建筑節(jié)能與環(huán)境保護研究

仇月冬

摘 要:建筑節(jié)能有利于節(jié)約資源,節(jié)省能源,減少建筑對環(huán)境的影響和破壞。

關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能;溫室效應(yīng);大氣質(zhì)量變差;環(huán)保建材;能源的綜合利用

中圖分類號:TU111.19+5文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2009)18-0281-01

1 概述

我國能源環(huán)境與世界能源問題相比更為嚴峻,一方面我國人均能源可采儲量遠遠低于世界平均水平,而且能源消耗巨大。以建筑能耗為例,建筑能耗大體占到全國總能耗的30%—40%,是發(fā)達國家的2—3倍以上。我國人均耕地只占世界的1/3,而實心粘土磚每年毀田達12萬畝;我國水資源僅為世界人均占有量的1/4,而衛(wèi)生潔具耗水量高出發(fā)達國家30%以上,污水回水率僅為發(fā)達國家的25%;鋼材、水泥等物耗水平也要比發(fā)達國家高出10%—30%。

國務(wù)院發(fā)展研究中心所作的一份研究報告認為,現(xiàn)階段隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和城鄉(xiāng)建設(shè)的加快,我國住宅建設(shè)日益擴大。據(jù)推測,到2015年,城鎮(zhèn)50%以上的建筑將是21世紀內(nèi)建造的。因此,有效的降低建筑業(yè)的能源資源消耗,減少建筑行業(yè)造成的環(huán)境污染,將對整個社會可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

2 環(huán)境污染狀況

2.1 溫室效應(yīng)

目前已發(fā)現(xiàn)有30多種氣體能夠引起溫室效應(yīng),其中較為主要的有CO2,CH4,O3,CO,N2O、水蒸氣、二氯乙烷、四氯化碳及氟氯烷等。溫室效應(yīng)引發(fā)全球變暖所帶來的影響和危害主要有幾個方面:海平面上升;全球降雨不均衡,有的地區(qū)發(fā)生洪澇、有些地區(qū)發(fā)生干旱;影響大氣環(huán)流,出現(xiàn)異常天氣情況,造成農(nóng)作物歉收;快速的氣候變化造成大量物種的滅絕,對生物產(chǎn)生多樣化影響;全球變暖造成生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的變化,引起傳染病的流行,危害人類健康。

2.2 臭氧層破環(huán)

臭氧層能有效地阻止大部分有害紫外光通過,而讓可見光通過并達到地球表面,為各種生物的生存提供必要的太陽能。而當前人類的活動正在使臭氧層遭到幾乎毀滅性的破壞,人工合成的含有氯、氟的一些物質(zhì),尤其以氟利昂和哈龍,對臭氧層的破壞最大。臭氧層遭到破壞會帶來嚴重的后果,主要在以下幾個方面:使人體免疫機能下降,增加患皮膚癌、白內(nèi)障的概率;過量的陽光造成農(nóng)作物減產(chǎn),森林的退化;海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破環(huán);加劇溫室效應(yīng)和全球變暖。

2.3 酸雨

酸雨是指pH<5.6的降水,是大氣環(huán)境質(zhì)量綜合因素的客觀反映。對酸雨形成起主要作用的Sox和Nox均來自于天然源和人工源,尤其以煤炭和石油燃燒過程中釋放的二氧化碳,礦物燃料中含氮物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生氮氧化物,以及汽車、飛機的尾氣,都產(chǎn)生Nox。

酸雨對農(nóng)業(yè)的影響主要造成土壤酸化,肥力降低;酸雨會造成水體酸化,破壞水生生態(tài)系統(tǒng);酸雨還會造成植物黃葉并脫落,森林成片衰亡;同時,酸雨會危害人體健康,誘發(fā)癌癥、老年癡呆等疾病,使人患動脈硬化、心梗、肺水腫的概率大大提高。

3 建筑產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的影響和破壞

建筑環(huán)境是人類活動對資源影響的一個非常明顯的例子。世界1/6凈水供應(yīng)給建筑,建筑消耗掉1/4的木材,消耗掉2/5的材料與能量。全球的建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)消耗了地球能源的50%,水資源的50%,原材料的40%,同時產(chǎn)生了42%的溫室氣體,50%的水污染,48%固體廢棄物,50%的氟氯化合物,同時建筑結(jié)構(gòu)也影響水域、空氣質(zhì)量以及社會群體的結(jié)構(gòu)等較大的范圍。

4 建筑維護結(jié)構(gòu)的節(jié)能

4.1 墻體的設(shè)計

外墻傳熱在建筑物總體傳熱中所占的比例最大,當前我國大多采用保溫節(jié)能墻體,分為三類:外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫、中空加芯復(fù)合墻體。

其中外保溫具有適用范圍廣、保護主體結(jié)構(gòu)延長建筑壽命、減少熱橋、擴大使用面積等特點,外保溫技術(shù)的運用推廣得到了很大發(fā)展,較為成熟的外保溫技術(shù)有:EPS薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻外保溫系統(tǒng)、EPS板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)、EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)、機械固定EPS鋼絲網(wǎng)架板外墻外保溫系統(tǒng)。

4.2 門窗的設(shè)計

節(jié)能門窗要有良好的隔熱保溫性能,夏季能阻止熱量進入室內(nèi),冬季能阻斷室內(nèi)熱量傳出室外。目前具有較好效果的節(jié)能門窗主要有:塑料門窗、鋁木復(fù)合門窗、玻璃鋼門窗,以及采用發(fā)展注膠段熱冷橋技術(shù)。

5 建筑供熱系統(tǒng)的節(jié)能(以居住建筑為例)

建筑節(jié)能包括了兩個系統(tǒng)工程,即建筑本身工程節(jié)能,和建筑供能系統(tǒng)的節(jié)能。而現(xiàn)在許多的“節(jié)能建筑”只是圍護結(jié)構(gòu)熱工性能滿足規(guī)范節(jié)能設(shè)計要求,而并不能稱其為節(jié)能建筑。

建筑不僅應(yīng)具有良好的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能,還要有優(yōu)化的供能系統(tǒng),兩者結(jié)合組成一個有機系統(tǒng)工程,這個系統(tǒng)能有效運行的關(guān)鍵在于供能可調(diào)性。例如在集中供熱住宅中,實行供熱熱量計量,用戶根據(jù)自己需要調(diào)控室溫;在有,可在建筑中設(shè)置太陽能利用裝置,冬季當室內(nèi)太陽得熱能補充室溫時,室內(nèi)可調(diào)供熱系統(tǒng)就能減少對常規(guī)熱源的使用。

6 能源的綜合利用和新能源的開發(fā)

6.1 太陽能的利用

太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源,被認為是21世紀以后人類可期待的、最有希望的能源,并得到了國際社會的普遍重視。太陽能熱利用的兩個主要方面在于太陽能熱水器與太陽能建筑。

6.2 地熱的綜合利用

(1)空氣源熱泵是在供熱工況下將室外空氣作為低溫熱源,從室外空氣中吸收熱量,經(jīng)熱泵提高溫度送入室內(nèi)供暖?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)簡單,初投資較低?？諝庠礋岜玫闹饕秉c是在夏季高溫和冬季寒冷天氣時熱泵的效率大大降低,其不適用于寒冷地區(qū),在冬季氣候較溫和的地區(qū),已得到相當廣泛的應(yīng)用。

(2)地源熱泵系統(tǒng)是利用較深地層中未受干擾常年保持的恒溫,其遠高于冬季的室外溫度,又低于夏季的室外溫度,可以克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙,且效率大大提高。在地源熱泵系統(tǒng)中,冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱,同時使大地中的溫度降低,儲存了冷量,可供夏季使用;夏季通過熱泵把建筑中的熱量傳輸給大地,對建筑物降溫,同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。

(3)地表水熱泵系統(tǒng)是在靠近江河湖海等大量自然水體的地方,利用這些自然水體作為熱泵的低溫熱源而設(shè)計的一種空調(diào)熱泵的形型式。但是,這種地表水熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制,同時這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境也會造成一定程度的影響。

(4)地下耦合熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。它通過循環(huán)液(水或以水為主要成分的防凍液)在封閉的地下埋管中的流動,實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。在冬季供熱過程中,流體從地下收集熱量,再通過系統(tǒng)把熱量帶到室內(nèi);夏季制冷時逆向運行,即從室內(nèi)帶走熱量,再通過系統(tǒng)將熱量送到地下巖土中。地下耦合熱泵系統(tǒng)保持了地下水熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點,同時又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì),是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。

6.3 風能及其他能源利用

從廣義角度來講,生物質(zhì)能、風能、波浪能、水能等都來自太陽能。隨著技術(shù)的進步和生產(chǎn)規(guī)模的擴大,今后,風力發(fā)電、生物質(zhì)能等可再生能源的利用技術(shù)有望成為替代能源。