发布时间:2023-03-21 17:09:44
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1在建筑节能施工监理过程中存在的问题
现阶段建筑节能施工监理过程中存在的问题主要有以下几点:(1)监理单位所派出到工程中的监理人员,对节能的相关技术以及节能产品并不了解;(2)有些监理单位的监理人员专业能力较低;(3)建筑监理人员在监理的过程中存在违规等情况。总体来讲,建筑节能施工的监理工作必须要根据建筑设计图纸来进行,但同时又不能一味地被建筑图纸束缚,需要充分地发挥出监理的主动性。
2在建筑节能施工过程中监理人员的主要工作
在建筑节能施工过程中,监理人员应切实履行监理职责,严格按照建筑节能条例及管理规定、建筑节能工程施工质量验收规范、建筑节能标准及施工图设计文件等开展工作,从施工准备环节、施工环节及竣工环节入手,做好建筑节能质量控制的事前、事中、事后控制,确保建筑节能分部工程质量合格,从而确保整个单位工程质量合格。具体如下:
2.1建筑施工准备工作。在节能建筑的施工准备阶段,作为建筑监理单位来讲主要需要通过以下对施工的准备工作进行严格管控。2.1.1作为节能建筑的施工监理单位,其首先要做的就是对节能建筑施工方的施工资质进行审查,以确保施工单位有能力满足甲方的要求,同时可以达到建筑节能的目的。2.1.2作为节能建筑的施工监理单位,需要对节能建筑项目方案的可行性进行论证,并且对设计图纸进行评审,并且还要依据施工的图纸进行审查;并且作为建筑监理单位来讲,需要对实际的建筑施工队伍提出明确的要求,在施工前期避免由于施工单位雇佣非专业的劳务人员对整个工程产生不良的影响。
2.2施工环节2.2.1对原材料及施工设施设备的进场严格把关。对所有原材料及设施设备的规格、品种及质量等各方面内容严格审核,以保证其能满足节能的目标。材料及设施设备在进场前,需接受检测机构的检测,并要求出具检验报告。2.2.2规范节能工程项目验收工作。建筑节能监理方应根据建筑施工方的节能施工方案及验收质量准则对项目进行验收。
新能源是可再生能源,是传统能源之外的各种能源形式,在当今社会中新能源才刚刚开发、推广和利用,部分新能源正在研究,常说的新能源包括太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、生物能等,随着我国太阳能技术的日益发展、各类风力发电站、三峡等更多的水电站的建成,我国也成为了新能源开发和利用的大国。由于新能源被越来越多的人认可,在国际范围内越也被更多的开发利用;新能源主要具有以下优点:(1)太阳能在我国大部门地区都可使用,具有可直接开发和利用,且无须开采和运输不会污染环境,它是最清洁能源之一;每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,太阳的能量是用之不竭的。(2)风能为洁净的能量来源,内蒙古草原上的风力发电机风能设施日趋进步,大量生产降低成本,风能实施为立体化设施,可以保护陆地和生态环境。(3)水能具有清洁无污染,作为可再生能源,并且可以循环利用,在我国有大量的水资源可以利用,随着三峡工程的投入使用,水能源会不断的扩展使用。
2.新能源在建筑节能中的具体实施
2.1环境保护方面
(1)在建筑工程中每天有大量的运送土方、垃圾、设备及建筑材料等车辆会进入施工现场,因此对现场的扬尘控制,不污损场外道路。施工现场出口应设置洗车槽,保证驶出车辆清洁;采取洒水、覆盖等降尘措施,达到作业区目测扬尘高度小于1.5m,尤其是在土方作业阶段;施工场地地面硬化、设置4m高围档、采取封闭式管理等效措,避免扬尘扩散到场区外。(2)随着越来越多的旧房改造工程,更多的施工现场在居民生活区和繁闹市区内,对噪音与振动控制需要加强,现场严格遵守《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-2011)的规定。使用低噪音、低振动的机具,采取隔音与隔振措施,避免或减少施工噪音和振动;夜间11点之后施工的必须到环境局办理夜间施工许可证。(3)施工现场污水排放严格遵守《污水综合排放标准》(GB8978—2002)的规定,加强对水资源的控制,采取沉淀池、化粪池等。
2.2节能减排实施情况
根据建筑行业制定的节能减排管理办法,节能减排工作主要从以下几点进行,一是节约用电。施工现场用电现在已全部采用电网供电,集体设置变压器,正常情况下没有用自发电,达到了采用清洁能源减少油耗的要求。办公室所有采用节能灯;二是提高设备利用率,减少单位工作的排放量。三是节约用水,加强用水设备的日常维护管理;用水后随手关闭水龙头,减少用水量。四是节约使用办公用品,制定办公设备标准,严格控制办公设备的采购;严格控制文件印刷数量;提倡无纸化办公或双面用纸。
3.新能源在建筑节能中的应用趋势
根据数据显示,我国在2004年公共建筑面积为53亿平方米,能源消耗约为2600亿kWh以及2330万tce,电耗约为500亿kWh,从此数据得出我国的能源消耗量巨大,如果按此推算在未来20年我国的不可再生能源将被全部消耗完,在全国的能源消耗中建筑行业占25%,因此建筑行业采用新能源是势在必行,也是我国建筑业长久发展的趋势。
4.结语
建筑设计的目标就是应该符合人类的需要,更加舒适、方便、通风良好、冬暖夏凉。在能源和资源得到充分有效利用的同时,建筑应该采取一些节能措施。
(一)对墙体采取保温隔热措施
外墙按其保温所在的位置分类,目前主要有:外保温外墙、内保温外墙、夹芯保温外墙、单一保温外墙四种类型。这四种类型的外墙保温既能改善室内热环境,降低建筑造价,又起到节能、环保、利废的效果。
(二)门窗的节能措施
门窗是装在墙洞中可开启的构件,通过门窗的传热和门窗与墙体之间的缝隙渗透进来的耗热量很大,因此门窗是建筑节能的根本之源、重中之重。
1.合理控制窗墙面积比。窗墙面积比是指住宅窗口面积与房间立面单元面积的比值,窗户的传热系数一般大于该朝向的外墙的传热系数,采暖耗热量会随着窗户的传热系数增大而增大,因此对不同朝向的住宅窗墙比《居住节能设计标准》作了严格的规定。因此,从地区、朝向和房间功能出发,应选择适宜的窗面积来减少热量的损失。
2.提高外门窗的气密性,减少空气的渗透量。减少室外的冷热空气渗入室内的一个非常重要的措施就是提高外门窗的密闭性,可提高门窗框的尺寸准确性、尺寸的稳定性,以减少门窗开启缝隙的宽度;还可以在门窗与墙体的缝隙之间嵌入密封条,减少室外空气的渗入;或者在门窗框与墙体的缝隙之间用保温材料填充,提高气密性。
3.使用导热系数小的新型材料,改善门窗的保温性能。一是提高热工性能,可采用新型的导热系数小的保温材料制作的节能门窗。二是采用断桥窗户,可采用导热系数小的截断窗框的热桥制作成。三是利用框料内的空气腔室,单层玻璃本身的热阻很小,在寒冷地区可采用双层或三层玻璃。
(三)屋顶的节能设计
屋顶耗热量大于任何一面外墙或地面的耗热量,约占整个住宅建筑耗热量的9%左右。因此,提高建筑屋面的保温隔热能力,可以减少室外冷热空气对室内的影响,有效改善室内的温度环境。
1.高效保温材料保温屋面。这种屋面保温层为实铺,屋面保温层采用轻质高效的保温材料。我国现在主要使用的保温材料有挤塑聚苯板、聚苯板、岩棉板等,这些保温材料均为轻质材料,均可提高屋面的保温隔热作用,减少室外冷热空气对室内的影响,改善室内的温度环境。
2.架空型保温屋面。在屋面上面加设空气层,冬季可以增加屋面的保温功效,夏季可以有效阻隔房间的热量。
3.倒置型(外)保温屋面。外保温屋面,就是把保温层置放于防水层上面,这样做起到了保护的作用,使防水层不受外界气候和环境的老化影响,增加使用年限,也不易受到外界的机械损伤,当然这些保温材料必须保证防水和耐气温性能好。
4.隔热屋面。可采用砖、混凝土材料架空混凝土板做通风层;兜风隔热屋面在两端开口形成兜风散热;利用顶棚与屋面间的空间起到架空通风层的同样效果,这几种措施均能提高屋顶的隔热能力,起到节能作用。
5.种植隔热屋面。利用屋顶种植栽花,甚至灌木,堆假山形成一种生态型的节能屋面,这种屋面隔热保温性能优良,已经逐步被广泛利用。
6.蓄水隔热屋面。利用屋面蓄积的水层,从而能将热量散发到空气中,减少了屋顶的吸热,从而达到了隔热作用,水在冬季还起到了保温作用。
(四)采暖节能设计
促进辐射热进入室内,保证开口的方向和开口面积,并且要保证开口对热线透明度的问题;为了可以使背阴的一面也能接受到太阳辐射,可通过反射太阳光来提高太阳能的密度,例如在建筑的北侧设反射面,使北侧房间也能得到太阳的辐射;抑制辐射热从表面和窗洞口部分的热损失;适当增加屋顶和维护结构的热容量,可以减小室内温度随外界气温变化的变化。
(五)采光与照明节能设计
现代的建筑采用了大量的玻璃结构设计,这样可以使室外的光线进入室内,有效利用天空光,减少照明用电,减少能源浪费。但是天空光极为不稳定,且光污染会带来损害,这样就出现了自动照明控制系统,可提高采光的均匀度及营造一个良好的视觉环境,又可减少资源的消耗,降低维护费用,带来极大的社会效益和经济效益。
二、结语
智能建筑的能耗主要集中为各类设备系统能耗,而设备集成控制系统作为建筑物节能的检测工具和实施手段,与整个智能建筑的节能关系密切。研究显示,智能建筑的能耗主要集中在空调设备系统、给排水系统、照明系统以及电梯运行系统,其中空调设备系统能耗占整个系统能耗总和的2/3左右,因此研究空调设备的控制技术尤为重要。
1.1空调设备节能控制分析供给空调系统的能量由热源和冷源系统产生,经水系统传递给风系统,再由风系统将能量传递给被调节的房间,以达到所要求的室内温度与湿度。能量传送过程中,水系统输送能源所耗的能量为泵的电能,风系统输送能源所耗的能量为风机的电能;冷热源系统工作所消耗的电能与泵和风机所消耗的电能之和即空调系统总耗能量。空调设备的节能控制主要就是对上述三部分能量消耗的有效控制。空调系统供给房间的冷量主要有7方面的热量消耗,包括照明散热量、人体散热量、透过外窗的日射得热量、人体/物料以及设备的湿负荷、渗透空气散热量、物料与设备散热量、通过围护结构传入室内的热量。其中,透过外窗的日射得热量、通过围护结构传入室内的热量以及渗透空气散热量的大小由室外温度决定;照明、人体、物料以及设备散热量共同组成了房间的热负荷,空调的制冷负荷就由这几部分决定。空调耗能系数(CEC)是分别从建筑物的节能性能以及设备的能源利用效率两方面来进行综合评价的,它是通过在全年假想负荷的前提下计算设备系统的全年能源消耗量,来评价设备能量利用效率的指标。根据CEC的计算公式以及相关研究表明,基准型空调系统的CEC大约在1.6左右,节能型空调系统的CEC大约在1.1左右。CEC的值可用于判断空调系统的节能性,根据这个值对节能措施适当调节,从而降低智能建筑的总体能耗。PAL是一个评价公共建筑护结构保温、遮阳等其他设施保温性能的指标,可以作为评价公共建筑中央空调系统的辅助指标。建筑物围护结构的保温性能直接决定了空调房间的冷、热负荷,若要节约空调系统的能耗,就必须改善围护结构的保温性能。
1.2给排水设备节能控制分析智能建筑给排水能耗主要来自设备用水损耗和用电损耗。用水损耗包括生活给水能耗与消防给水能耗。生活给水系统供给烹饪、洗涤、沐浴以及日常饮用水,消防给水系统供给消防栓以及自动喷水灭火给水系统用水。影响智能建筑用水损耗的因素有2点:(1)给水管网的渗漏损耗。给排水管网在建筑物内以暗埋方式进行铺设,给水压力、给水管材的质量、水管铺设方式及其受腐蚀程度等都是造成积水管破损的原因所在,渗水问题也是目前给排水系统的主要能耗所在,因此加强对上述几点因素的控制,是有效降低用水损耗的关键措施。(2)用水终端设备损耗。用水终端设备包括所有房间用水设备,如马桶、洗碗龙头、洗漱龙头等,这些终端设备的损坏往往也给整个给水系统带来大量的用水损耗,而影响用水终端设备的因素又包括设计、制造质量及受腐蚀程度等,因此加强对这几方面因素的控制也能有效降低用水损耗。用电损耗包括水泵用电损耗以及消防系统自动喷淋系统用电损耗。水泵运转损耗的影响因素有2个,即建筑物高度以及用水量。当建筑物高度超过30m时,要采用二次水泵供水,二次水泵本身已经增加了电能的消耗,且二次水泵与一次水泵的转接也免不了有电能的耗损。同时用水量越大,水泵电机消耗的电能就越多。自动喷淋系统用电损耗主要来自于长期供电的损耗,由于消防供水系统必须保持一直有水可供,所以喷淋系统必须长期保持备用状态,这里的电能损耗取决于喷淋系统的设计功率。
1.3照明设备节能控制分析随着建筑业的迅速发展,电力的需求量也在不断攀升,电力供应紧张的局面将在相当长的一段时期内一直存在,所以节能减排刻不容缓。智能建筑照明设备能耗包括大楼照明系统耗电与用电设备耗电。在大楼这种人员比较多的地方,我们设计的照明系统需要做到能源的合理利用,在有人的地方必须设计有足够的照明;在人员活动较少的区域可以采用间断性照明,比如现在比较流行的声控、温控、红外传感器控制等;在没有人的区域,严格熄灯灭光,以节约能源[3]。
2结语
1)民用住宅建筑中屋面的覆盖材料,一般会使用导热系数较好、吸水率较低或者容量较低的材料,此种材料一定会具备所需求的强度,屋面板和防水层之间是承重层的位置。屋面材料在选择时,一定要按照国家的相关标准,在材料的存储阶段,防水防潮是一定要严格关注的,在建筑施工时,要根据正确的施工工艺和配比开展施工的流程。
2)民用住宅建筑的屋面绿化。民用住宅建筑中的屋面绿化若能顺利进行,可以将其中所存在的二氧化碳气体合理减少,从而使建筑的能耗降低。例如:在夏季,屋面如果采用了绿化处理,就会比普通的房屋屋面少5℃的温度,室内的温度能够减少3℃左右,并且对民用住宅建筑增强绿化,能够将建筑物的周围环境有效改善,可以将民用住宅建筑中的周围温度合理降低。
2墙体施工的节能技术
墙体施工的节能技术,是将保温墙体的施工过程作为最主要的部分,基本是对墙体保温性能的提升,一般情况下是在承重墙的外层部位建立保温层。
1)保温层的施工
外墙体的保温层施工是民用住宅建筑施工的节能技术中最为核心的部分。在施工时若没有正确的处理过程,就会产生耐久性减弱、渗水、脱落或者开裂的现象,因为墙体的外侧是保温层的施工位置,没有较强的粘着性,很容易产生严重的后果,同时对应的成本也相对较高,施工工艺的采用上,一般会选择复合、喷涂、干挂以及抹灰等。目前所提倡的施工工艺为加气混凝土与蒸压粉煤灰的结合体,在外部的围护上可以充分的利用此种材料的优质特性,将保温隔热性能提升,并且绿色环保的功效也能大大体现。同时简单的施工技术,让施工人员的工作时间减少。
2)外墙体的保温施工
民用住宅建筑中所涉及到的承重墙所使用的施工工艺,是对整砖使用平砌的方式,然而如果面临空心砖,就不可以对其砍凿。此外,一些部位是有管线经过的,就要利用实心砖进行砌筑,这时一定要留有预埋的位置,并且此位置在填筑时不可以用水泥砂浆,否则会严重的将民用住宅建筑中想提升的保温隔热性能降低。新型建筑材料的选用和先进的施工方法与技术是建筑施工中非常重要的一项内容,这就要求施工管理人员要时刻将节能理念贯穿在整个施工过程,积极地推行建筑节能材料的应用。
例如聚苯颗粒保温料浆外墙保温技术,是将废弃的聚苯乙烯塑料加工破碎成为0.5mm~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。该施工技术简便,不仅可以减少劳动强度,提高工作效率,还不受结构质量差异的影响;对有缺陷的墙体施工时,墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可。该施工技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。
3门窗施工的节能技术
在设计建筑节能照明系统时,既要考虑节能和环保,又要考虑其安全程度。只有将二者融合在一起,才能使节能、照明设计更加有效。设计者在设计时,不仅要考虑节能环保的问题,还要对新的问题进行解决,在对资源合理利用的情况下,尽量减少能耗,照明系统要符合要求。所以,建筑照明设计主要有以下几点要求:一是视觉的要求;二是最大限度的减少能耗;三是设计技术与方法要先进。只有努力做好这几点,才能使建筑照明节能的设计水平越来越高。
2提高设计水平的措施
2.1使用高光效光源
据相关规定要求,建筑照明所用光源应该根据以下几点来确定:第一,灯具在安装的时候,如有位置较低的,就要考虑使用荧光灯,因为荧光灯有着高光效、高寿命的特点,具有较好的显色性,在挑选荧光灯时,尽量选择径直管的。第二,灯具在安装时,位置高的地方就要考虑金卤灯,当装灯要求使用显色性较强的灯时,就要选择陶瓷性质的金卤灯,当装灯不要求显色性或要求较低时,就可以选择高压钠灯。第三,在装灯位置高或是不利于维修的地方,就要考虑选择无极荧光灯,因为这种灯有着高寿命的特点,工作的时间可以超过五万小时,另外,无极荧光灯的发光效率特别高,节能效果也特别好,电能消耗少,电压范围比一般的灯要大很多。
2.2将照明线路电能消耗降低
电流经过电阻流过照明线路后,会出现大量电能的消耗,因此,要选择电阻率较小的导线,近年来,人们在广泛的使用铜芯,在使用时,要避免消耗铜资源。要想降低线路的损坏,必须遵循以下几点:首先,要缩短导线的长度,铺设通电线路时,要选择直线,将弯路出现的效率降到最低,使导线达到最短,要降低铺设低压线路中回头线出现的次数,使电能在来回线路的消耗减少。为了缩短供电距离,要在负荷中心处安装变压器,当建筑物每层的面积达到10000平米时,配电所的数量最低是两个,以达到缩短干线长度的目的。低压配电室可以避免支线沿着干线倒送的事故发生,所以,要在高层建筑竖井旁,建设低压配电室。其次,要扩大导线的截面。要进行严格的资金消耗计算与增加计算,在保证增加导线横截面较为有意义的情况下,将导线的截面增大一级,使得能源消耗降至最低。
2.3照明系统功率因数的增大
一些照明系统电感元件用电设备会浪费电能的无功功率,如:变压器、镇流器等,使电能不能得到有效利用。所以,必须要将类似的无功功率降到最低,要将照明系统的功率因数增大,如:可以利用电子镇流器,在荧光灯的使用过程中对其进行安装,使得线路设备传输无功功率的数量降至最低。
2.4节能技术的创新
在设计节能照明系统时,要进行节能技术的创新,如:天然光。天然光就是利用天然光纤代替人工照明,可以在建筑的侧面及屋顶设计大量的玻璃,使得天然光可以通过玻璃照射在建筑物中,室内照明较为充足,白天可以完全脱离人工照明,当自然光线需要调整时,可以利用帘幕进行调适,不仅可以节省能源,还会使自然光的视觉效果达到最佳水平。在一些自然光不充足的地方,如地下室,设计人员可以将光纤照明利用进来,只需要将采集阳光的设备安装在室外,就可以良好的对其进行利用,其原理就是通过光纤,将设备中收集的天然光传输到室内,与此同时,人们还可以利用光纤技术制造出不一样的艺术效果。目前,已经有研究人员对发光的二极管进行研究,其电量消耗比正常的日光灯低,如果可以对其进行良好的使用,建筑照明系统低耗最降至低的目标就可以早日实现。
2.5照明器控制方式的改善
要根据每个建筑物的室内照明使用的特点以及要求,来选择照明器的控制方式。首先,面积较小的房间要选择一灯一个控制,或者是两灯一个控制的方式,尽量避免多灯一控的情况发生,减少不必要的能源消耗,房间面积大的灯控设计方法也如此。其次,在对建筑楼梯与楼道中的灯控进行设置时,尽量选择声音控制开光,这样,可以将开灯时间缩短,照明时间可以根据人为的控制来决定。最后,在对远离窗户采光较差的地方设置灯控时,要选择可以调光的控制设备,使其既可以保持室内照明均匀,又可以保证电能不被消耗。在建筑物中,不同的位置,灯控的选择也是不同的,为了节省电能的消耗,设计人员要根据实际情况进行科学、合理的选择。
3结束语
关键词:被动技术建筑节能太阳能
1.引言
在人口不断膨胀,地球环境被破坏,资源枯竭等问题困扰人类的今天,能源和环境这一课题引起全世界范围的关注。能源和环境之间有着密不可分的联系,能源的消耗会对周围环境产生一定程度的污染并且能源的有限性也使得人们越来越重视能源问题。早在70年代能源危机之后,人们对“节能”产生了一种新的道德观,这种道德观认为,节能假如不是一种生活方式,那么一定是一种生活的必需。[13]如今,节能已经成为国家政策,它已经被赋予了新的含义——能量的有效利用。但是在现代建筑设计中,人们往往较为注重建筑物的几何外观,使用了许多玻璃幕墙等外表美观的建筑形式,因而大大增加了建筑能耗。建筑能耗在总能耗中所占比例较大,并且随着现代化生活水平的提高而逐步增长。能源的消耗不仅加剧了地球矿物燃料的日益紧缺和枯竭,而且严重污染了地球环境。由表1[2、10]中可以看出,工业发达国家建筑能耗占总能耗的30%~40%,我国建筑能耗业占总能耗的10%以上。[2]因此建筑节能潜力很大。在全面深入贯彻21世纪议程和实施可持续发展战略的今天,建筑节能已成为未来建筑的发展方向和人类社会共识。
表1.建筑能耗占总能耗的比例国家
美国
英国
瑞典
丹麦
荷兰
意大利
加拿大
比利时
日本
建筑能耗占总能耗的比例(%)
31.9
34.3
33.9
42.4
33.9
27.4
31.8
31.8
20.3
建筑能耗中空调能耗占主要部分,随着人们对生活标准、工作环境要求的提高和空调技术的迅猛发展,空调能耗业已惊人的速度增加,于是人们开始不断的寻求空调节能的途径。在帮助创造建筑物内舒适的热力学环境方面,古建筑学就包含了许多被动特色。但是在现代建筑设计中,人们渐渐忽略了被动方式而用机械系统来给建筑物供热、供冷。然而,在能源危机之后,人们开始重新对利用被动方式给建筑物供热、供冷产生兴趣。被动冷却可以被定义为利用自然的方法从建筑物中移走热量,通过对流、蒸发和辐射或者是通过相邻部分传导和对流的方式防止从大气中吸热。[3]被动技术与机械系统相比具有节能、对环境无污染等优点。被动技术利用自然的太阳能、风、水等无污染的能源对建筑物进行冷却或加温,避免了机械系统使用氟利昂等制冷剂对臭氧层的破坏,有利于环境保护。
建筑物能耗中的空调能耗在夏季或是在气候炎热的地区日间出现峰值,给地区及国家的电力能源等系统带来了强大的负担。在我国,1999~2000年兴建住宅约55亿㎡,此外,随着人们对室内舒适性要求的不断提高,过去一些非采暖地区越来越广泛的使用采暖设施,制冷空调设备也在全国范围内得到普及。据统计,我国2000年空调年产量已超过1340万台。[4]由此可见,今后我国空调能耗必将急剧增加。另外,生活热水的提供也将大大增加建筑能耗,这都将给能源、电力、和环境造成巨大的压力。在我国,部分地区有着丰富的太阳能资源,太阳能是一种巨大的、可再生的、无污染的能源,如果能将丰富的太阳能充分的收集利用不仅能减少空调能耗中用来抵消太阳辐射热的负荷,还可以利用太阳能加热水以提供生活热水,这样就大大的缓解了社会各个部门的压力,有利于社会的进步和经济的发展。
2.我国的太阳能资源
我国地处18°~54°之间,幅员辽阔,拥有极其丰富的太阳能资源,全国约由三分之二以上的地区太阳能利用条件良好,年日照时间大于2000h左右,尤其是西北地区和青藏高原,年平均日照时间在3000h左右。拉萨素有“阳光城”之美称;华北和内蒙古一带日照条件也较优越;东南海域许多岛屿也有足够的太阳能资源。据估计,我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018KJ全国各地太阳年辐射总量达335~837KJ/㎝2。若按各地太阳年辐射总量来划分,我国大致可分为五个太阳能资源带,如表2所示。[4]
表2中国太阳能资源的划分地区分类
年日照时数
(h)
年辐射总量
(KJ/㎝2)
相当于燃烧标煤(Kg)
包括地区
与国外相当的地区
一
2800~3300
670~837
230~280
宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部与西部
印度和巴基斯坦北部
二
3000~3200
586~670
200~230
河北北部、山西北部、内蒙古和宁夏南部、甘肃中部、青海东部、东南部和新疆南部
印度尼西亚的雅加达一带
三
2200~3000
502~586
170~200
北京、山东、河南、河北东部、山西南部、新疆北部、云南、陕西、甘肃东南部、广东和福建南部
美国的华盛顿地区
四
1400~2200
419~502
140~170
湖北、湖南、江西、浙江、广西和广东北部、江苏和安徽的南部、陕西南部、黑龙江
意大利的米兰地区
五
1000~1400
335~419
110~140
四川、贵州
法国的巴黎和俄罗斯的莫斯科地区
研究结果表明,在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此,我国具有在大部分地区建筑物中推广应用太阳能利用技术的良好条件,尤其是西北干旱地区、青藏高原以及常规能源短缺或电力紧张的地区更应该重视太阳能的开发和利用。
3.被动冷却技术在建筑物中的应用方式
随着人们对于环境污染问题越来越重视、对于室内空气品质要求的不断提高,在不断加紧研究和推行空调节能,改善室内空气条件,寻找替代冷煤的同时,许多国家都在积极的探索利用自然条件的冷却方法。[9]实践证明,在提高维护结构隔热性能以大大减少空调负荷的基础上,配以自然冷却的技术和措施,对很多地区而言非常有效的。这些技术和措施一般被称为被动冷却和混合冷却。被动冷却在建筑物中的应用方式可按照作用对象的不同分为四类:第一类主要是对建筑物屋顶进行冷却(设置蓄水屋顶、含湿材料、加盖隔热板、设置空气层等);第二类主要是对建筑物墙体进行冷却(在墙体中间设置空间层);第三类主要是对建筑物的窗、玻璃幕、阳台等透光部分进行冷却(设置遮阳、水帘等);第四类主要是对建筑物室内地板进行冷却(建地下室等)。
3.1应用于建筑物屋顶的被动冷却技术
对于一个单层建筑物,四面都暴露于太阳下,在夏季建筑物吸入的热量有36.7%是由屋顶获得。一般的,屋顶始终暴露于太阳之下,而四侧墙体不受阳光照射,因此在那种情况下,建筑物获得的热量大概有50%或更多来自于屋顶。[3]因为屋顶吸热是建筑物吸热的主要来源,因此对于如何减少屋顶的吸热成为减少建筑物能耗的关键。
3.1.1屋面水池
屋顶水池是唯一的一种同时可用于夏季供冷、冬季供暖的被动系统。最常用的系统是在坚固并高导热的平顶上设置浅水池。屋顶蓄水后,太阳的辐射热由于水分的不断蒸发而减缓,由于水层的吸收作用也要夺走部分辐射热,从而可以有效的防止建筑物屋顶房间的过热.同时,由于屋面的防水层是处在水层之下,不直接受太阳紫外线的强烈照射,可以延缓材料老化.对于刚性防水屋面,蓄水层还可以缓解温度伸缩的胀力,减少屋面开裂的可能性.[5]而且蓄水的水层厚度时的水层对于太阳能的透射率降低,但是吸收率有所增加.很多国家已开始采用这种蓄水屋面,如原苏联已大面积将蓄水屋面用于纺织工厂及其他工业厂房,[5、11]法国和美国也不同程度的应用了蓄水屋面,在我国四川也采用了蓄水屋面,综合效果较令人满意.[9]
另外还可以在水池上设置一层隔热板,在夏季,在日间水池由隔热板覆盖,夜间可移动的隔热板移走并且通过夜间冷却使水冷却。建筑物热量通过屋顶由室内传至周围环境并且获得冷却。通过使用带有隔热板的屋顶水池可使得屋顶得热减小,它减少了屋顶吸收的太阳辐射。在冬季,可移动隔热板在日间移开,以便水池里的水吸收太阳辐射热并加热建筑物。水池在夜间盖上隔热板以便于水池中热的水将热量传进建筑物。外观如图1,结构如图2。[3]
3.1.2屋面铺设含湿材料
蒸发冷却是最重要的被动冷却过程,无论何时,只要含湿材料或是材料湿表面的水蒸气压力高于周围环境大气中的水蒸气分压力,蒸发冷却都可以进行。此类蒸发冷却采用在建筑物面上铺设一层含湿材料(如图3)[8],此层材料依靠淋水或天然降水来补充含湿层水分。当材料含湿后受太阳辐射和大气对流及天空长波辐射换热,内部水分通过热湿迁移机理的作用迁移至表面并在此蒸发。[8]含湿多孔体水分蒸发过程是众多因素综合作用的结果,如液体扩散、毛细流动、蒸发凝结、压力梯度、重力等。[7]
图3.多孔材料屋顶结构
屋顶铺设含水的粗麻布袋是比较原始的铺设材料,经过长时间的试验和实践研究,人们发现了许多新型的屋顶含湿材料,这些材料的蒸发冷却效果要远远好于粗麻布袋,如多孔含湿材料等。由于太阳辐射给屋顶带来的热量也使含湿材料中的水分蒸发,因此,太阳辐射热强度一定程度的增大不但不会增加屋顶吸热,反而会使得蒸发冷却效果增强,屋顶降温效果更好,另外风速较大也可以使得蒸发冷却效果增强。由此可以看出,蒸发冷却技术对于在太阳辐射强度大、风速大的干旱地区的建筑物非常适用。通过这种技术,室内干球温度可以接近于室外的湿球温度。多孔含湿材料层被动蒸发冷却的降温方法效果显著,建筑屋面降温约25℃屋顶内表面降温约5℃优于现行传统的蓄水屋面。[11]
3.1.3屋顶设置空气隔热层
在屋顶上设置一空气隔热层(如图4)[3]可使建筑物屋顶得热量减小。一般情况下是在屋顶放置一些导热性能较低的支撑物,并在上面改一层隔热板,这样在屋顶和隔热板之间就形成了一个空气层。这个空气层就起到了隔热作用,不但可以通过隔热板而使屋顶太阳辐射得热减少,还可以通过空气层的隔热作用使得隔热板到屋顶的传热减少,从而减少室内得热。在屋顶设置空气隔热层可以避免屋顶水池和含湿材料两种情况中屋顶防腐和绝湿层的问题,但是这种方式只能在减少建筑物得热方面有一定作用,比较单一。
3.2应用于建筑物墙体的被动冷却技术
建筑物维护结构内部存有空间层有可能大大提高建筑物热阻值,使得建筑物维护结构热量的散失和获得都降低,并且无论是在冬季还是夏季都可以获得能量以保持适合的室内空气温度。另外还可以提高用户的舒适性——随着冬夏的不同通过升高或降低墙体内表面温度——大多数情况下,可以将体系统热量需求和制冷系统制冷能量的需求,并防止在冷气候条件下墙体结露。采用建筑物墙体内空间层通风而不是采用密封墙体节约了大量能源,尤其是当空间内通风层的通风是通过排风口处的风扇来实现的时候能够节约更多的能源。
图5.蒸发冷却系统示意图
对于不同类型墙体和不同的通风、排风量,无论是密封的墙体还是通风墙体,大量用在空间层内流动的空气来自于一个蒸发冷却过程的饱和空气时,来源于维护结构的得热远远小于通风空间层从室内处的得热,甚至来说,对于封闭墙体也是一样的。在一些情况下,甚至于考虑到通风扇的能耗,部分的节能率可以大于100%(与通风墙的热量散失有关)。[6]此外,发展可能会沿着利用供应的空间层内遗留的通风空气流去回收空气与空气之间的热交换,应用于室内空调环境以减少空调能耗。
3.3应用于建筑物窗、玻璃幕、阳台等的被动冷却技术
这种冷却技术提出在位于低层层建筑物的公寓,通过在私人部分的开放空间和阳台上设置一个简单水帘的方法进行空间冷却。图5[1]显示的是一种在自然通风协助下暴露水帘的蒸发冷却系统。水流沿着尼龙线或其它丝线垂直下落,使暴露在空气中的水表面积最大,丝线的排列要使流下的水形成水帘,并使得水流与流过的空气流相互垂直。
水通过小型水泵由位于系统底部的水槽提升到上部,并沿丝线流下回到水槽.流过系统的空气被冷却加湿。如果使水和空气充分接触并使水和出口处的空气均达到平衡态(饱和),那么系统里的空气达到的温度将接近于出口处空气的湿球温度。由于水不断蒸发而使系统水分流失,因此需要给水槽补充水。图6是一个所提出的冷却系统的外观。
图6.建筑物外表面蒸发冷却系统外观
3.4应用于建筑物地板的被动冷却技术
这种被动冷却技术与建筑物的结构有较大联系,主要是在建筑物下的地面以下建构一个地下结构(譬如地下室、储藏室等),这种结构主要是使得建筑物地面蓄热能力增强,是建筑物室内空气温度曲线较为平稳,室内温度变化幅度较小,与其它冷却方法相结合使得室内条件较为接近舒适度条件。
4.被动冷却技术的发展回顾及其在建筑节能中的应用前景
早在20世纪30年代末期美国的克萨斯大学的学者就提出利用屋顶蓄水来降低屋免得温度,但当时由于结构上的原因没有能够实现这项构造措施。1940年Houghten等人首次对屋顶蓄水和洒水两种情况的蒸发冷却效果进行了考察研究,证明了两种方法的有效性。1958年,我国学者赵鸿佐(1959)等对瓦屋面的间歇加湿降温问题作了研究,这项研究为研究含水材料层的蒸发问题提供了良好的思路。[5]
由于被动冷却技术具有节能、环保的特点,并且对于室内空气冷却效果显著,长期以来这种冷却技术倍受人们关注。特别是在我国经济、工业的各个产业都迅速发展的今天,能源的大量消耗、环境污染严重,这些都促使人们更加的关注寻找新的冷却方法以减少能源的消耗和环境污染。被动冷却技术就是这样一种冷却方式,它利用太阳能、自然风、蒸发冷却等自然的方法对建筑物进行冷却。因此在未来对于减少环境污染和能源消耗的研究中,我们应该对被动冷却技术的发展和应用给予更大的关注。首先应该在全社会范围内使得人们了解能源消耗、环境污染的严峻性,从而使得人们认识到建筑节能的重要性以及被动冷却技术的在建筑节能中应用的必要性。其次就要求科研工作者要继续努力,在总结过去经验的同时大力的研究开发效果更佳、经济性更好的被动冷却应用方法。
新世纪已经来临,科技的进步和经济的发展都对能源与环境提出了更高的要求,随着我国改革开放的深入,在“科技兴国”的国策指引下,符合可持续发展战略要求的被动冷却技术必将得到长足的发展,在我国建筑物节能应用中会有广阔的发展前景。
参考文献
1.ZahraGhiabaklou.Thermalcomfortpredictionforanewpassivecoolingsystem.BuildingandEnvironment,2003.
2.董琳,龙惟定.绿色建筑与暖通空调.建筑热能通风空调,2003年第3期.
3.N.M.Nahar,P.Sharma,M.M.Purohit.Performanceofdifferentpassivetechniquesforcoolingofbuildingsinaridregions.BuildingandEnviornment.2003.
4.旷玉辉,王如竹.太阳能热利用在我国建筑节能中的应用和展望.制冷与空调,2001年8月
5.孟庆林.建筑物表面被动蒸发冷却.华南理工大学出版社,2001年2月.
6.M.CappelliD’Orazio,C.CianfriniandM.Corcione,ENERGYSAVINGBYEVAPORATIVEAIR-COOLINGPROCESSESINBUILDING-ENVELOPEVENTILATEDAIRSPACES.HeatandTechnology,1999.
7.王子介.建筑物被冻冷却与混合冷却的方法.暖通空调,1998年第6期.
8.孟庆林.建筑屋面利用含湿多孔材料被动蒸发降温技术研究.重庆建筑大学学报,1997年12月第6期.
9.孟庆林.建筑屋面太阳能被动蒸发冷却研究.太阳能学报,1996年7月第3期.
10.钱以明.高层建筑空调与节能。同济大学出版社,1990.
11.刚性蓄水屋面.南方轻型屋盖热工设计研究.四川省建筑科学研究院,1980年.
1.1公众参与建筑节能的机会很少
长期以来,受传统的文化和经济体制的影响,官本位现象在我国特别明显。不少行政机关工作人员认为“民知多必乱”,加之权力设置过分集中,导致“唯上是从”,很多民生工程都成了形式主义。即便是公共管理者认识到公众参与对建筑节能活动的开展有积极的促进作用,他们仍然会因为在哪个环节需要公众参与进来、以什么样的参与形式吸引公众的眼球、公众参与在整个活动过程中所扮演的角色等问题而束手无策。因此,公众参与建筑节能的权利和机会因缺少健全的体制做依据,而制约公众参与到建筑节能中去。
1.2公众参与建筑节能的方法较单一
在节能活动的开展中,公众参与的方法有很多,如相关职能部门邀请公众参加节能听证会,并鼓励公众提出建议;所居住的社区不定期的举行相关公民咨询会、座谈会以及民意调查等等。但各级行政机关在运用其职能和建筑节能相关的各项决定、指示时,未充分考虑到公众在推进节能1二作叶1的积极作用,涉及剑公众参与中所采用的方法、过程问题几乎是“真空”状态。因此,公众对参与方法的理解也存在误区。
1.3公众参与的层次较低
节能NGO是公众参与建筑节能的重要方式。但在我国,和节能相关的民间组织发展缓慢,且数量稀少。社会管理者以及公众对NGO的作用认识不足,对其存在和发展缺乏热情和支持。因此,NGO的发展处于尴尬境地,在促进公众参与方面的作用f分有限。另外,城市居民所拥有的利益表达渠道、组织化程度等明优于农村居民,而农村居民受地域限制和文化水平的影响,无力参与到建筑节能活动中。影响公众参与建筑节能意识的因素还有很多,如政府行政管理职能的作用发挥不到位导致公众的参与意识较低,相关法律制度的不完善,行政人员和公众之问的沟通渠道没有完全建立,公众参与能力较弱,参与途径不多且不畅等等。但最根源的问题还是在于公众参与建筑节能的意识比较薄弱。据此,笔者根据公众参rj建筑节能的意识内容,从公众建筑节能方面的知识水平、环境价值观念、公众参与意愿等方面进行了卷设计,问卷共1O个题目。2013年10月在西安市进行了“公众参与建筑节能的意识”调查。调查主要采用街头拦访调查和目的单位入户调查为主,共发放问卷500份,收回问卷462份,剔除漏答关键信息及出现错误信息的问卷,收有效问卷454份,回收比例为90.8%,从这样的r口J收率来看,这一调布结果足值得分析的。
2公众参与建筑节能意识的影响因素分析
2.1分析方法的选取
把收上来的问卷进行一系列整理,发现公众参与建筑节能意识较弱的原因有很多,如经济收入水平、个人教育背景、环保价值观念、参与意愿、政府和NGO的宣传不到位等,这些因素协同作用。为了进一步探索flj这些索中起父键性作用的部分,需要采用冈子分析法科学地对影响因素进行分类,最终找出再要的影响因素。
2.2分析步骤
第一阶段根据问卷内容建立一个影响公众参与建筑节能意识的评价指标体系。体系共包含l0个变量,分别是“与建筑相关专业知识”、“文化程度”、“环境价值观念”、“公众参与价值观”、“月收人水平”,“政府职能部门宣传引导”、“NGO的宣传引导”、“节能改造意愿”、“使用节能技术意愿”、“购买节能住宅意愿。”构建的指标体系如表1所示。第二阶段进行问卷的整理录入。问卷都足单项选择题,在每小题列出的五个备选项中只有一个是符合题目要求的。数据求人时用“1”表示“A”,“2”表示“B”,“3”表示“c”,“4表示“D”,“5”表示“E”,把每位公众的回答结果依次输入剑SPSS格式文ft:q',由于篇幅有限,表格就不在此赘述。第j阶段用SPSS进行KMO检验和Ba~lett检验。KMO检验是为了看数据是否适合进行因子分析,其取值范围是0—1,0.9以上表示非常适合;0.8表示适合;0.7表示一般;0.6表示不太适合;0.5以下表示极不适合。数据分析后发现KMO值为0.793>0.7,表明可以进行子分析。Bartlett检验是为了观察数掂是否来自于服从多元止态分布的总体,(P值)小于0.05时,才意味着原有变量完全适合做因子分析。结果Sig.(P值)=0.000<0.05,因此可以进一步认为,原有变量适合进行因子分析法。运用SPSS17.0软件,得到KMO和Ba~leus球形检验结果,如表2所示:第四阶段提取公子和子旋转。根据特征值第四阶段提取公子和子旋转。根据特征值和方差贡献率,提取公因子。从表3可知,“初始特征仇”一栏示只有二个特征值大于1,前二个成分的方差贡献率分别为38.822%、30.029%、11.340%,累计方差贡献率达到80.191%,大于80%。正交旋转,依然保持原有指标的80.191%的信息量,说明前三个成分已足够替代原来的变量。图1是评价指标的因子碎石图,从图中可以明显看出,横坐标上的十个因子中,前一个因子所代表的特征值超过丁1,进一步验证了选取前三个因子做为公因子进行分析的合理性。
2.3分析结果
利用方差最大法对因子进行正交旋转,得到旋转后的因子载荷矩阵,如表4所示:正交旋转后,第一个主因子在c1、霉Dl、D2、D3这四个指标的因子载荷相对较高;第二个主因子在A1、A2、Bl、B2这四个指标的因子载荷相对较高;第三个主因子在E1、Fl这两个指标的因子载荷相对较高。因此,可对这三个主因子做如下解释与命名:第一个主因子包括:月收入水平、节能改造意愿、使用节能技术意愿、购买节能住宅意愿这四个指标,均是从经济收入情况和参与意愿这两方面反映公众参与建筑节能意识的强弱。将第一主因子命名为参与的自觉程度因子。第二个主因子包括:与建筑相关的专业知识、文化程度、环境价值观、公众参与价值观这四个指标,均是从公众自身文化水平和公众价值观念两方面来影响参与意识,这种影响是最根本的、最核心的,因此,将第二主因子命名为对参与的认识水平因子。笫二个丰因子包括:政府职能部门的宣传引导、NGO的宣传两个指标,均是从宏观政府管理及民间组织两方面反映对公众参与建筑节能意识的影响,这种影响是外在的,因此,可以将第三个主因子命名为外部因素因子。
3提高公众参与建筑节能意识的对策建议
从因子分析结果可以得知,影响西安市公众参与建筑节能意识的因素主要是公众的参与意愿、公众对参与的认识水平以及政府部门和NGO组织的宣传频率。在开展建筑节能的过程中,要提高公众参与度,核心问题是提高公众的参与意识。提高公众参与建筑节能的意识,这是一个长期的系统工程,不可能一跳而就。所以,需要从提高意识的关键性环节人手。
3.1以家庭和社区为基本单位,以学校教育为重心,有层次地推广建筑节能活动的教育
家庭是社区的基本组成单位,社区组建的目标是为社区居民各方面的生活需求提供服务,比如医疗卫生服务、文化宣传服务、教育服务等等。在促进公众参与建筑节能活动的过程中,社区的宣传教育是培育公众参能意识的重要途径。社区呵以以家庭为单位,进行“面对而”的上门宣传服务,定期对家庭成员进行建筑节能知识的普及。告诉公众科学的建筑节能不仅是指建筑过程中使用节能材料,还包括科学使用家用电、科学选择家装材料等。建筑节能的特殊性决定着参与者必须具备相关的基础知识。从小学到大学个各层次教育中,利用课堂教学的优势,适时适当地进行节能教育。节能课程的设计可以根据学生的年龄和理解能力逐年级提高,积极引导学生关住环境,关心建筑质量,注重培养学生树立正确环境观念、环境意识、节能意识等。财于高年级的学生,可以鼓励他们多参与建筑节能活动。
3.2以建立建筑节能经济激励政策为依据,鼓励广大公众能主动参与到建筑节能活动中来
根据目前建筑节能的技术水平,建筑节能所增加的住宅成本约占总成本的10%左右,但这部分成本的收回需要十年左右时间。所以,政府职能部门在实施建筑节能的过程中,必须考虑到公众的经济承受能力。Id时,需要政府flI台相关的激励政策,对于购买节能住宅或对既有建筑进行翻新时使用过节能材料的公众,国家应该给予财政补贴。在调研中我们也发现,公众在决策是否购买节能住宅时,首先考虑的是节能住宅的成本。政府如果能利用物质利益来引导和激励公众,公众的参与意识就会大大的提高。
3.3以完善建筑节能公众参与方面的法律体系为保障,加强公众参与权益意识
在我国涉及到建筑节能方面的立法比较多,但是关于建筑节能参与方面的立法较少。目前仅有《环境影响评价公众参暂行方法》一部明确规定公众参与的规范性文件,而且还仅仪是在环境影响评价方面,在建筑节能参与方面尚无相关立法。地方政府应该通过立法,将公众的参与意识的提高与其切身利益的改善联系起来,通过建立严格的规定,出台系统的法律法规做保障。同时,也应该加大力度完善信息知情权方面的法律,职能部门更应该清楚地认识到建筑节能工作的开展过程中,首先要有和建筑节能相关的信息的公开,如建筑物的使用年限、建筑过程中所使用的材料状况、建筑物目前的能耗指数等等。只有把这些建筑物的信息公开,才能提高公众参与的意识。
3.4充分利用以NGO为中心的社会渠道进行建筑节能宣传,提高公众的参与意识