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建筑能耗与节能实际问题的探讨 

 

              建筑能耗与节能实际问题的探讨

                    周广德(北京环益美高分子聚合物研究所,北京101113

            Zhou guangde (Beijing Huan Yi Mei lnstitute of polymer ,Beijing 101113)

      摘要 降低建筑能耗,是一个十分复杂的问题,保温材料及系统只是建筑节能一个方面,更重要的方面是建筑利用与适应自然环境气候条件的能力,以及人为因素对能耗的影响。只有不断研究和实践,才能提高建筑节能工作的科学性与合理性。

    关键词   节能降耗   建筑节能  节能技术

    前言

    从未来中国的能源?#38382;?#21457;展看,工业与建筑能耗问题最为突出,这两方面的能耗控制最为关键。关注气候变化,节能减排,是全人类面临的一个道德与责任问题。

    从世界节能环保与经济社会发展?#38382;?#34920;明,节能降耗和经济发展互相矛盾着,在近年来的联合国气候大会上,美国等一些国家违背全世界人民的意愿,不愿意努力减排。而我国2009年11月,中国首次公布了控制温室气体排放的行动目标:到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。这?#23545;?#36229;出“巴厘路线图”对发展中国?#19994;?#20943;排要求。2011年,单位GDP二氧化?#25216;?#25490;作为?#38469;?#24615;指标纳入中国国民经济和社会发展“十二五”规划。规划明确要求,到2015年单位GDP二氧化碳的排放量要比2010年降低17%。我们有五千年的文明和智慧,只要动脑筋、想办法,在政府的正确领导下,节能减排目标一定能够实现。

    一、建筑能耗问题

    1、建材工业能耗

    建筑需要消耗大量的材料,而这些材?#31995;目?#37319;、加工制造、使用过程,要经过多次资源、能源消耗,破坏环境、污染空气,很多的制造业都与建筑有关,建筑业产生的大量能耗和工业污染是不容置疑,因此,严格地控制房地产业过度发展是必要的。

    我国一些地方科学发展观不强,只顾眼前利益,盲目建设和扩张城市住宅产业,造成能耗消?#30740;?#27714;快速增长、城市交通拥堵、城市生态环境恶化、城?#24418;?#26579;加大等国计民生问题。在若干年后,这些用高能耗、宝贵资源换来的摩天建筑,却是难以处理的建筑垃圾!

    广东珠海、黑龙江漠河、陕西安康等少数城市的规划发展思?#20998;?#24471;一提,早在改革开放初期,珠海市就明确科学发展观,注重长远利益,不盲目引进工业项目,不大规模盲目发展经济;陕西安康市的城市建筑规划,依山而建,不破坏自然生态环境,不改变一山一水;黑龙江漠河县委和县政府明确表示,漠河县为保护自然生态环境,不发展高能耗的高层建筑,建设自然和谐漠河,漠河县?#20004;瘢?#20063;没审批过高层建筑。

    大规模的经济建设和房地产开发,在创造了巨大的经济价值的同?#20445;?#23545;生态自然环境、包括气候环境的影响和损害,也相当很严重,我们得到的是眼前利益,失去的是长远利益。如何降低能耗问题,我们需要加深认识,并多方面做出努力。

    2、建筑能耗与利用能效

    建筑能耗主要是建筑过程和建筑使用过?#35752;?#30340;能耗,尤其是降低建筑使用过?#35752;?#30340;能耗,是我们建筑节能工作的重点。建筑过程的设计选材、用材、施工、装饰装修等,要尽可能采用低碳材料、可以循环再利用的材料和技术,建筑的保温、调温、调湿系统,尽量充分考虑利用自然的能源、如风能、太阳能、水气能、光能等,减少对资源性能源的依赖。

    建筑物的各项功能,如防水、防潮、保温、装饰、隔音、采光、调湿、空气净化等,可以通过材料与构造设计来解决。我们要求居住建筑的宜?#26377;裕?#24212;该与建筑所处的自?#40644;?#20505;环境相适应,可以更多地学习和借鉴我们祖?#21364;?#25215;下来的一些的建筑经验与做法,不宜照搬西方国?#19994;?#25152;谓“高科技”建筑模式,即高生活水准、高能耗、高污染、花大价钱治理的理念。

    3.能源消费行为与节能

    建筑能耗问题,实质上还是人的行为产生的,建筑保温,尤其是北方冬季寒冷时和南方夏季炎热?#20445;?#25105;们将建筑门窗关上,不停地使用暖气和制冷设备,让整个建筑室内空气保持在16-26℃,冬天可以在室内穿?#32435;饋?#22799;天可以在室内穿西装,这样下去,?#35789;?#20877;节能的建筑,也未必能够把能耗降下来。

    如果能耗问题完全是由于人的行为产生的,那么就应该抑制人的消费行为,就应该提倡人体保温(只需增减衣物)?#32479;?#20998;利用和适应自?#40644;?#20505;条件,而不是过多地依赖建筑保温系统和消耗煤、电、天?#40644;?#31561;资源型能源。

    今天人类面临的一?#24418;?#26426;的确?#38469;?#20154;类自身所为,是人类的贪婪、自私、愚昧、无知的结果!能耗危机问题也是如此,?#35789;?#24314;筑应用了新材料、高效的节能技术,不加以限制人们的能源消费行为,不开展能源危机教育,我们所做的一?#20449;?#21147;都很难成功。

 

    二、我国的自?#40644;?#20505;特点

    作为建筑节能理论的一个重要方面,气候环境变化及其特点是建筑节能研究的一项重要工作,气候与自然生态环境、气候?#26434;?#20581;康生活、气候?#26434;?#20154;类生存与?#20013;?#21457;展都有很重要的作用。

    我国自?#40644;?#20505;格局很独特,且规律性很强,四季分明(从二十四节气歌中可以了解到),温差较大,最冷可达-40℃以下,最热可达40℃以上,分为严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、温和五个自?#29615;智?#21271;方冷、南方热,加上海洋气候环境的作用,我国的空气很容易形成对流,这种自然的冷热空气对流就具有调温、调湿作用,在频繁的冷热气候交换与变化过?#35752;校?#20135;生了风、云、雨、露等,自?#40644;?#20505;环境的冷热变化与地球环境的相变调温作用,才产生了良好的自然环境的生态特性,有利于万物生长、人类繁衍,我国物产丰富,气候环境与条件明?#26434;?#20110;非洲等其它国家和地区,我国国土能养活13亿人民,而且中国人很有智慧,这一切都与我国良好的自然生态环境有密切关系(参考文?#20303;?#30456;变材?#31995;?#28201;作用及相关研究》www.nhsur.club中国保温建材科技网,作者: 周广德。

    三、能耗与节能理念

    随着生活条件和水平的提高,人们对工作与居住环境温度的舒适要求越来越高,希望一年四季都生活在25℃左?#19994;?#23494;闭的温室里,这种想法与做法是不符合节能减排思想,也不符合生态与健康法则。

    1.能耗与污染

    我们无论用电或用煤、用天?#40644;?#22320;热等制冷或取暖,都会消耗资源性能源,污染大气环境和自然生态环境,采用太阳能?#20154;?#22120;、太阳能发电、风能发电、水电、核电等,也并非完全环保和安全,冬天里的阳光和夏季的凉风才是真正的绿色能源。笔者认为,真正意义?#31995;?#33410;能、低碳、环保,就应该尽可能地顺应自然和适应自然。

    2.建筑保温与调温

    我们不能将建筑物“穿棉衣”式的办法,来作为居住建筑唯一的保温、调温和节能手段。在冬天寒冷?#20445;?#25105;们要避寒风,人体及居住环境更需要面向太阳,让阳光温暖我们,在夏季炎热?#20445;?#25105;们要避免阳光照射、挡住阳光,更需要?#39038;?#30340;风帮我们散热,如果我们建筑物都穿了“棉衣?#20445;?#38376;?#23433;?#29827;?#38469;?#21452;层或三层中空玻璃,那我们的居室就是一个密不透气的空间,与自然的完全隔绝,其后果是?#19978;?#32780;知的。

    3.人居环境与自然环境

    我国气候环境复杂多变,人居环境受自然环境的影响很大,五个自?#40644;?#20505;分区的变化都很明显,一年四季中,处于极冷、极热的时间,只有?#21450;?#24180;左?#19994;?#26102;间,其余半年左右时间的气候较温和,根本就不需要使用暖气或空调设备,因此,我国的建筑保温材料及系统,不宜采用全国统一的标准或模式,应该因地制宜,由各地根据当地气候条件、资源、能源、环保等实际情况来制定相关标准和规范。

 

    四、 建筑墙体保温节能系统的材料及应用技术问题

    1.保温材料及其系统的应用

    用于管道、炼钢炉或冰箱等特定条件保温隔热,材?#31995;?#23548;热系数[W/(m.K)] ?#38477;?#36234;好、热阻系数(㎡·K/W)越高越好,用于蔬菜大棚的塑料薄膜,气密性好,保温效果好,冬天我们可以盖塑料薄膜、草卷保温,夏天我们可以取下它,而用于建筑?#31995;?#20445;温材料、防水材料、装饰材?#31995;?#24615;能及其系统,不能影响建筑物及人居环境的空气和水气微循环,更?#34892;?#21033;用自然太阳光照、风能、水气等自然能源。

    2.透气调湿与空气净化

    现代建筑的保温、防水、装饰等工程,大量采用高能耗、高污染、高封闭、低使用寿命的化学建材制品,已严重破坏了城市生态循环系统和影响了人居环境的空气质量与居住的舒适度,城市中普遍存在的建筑墙体泌水、渗水、室内空气质量差、亚健康等,都与过多地使用化学建材有关。

    “流水不腐?#20445;?#20877;好的瓶装矿泉水,也比不上经常流动的山泉水,水可以通过流动来净化,水质才会好,而空气也需要流动,空气才清新,人居室内空气环境也应该保?#21046;?#33021;够微循环。墙体保温材?#31995;?#38459;隔冷热空气能力越大,密闭性就越强,就会影响室内空气质量,因此,建筑用砌筑材料、保温材料、防水材料、装饰材料?#23478;?#26377;良好的透气性和调温、调湿、空气净化、自然微循环等功能。这是对未来居住建筑的基本要求。

    3.保温材?#31995;?#21560;水率与防水性

   实验报告显示,保温材料一旦吸水后,会降低保温性能,起不到应有的保温作用,单从试验结果,可能是这样,但实际使用并非是这样的结果,历史经验告诉我们,老祖宗用泥土、砖瓦、石料、竹?#23613;?#33541;草修造的房屋,无论是还是墙体、屋顶和地面用的材料,?#38469;?#33021;吸水透气的,有的材料吸水率甚至超过200%,但盖在屋顶上几十年都不漏雨,也不影响保温、调温,达到了冬暖夏凉、居住舒适之效果。

    现代建筑所用的保温材料、防水材料及制品,甚至行业标准,都限定材料及系统吸水率10%以下,甚至是不吸水、憎水。搞化学材料研究的人都清楚:化学材料?#24459;埂?#24597;潮、怕水、怕酸碱、?#38706;?#34701;、不耐老化、使用寿命短,可是我们却执意要用它来制造保温材料、防水材料、装饰材料。

    建筑完全防水、不吸水、甚至憎水,会导致城市水气循环与净化?#20064;?#20170;后城市必将面临缺水、无水可用的灾难后果!(参考文献:?#26029;?#20195;建筑防水材料与城市生态环境研究》)www·zglsj·com中国绿色建材网,作者:北京环益美高分子聚合物研究所总工程师周广德)。

    4.保温材料防火问题

    北京央?#26377;?#22336;附属文化?#34892;摹?#19978;海胶州教师公寓楼、沈阳皇朝万?#26410;?#21414;等多起重特大火灾,造成重大人员伤亡和财产损失,建筑用保温材?#31995;?#38450;火安全与环保问题,引起了中央高层和社会的高度重视,公安部消防局公消[2011]65号文《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》,国发〔2011〕46号《国务院关于加强和改进消防工作的意见》明?#20998;?#20986;:新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料,严格限制使用可燃材料。住房城乡建设部要会同有关部门,抓紧修订相关标准规范,加快研发和推广具有良好防火性能的新型建筑保温材料,采取严格的管理措施和?#34892;?#30340;技术措施,提高建筑外保温材料系统的防火性能,减少火灾隐患。建筑室内装饰装修材料必须符合国家、行业标准和消防安全要求。相关部门要尽快研究提高建筑材料性能,建立淘汰机制,将部分易燃、有毒及职业危害严重的建筑材料纳入淘汰?#27573;А?/B>

    建筑用保温材料、装饰材料、生活家居用品都应该重?#24433;?#20840;防火与健康环保性能,化学合成材料易燃,含有多种有毒害物质,对生命与健康、环保危害性极大,一旦起火燃烧,火势?#35813;?#24182;产生剧毒浓烟,造成严重后果,因此,保温材?#31995;?#23433;全防火与健康环保性能,必须从严要求,不容放松。

    5.保温材料设计与使用的合理性

    现代城市建筑的设计人?#20445;?#24456;少考虑环境气候、建筑物分区、朝向、用途等综合因素,特别是墙体砌筑材料及建筑围护结构的本身的保温性能,无论北方、南方建筑的四面墙体,都用同一种材料、同样厚度,这是十分不合理的。老祖宗盖房子,北方墙多厚、用什么材料,南方墙多厚、用什么材料,茅草、稻草、瓦片、砖?#20581;?#30707;头、?#23601;貳?#22303;坯等,房子盖好后,不用另做防水、保温、也不需要过多的装饰,建筑就能够自防水和自保温,而且外观美丽自然,使用寿命可达几百年(北京?#20351;?#31119;建土楼、山西乔家大院等),假设撤除这些建筑,撤下来所有材料,都可以再利用。而现代建筑是在房子盖好后,左一层、又一层,又是防水、又是保温、又是装饰,其结果是毛病百出,几年后、几十年后全是难以处理的建筑垃圾!

 

    6.轻?#39280;?#26426;保温材?#31995;?#24212;用技术问题

    说到A级不燃材料,有人认为无机类保温材?#31995;?#20445;温性能达不?#25509;?#26426;类发泡材料,要淘汰它,笔者认为,这是不对的。材?#31995;?#23548;热系数,主要取决于材料中的空气含量,以EPS发泡塑料板为例,其容重只有约16-21kg/m³,聚苯乙烯材料通过发泡,引入大量空气,发泡后,导热系数大大降低,如果聚苯乙烯材料不发泡,其导热系数也是很高的。用普通硅酸盐水泥或其它无机?#32791;?#26448;料采用化学、物理发泡技术,在材料中引入大量空气,容重控制在120-160 kg/m³,?#26448;?#36798;到?#31995;?#30340;导热系数。砌墙用的机制空心砖、免烧空心砖,在确保力学性能的情况下,使其空心率达到40%左右,其保温隔热效果也很好。

    A级保温材?#31995;?#30740;究与应用,虽然目前良莠不齐,不可否认,它是一个发展方向,笔者与北京、四川、山西、山东、上海、江苏的一些研究人员?#32479;?#23478;探讨过一些实际问题,比如材料技术、工艺设备、凝胶原理、作用机理、容重、强度、稳定性等,相信这些产品通过技术创新和完善,将是优秀的,并很快面向市场。

    不可否认,轻质、发泡类无机类材?#31995;?#23481;重、导热系数比有机类轻质发泡材料要稍高,但无机材料与墙体的相容性、稳定性、安全环保、可靠性要优于有机材料。在无机轻质保温材?#31995;纳?#35745;、施工、应用上,我们可以在设计构造上想办法,通过选用轻?#21183;?#31569;材料,?#23454;?#22686;加墙体厚度,满足建筑节能要求。

    ?#34892;?#32477;热性好的材料,如矿物棉、玻化微珠等的制造,需要在800-1300℃,甚至3000℃高温条件进行,将这些高能耗产品用于建筑节能降耗,没有多大实际意义。

    五、综述

    建筑用保温材?#31995;?#20351;用应该有利于与人与生态自然环境和谐发展,在建筑规划、设计、施工、材料研究与应用上,要因地制宜,力求低碳环保、安全健康,科学合理,不断提高理论研究与科学技术水?#20581;?/SPAN>

 

                                                2012年4月18日于北京通州

 

附:作者简介
   
周广德,男,北京环益美高分子聚合物研究所总工程师,从事科技工作二十余年,有多年的理论研究和丰富的实践经验,为上千家企业、几百个工程项目提供过上万次的专业技术咨询服务,主?#21482;?#21442;与开发新技术、新产品百余项,个人独立技术项目有120多个,发表专业论文五十余篇,专业技术讲座200余场次,其中有八篇论文获得优秀论文?#20445;?#26377;两篇论文入编《中国现代化建设研究?#30446;狻罰?#22269;内有100余种论文集收?#35745;?#20316;品及研究成果。主要研究方向:高分子材料、生化技术、生态建材、建筑保温节能技术、内外墙各种腻子、干混砂浆、水基干粉涂料、建筑防水材料、防火材料、相变材料、专业技术咨询服务等。

 

?#26102;?#21450;地址:101113北京市通州区张家湾镇西
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