超低能耗綠色建筑技術(shù)發(fā)展趨勢分析
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目前，建筑耗能占到世界總耗能的39%，在人口多達(dá)70億、不可再生資源能源日益緊缺的今天，降低建筑能耗已是迫在眉睫的任務(wù)。由此，以超低能耗為目標(biāo)和特色的綠色建筑應(yīng)運而生，它代表著建筑未來的發(fā)展方向。超低能耗綠色建筑旨在運用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，實現(xiàn)最大程度的建筑節(jié)能和最小程度的環(huán)境破壞，體現(xiàn)了建筑與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。2020年4月，由中國建材工業(yè)出版社出版，張萬明等人編著的《超低能耗綠色建筑技術(shù)》一書，以建筑節(jié)能、建筑環(huán)保、建筑適用為原則，通過理論實踐相結(jié)合的方法，從理念、技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、社會、人文、管理等方面因素，闡述了超低能耗綠色建筑的概念及特點、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對超低能耗綠色建筑的規(guī)劃設(shè)計、可再生能源利用、施工建造、檢測與評價的全鏈條實施過程進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)解析，并分別通過居住建筑、公共建建筑案例進(jìn)行了實際效果驗證，預(yù)測了超低能耗綠色建筑的發(fā)展趨勢。筆者基于本書的學(xué)習(xí)，認(rèn)為本書主題明確，言簡意賅，研究全面，在超低能耗綠色建筑發(fā)展與工程技術(shù)研究等領(lǐng)域具有較強的普及作用和參考價值。
1超低能耗綠色建筑的發(fā)展
綠色建筑最初在20世紀(jì)80年代由歐洲發(fā)達(dá)國家及美國、日本等國家提出，隨后于90年代引入我國，并于2005年前后在我國迅速發(fā)展，誕生了超低能耗綠色建筑。但總體上看，因受經(jīng)濟發(fā)展水平、地域差異、技術(shù)水平、人員素養(yǎng)、觀念理念等的影響，我國超低能耗綠色建筑在政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、推廣等方面與發(fā)達(dá)國家仍有相當(dāng)差距。目前，我國超低能耗綠色建筑正處于由技術(shù)學(xué)習(xí)向技術(shù)實際應(yīng)用的發(fā)展階段，理清超低能耗綠色建筑的發(fā)展演化對我國建筑節(jié)能理念的繼承、節(jié)能技術(shù)的普及、建筑的再生利用等方面有重要意義。該書以時間為序列，歷數(shù)闡釋了以下幾點：①我國政策標(biāo)準(zhǔn)；②在梳理國內(nèi)、外綠色建筑發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，總結(jié)超低能耗綠色建筑的發(fā)展特點，指出橫向?qū)ｍ椉夹g(shù)和縱向集成過程；③完善了超低能耗綠色建筑的技術(shù)體系；④政府部門通過評價標(biāo)準(zhǔn)與政策構(gòu)建，鼓勵與推進(jìn)超低能耗綠色建筑的創(chuàng)新；⑤市場導(dǎo)向和城市建設(shè)是超低能耗綠色建筑的發(fā)展動力；⑥相關(guān)產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)升級有利于超低能耗綠色建筑行業(yè)良性發(fā)展局面的形成。
2超低能耗綠色建筑的規(guī)劃設(shè)計
規(guī)劃設(shè)計是實現(xiàn)超低能耗綠色建筑的第一步。主要包括：①建筑規(guī)劃，要求建筑的布局宜與周邊生態(tài)環(huán)境、資源分布、水文地質(zhì)、人文歷史相適應(yīng)，實現(xiàn)合理的功能劃分、空間利用、資源配置以及保持當(dāng)?shù)氐乩須v史脈絡(luò)；②建筑外部環(huán)境，要求建筑外墻、屋面、陽臺、庭院達(dá)到較高綠化率，凈化空氣，創(chuàng)造優(yōu)良的富氧環(huán)境。該書從建筑體型系數(shù)、彈性設(shè)計、節(jié)能設(shè)計、智能設(shè)計的角度，提出超低能耗綠色建筑的規(guī)劃設(shè)計方法：①建筑宜采用規(guī)則平面，減少形體凸凹變化，以降低其體型系數(shù)，實現(xiàn)建筑熱耗下降；②建筑要充分利用自然采光，通過控制建筑層高和留設(shè)大面積陽臺，形成空氣對流自然通風(fēng)，降低對空調(diào)設(shè)備的依賴；③建筑應(yīng)為樓梯、水電通訊發(fā)展和周邊環(huán)境變化等預(yù)留基礎(chǔ)量、預(yù)留管道空間和預(yù)留空地等；④建筑外窗包括透明幕墻的面積比、開啟面積應(yīng)符合要求，且宜安裝外部遮陽，避免建筑被陽光直射，利于外墻表面降溫，保持室內(nèi)涼爽，節(jié)約空調(diào)耗電；⑤建筑宜與通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能化技術(shù)融合，實現(xiàn)溫濕度、亮度等自動調(diào)控，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)低能耗、高效能低污染的目標(biāo)。圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計是實現(xiàn)超低能耗綠色建筑設(shè)計的重要部分。研究顯示，建筑屋頂、墻體、窗戶通過輻射、傳導(dǎo)及散失方式與周圍環(huán)境的熱交換占到建筑總熱量交換的85%。應(yīng)用有關(guān)技術(shù)和措施對這些交換熱量進(jìn)行有效管控，維持建筑溫度穩(wěn)定，降低空調(diào)能耗成為實現(xiàn)節(jié)能綠建的一條必由之路。該書對基于圍護結(jié)構(gòu)的超低節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)：①墻體材料宜選用高強度、輕質(zhì)量、可降解、可回收的新型環(huán)保多孔磚、空心砌塊；②澆筑墻體采用加氣混凝土，墻體主體結(jié)構(gòu)增加絕熱保溫層；③內(nèi)墻采用功能性裝修材料裝飾，以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)；④窗戶宜安裝低輻射中空玻璃以降低建筑內(nèi)外熱傳導(dǎo)，同時宜安裝金屬遮陽百葉，結(jié)合智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)夏季遮陽、冬季采光；⑤屋面宜種植常青、耐寒耐旱、抗病的綠植，以減少太陽輻射。電氣設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計也是超低能耗綠色建筑設(shè)計的組成部分，該書基于實際應(yīng)用、經(jīng)濟效益、技術(shù)合理的原則，梳理了電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)：①設(shè)備電動機選擇可變頻電機，并配備軟啟動器；②簡化供電系統(tǒng)，減少電壓變配電級數(shù)；③合理分布供電網(wǎng)路，降低線路電損；④選擇節(jié)能型變壓器；⑤采用銅芯導(dǎo)線、減少導(dǎo)線長度、增大導(dǎo)線截面等。該書從理論方法層面講述了建筑中不同系統(tǒng)超低能耗規(guī)劃設(shè)計時所應(yīng)遵循的理念、原則和規(guī)律，深化了這一領(lǐng)域的理論內(nèi)涵。
3超低能耗綠色建筑對可再生能源的利用
超低能耗綠色建筑的最大特征體現(xiàn)在對可再生資源的利用上。從能量作用的角度看，可再生能源是建筑在時空維度上與周邊生態(tài)環(huán)境發(fā)生聯(lián)系的媒介或紐帶，即建筑主動或被動地與周邊自然環(huán)境發(fā)生著作用，建筑對可再生資源的有效利用會大大降低對石化能源的依賴。同時亦是環(huán)境友好、生態(tài)和諧的體現(xiàn)。該書從實踐應(yīng)用出發(fā)，羅列當(dāng)前流行的可再生能源利用技術(shù)：①太陽能，包括通過平板型集熱器和拋物面型反射聚光器實現(xiàn)的光-熱轉(zhuǎn)換，通過太陽能光伏板、逆變器、切換器、蓄電池實現(xiàn)的光-電轉(zhuǎn)換；②水源熱泵，通過過濾器、冷凝器、蒸發(fā)器實現(xiàn)建筑夏天排熱入水、冬天取熱于水；③地?zé)岜?，?jīng)由室外地源換熱系統(tǒng)、地源熱泵主機系統(tǒng)、室內(nèi)末端系統(tǒng)實現(xiàn)建筑夏日排熱入地、冬日抽熱于地；④低溫型空氣熱源泵，通過蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥從空氣取熱用以熱水、取暖、烹飪。該書深入淺出，形象生動地向讀者展示了有關(guān)建筑行業(yè)的幾類再生資源利用的技術(shù)原理，具有較強的可讀性和指導(dǎo)性。
4超低能耗綠色建筑的檢測評價
為保證超低能耗綠色建筑的工程質(zhì)量，按要求在施工及竣工驗收階段對建筑的節(jié)能環(huán)保部分進(jìn)行檢測。該書依循實際工程規(guī)定，總結(jié)綠建項目的檢測內(nèi)容：①室外環(huán)境檢測，包括光污染、環(huán)境噪聲、場地污染源檢測；②室內(nèi)環(huán)境檢測，包括污染物濃度、隔聲性能、采光系統(tǒng)、空氣溫濕度檢測；③透光及非透光圍護結(jié)構(gòu)熱工性能檢測；④暖通空調(diào)檢測，包括冷熱源機組、冷熱源系統(tǒng)、冷熱源泵的實際效能檢測；⑤給排水檢測，包括進(jìn)、排水水質(zhì)、管網(wǎng)漏損檢測；⑥供電照明檢測，如照明功率密度值檢測；⑦太陽能光伏系統(tǒng)、地?zé)嵩幢孟到y(tǒng)檢測；⑧監(jiān)測與控制系統(tǒng)檢測。超低能耗綠色建筑的評價涉及到建筑的品質(zhì)認(rèn)定和工程的標(biāo)桿示范效應(yīng)，對綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)體系的建立、綠色建筑技術(shù)水平的提高、綠色建筑市場的推廣繁榮、業(yè)界與公眾綠色建筑意識的培養(yǎng)都具有積極作用?，F(xiàn)在世界上著名的綠建評價體系主要有英國DREEAM和美國LEED，它們以建筑綜合性綠化要求為評價目標(biāo)，評價指標(biāo)涉及室內(nèi)環(huán)境、建材、水資源、能源、大氣等。與國際相比，我國綠色建筑評價為政府主導(dǎo)、行業(yè)協(xié)會推進(jìn)，實行綠色標(biāo)識與獎勵制度。該書以《被動式超低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和《被動式超低能耗公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》為藍(lán)本，以節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地、環(huán)境、運營為目標(biāo)，指出我國評價超低能耗綠色建筑的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。該書通過對超低能耗建筑評價工作要點的闡述，有助于讀者進(jìn)一步熟悉超低能耗綠色建筑的理念內(nèi)涵、技術(shù)要點、制度建設(shè)以及政策激勵。
5超低能耗綠色建筑的實際應(yīng)用案例
該書以“在水一方”居住區(qū)和河北省建筑科技研發(fā)中心科研辦公樓為案例，指出成功應(yīng)用的幾項建筑節(jié)能環(huán)保措施：①通過地下雨水、污水蓄集池實現(xiàn)建筑庭院植被的綠化回灌；②采用全鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，加快施工速度，降低施工成本，減少周邊污染；③主體結(jié)構(gòu)與裝飾裝修一體化施工以節(jié)約建材；④使用高強度、輕質(zhì)量、可降解、可回收的新型環(huán)保建筑材料以節(jié)約成本、保護環(huán)境；⑤采用熱通道幕墻和低輻射中空玻璃降低建筑內(nèi)外熱傳導(dǎo)，以保證室內(nèi)溫度穩(wěn)定；⑥采用功能性裝修材料改善建筑空氣質(zhì)品質(zhì)；⑦采用光導(dǎo)管引入自然光完成包括地下室在內(nèi)的建筑自然采光；⑧通過控制建筑層高和留設(shè)大面積陽臺，形成空氣對流，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。
6結(jié)語
該書從超低能耗綠色建筑的諸多方面進(jìn)行了詳細(xì)的解析，并結(jié)合實際案例闡釋多種超低能耗技術(shù)在建筑中的綜合應(yīng)用，讓廣大讀者對超低能耗綠色建筑有更深的了解，為我國建筑業(yè)實現(xiàn)綠色循環(huán)低碳發(fā)展奠定良好的社會基礎(chǔ)，適合建筑從業(yè)人員和建筑節(jié)能愛好者參考閱讀。
作者：申喆 單位：焦作大學(xué)