2.2.1外墻節能技術
就墻體節能而言,傳統的用重質單一材料增加墻體厚度來達到保溫的作法已不能適應節能和環保的要求,而復合墻體越來越成為墻體的主流。復合墻體一般用塊體材料或
鋼筋混凝土作為承重結構,與
保溫隔熱材料復合,或在
框架結構中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。目前建筑用保溫、隔熱材料主要有
巖棉、
礦渣棉、
玻璃棉、
聚苯乙烯泡沫、
膨脹珍珠巖、
膨脹蛭石、加氣
混凝土及
膠粉聚苯顆粒漿料等。這些材料的生產、制作都需要采用特殊的工藝、特殊的設備,而不是傳統技術所能及的。值得一提的是
膠粉聚苯顆粒漿料,它是將膠粉料和聚苯顆粒輕
骨料加水攪拌成漿料,抹于墻體外表面,形成無空腔
保溫層。聚苯顆粒骨料是采用回收的廢
聚苯板經粉碎制成,而膠粉料摻有大量的粉煤灰,這是一種廢物利用、
節能環保的材料。墻體的復合技術有內附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層三種。我國采用夾心保溫作法的較多;在歐洲各國,大多采用外附
發泡聚苯板的作法,在德國,
外保溫建筑占建筑總量的80%,而其中70%均采用泡沫聚苯板。
2.2.2門窗節能技術
門窗具有
采光、通風和圍護的作用,還在建筑藝術處理上起著很重要的作用。然而門窗又是最容易造成能量損失的部位。為了增大采光通風面積或表現現代建筑的性格特征,建筑物的門窗面積越來越大,更有全玻璃的幕墻建筑。這就對外維護結構的節能提出了更高的要求。目前,對門窗的節能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能。從門窗材料來看,近些年出現了
鋁合金斷熱
型材、
鋁木復合型材、鋼塑整體
擠出型材、塑木復合型材以及U
PVC塑料型材等一些技術含量較高的節能產品。其中使用較廣的是
UPVC塑料型材,它所使用的原料是
高分子材料——硬質
聚氯乙烯。它不僅生產過程中能耗少、無污染,而且材料
導熱系數小,多
腔體結構
密封性好,因而保溫隔熱性能好。U
PVC塑料門窗在歐洲各國已經采用多年,在德國塑料門窗已經占了50%。我國20世紀90年代以后塑料門窗用量不斷增大,正逐漸取代鋼、鋁
合金等能耗大的材料。為了解決大面積玻璃造成能量損失過大的問題,人們運用了高新技術,將普通玻璃加工成
中空玻璃,
鍍膜玻璃(包括
反射玻璃、
吸熱玻璃)高強度LOW2E
防火玻璃(高強度低輻射鍍膜
防火玻璃)、采用磁控
真空濺射方法鍍制含
金屬銀層的玻璃以及最特別的
智能玻璃。智能玻璃能感知外界光的變化并做出反應,它有兩類,一類是
光致變色玻璃,在光照射時,玻璃會感光變暗,光線不易透過;停止光照射時,玻璃復明,光線可以透過。在太陽光強烈時,可以阻隔太陽輻射熱;天陰時,玻璃變亮,太陽光又能進入室內。另一類是
電致變色玻璃,在兩片玻璃上鍍有
導電膜及變色物質,通過調節電壓,促使變色物質變色,調整射入的太陽光(但因其生產成本高,現在還不能實際使用),這些玻璃都有很好的節能效果。
2.2.3屋頂節能技術
屋頂的保溫、隔熱是圍護結構節能的重點之一。在寒冷的地區屋頂設保溫層,以阻止室內熱量散失;在炎熱的地區屋頂設置隔熱降溫層以阻止太陽的輻射熱傳至室內;而在冬冷夏熱地區(黃河至長江流域),建筑節能則要冬、夏兼顧。保溫常用的技術措施是在屋頂
防水層下設置
導熱系數小的輕質材料用作保溫,如膨脹
珍珠巖、玻璃棉等(此為正鋪法);也可在屋面防水層以上設置聚苯乙烯泡沫(此為倒鋪法)。在英國有另外一種保溫層做法是,采用回收廢紙制成紙
纖維,這種紙纖維生產能耗極小,保溫性能優良,紙纖維經過
硼砂阻燃處理,也能防火。施工時,先將屋頂的釘層
夾層,再將紙纖維噴吹入內,形成保溫層。屋頂隔熱降溫的方法有:架空通風、屋頂蓄水或定時噴水、屋頂綠化等。以上做法都能不同程度地滿足屋頂節能的要求,但目前最受推崇的是利用智能技術、生態技術來實現建筑節能的愿望,如太陽能集熱屋頂和可控制的通風屋頂等。
2.3降低建筑設施運行的能耗
采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低這部分能耗將對節能起著重要的作用,在這方面一些成功的技術措施很有借鑒價值,如英國建筑研究院(英文縮寫:BRE)的節能辦公樓便是一例。辦公樓在建筑圍護方面采用了先進的節能控制系統,建筑內部采用通透式夾層,以便于自然通風;通過建筑物背面的格子窗進風,建筑物正面頂部墻上的格子窗排風,形成貫穿建筑物的自然通風。辦公樓使用的是高效能冷熱鍋爐和常規鍋爐,兩種鍋爐由計算機系統控制交替使用。通過埋置于地板內的采暖和制冷管道系統調節室溫。該建筑還采用了地板下輸入冷水通過散熱器制冷的技術,通過在車庫下面的深井用水泵從地下抽取冷水進入散熱器,再由建筑物旁的另一回水井回灌。為了減少人工照明,辦公樓采用了全方位組合型采光、照明系統,由建筑管理系統控制;每一單元都有日光,使用者和管理者通過檢測器對系統遙控;在100座的演講大廳,設置有兩種形式的照明系統,允許有0%~100%的亮度,采用節能型管型熒光燈和白熾燈,使每個觀眾都能享有同樣良好的視覺效果和適宜的溫度。
2.4新能源的開發利用
在節約不可再生能源的同時,人類還在尋求開發利用新能源以適應人口增加和能源枯竭的現實,這是歷史賦予現代人的使命,而新能源有效地開發利用必定要以高科技為依托。如開發利用太陽能、風能、潮汐能、水力、地熱及其他可再生的自然界能源,必須借助于先進的技術手段,并且要不斷地完善和提高,以達到更有效地利用這些能源。如人們在建筑上不僅能利用
太陽能采暖,太陽能熱水器還能將太陽能轉化為電能,并且將
光電產品與
建筑構件合為一體,如光電屋
面板、光電外
墻板、光電
遮陽板、光電
窗間墻、光電
天窗以及光電
玻璃幕墻等,使耗能變成產能。
3建筑節能新材料的開發
3.1外墻保溫及飾面系統(EIFS)
該系統是在上世紀70年代末的最后一次能源危機時期出現的,最先應用于商業建筑,隨后開始了在
民用建筑中的應用。今天,EIFS系統在商業建筑外墻使用中占17.0%,在民用建筑外墻使用中占3.5%,并且在民用建筑中的使用正以每年17.0%~18.0%的速度增長。此系統是多層復合的外墻保溫系統,在民用建筑和商業建筑中都可以應用。ELFS系統包括以下幾部分:主體部分是由聚苯乙烯泡沫塑料制成的
保溫板,一般是30~120mm厚,該部分以合成黏結劑或機械方式
固定于建筑外墻;中間部分是持久的、防水的
聚合物砂漿基層,此基層主要用于保溫板上,以
玻璃纖維網來增強并傳達外力的作用;最外面部分是美觀持久的表面覆蓋層。為了防
褪色、防裂,覆蓋層材料一般采用
丙烯酸共聚物
涂料技術,此種涂料有多種顏色和質地可以選用,具有很強的
耐久性和耐
腐蝕能力。
3.2建筑保溫絕熱板系統(SIPS)
此材料可用于民用建筑和商業建筑,是高性能的墻體、
樓板和屋面材料。
板材的中間是聚苯乙烯泡沫或聚亞氨脂泡沫夾心層,一般120~240mm厚,兩面根據需要可采用不同的
平板面層,例如,在房屋建筑中兩面可以采用工程化的
膠合板類木制產品。用此材料建成的建筑具有強度高、保溫效果好、造價低、施工簡單、節約能源、保護環境的特點。SIPS一般1.2m寬,最大可以做到8m長,尺寸成系列化,很多工廠還可以根據工程需要按照
實際尺寸定制,成套供應,承建商只需在工地現場進行組裝即可,真正實現了住宅生產的產業化。
3.3隔熱水泥模板外墻系統(ICFS)
該產品是一種
絕緣模板系統,主要由循環利用的聚苯乙烯泡沫塑料和水泥類的
膠凝材料制成模板,用于現場澆筑混凝土墻或基礎。施工時在模板內部水平或垂直配筋,墻體建成后,該絕緣模板將作為永久墻體的一部分,形成在墻體外部和內部同時保溫絕熱的混凝土墻體。混凝土墻面外包的模板材料滿足了建筑外墻所需的保溫、
隔聲、防火等要求。
4結論
目前,我國建筑用能浪費極其嚴重,而且建筑能耗增長的速度遠遠超過我國能源生產可能增長的速度,如果聽任這種高耗能建筑持續發展下去,國家的能源生產勢必難以長期支撐此種浪費型需求,從而不得不被迫組織大規模的舊房節能改造,這將要耗費更多的人力物力。在建筑中積極提高能源使用效率,就能夠大大緩解國家能源緊缺狀況,促進我國國民經濟建設的發展。
建筑節能是一項全方位的綜合性的系統工程,建筑節能技術涉及了建筑技術、材料技術、能源技術、智能技術、仿生技術、廢物再利用技術等,也涉及設計、施工、管理、
政策法規等諸多部門,是一項全方位的、綜合性的系統工程。為了達到有效的建筑節能只靠建筑師是根本不夠的,還需要其他行業開發出技術含量高的節能產品,如節能型電梯、節能型空調、節能型燈具等,并開發出新的能源利用技術,使建筑逐漸實現低能耗、零能耗。
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