1我國(guó)建筑能耗狀況和節(jié)能狀況
1．1能耗現(xiàn)狀。我國(guó)目前城鎮(zhèn)建筑能耗為全國(guó)商品能源的23%～26%(不包括建筑材料制造用能及建筑施工過程能耗)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗一般在總能耗的1/3左右。隨著我國(guó)城市化水平的不斷提高、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比例的加大以及制造業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，建筑能耗的比例將持續(xù)提高，最終接近發(fā)達(dá)國(guó)家目前的水平。根據(jù)近30年能源領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張、解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)不足矛盾的有效方法之一。
1．2節(jié)能潛力。我國(guó)城鎮(zhèn)建筑能源消耗按性質(zhì)分為五類:①北方地區(qū)采暖能耗;②除采暖外的住宅能耗(照明、炊事、生活熱水、家電、空調(diào));③除采暖外的普通公共建筑能耗(辦公室、中小型商店、學(xué)校等);④除采暖外的大型公共建筑能耗(寫字樓、星級(jí)酒店、大型購(gòu)物中心等);⑤工業(yè)建筑能耗。采暖能耗占北方地區(qū)建筑能耗的50%以上(按總量計(jì)算，不同類型建筑的比例有所不同)。在實(shí)施建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)之前建造的建筑冬季采暖平均熱指標(biāo)為30～50W/，是北歐相同氣候條件下建筑采暖能耗的2～3倍。通過改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)、加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和有效利用太陽(yáng)能，可使此部分能耗降低50%～60%。目前，北方城鎮(zhèn)建筑近60%采用不同規(guī)模的集中供熱系統(tǒng)供熱。由于調(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致部分建筑過熱、開窗散熱造成的熱量浪費(fèi)平均為供熱量的30%以上。部分小型燃煤鍋爐效率低下也是造成能耗過高的原因之一。通過建筑保溫、管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)、提高熱源效率這三方面的改進(jìn)，我國(guó)北方地區(qū)采暖能耗至少可降低60%～70%。除采暖外，住宅能耗中的用電量為10～30度/(m2•年)，隨生活水平的提高目前呈上升趨勢(shì);生活熱水能耗在大城市中也逐漸加大。推廣節(jié)能燈和節(jié)能家電對(duì)降低住宅電耗有重要作用;改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)、降低夏季空調(diào)能耗，也可以使住宅電耗減少3～8度/(m2•年)。及時(shí)開發(fā)和推廣高效的家用生活熱水裝置，可避免由于生活熱水需要量的不斷增長(zhǎng)所導(dǎo)致的住宅能耗的增加。普通公共建筑的能源消耗接近住宅建筑，但其照明和電器耗電更大，廚衛(wèi)能耗要小。改善建筑設(shè)計(jì)可降低空調(diào)和照明能耗，推廣節(jié)能燈具及其他用電設(shè)備可減少能耗30%～40%。大型公共建筑占城鎮(zhèn)總建筑面積的5%～7%，用電量為100～300度/(m2•年)，為住宅建筑用電量的10倍以上(不包括采暖)。在我國(guó)大型和特大型城市，這類建筑的總耗電量大于全市所有居民住宅的總耗電量。“十一五”到“十二五”期間我國(guó)城市建設(shè)的重點(diǎn)是住宅建設(shè)，至“十三五”已逐漸轉(zhuǎn)向大型公共建筑，導(dǎo)致建筑用電量急劇增加(其中，空調(diào)用電占50%～60%，照明用電占25%～35%，其余為電梯和辦公電器設(shè)備)。如若在建筑、空調(diào)、照明等當(dāng)面采用先進(jìn)技術(shù)這部分電耗可將到目前的50%一下。
1．3小結(jié)。綜上所述，我國(guó)建筑節(jié)能的重點(diǎn)應(yīng)為:建筑本體的節(jié)能、采暖系統(tǒng)的節(jié)能、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能、提高照明和其他電器產(chǎn)品的能效、可再生能源技術(shù)的應(yīng)用等。通過這幾方面的措施實(shí)施，我國(guó)單位建筑面積平均能耗可降低30%～40%，這意味著建筑節(jié)能用可能使我國(guó)總的能源需求量降低10%。
2建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)應(yīng)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域
2．1建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。建筑造型及圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑物性能有決定性影響，包括:建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風(fēng)狀況和自然采光水平等，以上三方面構(gòu)成了70%以上的建筑采暖通風(fēng)空調(diào)能耗。不同的建筑設(shè)計(jì)形式會(huì)造成能耗巨大差別，且建筑物系統(tǒng)復(fù)雜，各種因素相互影響，很難確定設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。這就需要利用動(dòng)態(tài)熱模擬技術(shù)對(duì)不同的方案進(jìn)行詳細(xì)的模擬預(yù)測(cè)和比較，目前此類工作仍在進(jìn)行中。
2．2通風(fēng)裝置與排風(fēng)熱回收裝置。對(duì)于住宅建筑和普通公共建筑，當(dāng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱達(dá)到一定水平后，室內(nèi)外通風(fēng)形成的冷熱損失就成為這類建筑能耗的重要組成部分。通過專門的裝置有組織的進(jìn)行換氣通風(fēng)，同時(shí)需要時(shí)有效的回收排風(fēng)中的能源，對(duì)降低這類建筑的能耗具有重要意義。我國(guó)建筑本身的保溫性隔熱性能較差，就排風(fēng)回收而言，目前已研制成功蜂窩狀鋁膜式、熱管式等濕熱回收器(但僅對(duì)冬季采暖能耗有效)。針對(duì)夏季新風(fēng)處理的除濕系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)已有紙質(zhì)和高分子膜式透濕型全熱回收器。
2．3熱泵技術(shù)。通過熱泵技術(shù)提升低品位熱能的溫度，為建筑物提供熱量，是建筑能源供應(yīng)系統(tǒng)提高效率、降低能耗的重要途徑，也是建筑設(shè)備節(jié)能技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。
2．3．1空氣源熱泵。冬季從室外空氣中提取熱量，為建筑供熱，是住宅和其他小規(guī)模民用建筑供熱的最佳方式。目前技術(shù)難點(diǎn)是外溫在0℃左右時(shí)蒸發(fā)器的結(jié)霜問題和適應(yīng)外溫在－3℃～5℃范圍內(nèi)的變化，需要壓縮機(jī)在很大的壓縮比例范圍內(nèi)都具有良好的性能。
2．3．2地下水水源熱泵。從地下抽水經(jīng)過熱泵提取其熱量后再把水灌回到地下，用于建筑供熱，其電熱轉(zhuǎn)換率可達(dá)3～4。這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都已廣泛推廣，但取水和回灌都受到地下水文地質(zhì)條件的限制，并非普遍適用。
2．3．3污水水源熱泵。直接從城市污水中提取熱量，是污水綜合利用的組成部分。據(jù)測(cè)算城市污水充當(dāng)熱源可解決城市20%的建筑采暖。目前的方式是從處理后的中水中提取熱量，限制其應(yīng)用范圍，并且不能充分利用污水中的熱能。
2．3．4地埋管式土壤源熱泵。通過在地下垂直或水平埋入塑料管，通入循環(huán)工質(zhì)，成為循環(huán)工質(zhì)與土壤間的換熱器。在冬季通過這一換熱器從地下取熱，成為熱泵的熱源;在夏季從地下取冷，使其成為熱泵的冷源，由此實(shí)現(xiàn)冬存夏用，或夏存冬用。目前這種方式初期投資較高，僅適用于低密度建筑。
2．4降低輸配系統(tǒng)能源消耗。由于設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇的粗糙，我國(guó)建筑內(nèi)的風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行效率僅為30%～50%，而實(shí)際最高效率可達(dá)75%～85%。如何通過調(diào)節(jié)改變風(fēng)機(jī)水泵工作狀況，使其與已有管網(wǎng)相匹配，從而在高效工作點(diǎn)工作。目前變頻器的質(zhì)量已經(jīng)很可靠，且成本足夠低。采用變頻風(fēng)機(jī)、變頻水泵對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)已經(jīng)十分普及，但大多數(shù)采暖空調(diào)的輸配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是基本沿用傳統(tǒng)的基于閥門調(diào)節(jié)的輸配系統(tǒng)，沒能真正發(fā)揮變頻調(diào)速的作用。徹底改變輸配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，去掉調(diào)節(jié)閥，用分布的風(fēng)機(jī)水泵充當(dāng)調(diào)節(jié)裝置，即用風(fēng)機(jī)水泵補(bǔ)充不足能量，可以使輸配系統(tǒng)能耗比目前降低50%～70%。
2．5濕度溫度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)。采用濕度溫度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)是近年來的重要方向，將室外新風(fēng)除濕后送入室內(nèi)，可用于消除室內(nèi)產(chǎn)濕，并滿足新鮮空氣的要求;而用獨(dú)立的水系統(tǒng)使18℃～20℃溫度的冷水循環(huán)，通過輻射或?qū)α餍湍┒藖硐覂?nèi)顯熱。這一方面可以避免采取冷凝式除濕時(shí)為了調(diào)節(jié)相對(duì)濕度進(jìn)行再熱而導(dǎo)致的冷熱抵消，還可用高溫冷源吸收顯熱，使冷源效率大幅提高。這種新的空調(diào)方式的實(shí)現(xiàn)還包括對(duì)現(xiàn)有末端方式的革新，我國(guó)需要相應(yīng)的跟蹤或開發(fā)新的高效的顯熱型末端裝置。有效的技術(shù)突破可使大型公共建筑采暖空調(diào)能耗再降30%，相當(dāng)于此類總能耗降低15%。
2．6建筑式熱電冷三聯(lián)供應(yīng)系統(tǒng)(BCHP)。當(dāng)天然氣為城市中主要的一次能源時(shí)，采用動(dòng)力裝置先由燃?xì)獍l(fā)電，再由發(fā)電后的余熱向建筑供熱或作為空調(diào)制冷的動(dòng)力，可獲得更高的燃料利用率。這種方式通過讓大型建筑自行發(fā)電，解決了大部分用電負(fù)荷，提高了用電的可靠性，同時(shí)還降低了輸配電網(wǎng)的輸配電負(fù)荷，并減少了長(zhǎng)途輸電的損失。要使這種方法大規(guī)模使用，并真正有利于節(jié)能、環(huán)保，并具有經(jīng)濟(jì)性，存在技術(shù)難點(diǎn)為:高發(fā)電效率、低排放的燃?xì)獍l(fā)電動(dòng)力裝置，高密度高轉(zhuǎn)換效率的蓄能裝置和高效率的熱驅(qū)動(dòng)空調(diào)方式。
2．7燃煤燃?xì)饴?lián)合供熱與末端調(diào)節(jié)。以燃煤為燃料的大型熱電聯(lián)產(chǎn)熱源和大型燃煤鍋爐房通過采用清潔煤燃燒技術(shù)，可高效低污染的燒煤。輸送熱量的大型集中供熱網(wǎng)也很難有效的根據(jù)末端供熱量的變化進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)不當(dāng)和調(diào)節(jié)不及時(shí)導(dǎo)致部分建筑過熱，造成很大的浪費(fèi)。目前天然氣單獨(dú)作為大型鍋爐的燃料，不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，可利用大型集中供熱網(wǎng)，以燃煤作為燃料，提供采暖的基礎(chǔ)負(fù)荷，確保整個(gè)供熱季的穩(wěn)定運(yùn)行。在末端采用天然氣為燃料的小型調(diào)峰鍋爐根據(jù)負(fù)荷需求補(bǔ)充不足的熱量。天然氣調(diào)峰鍋爐可根據(jù)各自末端狀況及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，避免調(diào)節(jié)不當(dāng)造成的浪費(fèi)，燃煤熱源又可穩(wěn)定運(yùn)行，保證清潔與高效。
2．8節(jié)能燈和節(jié)能燈具。降低照明用電的途徑包括:發(fā)展高效光源、采用高效燈具、改進(jìn)照明控制。目前熒光類高效節(jié)能燈已廣泛普及，如LED光源，它比目前的節(jié)能燈更高效，發(fā)光光譜可在大范圍選擇，使用壽命大大延長(zhǎng)。照明控制也是實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的重要組成部分。尤其是在辦公室、教室等公共建筑，改善照明控制可大幅度減少照明電耗。
2．9可再生能源技術(shù)。開再生能源包括:太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿榷喾N形式�？稍偕茉慈找媸艿街匾�，開發(fā)利用可再生能源已成為世界能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。太陽(yáng)能資源豐富，無污染，是一種清潔能源，在建筑中得到了廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)太陽(yáng)能光熱利用、光電轉(zhuǎn)換及直接利用太陽(yáng)光采光等方面均取得了進(jìn)展，太陽(yáng)能熱水器也得到了很好的推廣。
2．10樓宇智能監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)代建筑一方面為了追求舒適、安全、便利、高效等建筑的功能而投入許多高能耗設(shè)備，如空調(diào)、電梯、辦公室電器以及配套的生活設(shè)施，一方面追求環(huán)保節(jié)能等新理念的運(yùn)用而采用太陽(yáng)能、地?zé)岬刃录夹g(shù)，建筑物正變得越來越高、越來越大，而管理建筑內(nèi)的設(shè)備、安全設(shè)施、辦公條件正變得越來越復(fù)雜，因此誕生了樓宇智能監(jiān)控技術(shù)。其主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理智能化以滿足按需運(yùn)行的節(jié)能模式，實(shí)現(xiàn)安全管理的智能化以滿足及時(shí)響應(yīng)的安全工作生活環(huán)境需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣、水等的管理，以提供舒適的氛圍，實(shí)現(xiàn)辦公無紙化，以配合便利高效的現(xiàn)代工作模式。
3相關(guān)政策機(jī)制和技術(shù)推廣
通過政策機(jī)制、實(shí)施有效管理，是推進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能的重要手段。建筑節(jié)能政策呼應(yīng)建筑節(jié)能要求，并隨著人們對(duì)建筑節(jié)能的認(rèn)識(shí)的加深和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷發(fā)展、創(chuàng)新、完善。
3．1建立建筑能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)體系和建筑能耗數(shù)據(jù)庫(kù)。目前尚沒有任何一個(gè)機(jī)構(gòu)可以準(zhǔn)確的給出中國(guó)的建筑物所消耗終端能源的具體數(shù)據(jù)，包括絕對(duì)量和在整個(gè)社會(huì)終端能源消耗量中的比例，這成為中國(guó)進(jìn)一步開展建筑節(jié)能工作的重要障礙。因此我國(guó)要建立符合國(guó)際慣例、適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的建筑能耗統(tǒng)計(jì)制度:①在現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)渠道基礎(chǔ)上建立可持續(xù)運(yùn)行的建筑能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)體系，包括行政管理方案、數(shù)據(jù)調(diào)查方法、統(tǒng)計(jì)信息標(biāo)準(zhǔn)等;②建立城市、省區(qū)、全國(guó)的建筑能耗數(shù)據(jù)庫(kù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)送網(wǎng)絡(luò)，建立建筑能耗統(tǒng)計(jì)分析模型和建筑導(dǎo)致的溫室氣體排放量估算模型等，并開展統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)研究;③建立一定范圍內(nèi)、適當(dāng)形式的建筑能耗數(shù)據(jù)定期公開和公布制度，利用網(wǎng)絡(luò)、媒體，促進(jìn)公共參與，形成刺激和獎(jiǎng)懲機(jī)制。
3．2建立適應(yīng)市場(chǎng)需求的住宅能耗標(biāo)識(shí)體系。住宅節(jié)能的關(guān)鍵是住宅本身的優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能的建筑部件與建筑技術(shù)的采用。由于我國(guó)住宅開發(fā)已基本進(jìn)入市場(chǎng)化，實(shí)現(xiàn)這些節(jié)能措施的主體是開發(fā)商。因此需制定一套科學(xué)可行的管理體制來約束開發(fā)商的操作，客觀展示住宅實(shí)際的能耗狀況。住宅能耗標(biāo)識(shí)體系就是在市場(chǎng)機(jī)制下建立起來能夠健康的實(shí)施標(biāo)識(shí)工作，從而推動(dòng)節(jié)能工作的平臺(tái)。包括獨(dú)立的住宅能耗標(biāo)識(shí)事務(wù)所的建立與監(jiān)管、確保標(biāo)識(shí)過程公正的授權(quán)與保險(xiǎn)機(jī)制、向消費(fèi)者的宣傳教育使能耗指標(biāo)的意義為世人所知悉。通過平臺(tái)建設(shè)，使消費(fèi)者能夠把節(jié)能作為選擇住宅的一項(xiàng)指標(biāo)，由消費(fèi)者推動(dòng)開發(fā)商以節(jié)能為開發(fā)市場(chǎng)的手段，進(jìn)而由開發(fā)商推動(dòng)設(shè)計(jì)研究和生產(chǎn)部門的住宅節(jié)能研究開發(fā)和相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)，方能使住宅節(jié)能工作進(jìn)入良性循環(huán)。
3．3建立大型公共建筑能耗評(píng)估、審查體系及用能定額管理機(jī)制。大型公共建筑能耗偏高的原因:①設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致系統(tǒng)先天不足;②運(yùn)行管理不當(dāng)，不能按照節(jié)能的方式運(yùn)行與調(diào)節(jié)�？赏ㄟ^新建大型公共建筑的節(jié)能評(píng)估審查和已有大型公共建筑的用能定額管理制度來從這兩方面進(jìn)行約束。2005年《北京市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》頒布，這種評(píng)估方式根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)大型公共建筑的本身、能源轉(zhuǎn)化和設(shè)備系統(tǒng)及可再生能源利用的三個(gè)環(huán)節(jié)通過專門軟件進(jìn)行詳細(xì)的模擬計(jì)算，并根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行全面的節(jié)能審查。同時(shí)預(yù)測(cè)出被評(píng)建筑建成在合理的運(yùn)行管理下不同氣候、不同的建筑利用率時(shí)煤、天然氣、熱力、電等能源消耗的數(shù)量，實(shí)行大型公共建筑的用能定額制，從而有效的促進(jìn)各種節(jié)能運(yùn)行方式的推廣和各種節(jié)能改造技術(shù)的實(shí)施。
3．4推進(jìn)建筑用能產(chǎn)品能效標(biāo)識(shí)制度。對(duì)于空調(diào)、冰箱、家用電器、照明器具等建筑用能產(chǎn)品，應(yīng)大力推動(dòng)節(jié)能產(chǎn)品分級(jí)認(rèn)證和能效標(biāo)識(shí)管理制度的實(shí)施，運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制，引導(dǎo)用戶和消費(fèi)者購(gòu)買節(jié)能型產(chǎn)品�？砂串a(chǎn)品耗能由低到高，依次標(biāo)為1～5級(jí)，能效低于5級(jí)的產(chǎn)品不允許上市銷售，只有達(dá)到一級(jí)和二級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能稱作節(jié)能產(chǎn)品。
4結(jié)束語
文中初步分析了我國(guó)建筑能源消耗現(xiàn)狀和節(jié)能潛力以及為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)效果所應(yīng)開展的技術(shù)研究與政策制定工作。
(1)建筑節(jié)能是解決我國(guó)今后能源短缺問題的有效途徑之一。有效的做好建筑節(jié)能工作和維持現(xiàn)狀，按照目前的用能水平相比，會(huì)使我國(guó)總能源消耗下降約10%。
(2)建筑節(jié)能重點(diǎn)為:建筑本體的節(jié)能、采暖系統(tǒng)的節(jié)能、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、提高照明和其他電器產(chǎn)品的能效、可再生能源技術(shù)的應(yīng)用。圍繞這些重點(diǎn)領(lǐng)域，尚有大量的新產(chǎn)品、新技術(shù)有待研究、開發(fā)和推廣。
(3)利用市場(chǎng)機(jī)制，有效的推廣建筑節(jié)能技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，還需要大量的政策保障。這也需要大量的研究工作，如:建筑物和系統(tǒng)的能耗預(yù)測(cè)、實(shí)測(cè)與標(biāo)識(shí)，以及科學(xué)公平實(shí)施這些方法的約束機(jī)制。隨著我國(guó)人民生活水平的提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，建筑能耗的相對(duì)值和絕對(duì)值都將持續(xù)增長(zhǎng)，建筑節(jié)能的任務(wù)十分艱巨。建筑節(jié)能貫穿可持續(xù)發(fā)展始末，是世界建筑發(fā)展的大趨勢(shì)、大潮流。我國(guó)建筑節(jié)能事業(yè)將在克服諸多困難中逐步前進(jìn)，只要加快技術(shù)、組織及政策方面的措施落實(shí)，在不久的將來建筑節(jié)能定能結(jié)出豐碩之果。
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