浅谈关于建筑节能的有关问题的学习与思考
关键词：节能改造；围护结构；采暖系统；分户计量；
1、前言
能源是一种宝贵的自然资源，无论是人类的生存和社会的发展都离不开充足的能源供应。人类社会消耗的三大主要能源石油、煤和天然气都是不可再生的资源。目前，国际能源的形势已相当严峻，全世界范围内的三大主要能源都将在未来几十年内被大量消耗，能源的紧张已影响到国家的经济命脉。建筑行业是一个耗能大户，，目前我国住宅建筑使用的能耗约占全国总能耗的26％左右，同时建筑能源利用率仅为发达国家的1／3左右。预计到2020年底，全国住宅建筑面积将新增250亿至300亿。如果延续目前的耗能状况，每年将消耗1．2万亿千瓦时电和4．1亿吨标准煤，，建筑用能占全社会终端能源消费量的27.5%，而1978年这个比例大约为11%。可见，建筑节能工作已经到了势在必行的地步。
2、建筑节能的目的
我国一些著名的民间建筑，从乔致庸的北方老宅到池莉的南国别墅，一古一今，一南一北，形式各异，却都表现了共同的建筑追求：建“夹墙”（夹土墙或夹空墙），充分增强建筑物本身的隔热保温功能来收冬暖夏凉之效，尽量减少取暖驱暑的能源消耗。用今天的话讲，就是追求建筑节能，追求建筑良好的保温隔热性能。我国西北黄土高原地区穷困少石土厚，挖“窑洞”非常经济；华北平原冬冷夏热多风沙，建“四合院”最为合适。因此，我们迫切需要继承发扬古建优良传统，借鉴推广西方成功经验，全面切实地开展建筑节能工作。
建筑节能是通过选定节能设计及措施，选用节能环保材料，选择节能运营管理方式等途径，为人类创造良好的经济效益和人工建筑环境。节能设计是建筑节能工作的首要工作。近年我们研发应用了许多节能减排新技术新材料，如空心砖、外墙保温层、屋顶隔热层、双层窗、中空玻璃、通风口等，对建筑节能进行了先行实践；并且取得了一定的效果。
3.既有建筑的节能改造
3.1既有建筑的现状
我国既有建筑物的隔热保温和气密性很差，建筑建设年代较早，围护结构构造保温、隔热性能差，从而造成建筑物能耗很大，住宅原有采暖系统为单管顺流式，无有效的调控设备，易造成水力失调，各户冷热不均。单位住宅建筑面积采暖能耗约为发达国家的3倍，因此降低供暖能耗必须大幅度改善建筑保温，降低建筑物本身的耗热量。
供热收费方式按面积收费，浪费严重长期以来，我国冬季采暖多以供热面积结算，这种“包费制”的供暖方式存在许多弊端。一方面许多供暖企业无法收取费用，严重影响了供暖企业的积极性，造成供暖质量下降，也引起居民的不满。另一方面居民由于房屋没人居住或暖气供热不足而拒缴取暖费的现象比较普遍，由此在供需之间形成恶性循环。
3.2改造措施
3.2.1外墙的保温，外墙的外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术，适用范围广，技术含量高：外保温包在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命：有效减少了建筑的热桥，增加建筑的有效空间：同时消除了冷凝，有利于室温保持稳定，提高了居住的舒适度。
3.2.1外窗的节能，传统的单层窗的保温、隔热性能差，如果采用中空玻璃窗、单层双玻璃或双层窗，通过增加玻璃的层数或空气间层，能够减少外窗的传热系数、降低建筑能耗，达到节能的目的。
3.2.3改变收费方式，由按面积收费变按分户热计量收费。分户采暖系统是指每户配有专用热量表，以住宅建筑的户(套)为单位的设置采暖系统，按供暖热用户实际消耗热量交纳采暖费，每个户可独立调节，散热器安装恒温阀，用户可以单独调节室内温度，有助于用户自主用热，追求理想的使用效果和最大的节能
3.2.5室内采暖管网的布置，实施分户计量分户计量采暖系统供、回水总立管一般敷设于楼梯间的管井内，应优先采用异程式供、回水总立管系统，有利于消除自然压差对系统造成的影响，使各层分户水平系统的流量更易于达到平衡，并且比同程式节省管材。而户内系统形式则有多种选择，一般水平干管布置在本层地面下的垫层内，采用下分双管式或水平串联单管跨越式系统。
4、新建建筑节能设计
4.1我国建筑节能从20世纪90年代开始，就在居住建筑设计中开始推行节能工作，制定了《建筑节能“九五”计划和2010年规划》，提出了建筑节能分三步走的奋斗目标，第一步是从1996年开始，在原有住宅能耗水平(1981年住宅能耗水平)的基础上节能30％；第二步是从2000年年末开始，再节能30％，即在原有住宅能耗的基础上节能50％；第三步是~2005年再节N~30％，即在原有的基础上节能65％。
4.2节能建筑的设计方法
4.2.1控制体型系数降低建筑体型系数。体形系数是指建筑物与大气接触的外表面积与其所包围的体积之比。有研究资料表明，体型系数每增加0.01，耗热量指标约增加2.5%，一般宜控制在0.30以下。建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑物的体量大小有关。减少建筑物体形系数，也就是减少建筑物外表面积，减少外围护结构面积，减少建筑形体的凹凸。由于室内外有温差，夏季室外高、室内低；冬季室外低、室内高，建筑外表面积越小，则空调的能耗越小。在建筑节能方面，在其他条件相同的情况下，进深大的建筑比进深小的好，长的建筑比短的好，高的建筑比矮的好，外表整齐的建筑比外表凹凸变化的好。这就要求建筑师在进行建筑创作时，除考虑建筑的平面布局和建筑造型外，还必须适当控制建筑物的体形系数，以达到节能的目的。
4.2.2控制表面面积系数从获取更多的日照辐射，降低耗能的观点来看，表面面积系数越小越好。从节能意义来说，长轴朝向东西方向的长方形体型最好，正方形次之，而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最弱。
4.2.3选择适当的长宽比对正南朝向来说，长宽比越大，得热越多。但随着朝向的变化，其得热量会逐渐减少。当偏角达到67°时，各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。当偏角为90°时，则长宽比越大，得热越少。
4.2.4适当控制窗墙比。所谓窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元之比值。因一般经窗户传递的热量比同面积的墙体传递的热量要大2～4倍，窗面积适当减小，可减小空调的能耗。但窗面积适当减小会影响采光系数，因此在窗墙比的选择上，应区别不同的朝向。对南向窗，在选择合适玻璃层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗面积，充分利用太阳辐射热；而对其他朝向的窗，应在满足居室采光环境质量要求的条件下适当减少开窗面积以降低热耗。
4.2.5保证建筑的通风顺畅。目前建筑市场上的一梯多户的住宅平面形式和外立面窗户采光面积大都启用面积小的处理方式，不利于建筑的通风，特别是在夏季，室内积聚的热量难以散失，必须采用人工通风或空调降温，大大增加了建筑使用的能耗。平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。窗户的朝向应有利于形成穿堂风，从而增加房间内的空气流动，利于室内换气。空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。为了增强室内穿堂风的效果，必须同时增大进风口和出风口。从通风的角度考虑，对于有利于建筑通风的窗户应尽可能提高通风面积。这样也有利于室内保持较为稳定的风速，提高人体舒适度。
5、利用可再生能源的节能设计
5.1太阳能
建筑师要了解太阳能热水系统装置的组成及各部分要求，将太阳能热水系统的集热装置与建筑有机地结合。太阳能是常被建筑利用的可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种。被动式利用太阳能是指建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低。主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能。目前，已有很多利用太阳能的建筑实例，值得进一步推广。太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现绿色能源的建筑是世界上许多发达国家的热门研究课题，也是2l世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。
5.2地源热泵
地源热泵——是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。地球表面吸收了太阳能的47％，相当于人类一年所需能量的500多倍，地球深处热流或较深层的地热能对地表浅层我国近百米内的土壤每年可采集的低温能量达1.5万亿千瓦，是我国目前发电装机容量４亿千瓦的3750倍，而百米内地下水每年可采集的低温能量也有２亿千瓦。因此，许多专家将浅层地能比喻为一个巨大的“绿色聚宝盆”。水泵的作用是把水从低处往高处送，热泵就是热传导的“水泵”。把低温的热源提升，提供生活用能。用１千瓦的电驱动热泵后，可以“搬运”4千瓦的浅层地能。冬天代替锅炉从土壤中取热，向建筑物供暖，夏天代替普通空调向土壤排热，给建筑物制冷。地源热泵高效节能，不破坏建筑的外观，使用寿命长达50年以上，一套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水家人的三套装置或系统，设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题，是真正的绿色环保能源利用方式。因此，因地制宜、有序开发浅层地热能(或与太阳能耦合)是解决建筑制冷采暖空调、热水供应、温控农业用能的经济途径，对替代常规商品能源，改善能源结构，保障能源安全，建设资源节约型、环境友好型社会以及实现可持续发展具有重要战略意义。
6、结束语
随着我国经济发展，人民生活水平的提高，对舒适性的要求也越来越高，推广建筑节能意识，让更多的人亲眼所见，亲身感受到节能建筑带来的益处。公共建筑的节能与居住建筑的节能有很大的不同。居住建筑的节能，提高建筑围护结构的保温隔热性能是个重点，分户热计量是节约能源的必要途径。公共建筑空调设备和系统的可选性很大，系统的设计比较复杂，照明电耗又大，节能效果如何，空调系统和照明系统的作用很大。因此除了建筑围护结构的保温隔热性能之外，空调系统的节能设计应予以足够的重视。在节能设计中，不是单纯的节能材料的堆积，要考虑各种材料的匹配，我们可以通过屋顶节能设计、外墙节能设计、门窗节能设计及太阳能、风能、水能的利用来降低建筑能耗，提高建筑的智能化程度，以保证尽可能的为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作、学习和活动的绿色建筑。
