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浅谈建筑节能技术发展方向 

 

    摘要  建筑节能是一个复杂的系统工程,墙体保温系统只是其中的一个很小的子系统,建筑节能事业未来的发展方向,应该是资源能源的高效利用和最大限度地利用自然能源,如风能、太阳能、光能、水气能等,建筑节能将更多地考虑环保和安全健康问题,逐步迈向建筑、建筑材料、人与健康、自然环境、社会经济和谐发展的道路。 
   

    关键词  建筑节能  节能减排  建筑节能技术  
  

   前言
    由于全世界人口不断增长,资源、能源、环保与经济社会发展的矛盾越来越突出,我国城市化、工业化进程的不断加快(目前全球超过50万人口的城市中,有四分之一在中国,我国城市化发展速度冠全球),所面临资源、能源、健康、环保等方面的压力越来越大,因此,国家的节能减排政策与执行力度将越来越严,建筑节能工作会更加务实,其要求会越来越高。
城市建筑节能是一个复杂的系统工程,建筑能耗是受多方面因素的影响,我们不要简单地认为在墙体上贴一层保温材料就可以把能源消耗降下来。北京市是我国建筑节能开展最早、也是建筑节能65%达标最好的一个城市,但从近年政府调查统计出来的数据显示,北京的建筑能源消费并没有降下来,反而增长了约47%,全国其它大城市的情况也是不容乐观,为什么会产生这样一个意外的结果,问题究竟出在哪里?笔者对此提出来一些自己的看法和理念,一管之见。

   

     一.    自然环境与健康
    自然环境的形成经历了最漫长的过程,一切生命都源于自然,是自然给予我们人类的一切。自然界的温度变化、能量转换,是自然循环与平衡的需要,也是万物生长的需要,更是人类健康与生存的需要,人类永远也离不开大自然这样一个大生态圈,由于受“温室效应”的影响,假如未来资源与能源枯竭、全球平均气温上升5℃以上,极冷、极热的环境,人类不可能去抗拒,会别无选择,只有去适应,能适应才能生存。
 现代人迷恋舒适生活,离自然越来越远,现阶段的建筑节能技术,尤其是墙体保温隔热技术,大多是以阻隔冷热空气对流的原理,致使新鲜空气不能循环,造成室内“密闭式温室”隋性环境,这种“密闭式温室”需要不停地使用能源与消耗能源,结果是很难节省能源,这就是我们建造了节能房,其能耗降不下来的原因之一。事实上,“密闭式温室”隋性环境,对人的身心健康的影响也是很严重的,“三高”症(高血压、高血脂、高血糖)、癌症、白血病、空调病、免疫力下降、呼吸系统、生殖系统、神经系统等上百种病症,都与我们长期生活在“密闭式温室”有密切关系(参考文献《建筑节能人文科技方面的研究》www.bwjc.cn中国保温建材科技网,作者:周广德)。
按照自然与健康的法则,冬天的寒冷,人体可以蓄能保养身体,可以将食物产生的热量抵御严寒,避免营养积聚体内形成“三高”症,而夏天炎热,则使人体皮肤毛孔张开出汗,排毒排脂,保持人体良性循环和身体平衡,经常在冬季户外冬泳的人和炎热夏天在脚手架上汗流满面干活的建筑工人,很少有“三高”病,这说明大自然的冷和热,是有益于人体健康的,人造环境对于环境和人的健康是无益的。假如没有北方的冷、南方的热,全球气温一年四季都是同一个温度26℃,天空就不会有冷空气和暖气流频繁活动,一点风都没有,空气就不能流动;一切的自然现象,包括太阳、月亮、雨露、冰雪、风云、雷电,地震、海啸、地球引力、气候冷热变化等,都是自然平衡的需要,只有地球平衡、自然平衡,人类才可能拥有地球。笔者年幼时无知,曾发过奇想:如能将冬天寒冷所产生的能量用于夏天、把夏天炎热所产生的能量用于冬天,让人生活在不冷不热的环境中,那该有多好啊!如今觉得儿时的这种想法是何等的幼稚和无知!
 

    二.节能、健康和环保
    研究表明,“密闭温室环境”有损人的健康,它能让人少于活动,产生惰性,如果居室长期密闭不通风,室内家具、装修材料等散发的挥发性有害化学物质和人体呼出的二氧化碳难以扩散,会迷漫于空气中,浓度会越来越高,严重影响人体健康。空气的导热系数相对较小,流动的空气导热系数是最低,在某些情况下,“密闭温室”所需的实际能源消耗是最高的,其居住的舒适度也是很差的,动车组密闭与保温性好,但乘座时的健康与舒适性就不如普通火车好,所以,“密闭温室”对于节能、健康与环保都是不利的。大家可以讨论一下:炎热夏天,我们站在太阳底下,是打伞感到舒服?还是穿上棉衣舒服?寒冷冬天,我们在室内,是穿棉衣节能?还是穿衬衣节能? 
能否真正实现节能、健康和环保,关键在于人们对自然环境、健康和环保的认知与领悟程度,树立生态节能的信心、意识和行为远比墙体保温层更重要,少耗能、节能、高效利用能源,就能减轻环境污染,尽可能地创造条件,多一些户外活动、热爱自然,主动亲近自然环境,感知并适应自然环境变化,无论是爬山、游泳、晒太阳、晨练、旅游、步行、户外公益活动等都是非常节能、健康、环保的行为。

    三、节能政策 
     全世界都在提倡低碳经济、低碳生活,我国政府已向全世界表明将减少40-45%的碳排放量,今年两会后各地都很快行动,用政策和经济手段抑制能源消费行为,如实行阶梯式电价、阶梯式水价、按室内温度计划取暖费、开征环保税、资源税、对再生能源的、绿色能源的开发和利用实行国家补贴等政策,这将对节能减排产生极大影响,可以说今后我们的每一餐饭、每一天生活、每一天工作、每制造和使用一个产品,都要考虑到节能、环保,只有人人参与,全社会共同努力,才能实现节能减排目标。
我国是人口大国,资源与能源紧缺,环境状况不容乐观,从国家长远发展和子孙后代的利益着想,我国室温标准可调为夏天28-30℃,冬季14-16℃,夏季在室内穿短汗衫,摇摇扇子,活动活动手腕,冬季在室内坐沙发看电视时,穿点厚毛衣、披大衣、穿棉鞋、膝上盖毛毯未尝不可。
国家和地方政府的经济发展要坚持环保、健康至上,警惕城市化后所产生的人口、资源、环保、民生等问题。我们不能为了经济的不断增长,而提倡过度消费,必须严格限制能耗高、污染重、不环保、不健康的项目和产品,对绿色环保产业继续加大扶持力度,严格控制住宅产业,遵循自然客观规律,促进经济社会、人体健康、自然环境的和谐发展。 
   

    四、当前的主要问题
    建筑的能耗主要是围护结构和门窗两部分,其中门窗的能耗约占建筑总能耗的61%,而围护结构约占建筑总能耗的39%,门窗部位是建筑能耗中最高的。因此,如果不解决好门窗等的能耗问题,只考虑墙体保温,那么建筑节能效果将是十分有限的。
目前各地建筑保温技术主要还是停留在围护结构的保温节能上,围护结构普遍采用的保温材料具有高密闭性的发泡塑料类(EPS、XPS、SPU)为主,其应用情况很不理想,业内主要看法集中在以下几方面的意见: 
    1 .节能效率问题。用这些材料构成的系统,理论上可以节能65%,但实际上并不一定能做到,因为实验室的数据与实际情况是有差距的。(曾有许多环保组织和健康专家警告人们:冬季寒冷要多开窗户透气,门窗不宜长期密闭,夏季炎热,不宜长时间开空调,否则,会有碍健康)。发泡塑料类保温材料用于建筑围护结构上,保温性好,实际产生节能效益并不会是十分理想)。
    2.安全问题
    发泡塑料类(EPS、XPS、SPU)属易燃物,全国多起重特大大火灾都与这些材料的使用有关,损失惨重。这些材料构成的薄抹灰系统,很容易脱落,特别是在保温层上贴面砖,其安全隐患极大,常出现砸车、伤人事件,其安全性令行业甚忧,“新规”要求设置防火隔离带,只是权宜之策,并非理想。
    3.生态环保与健康问题
发泡塑料类(EPS、XPS、SPU)材料属石化产品,从原料来源到制造、使用、达到生命周期后的回收处理等,会产生高能耗、高污染,属于非生态环保产品,无论用于建筑内墙,还是用于外墙,都将严重影响人居环境和城市自然生态环境。今后建筑物折除后,被废弃的发泡塑料类(EPS、XPS、SPU),很难回收利用。
    4.系统稳定性问题
发泡塑料类(EPS、XPS、SPU)材料构成的保温系统,成本高、工艺复杂,系统稳定性差,难以与建筑物保温同等的使用寿命。按目前的工艺技术、材料应用水平和标准规范,是很难达到质量稳定,质量问题较突出。

    五. 节能技术与措施
    笔者认为,建筑节能与否,同选址,规划、设计、材料及工艺技术水平、能源利用水平、甚至是建筑物形貌与朝向等有关,还包括供暖系统、采暖设施、空调系统的节能改造、能源的配额限制措施、最大限度地利用太阳能、光能、风能、水气能等。
墙体保温层,墙体各方位、各部位,要视气候环境不同,采用合适的保温材料和相应的厚度,在我国南方或北方城市、不分建筑物朝向,采用同样材料或同一厚度(参考文献:《外墙保温系统的研究与展望》www.bwjc.cn中国保温建材科技网,作者:北京环益美高分子聚合物研究所总工程师周广德)。要考虑到保温效果,又要考虑健康与环境,既要阻隔冷热空气对流,又要保持墙体有一定的透气性和居住的健康舒适性。
屋顶保温隔热措施,可以借鉴北京“平改坡”、屋顶绿化等,既可以解决保温问题,还可以解决防水问题。
门窗的保温隔热问题,主要考虑材质和设计,特别是门窗,既要较好的隔热保温性能,又要有利于更大效率地利用自然能源。
城市中有很多的空间可以利用起来,如可以开发具有冬暖夏凉的地下室、防空设施,作为群众纳凉、文化、娱乐活动场所。
对陈旧的供暖设施进行技术改良,更换节能灯具,节能灶具,有条件的地方,强制性安装太阳能、风能设备等。  
  

   六.建筑节能未来的发展方向
   1.保温材料。
   复合型取代单一材料,无机材料取代有机材料,不燃型取代易燃、阻燃型材料,环保型取代非环保型材料。
   2.节能系统
   简单实用的系统取代高成本复杂型的系统,独立系统向整合系统发展。
   3.应用
   更多地利用废弃材料、环保材料、利用自然能源,更注重系统的实用性、健康与环保性、安全可靠性等。
   4. 建筑节能发展方向
   国家将会出台更为严格的限制能源消费的政策与措施,除完善现有的墙体保温节能系统外,还将重点发展建筑的自然能源利用系统。
   从长远打算,今后城市建筑的规划设计方面,将考虑更多地建造和利用具有能耗最低、最为环保、冬暖夏凉、利用效果最好的地下设施,来免费满足群众消暑避寒、健身、休闲、娱乐的需求。 

   综述
   建筑节能事业的不断进步,有利于经济社会的持续发展,更有益于我们的健康生活,可以促进建筑与自然环境、人体健康、社会经济和谐发展。
                                                     2010年3月31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,主持或参与开发新技术、新产品百余项,个人独立技术项目有八十多个,发表专业论文40余篇,其中有四篇论文获得优秀论文奖,有两篇论文入编《中国现代化建设研究文库》,有多篇论文入选论文集出版,专题技术讲座100多场次。主要研究方向:高分子材料、微生物、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、生态功能性建材料、新型建筑防水材料、防火涂料、相变材料、工程技术服务、专业技术咨询服务等。

工作单位:北京环益美高分子聚合物研究所
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