浅论现代建筑节能设计重要性

浅论现代建筑节能设计重要性

（摘要）

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新世纪迎来了经济、社会、技术快速发展的新时代，世界各国对保护生态环境均给予极大的注意。1992年联合国环境与发展大会提出“可持续发展”战略，这是人类面临能源短缺、生态破坏和环境恶化等危机情况下，重新反思人与自然的关系之后提出的一种关于环境、生存与发展的新理念。这种以人为本，统筹考虑人类长远发展的观点已被世界各国普遍接受。基于这种理念，近年来，我国力倡“科学发展观”，并写入了十七大报告。同时，我国为实施可持续发展战略制定了一系列对策和措施。并于1994年正式发布了《中国2l世纪议程——中国2l世纪人口、环境与发展白皮书》，1996年我国八届全国人大第四次会议审议通过了《中华人民共和国经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》，1999年国务院办公厅批发了《关于推进住宅产业现代化，提高住宅质量的若干意见》等文件，已将节能性建筑与可持续发展作为我国现代化建设的一个重要组成部分，加以研究和逐步实施。

浅论现代建筑节能设计重要性

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与发达国家相比，我国是人口众多、资源相对不足的国家，在现代建筑设计与施工中必须遵循可持续发展战略，而能源和环境又是可持续发展战略中两个十分重要的组成部分，在实施可持续发展战略中，既要注意节约能源，又要注意保护环境。我们在实际工作中应坚持“资源开发与节约并举，把节约放在首位”，这也是党中央早就提出的要求。强调节约能源对保证我国经济的快速发展、推进技术进步、提高经济效益、合理利用资源、减少环境污染、提高人民物质和文化生活水平起着重要的作用，是实现我国经济增长方式从粗放型向集约型转变的重要途径。

一．我国目前建筑能耗状况

（一）现有和新增建筑量巨大，总能耗巨大，环境恶化

中国目前现有建筑的总面积约400亿平方米，预计到2020年还将新增建筑面积约300亿平方米，大约每年新增18亿~20亿平方米。建筑需用大量土地，在建造和使用过程中，直接消耗的能源占到全社会总能耗的30%左右，加上建材的生产能耗16.7%，约占全社会总能耗的46.7%。建筑用水占城市用水量的47%，使用钢材占全国用钢量的30%，水泥占25%。在环境总体污染中，与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等就占了34%；建筑垃圾则占垃圾总量的40%。中国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，要在未来15年保持GDP年均增长7%以上，将面临巨大的资源约束瓶颈和环境恶化压力。

（二）建筑用能效率低，单位建筑面积能耗高

与发达国家相比，中国住宅的单位采暖建筑面积要多消耗2~3倍以上的能源；中国建筑外墙热损失是发达国家同类建筑的3~5倍，窗的热损失在2倍以上。

二．建筑节能的定义及内涵

（一）建筑节能，是指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行建筑节能标准，采用节能型的建筑技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证建筑物室内热环境质量的前提下，减少采暖供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。建筑节能，包括了降低能耗、提高用能效率和利用可再生能源三个方面的内容。三者互相促进，缺一不可。

（二）以未实施节能标准之前的建筑，为达到规定的室内热环境水平所消耗的能源为基础能耗（定为100%）；实施节能标准后，符合节能标准的建筑达到同样规定的室内热环境水平所消耗的能源，只有原基础能耗的50%。

三．节能的经济效益和环境效益

随着经济和社会的发展，人们越来越需要有一个良好的生活、工作、学习的环境。同时，人们对生存环境的要求和期望值也在日益增加。现在，在城市发展中优先要考虑的就是生态环境问题，可是生产发展与人口增加又不可避免地带来工业污染和对自然环境的破坏，

从而影响人类的生存与发展。特别是在过去相当长的一段时间里，人们无节制地使用和浪费能源，造成许许多多不可再生资源的枯竭和生态环境的恶化。以燃烧煤炭为主的建筑采暖用能是造成大气污染的一个主要因素。它排放出的大量有害物质，使空气质量不断恶化，被污染的空气严重危害人的身体健康。二氧化硫等物质产生的酸雨对自然生态和人居环境造成严重破坏，从而严重影响人类的生活质量，严重影响人类的生存和发展。为了社会经济和人民生活的可持续发展，我们必须为自己和后代创造一个良好的生存环境。这就要求我们必须强化环保意识，合理利用资源，注意生态平衡，贯彻节约用地和节能节材的方针，重视废弃物的综合合理利用，从开发性治理的角度考虑问题，使研究开发与环境治理更加协调，更符合环保要求。

案例分析：

以长沙地区一栋六层住宅为对象，对该住宅采取节能措施前后进行了技术经济比较；认为在使用节能住宅具有很好的经济性，节约能源、保护环境具有重要的意义。

以位于长沙市的一栋比较典型的六层住宅为计算对象，分别考虑该住宅采取节能措施和未采取节能措施两种情况。根据2001年颁布实施的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（以下简称节能标准），按该地区住宅传统的围护结构（如表1左边所示），在保证居室夏天26℃、冬天18℃的条件下，冬季用能效比为1的电暖器采暖，夏季用能效比为2.2的空调器降温，计算出一个全年空调采暖能耗，作为住宅的基础能耗值。而该地区的节能住宅必须达到全年空调采暖能耗

在基础能耗值的基础上节能50％的指标。要达到这个目标，除了改善围护结构的隔热保温性能外，还须使用高效率的空调采暖设备，改善围护结构和使用高效率设备对住宅节能的贡献均为25％左右。

对该住宅的围护结构采取一系列节能措施（如表1右边所示）。根据节能标准，采取这些节能措施能保证该住宅达到节能50％的指标，该住宅采取这些节能措施后成为符合节能标准的节能住宅。

各项参数对比（K为传热系数）

日耗冷量差值的计算

计算过程（略）。

将全天的逐时负荷累加便得到全天的外窗、外墙及屋面耗冷量，普通住宅为2199.5kWh，节能住宅为1479.1kWh，两者的差值为720.4 kWh。两者的其他各项冷负荷基本相同，主要是外窗、外墙及屋面冷负荷不同，可以认为节能住宅的日耗冷量比普通住宅减少720.4 kWh。

采暖期耗热量差值的计算

计算过程（略）。

经计算，得出普通住宅的围护结构热负荷为227.7 kW，节能住宅的围护结构热负荷为138.8 kW，两者的差值为88.9 kW。两者的冷风渗透耗热量基本相同，主要是围护结构热负荷不同，可以认为节能住宅的热负荷比普通住宅减少88.9 kW。节能住宅在采暖期的耗热量比普通住宅减少94915 kWh。

根据家用空调器国家标准所规定的最低能效比，取家用空调器的能效比为2.3。目前，部分家庭冬季使用热泵型空调器，部分家庭仍使用电热型采暖器。为了不失一般性，考虑两种采暖设备同时在住宅中存在，取采暖热备的平均能效比为1.9。夏季空调时间100天，居民生活电价0.503元／kWh。则夏季空调耗电量可减少（720.4×100）÷2.3＝31322 kWh，节省电费15755元；冬季采暖耗电量可减少94915÷1.9＝49955 kWh，节省电费25127元。

该住宅的节能措施所增加的投资大致如下：采用双层塑钢窗比采用单层铝合金窗增加投资100元／m2窗面积，采用矩形多孔空心砖加保温砂浆比采用240实心砖墙要增加投资15元／m2墙面面积，采

用3cm厚聚苯板做保温层比简单保温隔热处理要增加投资50元／m2屋面面积。综合这三方面投资的增加，该节能住宅共需增加投资120192元（30.35元／m2），而1年可以节省空调采暖电费40882元，所增加的投资在2.9年内即可收回。普通住宅的造价按450元／m2计算，节能投资增长率为6.74％。可见该节能住宅所采用的节能技术是经济合理的，符合湖南的经济发展水平，值得在湖南地区推广。

从上文的分析可知，如果只考虑改善围护结构的节能效果，节能住宅每年空调采暖耗电量可减少（31322＋49955）÷3960＝20.5 kWh ／m2。

据统计，2002年湖南省新建城乡住宅建筑面积6770万m2，其中新建的城镇住宅建筑面积2802万m2。如果在每年新建的城镇住宅建筑中全部推广节能住宅，一年可以节电2802万m2×20.5 kWh／m2＝5.74亿kWh。

湖南的能源结构以煤为主，火力发电煤耗（单位发电量所消耗的标准煤）以0.41kg/kWh计，如果在湖南每年新建的城镇住宅建筑中全部推广节能住宅，一年可以节约标准煤23.55万t，一年可减少燃煤发电所带来的各种污染物排放量为：CO2 91.1万t；SO2 0.525万t；NO X 0.213万t；烟尘0.06万t；煤渣7.71万t。

由此可见，全面推广节能住宅对于节约能源、保护环境将会起到重要的作用。

四．节能性建筑标准与新材料、新技术的利用

节能性建筑的目标和要求是使能源消耗减至最低限度，以充分发

挥能源的使用效率。目前在工业发达国家和许多发展中国家普遍采用和严格遵守建筑物耗能标准及一系列强制性的法规，从而成功地降低了能耗。我国建筑节能“九五”规划和2010年规划的总体设想与目标是逐步执行节能设计标准。新设计的采暖居住建筑的耗能水平，要求达到65％以上，夏热冬冷地区从2000年普遍开始执行建筑热环境及节能标准。我国节能建筑的主要特征，除了提高能源利用效率、减少能源消耗、减少对大气环境的污染、二氧化碳排放以及对地球温室效应的影响等方面具有与世界各国节能政策相同的特点外，还有自己独有的特点。这就是通过制定和实施节能性建筑标准，促进建筑质量与房屋性能的提高，改善室内居住热环境的质量和舒适性，同时促进建筑技术的发展。建设部1999年l0月部常务会议通过并决定于2000年l月1日起执行的《民用建筑节能管理规定》第四条指出：国家鼓励发展下列建筑节能技术：“新型节能墙体和屋面及节能窗的保温、隔热及密闭技术、太阳能、地热等可再生能源应用技术……而建筑技术的着眼点，从改善建筑物维护结构保温、隔热性能、提高居住环境质量入手，对节能建筑体系、新型节能墙体及屋面保温材料、密闭节能保温门窗，供热采暖系统等进行了诸多项的研究，制定了一大批建筑节能及其应用技术标准、规范和图集，开展了建筑节能相关建筑材料、建筑产品的开发及推广利用，促进了建筑节能技术产业化。此外，还利用太阳能采暖，对供热系统、调节阀、散热器、采暖计量表、建筑与城市照明节能电器等进行了开发，取得了明显的成绩。如江苏省早就制定和执行了本省的建筑节能标准细则。近年来，更组织

制定了有关的政策及管理办法，规定各地节能住宅在住宅建筑总面积中应占有的比例，并探索采取适当的奖励办法及优惠政策来鼓励开发商积极推行节能建筑，强调采用新型墙体材料、运用新技术和推广地方性的节能产品。节能性建筑是一个世界性的大潮流，也是现代建筑技术发展的一个基本方向和重大战略问题.建筑行业的节能技术是实现我国经济可持续发展和国民经济增长方式转变的一个重要方面，随着有关立法、执法和政策管理等方面的不断完善，我们一定能将节能性建筑的设计与节能技术推向一个发展的新阶段。

参考资料：

【1】JGJ 134—2001. 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准. 中华人民共和国行业标准。

【2】单寄平. 《空调负荷实用计算法》. 北京: 中国建筑工业出版社, 1989。

【3】付祥钊, 主编. 《夏热冬冷地区建筑节能技术》. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002。

【4】陆耀庆, 主编. 《实用供热空调设计手册》. 北京: 中国建筑工业出版社, 1993。

【5】钱以明. 《高层建筑空调与节能》. 上海: 同济大学出版社, 1990。