率低、水蒸气渗透系数小等特点。在长期高湿度或浸水环境下，XPS板仍能保持其优良的保温性能，在各种常用保温材料中，是目前唯一能在70%相对湿度下两年后热阻保留率仍在80%以上的保温材料。由于XPS板长期吸水率低，特别适用于倒置式屋面和空调风管。还具有很好的耐冻融性能及较好的抗压缩蠕变性能。2.44硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR)使用温度高，一般可达100，添加耐温辅料后，使用温度可达120。聚氨酯中发泡剂会因扩散作用不断与环境中的空气进行置换，致使导热系数随时间而逐渐增大。为了克服这一缺点，可采用压型钢板等不透气材料做面层将其密封，以限制或减缓这种置换作用。现场喷涂聚氨酯泡沫塑料使用温度高，压缩性能高，施工简便，较EPS板更适于屋面保温。用于管道（尤其是地下直埋管道）和屋面保温时，应采取可靠的防水、防潮措施。同时应考虑导热系数会随时间而增大，尽量采用密封材料作保护层。由于使用温度较高，多用于供暖管道保温。2.45聚乙烯泡沫塑料(PE)几乎不吸水和几乎不透水蒸气，长期在潮湿环境下使用不会受潮，因而导热系数能够保持不变(EPS、PUR、PF等无法与之相比)，并且为软质泡沫塑料，具有很好的柔韧性。压缩性能较差，受压状态下使用时存在压缩蠕变。适用于低温管道和空调风管。 3节能实例金都汉宫的节能技术体系工程简介： 该示范工程项目占地面积：12.6万m2，总建筑面积：28.9万m2，节能示范面积：19.2万m2，体型系数：条式建筑0.260.33，点式建筑0.4，窗墙比，0.350.45，达到节能目标65。 主要示范内容： 节能技术体系 1外墙： 选用5080mm厚膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，平均传热系数K=0.041W/(mK) 。 2屋面：选用50mm厚挤塑聚苯板60mm传热系数为水泥膨胀珍珠岩120mm钢筋混凝土，传热系数K=0.65W/(m.K)。 3地面：选用30mm厚XPS板，楼板传热系数K=0.76W/(m.K)；用道地面传热系数0.3 W/m.K，非用道地面传热系数0.52 W/m。 4门窗： 外窗及阳台门采用断桥中空LOW-E玻璃彩铝窗，传热系数k92%。 7太阳能： 采用光伏电池或太阳能电池，设计转换效率=1228。 8照明：使用节能灯具，住宅楼梯间的公共照明使用声控开关或延时开关。 3.1节能效果论证假设：传统的房间墙一般是材料为混凝土壁厚度为30cm，其传热系数为K=0.79W/(mK)其中砖块的厚度为24cm其传热系数为K=0.81W/(mK).屋面的厚度为20cm,材料为混凝土传热系数为K=0.79W/(mK)节能墙的厚度也为30cm，外层材料为选用60mm厚膨胀聚苯板，其传热系数K=0.042W/(mK)砖墙的厚度也为24cm，其传热系数为K=0.81W/(mK)，屋面选用50mm厚挤塑聚苯板60mm水泥膨胀珍珠岩120mm钢筋混凝土，传热系数K=0.44W/(m.K)。 解；假设冬天室温为，外面温度为传统设计时；。热阻示意图如下图；ttw1tw2 取单位面积计算则有Q=q墙壁的传热计算 所以Q=67.16W屋面的传热计算同理可得；节能设计时；。墙面； 屋面；传统房间与节能房间传热情况对比图 墙壁换热 屋面换热传统房间 67.16w 79w节能房间 14.02w 11.8w 由以上表格对比可以看出，使用了新型节能材料的房间要比传统的房间节能许多。在单位面积的墙壁上节能53.14w,在单位面积的屋面上节能67.2w.这就充分说明了节能材料的节能效果。在相同的条件下节能房间将消耗更少的能量，产生更好的的保温效果。 所以在能源危机即将来临的21世纪，新型材料对建筑节能将有很大的影响，所以我们必须注重对新型材料的研发，这样我们将有更大的空间来进行节能减排，试想若我们未来的建筑均采用节能技术，我们的能源消耗就会变少，很好的符合了我们国家制定的可持续发展的战略。3.2我国建筑节能的发展对策及未来展望 建设节约型社会已成为当今社会广泛关注的一个重要主题，我国政府适时制定了中长期节能规划，在规划中建筑业被列为节能与环保的重点行业。十一五是我国社会建设的重要时期，也是建筑材料发展的一个重要时期，因而建筑材料的发展应以满足建筑节能需要为重，节能建筑材料作为节能建筑的重要物质基础，是建筑节能的根本途径。在建筑中使用各种节能建材，一方面可提高建筑物的隔热保温效果，降低采暖空调能源损耗；另一方面又可以极大地改善建筑使用者的生活、工作环境。因此，走环保节能建材之路，大力开发和利用各种高品质的节能建材，是节约能源，降低能耗，保护生态环境的迫切要求，同时又对实现我国21世纪经济和社会的可持续性发展有着现实和深远的意义。3.2.1 建筑节能的重要性 首先各级政府要把建筑节能提高到实施资源战略和可持续发展战略的高度来认识；其次要把建筑节能作为实施公共服务、强化资源战略管理和加强环境建设的重要职能来对待；第三由政府实施建筑节能示范工程试点小区，通过示范工程以点带面，这是市场经济条件下政府推动建筑节能的一种有效工作方法。3.2.2编制建筑节能专项规划和加强监督管理 为了加快节能建设和使建筑节能有序发展，应编制建筑节能的规划和实施计划等。在新建住宅中，要严格执行国家关于夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、民用建筑节能管理实施办法民用建筑热环境与节能设计标准，使建筑能耗满足规定的标准要求， 通过行政立法，把推广建筑节能从一种号召性行为转变为一种强制性行为，以全面启动全国建筑节能工作，并加强落实和监督管理。对老的住宅可调整、完善和改造的，也应采取相应措施逐步进行改造。只有采取强化节能的措施和提高效能的政策，走“能源消耗最少， 环境污染最小”的发展道路，才能形成能源可持续发展的新机制，为今后城市建设更长远的循环发展奠定基础。3.2.3注重“产学研”，加快对建筑节能的研究设计工作 要把建筑节能的新技术、新产品、新工艺、新建材及先进适用成套技术的研究、生产和推广应用摆上“产学研”单位的重要议程。加强学科和部门之间的横向联合，积极开展组织设计和攻关工作。组织科研机构、建筑设计、环境保护、新建材开发的专家和生产厂家积极开展对建筑节能的研究、设计、攻关工作。开展标准化、多样化与工业化相结合的设计，为实现住宅建筑节能的通用化、配套化、系统化提供技术支持；在建筑体系上， 要加快以承重结构为主线，包括围护结构、隔断、厨卫、门窗、管线等形成标准化、系列化，符合产业现代化发展方向的完整建筑节能体系；使用建筑节能部品体系，包括外围护、内围护、厨卫、设备、智能化、小区配套等六大部品体系，要形成通用部品、系列开发、规模生产，不断研究、设计、生产出新颖、环保、防污、隔音、保温、隔热的建筑节能材料。3.2.4制定经济扶持政策，加大对建筑节能资金的投入 在建筑节能的研究、设计、开发和建设，对新技术、新建材的研究和推广应用中，没有资金只是纸上谈兵。要创新投融资体制，想方设法筹措开发建筑节能的资金，要制定经济扶持政策，建立和完善建筑节能的经济激励政策，例如可减少土地出让金收益， 或减少营业税等，不断研究探索建筑节能的发展基金，采取多元化筹措建筑节能资金的办法，加大对建筑节能资金的投入，为加快促进建筑节能提供资金保障。3.2.5 积极推广和使用新型建筑节能材料 对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性、环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料要大力推广使用。积极推广使用低辐射镀膜玻璃。这种玻璃既可以达到在冬季有效利用太阳辐射热能加热室内物体，并阻止室内红外热辐射通过玻璃向室外泄漏的保温效果；在夏季又可以达到阻挡室外的红外热辐射影响室内温度的隔热效果，从而实现降低住宅建筑总能耗的目的。积极推广应用“四新”技术和产品，经常开展建筑节能材料展示推广会。使建筑节能材料通用化、配套化、系统化。要开展建筑节能设计大赛，重奖建筑节能设计人才。 4.0总结 本文通过叙述节能建筑国内外发展情况的对比，以及对节能建筑的新技术和新材料的介绍，由于时间的仓促本文仅对新型材料对建筑节能的效果进行了分析，从而对节能房间与传统房间进行了传热对比，验证了节能房间在保温方面的优异表现。面对能源危机的挑战，我认为节能建筑的发展迫在眉睫，这关系到我们国家未来能源发展战略方向的制定。尤其是外墙保温技术，这是近年来建筑节能的一个新技术，这也同时要求建筑材料方面我们国家也需要投入更多的经费来支持行业发展。在政策制定方面也要加大对节能建筑的扶持力度。新型材料的研发和建筑节能技术的