浅谈我国建筑能耗与节能措施

摘要： 随着在全世界范围内资源能源短缺、人口增多，人们生活水平提高，对建筑的热环境要求逐步提高，居住舒适度提高，能源资源消耗量日益加大。建筑业用能在社会总能源消耗中的比重超过三分之一。本文探讨了建筑的节能现状，从而提出建议，切实可行的措施，节约能源、保持经济的绿色可持续发展。

Abstract： With the shortage of resources and energy， the increasing in population and improvement of people"s living standards， it is increasing in requirements for thermal environment of the building and comfortable living and consumption of energy resources are also growing. The consumption of energy in construction industry can account for more than one—third in the consumption of total energy of the community. This paper discusses the status of energy saving in the building， and proposes recommendations and practical measures to save energy and maintain green and sustainable development of the economy.

关键词： 建筑节能；围护结构；建筑形式；气候分区

Key words： building energy saving；palisade structure；architectural form；climate subarea

中图分类号：[TU—9] 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）27—0098—03

0 引言

我国的建筑行业蓬勃发展，对于建筑的需求还很大，据统计我国每年的新建建筑面积约为20亿平方米，而能够达到节能标准的建筑面积仅占5%。目前的全国建筑面积已经超过400亿平方米。随着我国的城镇化步伐的加快，大量的新建建筑陆续涌现，能源资源的消耗量大大增加。统计数据表明我国2009年的全国能源总消耗量折合标准煤为21.46亿吨，2010年全国的能源消耗量为32.5亿吨标准煤，2011年全国能源资源的消耗量为34.8亿吨标准煤。消耗量比上一年增加7%。增长幅度较高。能源结构中煤炭约占70%，对于煤炭的依赖性较大，石油、天然气利用率比较低。

1 建筑特性与能源消耗

建筑利用能源的类型和节能基本概念。

能耗行为：民用建筑中的采暖空调、炊事、热水、家用电器和照明。工业建筑中的热加工、动力等。

民用建筑消耗能源种类：煤、石油、天然气、电能、生物能、风能和太阳能。

耗能的类型：工业生产能耗、交通运输能耗和建筑能耗（也称民生能耗）。

建筑耗能的类型：材料生产能耗、构件生产能耗、建筑物建造能耗、运行能耗和建筑物拆除能耗等。

建筑节能特指在建筑中采取适宜的技术措施，以节约在建筑物运行过程中所消耗的能源，尤其是燃料型能源，以及由燃料型能源转化而来的二次能源（电力）。

在正常使用建筑物的情况下，提高建筑设备的能效系数，使建筑物通过外围护结构浪费的能量减小到最少，并且最大程度的发挥可再生能源的作用，以不违背建筑功能和要求为基本条件，实现低能源消耗，使环境承担的负荷更小。

广义上的建筑节能是建立在建筑物全寿命意义上的节能。建筑的能量消耗主要是在运行阶段的供暖工程耗能，设备运行耗能。通常意义上的建筑节能是指节约建筑物使用过程中的能源。

两点需要注意：首先，节能与降低能耗绝对数量是不一样的，是有差别的，一定要保证室内环境质量。实际上，经济和科技、文化的不断发展，建筑能耗绝对值会发生变化，提高到一定的程度，室内环境标准也不是一成不变的，也会有所提高；其次，要达到节能的目的一定离不开对能源使用效率的改善，当然，我们的终极目标是实现室内人工环境与自然环境的和谐统一。这需要社会每个行业、每个人都能够认识到这两点的重要性，依据国家政策，在不断发展的高科技的支持下，经过不断的努力来实现。

保温性能是指外围护结构体系冬季阻止室内向室外传热，夏季开空调的时候，不让冷量传到外面去，这样就能使室内的温度更适宜。不管是为了抵御冬季的寒冷，还是夏季的炎热，要保证室内热环境符合某种标准，更适宜居住，就需要应用相应的采暖设备来提供热量或制冷设备来提供冷量。当供热或供冷情况相同时，外围护结构体系具有怎样的保温性能，与采暖、制冷设备的消耗的能量有着直接的关系，同时影响着人体舒适度。

外围护结构体系保温性能的物理指标中有两个决定性的因素，即传热系数K和热惰性指标D。传热系数K值就是指当稳定传热时，围护结构两侧空气温度差为1，单位为[W/（m2·K）]，它是围护结构保温性能的基本指标。这个数值的大小能够反映散热量的大小，二者是正相关的关系，当这个数值越小时，说明围护结构导热性能不强，保温性能比较好，反过来也成立。热惰性指标D则表示围护结构抵抗温度波动和热流波动能力的无量纲指标，它的数值是通过将材料层热阻与蓄热系数相乘得到的，其数值大小可反映保温性能调节能力的大小，二者是正相关的关系。热惰性指标主要衡量不透明体围护结构的热性能。节能规范规定屋顶K≤1W/（m2·K）时D≥3.0，K≤0.8W/（m2·K）时D≥2.5，外墙K≤1.5W/（m2·K）时D≥3.0，K≤1.0W/（m2·K）时D≥2.5。

建筑围护结构的传热系数值计算公式如下：

①围护结构热阻的计算：

单层结构热阻：R=δ/λA（K/w）。

其中：δ表示材料层厚度（m）；Λ表示材料导热系数[W/（m.k）]。

多层结构热阻：A—平壁的面积，m2

R=R1+R2+…Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+…+δn/λn

式中：R1、R2、…Rn—各层材料热阻（m2·k/w）；δ1、δ2、…δn—各层材料厚度（m）；λ1、λ2、…λn—各层材料导热系数[W/*（m·k）]。

②围护结构的传热阻：R0=Ri+R+Re。

其中：Ri表示内表面换热阻（m2·k/w）（一般取0.11）；Re表示外表面换热阻（m2·k/w）（一般取0.04）；R表示围护结构热阻（m2·k/w）。

③围护结构传热系数计算：K=1/R0（w/（m2·k））。

式中：R0—围护结构传热阻。

外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算：Km=（KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+Kb3Fb3）/（Fp+Fb1+Fb2+Fb3）。式中：Km—外墙的平均传热系数[W/（m2·k）]；Kp—外墙主体部位传热系数[W/（m2·k）]；Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m2·k）]；Fp—外墙主体部位的面积；Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积。

2 建筑物耗能的特点

我国建筑能耗的总体特点为：

2.1 在气候上，南方和北方有所不同，仅北方地区采用全面的冬季采暖。从地理位置上看，我国在北半球的中低纬度，占据了多个气候带。夏季最热的时候，大多数地区室外平均温度不低于26℃，需要空调来保持室内适宜的温度；冬季不同地区的气候非常不一样，夏季炎、冬季暖和的地区，冬季平均气温大于10℃，而严寒地区冬季室内外温度差距很大，需要进行较长时间的采暖。到现在为止，在我国冬季，北方的城镇中，大约70%的建筑面积都是集中供暖，而南方大多数地区还没有供暖，有的用空调器、小型锅炉等分散在楼内的采暖。因此，在统计我国建筑能耗时，采暖建筑的建筑能耗只是针对采暖建筑的统计和计算。如果加入非采暖建筑建筑面积，那么建筑平均能耗就会大大降低。

2.2 我国城乡居民能耗很不一样。城乡用的能源不一样，城市主要是用煤、电、燃气，而农村只有少数居民用分煤、电等商品能源，不少地区仍使用秸秆、薪柴等生物质能，而且这部分能源在农民的生活中占有不小的比例。

2.3 公共建筑与民用建筑的能耗区别：公共建筑是指非住宅的民用建筑，公共建筑包括一般公共建筑和大型公共建筑两种。若规模不一样，则公共建筑能耗也不一样，单位建筑面积能耗很不一样。公共建筑能耗是住宅建筑的几倍，而公共建筑的分类不同能耗也有很大的差别。公共建筑的使用时间不定，有不连续性和随机性，在集中的使用期能量消耗巨大，而在不利用期间也需要维护正常的运行，能量消耗会减少。住宅建筑使用持续性，在正常使用期间一般不会有间歇，供热生活用能一直存在。

我国的国土范围广阔，温度气候区不同，跨越热带温带寒冷严寒地区。各个地区对于建筑的使用要求不同，在南方不需要建筑的冬季集中供热但在夏季需要制冷降低温度。建筑节能的标准也不相同，各种材料的利用建筑构件的使用，性能的好坏都是不同的，需要依据各地的标准选择相适应的材料。

3 建筑节能措施

建筑耗能的主要部位是建筑围护结构，占整个能耗的70%，通过门窗缝隙孔洞热量消耗约为30%。在考虑节能措施时着重考虑这些部位构件的节能做法，是解决问题的关键。

建筑节能的规划设计是建筑节能设计的重要内容。建筑的朝向与地址选择，这种因素直接影响太阳光照的多少，在规范中规定排列式的建筑后排的建筑在冬至日时，中午太阳直射阳台时间不少于规范规定时间。这就是要求在建筑的规划设计中合理安排建筑物单体之间的距离。合理安排建筑个体之间的排列形式。

建筑物单体的形体特征是通过体形系数体现的。其中，体形系数是指建筑物外表面积F与所包围的体积V的值。若建筑物的体积是一样的，那么，体形系数大的，单位建筑空间的热散失面积就更高。据悉，体形系数每增大1%，能耗增加2.5%。因此需要把建筑物的体形系数控制在合理范围之内并且符合规范要求，减少热能的散失。

建筑的围护结构主要包括建筑外墙体、屋面以及建筑内墙门窗等。其中外墙、门窗、屋面对热能的散失影响较大，而楼地面的影响可以忽略，内门窗墙体在建筑物的内部，主要是各个建筑房间的功能不同，人们的对热环境的要求也不相同。提高建筑材料的导热系数以及复合结构的热阻。墙体是住宅外围护结构的主体。

建筑墙体材料的发展迅速，材料种类多，性能也各不相同。根据材料分类有单一材料墙体和符合材料墙体。单一材料就是砌体自身具有保温的性能，例如加气混凝土砌块、加气粉煤灰蒸压砌块等。复合材料是利用砌体材料和保温材料粘合成为一体共同发挥作用。我们需要根据建筑所在的气候区域和当地的实际情况选择利用保温材料，使用保温性能优越隔热效果良好的产品。在使用时不仅仅关注保温的性能还需要关注其他的性能如：防火燃烧性、防水性、变形能力、抗压强度、粘结强度等指标。考虑到保温材料构造的耐久性。

发展利用可再生能源和绿色能源。太阳能、生物能、核能和风能等的利用，在条件较好的地方试点推广，在西北地区日照强度较大，利用太阳能比较方便。

4 结束语

建筑节能是一项复杂而设计众多专业的工程，我国的能耗形势日趋严重，解决好建筑节能的问题，对于能源的节约利用是非常有利的。将为我国的经济可持续发展做出巨大的贡献。我国是能量消耗大国，尤其是近年来的经济飞速发展，加剧了能源利用严峻形势。节约能源和环境保护紧迫而重要，建筑业是能耗中的首位，建筑节能关系到国家的发展，降低能耗成为贯彻可持续发展战略的一个有力保证。

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