時間:2023-03-17 18:15:00
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2.1建材節能的相關問題
在建材節能領域中,主要存在的問題有以下兩個方面:其一,建筑的生產相關環節存在不達標現象,由于當前市場上的節能建材價格相對較高,導致一部分施工人員在施工過程中對建筑材料偷工減料、以次充好,忽略建筑材料之間搭配的合理性,而相關的管理者也并沒有及時系統的進行監督與審查,造成很多建筑中的建筑材料不能達到節能的標準[2]。而與其他相同用途的建筑材料相比,節能建材的性價比相對較低,礙于經濟因素,當前在建筑市場中大規模推行節能建材仍然存在一定難度。另外,對節能理念的認識不足也是當前建材節能領域存在的主要問題之一,很多人還沒有意識到使用節能建材的好處與重要性。其二,建筑的施工環節不到位,當前很多建筑施工工人不能對節能建材合理科學的進行設計與施工,也在一定程度上限制了節能建材優勢的充分發揮。
2.2建筑節能的相關問題
在建筑節能領域,建筑耗能是最核心的問題,當前很多建筑的能源消耗量過大,且存在能源利用率較低的現象。以北方地區為例,冬季建筑都要進行采暖,而當前絕大多數建筑的采暖系統都是以消耗煤資源為主,每年都會耗費很多不可再生資源,也對大氣等自然環境產生嚴重污染,在很大程度上制約著我國經濟的進一步發展。而且,在很多城市建筑中,供熱所用的空調有很多都會出現供熱效率不高、相關維護裝置沒有足夠氣密性以及保溫性等現象。另外,我國當前還有相當一部分建筑人員沒有足夠的建筑節能意識,早在上個世紀八十年代,西方許多發達國家在進行經濟發展的同時,便已經在建筑節能的技術方面非常有建樹了,而我國卻沒有在這方面考慮太多[3]。
2.3兩者的關聯性
從上述情況看,在當前建材節能領域與建筑節能領域中,都存在著能源上的浪費現象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪費嚴重,也會在很大程度上影響建筑的節能性。另外,在建材節能與建筑節能領域,還都存在著意識不足現象,這在一定程度上反映了我國當前在節能建筑觀念的普及方面仍然沒有做到位。
3建材節能與建筑節能施工措施的關聯性
3.1建材節能的施工措施
在建筑建造過程中合理應用可再生能源,如在建筑的設計過程中,將太陽能合理利用便能夠實現太陽能的光伏發電。另外,還可以對建筑材料產生的廢棄物充分利用,不僅能夠節省一部分建筑成本,還能夠減少建筑垃圾對環境的污染,如將已經廢棄的橡膠打碎成顆粒,融入到建筑部混凝土中,不僅能夠提升混凝土的抗裂性,還能夠節省建筑成本、減少環境污染。
3.2建筑節能的施工措施
建筑節能主要表現在使建筑供熱系統的供熱效率得到有效提升,以及減少建筑圍欄保護結構的散熱兩方面[4]。在建筑過程中,可以對建筑的墻體與門窗的保溫性能加以改善,還需要對建筑的題型系數加以控制,與此同時,還可以對建筑的布局進行科學合理的調整,以提升建筑的節能效果。
3.3兩者的關聯性
建材節能是建筑節能中非常重要的組成部分,如果沒有做好建材節能,那么建筑節能也就無從談起,如果可以將具備節能效果的建筑材料運用到建筑節能的相關設計當中,不僅僅可以使能源的消耗有所降低,還能夠充分發揮祝建筑自身的保溫隔熱功能,使建筑更加符合節能環保的新型理念。
復合墻體節能是我國的國策,建筑節能是節能中的重中之重,應該列為我國建設工作中的重要位置。建筑能論文耗在我國整個能耗中的地位也越來越重要。1996年中國建筑年消耗3·3億噸標準煤,占能源消耗總量的24%,到2001年已達到3·76億噸,占總量消耗的27·6%,年增長比例千分之五;隨著建筑業的高速發展和人民生活質量的改善,建筑能耗占全社會總能耗的比例還會繼續增長。據有關數據顯示,我國當前的房屋建設規模堪稱世界第一。目前全國房屋數量有400億m2左右,房屋建筑規模看來已超過所有發達國家,僅去年一年房屋竣工面積是19·7億m2,這幾年差不多都是接近這個數字。而據預測,到2010年,我國房屋總建筑面積將達到519億m2,其中城市171億m2。然而,截至到去年,我國節能建筑的總面積還只有2·3億m2,在每年近20億m2的竣工面積當中,只有五六千萬平方米是節能建筑,只占3%左右,也就是說有97%屬于高耗能建筑。我國的高層建筑有近七十年的歷史,然而城市中任何建筑都是城市設計、規劃的一部分,城市設計是一項十分復雜的工作,我國在這方面的經驗不多,而且管理機制尚不健全,往往受一些因素的影響,工作不甚周密和協調,甚至失去控制,有許多的問題等待我們去解決,有待于探索和改進,所以說,今天的高層建筑設計仍處在一個不太成熟的階段。
高層建筑體形龐大,如容積率過高,相鄰建筑互相遮擋、不通透,形成大面積陰影區,城市人居環境質量下降,市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外,近些年在某些城市建高層建筑已成風氣,設計者往往貪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生態環境的保護、建筑設計節能意識淡薄,造成高能耗、低效益,影響常年使用,浪費巨大。
建筑節能包含兩部分內容,一部分是加強圍護結構的保溫隔熱能力,另一部分就是從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實現方式來節約能源。一般的房子里,30%的熱量從窗戶跑掉了。如果選用雙層玻璃,中間再充上惰性氣體,就可在一定程度上阻斷熱量散發。35%熱量從墻體散發,如采用隔熱材料,增加保溫層,節能效果就很明顯。智能化建筑首先要達到節能的標準和良好的居住舒適度,其次才是家具的智能化和安全保衛的智能化。實際上,智能化建筑不一定就是豪華的,但它必須是低能耗的。美國有些智能化建筑造價比普通建筑還低15%,因為它們追求合理的結構,講究實用功能和外觀的簡潔,利用了可回收材料,而不追求豪華裝飾。還可以充分利用地熱泵技術,如冰島等國家,建筑房子時先在地上打兩個洞,通過電泵將地下水循環起來,為整座房子供熱。惟一耗能的就是電泵。而在丹麥等國,由于地處海邊,太陽能和風能的利用條件得天獨厚,使用熱泵技術時結合風能與太陽能,用風能與太陽能來帶動電泵就可以做到“零能耗”。所以建筑節能不僅是建筑本身的節能,且由城市的綜合環境、氣候條件、總體布局;建筑物的形體變化、朝向;護結構保溫、隔熱的性能;門窗質量等許多綜合性因素構成,因此,高層建筑的節能首先應為設計者重視。
1優化建筑位置及朝向設計高層建筑的定位首先應考慮對城市環境的影響容積率過高很難滿足日照要求,陽光有著巨大輻射能量。據有關資料分析,地球每年接收的能量有60億億千瓦,這么大能量棄之可惜,從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽能接收器,陽光不僅對人的身體健康有著很大影響,對建筑的節能也有著十分重要意義。城市規劃應注重應用日照原理,合理的確定建筑位置與朝向,使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能,因此,建筑的方位與節能有著直接關系。如,在北緯40°~45°度地區,冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍,而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季節,建筑物所得到的太陽輻射熱能量不同,熱損失也不同,尤其是在冬至前后,由于太陽高度角低,房間所接收的太陽光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應考慮環境情況,按其太陽高度角做出日影響圖,以確定冬季每天的日照時間,建筑南向開窗面積盡可能大些,在滿足采光條件下,北向、東向窗盡可能小些,從而獲得更多的太陽光線,減少熱損失,保持室內舒適的溫度環境。
2優化圍護結構墻體設計(1)外墻是圍護結構的主體部分,高層建筑的圍護結構不同于磚石結構房屋,前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承重,因此,圍護結構屬于填充材料,為了減輕荷載,達到保溫、隔熱要求,采用輕質高效保溫材料,目前在寒冷地區常用的墻體做法有:頁巖陶粒混凝土空心砌塊;粘土空心磚與實心磚復合墻體;粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等。但存在問題較多,節能的效果仍達不到標準的要求。圍護結構的材料布置分外側和內側,在寒冷地區的同一氣候條件下,由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同,為防止墻體內產生冷凝水,保溫層設在外側更為妥些。
(2)高層建筑的圍護墻體不宜采用外側保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂板、PG板),巖棉板等輕質保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年,多則上百年,材料的應用與建筑整體的壽命應同步。對于輕質的外保溫復合墻體,筆者認為存在以下不足之處:1)抗震能力差,易松散,與結構構件結合不好,整體性能差。2)不能承受外部裝修貼、掛荷載,如:貼石材,安裝裝飾構件等。3)不能承受有振動的鑿、刨的裝修,如:剁斧石面層、予留洞、槽易出現冷橋。4)墻表面易出現裂紋。除此之外,復合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入,墻體內容易造成冷橋,是保溫、隔熱的薄弱環節。據測定,高層建筑所出現的冷橋約占整個熱損失的5%~13%,因此應引起設計者重視,采取有效構造措施盡可能避免產生冷橋。(3)國外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護結構保溫,歐、美各國取得不少先進經驗。如:美國研制的TB型保溫隔熱復合砌塊;波蘭的咬合式保溫砌塊,兩塊組合成320厚墻體,在空心砌塊內填入高效保溫材料,墻體傳熱系數K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬蘭研制的一種空心砌塊,空隙之間填入聚胺脂保溫材料,300厚,傳熱系數K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些歐美國家50%左右的建筑已應用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好,又具有一定強度,避免了輕質復合材料墻體的一些弊端。
2全過程工程造價管理應對建筑節能的改革
建筑工程“全過程成本”是指建筑物的一次性建造成本和整個使用(正常使用壽命)期內的消耗、維護運行(即使用)成本兩部分的費用總和。當前我國在工程建設領域中全面實施了嚴格的造價控制,即從建設項目的立項開始直至項目達產投入使用,在各個階段設立了不同的造價控制標準和方法,對控制建設項目的建造成本發揮了極大地作用,但對建設項目的使用成本的認識、控制方面力度不夠,造成我國目前有430億余平方米的既有建筑基本上都是不節能的。
2.1要樹立“全過程成本”的節能建筑造價管理思想
從“全過程成本”的角度來看,節能建筑的成本有建造成本和使用成本兩部分,從其主體來看涉及建設方、施工方和使用方;從其全壽命來看分建造期和使用期兩個階段;從其內容來看涉及到節能、節水、節材、智能化技術等;從其專業來看涉及到更復雜的新技術、新材料、新設備、新工藝,節能建筑涉及的投資資金大。單純的工程量清單計價或預結算編制、審查式的、僅偏重工程建造成本的造價管理已經不能適應節能建筑的要求,必須開拓思路,樹立“全過程成本”管理意識,緊跟行業新技術、及時反饋行業變化,為建設方提供工程造價全面透明、完整、準確的信息服務。
2.2要建立主動控制、動態管理的造價管理體系
在貫徹“全過程成本”工程造價控制的原則下,要大力改革節能建筑的工程造價內容組成,豐富和完善節能建筑建設需要的投資估算、預結算定額、費用定額等,建立適應節能建筑工程造價經濟核算、費用管理的計價體系。要選定適合當地建筑節能的、符合節能減排要求的新技術、新工藝、新設備和新材料加以推廣和應用,為節能建筑構建節能工程造價的全面、動態、合理的技術和經濟體系,要提高節能建筑工程造價管理水平。
3建筑節能中控制成本的內容
我們可以分為兩個時期來考慮建筑對能源的消耗,第一在建筑前期,第二是在建筑的使用時期。就一點而言,工程的實施需要首先對工程進行預算,建設期間消費的資金不得超出預算,起到了一定的控制作用。然后是設計師,設計師需要從綠色節能建筑的角度出發去設計。無論在外部的結構,還有內部空間的體現,都要考慮到節能的因素。如果建筑師能真正的做到一點,無論是對節約能源還是節約成本都會有明顯的效果。在施工階段的時候多要多面的考慮,要對市場進行考察,使合理的價格卻能買到優良的建筑材料。對于建筑施工時所消耗的材料也要進行監管,真正的做到物有所用,禁止浪費。對于一個可再利用資源需要回收再利用,對于一些工業廢料也可以使用的,要盡可能的去使用,從而降低建設所消耗的資金。在建筑的使用時期,我們需要在不影響其使用需求的情況下,減少水、電等資源的浪費。將現代節能技術運用到建筑使用中去。當建筑的使用超過使用年限之后,建筑會被拆除,那么我們就需要考慮到拆除后資源回收的合理利用。有的資源在安全,不影響使用效果的情況之下,在下次建設的過程中我們也可以用到,這樣對以后建筑建設所用成本也會有一定的節省。
4節能建筑全壽命周期造價管理的發展建議
要大力發展節能綠色建筑,建設低碳城市,提高節能建筑的環境效益,減少環境影響,用節能建筑全壽命周期造價管理新理念大力推廣建筑節能低碳,工程造價管理還要落實以下工作:a.大力宣傳、加強服務。通過多種渠道宣傳節能建筑的政策法規、技標準和配套政策;建立全壽命周期造價管理體系,各級管理部門要落實節能建筑的政策,做好全壽命周期造價管理的服務工作,推進節能建筑全壽命周期造價管理的快速發展。b.加快節能建筑政策法規實施細則的制定和配套工作的開展。圍繞節地、節能、節水、節材、環境質量、智能化技術等方面對定額體系持續地補充和完善,將成熟的技術和產品補充進定額體系,為市場提供可持續的工程造價服務。
建筑節能是我國經濟發展中的重要國策。建筑給水排水的節能就是在建筑物的規劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中,執行建筑節能標準,采用節能型的建筑技術、工藝、設備、材料和產品,提高系統效率和保溫隔熱性能,本畢業論文由整理加強建筑物用能系統的運行管理,利用可再生能源,在保證建筑物給排水功能和環境質量的前提下,減少給水排水系統的能耗。建筑給水排水的能耗雖然在建筑能耗中所占的比例不大,但降低其使用能耗、提高能源利用效率,有利于節約用水、改善設計系統的效率、保護環境。因此,重視建筑給水排水節能的途徑,對研究建筑節能將有積極的意義。
1建筑給水排水節能的依據
建筑節能設計標準是建設節能建筑的基本技術依據,是實現建筑節能目標的基本要求,其中強制性條文規定了主要節能措施、熱工性能指標、能耗指標限值,考慮了經濟和社會效益等方面的要求,必須嚴格執行。建筑給排水專業在建筑節能設計中主要所依據的法規、規范、標準有:《中華人民共和國節約能源法》、《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國可再生能源法》、建設部《民用建筑節能管理規定》、《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005、《公共建筑節能設計標準》DBJ01-621-2005(北京地方標準)、《公共建筑節能設計標準》DGJ08-107-2004(上海地方標準)、《民用建筑節能設計標準》JGJ26-95、《住宅建筑規范》GB50368-2005、《住宅建筑節能檢測評估標準》DG/TJ08-801-2004(上海地方標準)、《住宅設計標準》DGJ08-20-2007(上海地方標準)、《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003、《建筑給水排水與采暖工程施工質量驗收規程》GB50242-2002、《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》GB50364-2005、《污水再生利用工程設計規范》GB50335-2002、《建筑中水設計規范》GB50336-2002、《城市污水回用設計規范》CECS61-1994、《建筑與小區雨水利用工程技術規范》GB50400-2006、《節水型生活用水器具》CJ164-2002、《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006等。目前涉及建筑給水排水方面的節能標準并不多,但隨著節能要求的提高,建筑給水排水的節能將逐步得到提高,標準也將不斷完善。
2建筑給水排水節能的主要途徑
2.1給水
合理確定用水量(包括冷水、熱水及其他等用水)的定額。嚴格執行《建筑給水排水設計規范》中的生活用水量定額標準,并非用水量越高越好。理設計建筑給水系統。主要可通過下列方法實現:充分利用市政管網的壓力,直接供水;合理進行豎向分區,平衡用水點的水壓;采用并聯給水泵分區,盡量減少減壓閥的設置;推薦支管減壓作為節能節水的措施,減小用水點的出水壓力;合理設置生活水池的位置,盡量減小設置深度,以減少水泵的提升高度;優先考慮水池-水泵-水箱的供水方式。推廣采用節水的衛生器具。如限制衛生器具的流出水頭、紅外線感應龍頭和便器等,不應采用無控制花管、長流水的小便槽。合理采納變頻調速泵組供水。當采用變頻泵供水時,應優先采用變頻變壓變流量的給水方式,其節能效果要優于變頻恒壓變流量的給水方式;當采用變頻恒壓變流量時,工作壓力的設定應接近水泵工頻運行時高效段揚程的下限;工作水泵應選用2臺或2臺以上,不同級配工作泵的流量宜以1/2的流量梯變,宜采用大小水泵搭配的形式,并設氣壓罐小流量給水。當市政條件允許時,宜采用疊壓供水設備。具備條件的,應當至少選擇一種可再生能源(指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源),用于建筑物的熱水供應。熱水水源的利用可采用太陽能、水源熱泵、地源熱泵技術。在采用水源熱泵、地源熱泵技術時,不得對水體和土壤造成污染和浪費。如利用地下地溫地源自動供暖制冷系統,就是通過表層地下水為載體,或將盤管埋在土壤中以盤管內流動的介質為載體,將這些地溫熱源輸送到水源熱泵進行能量轉換,冬季輸出45~65℃的熱水。在太陽能的利用上,有條件的可采用太陽能蓄熱技術,太陽熱水系統的工程參數應結合建筑所處的地理位置確定。太陽能熱水器的循環可采用強迫式、自然式循環太陽能熱水器和直流式太陽能熱水器。太陽能熱水器應有溫控裝置,并應合理控制和設定熱水的溫度。太陽能熱水系統的熱能再利用與節水技術還應相互結合。太陽能熱水器可作為熱水供應的預加熱措施,可設在其他熱交換器的前端。熱水系統宜機械循環以滿足用水點的節水要求。合理設計熱水供應系統。加強余熱的回收和利用(包括工業余熱、廢熱、煙氣余熱、蒸凝結水、熱風能量的回收和梯級利用),有條件的地區可采用城市熱網或區域性鍋爐房的熱水或蒸氣作熱源。可采用專用的蒸氣或熱水鍋爐制備熱源,也可采用燃油、燃氣熱水機組制備熱源或直接供應生活熱水。當地電力供應較富裕的地區或鼓勵夜間使用低谷電的政策時,可采用電能作為熱源或直接制備熱水。從技術可靠、經濟適用的角度出發,應合理配置組合各種不同熱源的比例關系。對集中熱水系統遠距離的少量供熱點可采用局部加熱方式;對不同場所可采用不同的熱源形式。熱水供應系統儲水溫度宜控制在55~60℃。應合理確定熱水用水量定額、耗水量、耗熱量、供水水溫、水質等熱水系統的基本設計參數。熱水供應管網宜采用同程回水的給水方式。當采用電作為熱源時,宜采用儲熱式電熱水器,以降低耗電功率。熱水供應系統宜縮短熱水的給水時間,增加機械循環,并平衡冷熱水的水壓。對于適合熱電聯供技術的工程,應優先考慮。
2.2排水和雨水
①排水應盡量采用重力排水的方式。本畢業論文由整理②污廢水管道的敷設應就近排放,并應避免壓力提升。③中水的利用。④利用空調凝結水排水。⑤蒸汽凝結水的回收利用。⑥雨水的收集和綜合利用。
2.3冷卻水和消防給排水
冷卻水宜循環利用,提高水的重復利用率。在水源條件許可的情況下,可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作為循環冷卻水。合理選擇冷卻塔。在空氣濕球溫度較低的干燥地區,可通過設計計算來適當提高冷卻水進出水溫差,以減少循環水量和循環水泵的能耗,縮小循環管道的管徑。合本理布置冷卻塔。保證冷卻塔之間的距離,有良好的氣流組織條件,避免影響冷卻塔的散熱效果。針對不同的循環冷卻水水質應采取化學(殺菌、滅藻等)、物理(過濾)的水處理方法,具有緩蝕、阻垢的水處理功能,減少管道和機組內的結垢、腐蝕。在一定的條件下,設置合用消防水箱,以減少消防水箱的清洗用水。利用消防試驗排水,將消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水處理設備。
2.4自動控制和計量
建筑中宜設置建筑給排水自動化的監控系統(溫度設定與控制、水池、水箱的報警和監控)。變頻泵供水方式宜采用管網末端壓力表控制水泵轉速的運行方式。針對不同需要場所及使用條件,應加強給水用水量計量。住宅應設分戶水表計量用水。居住建筑節能改造應當安設分棟用熱計量和供熱系統調控裝置。公共建筑應當設計并安裝用熱計量、室內溫度調控、多表遠程操控系統和供熱系統調控裝置。冷卻水補充水、鍋爐補充水、綠化用水、水景補充水、游泳池補充水、蒸汽應分別設置水表計量。其他需要獨立計量的管道系統(如道路澆灑用水、汽車沖洗用水、地面沖洗用水等)宜設水表計量。企事業單位、學生宿舍的公共浴室、淋浴間等宜刷卡(或采用紅外線、腳踏開關)來用水。
2.5其他
在設備、材料的選用中,應選用節能型、節水型等節能高效的產品,應禁用淘汰產品。宜推廣化學建材,并執行國務院建設行政主管部門制定并公布的建筑節能新技術、新工藝、新設備、新材料、新產品推廣目錄以及限制或者禁止使用能耗高的技術、設備、材料和產品的目錄。節水、節能型產品如:噴射式和壓力流沖擊式的節水大便器(沖水量≤6L/次)、免水沖小便器、陶瓷片密封水嘴、紅外線感應節水裝置、自力式平衡壓力恒溫混水閥、節能型熱交換器、飄水量小省電型冷卻塔、太陽能熱水器、高效率的水泵等;淘汰產品如:多層住宅、多層公共建筑的生活給水管道禁止設計、使用鍍鋅鋼管;小區建設工程中禁止設計、使用埋地鑄鐵排水管和水泥排水管;城鎮新建住宅中淘汰砂模鑄造排水鑄鐵管。在工業建筑中,應采用節水、節能的生產工藝和設備。注意加強設備與管道的保溫,應選用理化性能優良的保溫材料,并確保有效的絕熱層厚度。生活熱水管管道的經濟絕熱層厚度可參考表1。對于管內介質溫度在7℃常溫時,采用柔性泡沫橡塑的設計厚度應按防結露要求計算確定;對于管內介質溫度0~95℃的熱水管道不適宜采用柔性泡沫橡塑材料保溫。
在水泵的設計選擇中,運行工況點應落在Q-H水泵曲線的高效端中,變頻泵的選用工況點宜落在高效端的右側。熱水鍋爐、熱水器、熱交換器等設備應高效率、節能,應采用優質的閥門、浮球閥等配件。在綠化用水中,盡量采用非生活飲用水,可采用雨水、中水等雜排水;盡量利用室外管道內水的余壓供水;綠化用水宜采用滴灌、噴霧等節水技術。在道路澆灑用水中,盡量采用非生活飲用水,可采用雨水、中水等雜排水,盡量利用室外管道內水余壓的供水方式。在汽車沖洗、地面沖洗用水中,盡量采用非生活飲用水,可采用雨水、中水等雜排水,并對沖洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中,盡量循環使用,設置水處理裝置。
3建筑給排水節能與功能、節水、經濟的關系
3.1節能與功能
建筑給排水節能應用技術是綜合應用的工程技術。在追求節能的同時,需要滿足建筑給排水設計的基本功能要求,不能顧此失彼,失去功能要求的節能是沒有意義的。不要出現以節約能源和節約用水的名義做出一些既不節能、節水,也不環保的措施。問題解決的根本還在于節能價值觀的調整,設計應該樹立一種全面的系統價值觀念。建筑給排水節能的關鍵是從系統的設計抓起。合理的系統設計需要既滿足使用功能又滿足節能要求。節能需要多種技術的綜合應用,結合建筑的特點、地區的具體情況采取不同節能方式的組合。雨水收集與砂基滲水磚應用技術、生態污水處理系統與中水回用應用技術就是建筑給排水節能與功能處理得較好的方式之一。同時,也需對因節能引起設計功能變化的問題進行處理。變頻調速技術(如變頻增壓給水設備等)節省了建筑所耗電能,但由此產生的高頻諧波,對內壓較低的電器易產生沖擊而造成損壞,其節省能耗產生的經濟效益可能還不足以彌補損失。
3.2節能與節水
建筑給水排水的節能技術也是綜合節水技術,建筑給水排水的節能、節地、節水和節材潛力很大。建筑給排水的節能和節水是相互聯系的,在節水的同時往往也能達到節能的目的。建筑給水排水的節能是重點降低長期使用時的總能耗,節水是重點考慮水資源的循環利用,節材是重點研究新型工業化和產業化道路。對生活水池的大小盡量按經濟、節地、節能的原則設計,從節水的角度出發,生活水池內采用釉磁涂料涂刷或采用不銹鋼材料,確保衛生、減少水箱的污染和換水次數,以達到減少水資源的浪費,達到節能的目的。采用新型給水管道,如塑料管、不銹鋼管、襯(涂)塑鋼復合管等,同樣是在節約用水的同時,也節約了材料和能源。在居住區排水中應用塑料檢查井技術,還可達到節地的目的。超級秘書網
3.3節能與經濟
1.1墻體節能
墻體是建筑護結構的主體,其所采用材料和砌筑型式直接影響著建筑物的耗熱量.由于單一材料的墻體往往難以同時滿足較高的保溫隔熱功能,尤其是寒冷和嚴寒地區,因而可以在單一材料墻體的基礎上增設一層有保溫功能的材料組成復合墻體,通常墻體保溫材料有聚苯乙烯硬質泡沫塑料、玻化微珠、聚苯乙烯保溫顆粒等等.另外,可以通過墻面的垂直綠化以及色彩的不同,降低墻面太陽輻射和較高的吸收太陽輻射,而且還美化環境.
1.2門窗節能
由于高校建筑的使用學生數眾多,為滿足自然的日照、采光、通風等要求的前提下,設計的門窗洞口尺寸均較大,以致于門窗是能耗散失的最薄弱的部位.戶門和陽臺門應結合防火以及防盜的要求,在門的空腹內填放15~18mm厚玻璃棉板或巖棉板.窗戶節能技術主要從減少滲透、傳熱和太陽輻射三個方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上雙層中空玻璃;門窗框與墻間的縫隙可用彈性密閉型材料和邊框設灰口等密封;窗扇與窗扇之間可用密封條、壓條以及高低縫等形式.
1.3屋面節能
屋面節能主要通過改善屋面的熱工性能阻止熱量的傳遞,主要節能技術有:選用密度較小、熱導率較低、吸水率較小的保溫材料做屋面保溫層,如采用膨脹珍珠巖保溫芯板代替常規的水泥珍珠巖或瀝青珍珠巖;采用架空、蓄水、種植或鋪貼絕熱反射膜等方式做屋面的隔熱層;在屋面構造形式上采用目前發達國家流行的倒置保溫做法,即將保溫層置于屋面防水層之上,改變傳統的把無機多孔材料(如膨脹珍珠巖、爐焦渣)置于防水層與結構層之間的不利做法.
1.4樓地面節能
高校建筑主要是公共建筑,使用人數眾多,顯然做成木地板或類木地板是不合適的.因此,可以將樓地面保溫節能做成層間樓板(底面不接觸室外冷空氣)和底面接觸室外空氣的架空或懸挑,保溫層可直接設置在樓板底面;采用不采暖的地下室頂板作為首層的保溫隔熱,加強房間與房間的保溫隔熱.另外,用于樓地面節能工程的保溫隔熱材料,其厚度、密度、壓縮強度、導熱系數和阻燃性必須符合設計要求和有關標準的規定.各種保溫板或保溫層的厚度不得有負偏差.
1.5利用太陽能
我國太陽能資源豐富,陸地每年接受的太陽輻射能相當于2.4×1012t,大約2/3國土面積的總輻射量超過0.6MJ/m2.太陽能是可再生能源,不僅資源豐富,免費使用,而且對環境無任何污染,有著礦物能源不可比擬的優越性.高校作為引領社會發展、社會進步的重要力量,在建設節約型社會中起著不容忽視的作用,應加大對太陽能源充分利用技術的相關研究,在高校這個耗能大戶里優先、全面的使用太陽能技術并積極推廣,以降低整個社會對不可再生能源的需求.太陽能在建筑上的利用技術主要有被動式太陽能取暖、太陽能集熱供熱水、太陽能發電、主動式太陽能取暖和空調等.這里面值得一提的是太陽能空調,由于在我國的建筑終端能耗中,空調能耗占據著相當大的比例.利用太陽能制冷主要有兩種途徑:一是利用光電轉換器實現以電制冷;二是利用太陽能集熱器實現光熱轉換,以熱制冷.具體實現太陽能制冷的系統主要有:太陽能吸附式制冷系統、太陽能吸收式制冷系統、太陽能蒸汽噴射式制冷系統、太陽能除濕式制冷系統以及太陽能蒸汽壓縮式制冷系統.安徽省政府、教育廳決定在全省106所高校的教學科研場所、學生宿舍和食堂安裝空調,實施“空調進高校”工程,這對于高校利用太陽能空調技術來建筑節能,無疑是一個重要的發展平臺和良好的基礎條件.
2新建建筑節能檢測技術
2.1節能檢測技術發展現狀
結合我國現時國情并達到降低建筑能耗的目的,國家于2007年頒布并實施了《建筑節能工程施工質量驗收規范》(GB50411-2007),這是我國第一本關于建筑節能方面的規范和標準,全面規定了在建筑節能工程方面需要驗收的項目以及建筑設計、施工中部分強制性執行的標準檢測項目,為建筑節能施工提供了基礎和必要的施工要求和驗收標準.以后我國又陸續頒布并實施了《公共建筑節能檢測標準》(JGJ/T177-2009)、《民用建筑節能設計標準》(JGJ26-95)和《居住建筑節能檢測標準》(JGJ/T132-2009)等建筑工程行業標準,為新建建筑的各類節能現場檢測方法標準提供了技術支持和較為科學的測試依據.目前新建建筑節能檢測技術主要在建筑圍護結構方面有所研究,國內外相關專家、學者也做過一些探討和研究[3].如山東建筑大學潘雷等人對建筑圍護結構的現場檢測技術進行了研究,并采用數值模擬的方法計算出適用于不同保溫形式圍護結構的修正系數.北京中建建筑科學技術研究院費慧慧等人對新建建筑節能現場檢測技術的影響因素進行了分析研究,提出了影響現場檢測技術的主要因素及解決方法.山東省建設發展研究院的朱傳晟總工對建筑節能現場檢測技術的基本原理進行了研究,如熱流計法、熱箱法和紅外線攝像儀法,重點對熱流計法的檢測技術進行了深入探討.揚州大學楊鼎宜教授等用冷熱箱法測定了穩定傳熱狀態下混凝土空心砌塊砌體的保溫隔熱性能等.國外對于建筑物圍護結構熱工性能的現場檢測技術研究及報道也處于起步階段,而且大多在實驗室里完成對建筑材料的熱工性能檢測,相關的檢測性能參數也是在穩定的狀態下完成的,如日本對建筑圍護結構的對流換熱系數進行了測試,提出了建筑物圍護結構對流換熱系數和風速的關系式.
2.2新建建筑節能檢測技術
2.2.1熱箱法
熱箱法檢測技術是需要人工制造一個傳熱的模擬環境.具體做法可以參考如下:分別在試驗試件兩側各布置一個所需溫度、風速和輻射條件的熱箱和一個冷箱,待試驗環境條件達到穩定后,采用相應的儀器設備,分別量測冷、熱箱體內壁的溫度、模擬環境的空氣溫度、試件的表面溫度以及計量箱中的輸入功率,再根據物理計算相關原理和公式,計算出被測試試件的傳熱的性能指標,如熱阻、表面換熱系數等相關指標.熱箱法檢測測試技術適用于室外相對濕度不高于60%,室外空氣平均溫度不高于25℃的自然環境,且試驗所用熱箱的內部溫度不低于室外自然最高溫度8℃的情況[4].在建筑構造方面,熱箱法檢測技術對于門窗、樓板、外墻的傳熱性能指標的室內實驗室檢測非常有利,測試的結果一般較精確.由于需要模擬試驗環境和條件的限制,此種方法不適宜用于現場施工的檢測,但自然氣溫對實驗室試驗的結果影響微乎甚微,可以用實驗數據作為現場施工的參考.
2.2.2熱流計法
建筑耗熱測定中最為常用的儀表就是熱流計,也是傳統的建筑能耗量測儀表,主要適用于對各種材料組成的圍護結構的熱工性能進行分析.使用時將其傳感器埋設在絕熱結構內或貼敷在絕熱結構的外表面,可直接測量得到熱(冷)損失值.檢測時間宜選擇一年中最為寒冷的月份,要求室內外自然氣溫差必須大于20℃的條件下才能測試,而且要求室外氣溫的變化起伏不是很大,測試的條件應放在至少穩定7d的人為制造室內外溫差或連續采暖條件下的房間里進行,以此來保證測試數據結果的準確性和客觀性.根據大量的試驗數據結果顯示,室內外空氣溫差愈大,熱流計讀數的誤差相對愈小,計算所得之結果亦較為精確,因此此法受季節影響較大,一般需要在冬季才采用此法.
2.2.3紅外熱攝像儀法
紅外熱像技術是目前新研發的一種建筑節能檢測手段,也是基于紅外線技術理論以及先進的紅外圖像處理技術、光電子技術和紅外線探測器技術的一種非接觸性的、綜合性的測量技術高科技產品.紅外熱像技術的原理是利用攝像儀對新建建筑物的圍護結構的熱工缺陷進行檢測,分析檢測得到的各種熱像圖來顯示各種建筑構造有無熱工缺陷,并對分析檢測結果做比較參考,以此作為驗收、修復、增強建筑節能施工措施的理論數據依據.紅外熱像技術既不破壞被測物體或試件的溫度場,又能測量細微目標和運動中的目標[5].此法具有可利用計算機存儲測量數據和處理分析,方便長期保存和幾何運算;采用不同的顏色來區分并顯示被測物體溫度的熱圖像;對于溫度的分辨率較高,精度可達到0.01℃;現場節能檢測的紅外熱像儀器具有攜帶方便、操作簡單、還可以形象、直觀地顯示物體表面的溫度場,為簡化檢測程序和優化檢測數據等都有很大益處.此法具有較多優點且不受季節的限制,還可以遠距離測定建筑構造的熱工缺陷,這必將會極大地完善和提高新建建筑節能現場檢測技術,所以具有廣闊的應用和開發前景.
3存在的問
題(1)檢測技術和設備的不完善性.新建建筑的幾種檢測方法本身的不完善性給檢測數據結果的真實性和客觀性產生影響,因此如何針對地區氣候特點和建筑能耗特征研究制定出檢測精度高、快速準確的節能檢測系統是一個迫切現實問題[6].(2)現場與實驗室的對比檢測結果差異較大.由于現場檢測條件受自然氣候條件、新建建筑構造自身狀態、安裝設備系統運行條件等眾多因素的影響和制約,一般地,造成檢測結果與標準理想狀態偏離較大,測試結果不具有實際的指導意義.但在標準的實驗室條件下,易將被檢測試件的周邊模擬或制造成近似熱絕緣狀態,對于檢測試件的熱工傳導系數的測試結果較為準確.由此造成雖然采用的是相同的原理和方法進行檢測,但是得到的檢測結果卻大相徑庭,對成果的取用造成混亂.(3)檢測方法有待統一.隨著科技的不斷進步和發展,建筑節能檢測方法由傳統的、粗略的檢測技術向新型的、精確的測試方法邁進,還有一些衍生發展出來的檢測技術和方法,形成了很多對有關熱工傳導系數的檢測技術和方法標準.該如何統一規范測試條件和檢測方法,建立一個比較同種項目的檢測技術使用和結果的平臺,建設行政主管部門以及相關高校還須對檢測技術進行大力研究和發展,并根據實際情況制定節能檢測的標準和規范,以保證行業的發展需要.(4)專業型建筑節能檢測人才隊伍匱乏.目前高校開辦建筑節能檢測的本科專業較少,一般都是研究生以上才有相關的研究方向,這就造成社會上的建筑節能檢測行業的從業人員學歷水平不高,對于專業型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑節能檢測人員由原實驗室的土木工程材料實驗人員轉型而來,專業知識水平不高,對新型檢測技術和方法知之甚少.因此,為加快建筑節能技術的應用和發展、降低新建建筑能耗量,建筑節能檢測專業人才的培養將是我國未來“十三五”規劃中必不可少的建設內容,也是高校培養人才類型的一個重要方面.
2節能技術的應用
2.1建筑墻體的保溫節能墻體的類型一般分為單一材料墻體自保溫和復合墻體兩大類。1)單一材料墻體包括粉煤灰砌塊墻、輕骨料混凝土墻、燒結多孔磚墻、加氣混凝土砌塊墻,這些材料都具有保溫性能好、施工效率高、輕質、隔熱、隔聲等優點。砌筑時一般從頂層開始逐層施工,防止因結構變形量向下傳遞而造成下層先砌墻體開裂。如因各種原因必須從下往上砌筑時,墻體連接處待全部墻體砌筑完成后再行施工。砌筑前必須進行排磚設計,不夠整磚時用實心磚補砌。砌筑砂漿應飽滿,含水率宜控制在10%~15%之間。在墻面上鑿槽埋設線管時,應使用專用工具,不得亂砍亂刨,管道表面應低于墻面5cm,與墻體固定后用砌筑砂漿補平。墻體砌筑完成后,要注意成品保護。2)復合墻體主要包括外墻外保溫和外墻內保溫兩種類型。a.外墻外保溫常用材料有EPS板(阻燃型模塑聚苯乙烯泡沫塑料板)、擠塑聚苯板、聚氨酯發泡板、膨脹珍珠巖板等各種板采用粘結的方法施工;硅酸鹽保溫材料、陶瓷保溫材料、泡沫玻璃、礦物噴涂棉等采用噴涂的方法施工;膠粉聚苯顆粒保溫砂漿、各類輕骨料預拌干料保溫砂漿等采用抹灰的方法施工。采用粘結方法施工最常用且保溫效果最好的是EPS板施工工藝,它可準確無誤的控制隔熱保溫層的厚度和導熱系數,使用水泥基聚合物砂漿作為粘結層和抹面層,具有較高的強度和韌性,能吸收多種交變負荷,粘結力強、施工中無需錨固。還有很好的抗裂、防水、防潮、抗沖擊、耐老化性能,能有效的在建筑物上形成堅固可靠的保溫隔熱系統。所采用的聚合物砂漿具有很好的和易性、鏝涂性和較長的凝固時間。易于施工,耐久性好,砂漿硬化期間嚴禁撞擊和震動。施工環境溫度不應低于5℃。用于外側時嚴禁在雨中施工,遇雨或雨期施工應有可靠保證措施,避免陽光暴曬和5級以上大風天氣施工。EPS板外墻保溫經濟效益明顯,值得推廣。采用噴涂的方法施工的材料常用膠粉聚苯顆粒保溫漿料,保溫漿料的防護層為嵌埋有耐堿玻璃纖維網格布增強的聚合物抗裂砂漿,屬薄型抹灰面層。施工時要做到配合比準確,同種材料同配比沖筋。采用水樹脂和水溶性高分子添加劑,解決一次性抹灰太厚的通病,不墜落、不干裂、不起泡。基層墻體表面應清理干凈平整,無結塊和孔洞,并涂刷界面處理劑。對于保溫有特殊要求的建筑和高層建筑還應掛鍍鋅鋼絲網與基層墻體拉結牢固。b.外墻內保溫材料不受室外氣候溫度因素的影響,無須采用特殊的防護,施工較為簡單,能用于外墻的保溫材料在內墻大多都適用。常用的材料有玻化微珠保溫砂漿、擠塑聚苯板、陶瓷保溫板、巖棉板等。
2.2屋面節能1)保溫屋面的保溫層可采用松散材料、板塊類材料或整體保溫層。保溫材料應具有吸水率低、表觀密度和導熱系數小,且有一定強度的特性。松散材料常用爐渣、水渣、水泥焦渣等。板塊類材料常用飾面聚苯板、硬質聚氨酯泡沫塑料板、泡沫玻璃保溫板、酚醛樹脂保溫板等。整體保溫層常采用現澆膨脹珍珠巖和現澆水泥蛭石等。2)屋面節能施工中,應及時對屋面基層、保溫層敷設方式、厚度、板材縫隙填充質量、屋面熱橋部位、隔汽層等進行檢查。采用噴、澆、抹等工藝施工的保溫層,配合比應計量準確,攪拌均勻,分層連續施工,表面平整,坡向正確。3)采光屋面的傳熱系數、遮陽系數、可見光透射比、氣密性應符合設計要求。安裝應牢固,坡度正確,封閉嚴密,嵌縫處不得滲漏。4)架空隔熱屋面適用于通風較好的平屋面建筑,架空板的鋪設應牢固,平整,縫隙處采用水泥混合砂漿填充,出風口應當設在負壓區,進風口宜設置在當地炎熱季節最大頻率風向的正壓區。5)金屬板保溫夾芯屋面應鋪裝平整、錨固牢固、坡向正確、接縫嚴密,夾芯層的容重和阻燃性必須符合設計要求。6)采用倒置式屋面,可采用干鋪法。其防水層要平整,不能有積水現象,保溫層采用憎水性膠結材料,機械攪拌均勻,對于檐口抹灰等必須在找平層前完成。
2.3門窗節能外門窗是建筑物能耗散失最多的部位,根據其性價比目前最常用的是單框雙玻中空門窗,窗墻比也是相當重要的一個方面,窗墻比越低隔熱效果也就越好。門窗節能措施應注意以下幾點:1)嚴格按照設計要求選擇門窗,對門窗的抗風壓性、空氣滲透性、雨水滲透性等指標進行測評。2)門窗框、副框和扇的安裝必須牢固,拼樘料內襯增加型鋼的厚度和尺寸必須符合設計要求。兩端須與洞口固定牢固,密封條不能脫槽,旋轉間隙均勻,開啟靈活。3)門窗框四周與墻或柱、梁、窗臺等間隙大的交接處,須用彈性材料填充間隙,例如閉孔泡沫塑料、發泡聚苯乙烯等。其具備較好的粘結、固定、隔聲、隔熱、密封防潮、填補結構空缺等作用。4)密封條與玻璃和玻璃槽口的接觸應緊密,用橡膠墊鑲嵌玻璃時應與裁口、玻璃及壓條緊貼,鑲嵌平整。5)推拉門窗在搭接量確定時應注意所用塑鋼型材框凸筋、扇槽深的尺寸變化以及所選用的滑輪、密封塊的尺寸的配套性,以保證保溫效果。
(1)技術本身。在選擇節能技術時,須充分考慮先進性、成熟性和配套性等,以實現節能的目標。此外,新節能技術的選擇應用還須考慮和舊有技術的相關性,相關性越大,技術人員掌握的時間就越短,技術應用的成功性就越大。村鎮居民在選擇節能技術時須選擇一些較成熟、風險小的技術。
(2)社會效益。村鎮住宅進行節能建設不僅可以為居民營造一個良好的生活環境,還有助于居民生活水平、文化程度的提高,并且在一定程度上提高就業率,在美化村鎮的同時,提升村鎮住宅在社會中的影響力。
(3)經濟效益。村鎮住宅采用節能技術勢必會在短期內提高建筑工程的成本、加重居住者的經濟負擔。因此,節能技術只有在創新中考慮到建造者的經濟承受能力,在推廣中讓居住者認識到長期收益和短期成本之間的關系,才能實現更廣泛的普及。
(4)環境效益。環境質量的改變是由多項指標反映,同時由于大多數人類活動對環境的影響都存在滯后性,使環境效益的計量和評價存在很大困難。節能技術的研究和應用要結合微觀效益和宏觀效益處理好短期經濟利益與長期可持續發展之間的關系。
1.2村鎮住宅建筑節能適宜技術評價指標體系的建立
村鎮住宅建筑節能技術適宜度將技術及材料的先進性作為評價對象,從多個維度出發涵蓋了若干具有層次性和結構性的指標序列,所有指標序列相互影響、彼此聯系,是建筑節能技術發展的綜合性評價體系。依照技術評價的理論基礎和評價維度,村鎮住宅建筑節能技術評價指標體系的建立要將定性和定量評價相結合,遵循系統性、簡明性、層次性和可行性等原則,在不同條件下具有可調整的彈性空間。本文從節能技術的可行性經濟性、先進性出發,以實現項目的可持續發展為最終目標。
2模糊綜合評價模型
將評價指標體系分為3個層次,目標層、準則層和指標層。準則層指標集為S={s1,s2,…,sm},指標層指標集為Si={si1,si2,…,sin}。
3實例分析
選取北方寒冷地區某經濟條件中等的村鎮進行實證研究,在對該村鎮住宅建筑節能技術適宜性的評價中,將評價集劃分為5級,即V={v1(優),v2(良),v3(一般),v4(差),v5(較差)}={5,4,3,2,1}。根據該村鎮住宅節能建設的實際情況,對其推廣應用的墻體節能技術CS板進行適宜性評價,邀請來自房地產、設計院、施工單位和高校等建筑方面專家,對待測墻體節能技術CS板的各層指標重要性分別進行比較,構造判斷矩陣并求出各項指標的指標權重。按照模糊綜合評價模型設計的方法,統計每個因素各評價贊同的專家數,用贊同的專家數所占比例作為隸屬度構建評價矩陣。
1.構建評價指標體
系筆者遵循系統性、合理性、綜合性、應用性的原則,建立評價指標體系,并參照了《既有居住建筑節能改造指南》、《民用建筑節能條例》、《民用建筑節能設計標準》、《建筑氣候規劃標準》、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》、《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》等相關行業標準,根據實際狀況選取評價指標。
2.確定指標權重
使用層次分析法計算其權重系數,其特點是在對復雜決策問題的本質、影響因素、內在關系等進行深入分析之后,構建一個層次結構模型。然后,運用較少的定量信息,把決策的思維過程數學化,從而為求解多目標、多準則,或無結構特性的復雜決策問題。其步驟:一是構造層次分析結構;二是構造判斷矩陣;三是判斷矩陣的一致性檢驗;四是層次單排序;五是層次總排序;最后是做出決策。
筆者通過運用MCE軟件和Excel,將專家打分通過軟件輸入,選取層次分析法求取權重,結果如表1所示。北方既有居住建筑節能改造項目評價模型構建通過模糊綜合評判法的原理和公式,建立適合北方既有居住建筑節能改造項目技術經濟評價指標體系的模糊綜合評判。
1.建立因素集
第一層為:A={B1,B2,B3}。第二層為:B1={C1,C2},B2={C3,C4},B3={C5,C6,C7}。第三層為:C1={D1,D2,D3,D4,D5,D6},C2={D7,D8,D9},C3={D10,D11},C4={D12,D13,D14},C5={D15,D16},C6={D17,D18},C7={D19,D20}。
2.建立評價指標的評語集
為北方既有居住建筑節能改造項目技術經濟評價指標體系建立評語集,其含義有兩點:一是此方案的選擇是否能達到滿意的效果;二是此指標值對于既有建筑節能改造項目實施的推動作用是否能達到滿意效果,如項目檢測指標中的圍護防水效果。V={v1,v2,v3,v4,v5}={非常滿意,滿意,中,差,非常差}3.確定權重權重的最終確定值是通過層次分析法的計算來求得,此任務已完成。第三層權重記為wDi,第二層權重記為wCi,第一層權重記為wBi。4.分層作綜合評價以調查問卷的形式,請10位專家對評價指標體系中的第三層進行單因素評價,得到模糊評判矩陣如下:RCi(i=1,2,3,…,7)單級綜合評判BCi=WCi莓RCi。
實例分析
北方既有居住建筑節能改造項目技術經濟評價,是在項目改造前對各個方案進行評價,從而選取最優方案。本文以河北省唐山市河北一號小區509號樓為例,對其進行技術經濟評價。以下項目介紹中的數值為《既有居住建筑節能改造評估報告》[2]中給出。
1.項目概況
該項目是1976年唐山大地震后所建樓之一,具有很強的抗震性。509號樓有5層、3個單元共45戶,建筑面積為2156m2。該建筑沒有地下室,樓宇門已不存在。原有平屋面為鋼筋混凝土樓板,局部的保溫層已濕透。預制外墻板為11cm厚的鋼筋混凝土、12cm厚輕質混凝土夾心層,外加4cm厚的砂漿層。原來的單玻空腹鋼窗大部分被換成了鋁合金或塑鋼窗,或在外面又裝了一樘窗,有些是單玻窗,有些是雙膛窗。整個護結構存在許多問題,包括不密封、結露和防水失效。采暖系統為垂直單管系統,并且沒有溫度調節手段。下面根據評價指標體系,對該項目進行有針對性的介紹。(1)技術性指標。第一項,項目改造指標。專家擬定的具體方案為:對窗的改造主要采用塑鋼中空內平開窗,使用low-e玻璃;對外墻的改造主要是采用10cmEPS薄抹灰系統;對屋面的改造主要采用是14cmPU暖屋面。供熱計量方式主要采用熱計量收費;采暖系統采用的是垂直雙管和自動溫控閥。對樓宇門的改造主要采用雙扇保溫鋼板門,將門墻縫里內外均以硅膠密封,并帶有自閉裝置。第二項,項目檢測指標。改造前,對圍護結構傳熱系數進行測定,主要包括對屋面、外墻、外窗、底板的測量。其傳熱系數分別為:1.3W/m2k、2.0W/m2k、4.5W/m2k、2.8W/m2k。經過專業人員檢測,該項目防水效果較差。(2)經濟性指標。第一項,預估指標。該項目總費用為606.1元/m2,即約為131萬元;節能相關費用約占改造總費用的28%;節煤量為33.72噸,按每噸為500元計算,共計16860元。第二項,效果指標。設本項目的項目期為30年。靜態投資回收期=606.1×28%16860÷2156≈22年凈現值=-131×28%+1.686(P/A,5%,30)=-10.75用內插法求取內部收益率。其計算過程為:設i=2%,經計算,凈現值=1.301設i=3%,經計算,凈現值=-3.716IRR1=1.301×(3%-2%)1.301+|-3.716|+2%=2.26%(3)社會性指標。第一項,環保性指標。該項目改造前采暖消耗量為219592.2kWh/a,建筑面積為2156m2,即每平方米采暖消耗量為101.85kWh/a。改造后,采暖消耗量為141696.6kWh/a。同理,其每平方米采暖消耗量為65.72kWh/a;該項目有害物質減少量,是通過其節煤量來計算的,按工程建設標準《民用建筑節能設計規程》,每噸標煤燃燒產生的有害氣體量包括:二氧化硫為1.4千克、粉塵為11千克、氮化物為9千克、烷烴類為0.5千克、二氧化碳為2.6噸。經計算,該項目所減少的有害氣體量為:二氧化硫0.047噸、粉塵0.371噸、氮化物0.303噸、烷烴類0.017噸、二氧化碳87.672噸。第二項,舒適性指標。該項目在改造前室內溫度為16度,改造后會達到20度以上;其霉變結露現象較為嚴重。第三項,支持度指標。唐山市政府出資370元/m2、中央政府出資54元/m2、德國技術合作公司出資140元/m2、居民出資42元/m2。
2.項目技術經濟評價
筆者請10位專家對該項目三級指標進行投票,投票結果如表2所示。由此可知,該項目評價中存在稍微不經濟現象。
(1)對于外墻圍護結構來說,可對住宅應用EPS外保溫系統墻體,不僅僅冬季墻體內表面不會出現結露現象,對于冬、夏兩季期間墻體內部也不可能出現冷凝現象,這為外墻節能和室內熱舒適環境奠定基礎。
(2)屋面保溫系統。對建筑的平屋面采用種植屋面系統,對坡屋面則可考慮采用例置式節能系統。從工程實踐效果來看,建筑采用節能屋面,在冬季采暖期間,內表面溫度遠高于室內空氣的露點溫度,根本不會產生表面結露現象。而對于夏冬兩季,節能坡屋面的保溫層上下表面的水蒸氣分壓力都低于其對應的飽和水燕氣分壓力,因此不會產生冷凝現象。而針對種植平屋面的綠色節能措施來說,鑒于其保溫材料上下兩表面都設置了防水層材料,保護層〔抗滲細石混凝土或抗滲砂漿〕又覆蓋了較厚的土層,造成整個屋面層的水蒸氣滲透動力較小,所以不可能發生內部冷凝。
(3)對于外窗節能技術主要集中在傳熱系數和遮陽系數兩個方面考慮。傳熱系數是衡量由溫差引起的的通過外窗的熱流量的參數,是導熱、對流和輻射三種傳熱方式的綜合體現。傳熱系數越大,則會導致窗戶的保溫隔熱能力就越差,通過窗戶的能量損失就越多。而遮陽系數則是體現玻璃阻隔太陽熱幅射的能力。顯然,對于綠色建筑來說,其為了能到綠色效果,其選取外窗方面,應當選擇高保溫隔熱性能的外窗構造及合理的遮陽系數。當前,控制外窗傳熱系數的技術主要是集中于增加空氣層的數量、提高空氣層的厚度、使用惰性氣體填充、添加保溫隔熱膜、采用真空玻璃以及良好的保溫隔熱性能窗框等。而控制外窗玻璃遮陽系數的重要措施則是通過采用光譜選擇性的陽光控制膜,如LOW-E膜和SUN—E膜等。
1.2遮陽系統
與建筑其他部分圍護結構相比,外窗屬于薄壁輕質構件,其熱工性能最差,因此是建筑能耗損失的最薄弱的環節。因此選擇合適的建筑遮陽設備或者系統是實現綠色建筑的重要手段之一。為了能有效地實現“零”能耗的節能目標,根據建筑外窗朝向的不同以及采光控制要求,選擇不同的活動外遮陽系統,具體為南向一層采用自動控制的活動百葉鋁合金外遮陽,二層則可采用活動外遮陽和太能能集熱器固定的遮陽,對于有天窗的則可選取活動的軟布藝外遮陽方式。
1.3可再生能源利用
(1)地源熱泵空調系統。通過利用該類型空調可以使使住宅外的空調外掛箱消失,提高建筑外立面原有的平整。地源是一種通過利用地熱資源的高效節能、零污染、低運行成木的高效節能空調系統,包括土壤式〔垂直埋管和水平埋管)、地下水式等多種應用方式。
(2)從長遠來看,可再生能源將是未來人類的主要能源來源,而太陽能發電的商業化開發和利用已經成為重要的發展方向。對于太陽能光伏屋頂發電系統以其易于安裝、功率穩定、壽命長久等優勢而成為當前重要的光伏應用。而在經濟、技術較為發達的長三角、珠三角等地區已經基本具備了太陽能光伏發電系統大規模安裝條件。
二、工程實例
2.1物質節能
為了能達到有效的綠色建筑,在建筑物質材料方面應首當其沖。如考慮通過采用建筑土方來對建筑局部進行覆土,以達到保溫效果,同時也作為綠化的基質,也可以減少渣土外運。建筑結構所采用的混凝土,有低水泥摻量和再生骨料兩種。對于墻體材料則可以采用回收混凝土制作的混凝土砌塊。為了能充分利用屋面雨水,可以對屋面雨水以及生活污水等進行收集,然后用于沖廁、噴曬植物等用途。對屋面采取綠化處理,這樣可以增加建筑的綠色覆蓋率,同時可以達到保溫鄧作用。
2.2能源節能
對于綠色建筑來說,必須對能源采取措施以達到有效的節能效果。如對建筑圍護結構應當采取有效的保溫隔熱措施,以達到自然通風,同時在夏季能遮陽,冬季則采暖保溫等,從而可以減小人工空調使用,則可以達到自然舒適性以及節省能源效果。對于某些建筑物帶中庭時,則可以對中庭采取綠化處理使其成為一個氣候緩沖區,對其他居住空間與中庭之間通過采用墻體來隔開,從而可以有利于高濕、嚴寒等極端氣候條件下減少能耗、提高舒適性。此時中庭被包圍在舒適空間之中,屋頂有優良的熱工性能候也有一定的舒適性。從實施情況來看,為了能得到有效的能源節能效果,可以考慮從圍護結構、自然通風以及天然采光方面入手。(1)針對圍護結構應當選取保溫性能好材料,而且應強度密封性。如外墻考慮采用保溫系統;窗采用塑鋼窗框時,應當選取雙層真空玻璃。(2)自然通風。可考慮建筑中部設有封閉的中庭,在中庭頂部設置有可以開啟的天窗,通過天窗來改善自然通風效果。同時對于起居室以及臥室等應當朝向夏季主導風向,從而形成了穿堂風。(3)天然采光。對于獨立住宅來說,其較易于天然采光,但對于進深較大情況,則采光效果并不好。為此對于傳統住宅則來說,往往以院落和天井解決這問題。或者通過營造一個中庭來獲得晝光。為了整個建筑能在極端氣候條件下能保持較小的體形系數,此中庭應采取保溫屋蓋,而且可采用較大面積的天窗,天窗上面可設遮陽篷來避免夏季陽光直射。
2.3建筑設備利用
為了能達到綠色建筑設計,通過利用建筑設備來來獲取自然界的能源來應用到住宅住戶日常的生活中,是重要的途徑之一。(1)地源熱泵系統。針對我國地熱能源豐富,通過利用地熱系統來充分利用地熱能源相當關鍵。如對于上海地區,由于地下水位較高適合采取土壤埋管。(2)采用冷熱輻射頂棚加新風系統的空調方式,在墻壁和頂棚內埋設毛細循環管道進行輻射制冷和采暖。該系統采暖熱媒溫度低,而冷媒溫度較高,結合智能監測與控制,效率高于普通的空調系統,提高了室內氣候舒適度與空氣質量。
2既有居住建筑節能改造的概念
既有居住建筑節能是指對已經投入使用的居住建筑,在保證為使用者提供穩定舒適的生活和工作環境的前提下,降低使用能耗,使其符合國家節能標準。主要通過應用高新節能技術及產品,提高運行管理水平,使用可再生能源等途徑來完成。
3既有居住建筑節能改造的經濟性分析
3.1外部性的概念
外部性或外部效應,是指一個人的行為對旁觀者福利(無補償)的影響,根據影響結果不同,可以分為正外部性和負外部性兩類。正外部性與外部經濟是同一個概念,指一個經濟主體的經濟活動為其他經濟主體帶來了經濟利益,但沒有獲得對方的任何回報;負外部性與外部不經濟是同一個概念,指一個經濟主體的經濟活動為其他經濟主體造成了經濟損失,卻沒有向對方支付任何補償。當外部效應存在時,市場會失靈,這時的均衡結果是無效率的,社會總福利并沒有達到帕累托效率準則所要求的最優狀態。
3.2既有居住建筑節能改造的經濟性分析
3.2.1既有居住建筑節能改造具有外部經濟性
在生態節能改造前,既有居住建筑舒適性差,資源能源耗費高,對環境造成較大負擔,因此,具有外部不經濟性。MSC為保有居住建筑的社會邊際成本,MPC為保有居住建筑的私人邊際成本,MB為保有居住建筑的邊際收益。由于既有居住建筑具有外部不經濟性,MSC位于MPC的上方。從社會來看,當MB=MSC時,均衡的產量和價格為Q2、Pc。從個人來看,當MB=MPC時,均衡的產量和價格為Q1、Pa。顯然個人決策的產量大于社會決策的產量,AB表示既有居住建筑給社會造成的外部成本。在節能改造后,既有居住建筑成為生態節能建筑,除了給個人帶來舒適性改善、能源費用節約等效用外,由于資源能源耗費有效降低,對環境保護和能源節約都有貢獻,因而具有外部經濟性。MSB為對既有居住建筑進行節能改造的社會邊際收益,MPB為私人邊際收益,MC為邊際成本。由于節能改造的正外部性,MPB在MSB的下方。從社會來看,當MC=MSB時,均衡的產量和價格為Q2、Pc。從個人來看,當MC=MPB時,均衡的產量和價格為Q1、Pa。顯然個人決策的產量小于社會決策的產量,AB表示既有居住建筑節能改造給社會帶來的外部收益。既有居住建筑節能改造是減少外部不經濟性,增加外部經濟性的一項社會活動,對全社會來說十分有益,這也正是政府大力推進既有居住建筑節能改造的根本原因。
3.2.2既有居住建筑節能改造中的“市場失靈”
按照經濟學觀點,當一個市場存在外部性時,市場機制會失去其應有的調節價格和配置資源的作用,亦即市場失靈。由于既有居住建筑節能改造具有正外部性,對整個社會帶來了收益,但沒有得到任何補償,造成實際節能改造低于社會需求,整個社會福利無法達到最大化。
4減少既有居住建筑節能改造外部性的對策建議
4.1減少既有居住建筑節能改造外部性的理論依據
經濟學理論認為,解決經濟外部性主要途徑有政府干預和產權界定,代表人物分別是庇古和科斯。庇古法則的根本原則是通過收益和成本調整,使經濟活動的邊際社會收益與邊際社會成本相等。科斯認為,在產權清晰和保護嚴格的條件下,外部性并不會引起市場失靈,市場均衡能夠實現社會福利最大化。對于解決環境污染問題,科斯定理是可以解決的,但前提是必須滿足定理的前提假設,科斯定理的前提是產權明確和交易成本足夠小。在現實社會中,這些假設是難以被滿足的。本文按照庇古的政府干預理論,對消除既有居住建筑節能改造的外部性作定性探討。根據庇古法則,政府可考慮采取措施對既有居住建筑節能改造給予補貼,增加私人節能改造收益,使私人收益與社會收益相同,提高私人進行節能改造的積極性。
4.2推動既有居住建筑節能改造的政策建議
既有居住建筑節能改造的難點主要是投資大,改造技術不夠完善,住戶積極性差。由于外部經濟性的存在,節能改造不可能自發地開展,難以通過市場調節實現社會福利最大化,迫切需要政府部門制定相關的政策來予以調節和推動。
1)健全法律體系。
建筑節能改造的推廣必須有完善的法律體系作為保障,這樣推廣才有依據和強制力。目前,我國建筑節能方面的法律法規如《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國節約能源法》、《民用建筑節能條例》等,操作性不強,缺少強制性措施,落實困難。要加快建筑節能法律體系建設,強化法律責任,提高法律法規的強制力,運用法律手段推動既有居住建筑生態節能改造。
2)完善政策體系。
完善推動節能改造的強制性政策和激勵性政策,堅持法律強制推動和經濟利益引導雙管齊下,推廣節能建筑。加快制定節能建筑補貼政策、信貸支持政策和稅收優惠政策,對節能建筑的生產者和使用者給予多種優惠。對非節能建筑產品的生產者實行高標準、高強度的稅收政策,提高其生產成本。同時,對進行節能技術和節能材料開發的科研機構和研究人員給予資金和多方面的支持,以推動節能技術的發展。
3)建立多元化投融資渠道。
各級政府要加大對節能改造的投入,整合現有的各類補貼資金建立節能改造專項資金,明確籌資渠道。要強化業主在籌集節能改造資金中的地位和責任,調動企業和開發商參與的積極性,通過政府出一部分,業主拿一部分,企業墊付一部分,形成多元化的節能改造投融資渠道,使業主只花很少的錢或者不花錢就能夠達到節能效果。
4)設立評價和監管體系。
要完善節能建筑的評估、認證、標識等制度,要求各類建筑公布能耗數據,根據能耗標準對節能建筑進行認定,并發放節能建筑標志。要建立多部門共同參與的監管體系,定期對社會建筑節能情況進行專項檢查,及時公布檢查結果,讓建設者接受社會的監督。
5)建立宣傳推廣體系。
要充分發揮輿論的導向與監督作用,大力宣傳開展建筑節能改造的重要意義和成功經驗,提高全民的建筑節能意識和專業人員的技術水平,努力營造全社會關注、支持既有建筑節能的良好氛圍。