默认字体 9pt 10pt 11pt 12pt 13pt 14pt 15pt 16pt 17pt 18pt 20pt 25pt  

超低能耗建筑是指在围护结构、能源和设备系统、照明、智能控制、可再生能源利用等方面综合选用各项节能技术，能耗水平远低于常规建筑的建筑物。

 

能源是中国崛起的动力。要保证中国经济2020年比2000年翻一番，就不得不先解决能源问题。不容置疑的是，中国能源发展正面临着越来越严峻的挑战，能源供不应求和末端低效利用的矛盾越来越突出。而长期以来受“先生产、后生活”的计划经济思想影响，我国政府一直偏重于工业节能而忽略了建筑节能。据统计，到2000年底，能够达到建筑节能设计标准的建筑累计仅占全部城乡建筑总面积的0.5%，占城市既有采暖居住建筑面积的9%，绝大部分新建建筑仍是高能耗建筑。

 

需要注意的是，伴随着我国的城市化的飞速发展，建筑能耗所占社会商品能源总消费量的比例也持续增加，对国民经济发展和人民的正常工作生活的影响日益突出。例如，我国空调高峰负荷已经超过4500万kW，相当于2.5倍三峡电站满负荷出力。由于这期间工业结构调整导致电力消费持续下降，空调负荷的增加才没有使得电力供应不足的问题过于凸现。然而，随着工业结构调整的完成和经济的继续增长，工业生产能耗的降低将难以补足建筑能耗的飞速增加，建筑能耗增加导致能源短缺的问题将更加突出。据统计，目前建筑能耗所占社会商品能源总消费量的比例已从1978年的10％上升到25%左右。而根据发达国家经验，随着我国城市化进程的不断推进和人民生活水平不断提高，建筑能耗的比例将继续增加，并最终达到35%左右。因此，建筑将超越工业、交通等其他行业而最终成为能耗的首位，建筑节能将成为提高社会能源使用效率的首要方面。

 

建筑节能的经济效益和社会效益无疑是十分重大的，然而长期以来单纯依靠建筑节能设计标准中强制性条文实施却难以得到推动，这既有政策法规的原因，也与缺乏深入地开展科学建筑规划与设计、加快节能新技术的开发及应用有关。

 

建筑节能是一个系统工程，应该立足于我国不同建筑的用能特点和建筑的全生命周期过程，在规划、设计、运行等各个阶段通过技术集成化的解决手段，降低建筑能源需求、优化供能系统设计、开发新型能源系统方式、提高运行效率。

 

 

一.我国建筑能耗状况和节能潜力

 

我国目前城镇建筑消耗的能源为全国商品能源的23%—26%。此数值仅为建筑运行所消耗的能源，不包括建筑材料制造用能及建筑施工过程能耗。目前发达国家的建筑能耗一般在总能耗的1/3左右。随着我国城市化程度的不断提高，第三产业占GDP比例的加大以及制造业结构的调整，建筑能耗的比例将继续提高，最终将接近发达国家目前的水平。根据近30年来能源界的研究和实践，目前普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式，是缓解能源紧张、解决社会经济发展与能源供应不足这对矛盾的最有效措施之一。

 

我国城镇建筑能源消耗按其性质可分为如下五类：

(1)北方地区采暖能耗

(2）除采暖外的住宅能耗（照明、炊事、生活热水、家电、空调）

（3）除采暖外的普通公共建筑能耗（办公室、中小型商店、学校等）

（4） 除采暖外的大型公共建筑能耗（写字楼、星级酒店、大型购物中心等）

（5）工业建筑能耗

 

之所以把采暖能耗分出是因为此部分能耗有其特殊性；而把非住宅民用建筑分为普通公共建筑和大型公共建筑是因为这两类建筑的能源消耗量差别巨大。

 

采暖能耗占北方地区建筑能耗的50%以上。在实施建筑节能标准之前建造的建筑冬季采暖平均热指标在30～50W/m²,为北欧相同气候条件下建筑采暖能耗的2～3倍。通过改进建筑设计、加强围护结构保温和有效利用太阳能，可使此部分建筑能耗降低至1/2甚至40%。目前北方城镇建筑近60%采用不同规模的集中供热系统。由于调节不当导致部分建筑冬天太冷夏季过热，开窗散热造成的热量浪费平均为供热量的30%以上。部分小型燃煤锅炉效率低也是造成能耗过高的原因之一。通过建筑保温、管网系统调节、提高热源效率这三方面的改进，我国北方地区采暖能耗至少可降低60%～70%。

 

除采暖外住宅能耗中的用电量为10～30度/（年.M²）。随着人们生活水平的提高目前呈上升趋势；生活热水能耗在大城市中也逐渐加大。推广节能灯和节能家电对降低住宅电耗有重要作用；改进建筑设计、降低夏季空调能耗，也可以使住宅电耗减少3～8度/年.m²,及时开发和推广高效的生活用水装置，可避免由于生活热水需要量的不断增长所导致的住宅能耗的增加。若是商业建筑，因为集中时效的负荷增加，相比较民用建筑，其建筑能耗更大。

 

普通公共建筑的能源消耗性质综合分析看，其照明和电器消耗能源更大。改善建筑设计可降低空调和照明能耗，推广节能灯具及其他用电设备可减少电耗，这两项措施应能使此类建筑能耗降低30%～40%。

 

尤其值得注意的是，大型公共建筑目前仅占城镇总建筑面积的5%～7%，但其用电量为100～300度/（年.M²）,为住宅建筑用电量的10倍以上，还不包括采暖。很是惊人的数字。在我国一线和二线城市，此类建筑的总耗电量大于全市所有居民住宅的总电耗。九五到十五期间我国城市建设的重点是住宅建设，但目前已逐渐转向大型公共建筑。这些将导致建筑用电量的急剧增加，因此必须采取有效措施，抑制这部分能耗的增加。大型公共建筑中，空调用电占50～60%，照明用电占25～35%，其余为电梯和办公电器设备用电。与发达国家比，我国大型公共建筑的平均能耗值高于日本水平，与美国的平均值大体接近。然而调查表明，我国同一地区同一性质的大型公共建筑，电耗差别最大可达一倍。因此对于电耗低的大型公共建筑来说，也有很大的节能潜力。在当前建筑、空调、照明等方面采用先进技术，产生创新性突破，也可以使这部分的电耗降到目前的50%以上

 

即使对于工业建筑，降低能耗也等于降低产品的能耗，提高产品利润率空间。

 

综述来说，我国建筑节能的重点应为：建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。通过这四方面的努力，有可能使我国单位建筑面积平均能耗降低30%～40%，这意味着建筑节能有可能使我国总的能源需求量降低10%。

 

二.建筑节能技术的发展趋势和我国应发展的重点领域

 

1.优化建筑设计

 

建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而，建筑物是个复杂系统，各方面因素相互影响，很难简单地确定建筑设计的优劣。例如加大外窗面积可改善自然采光，在冬季还可获得太阳能量，但冬季的夜间会增大热量消耗，同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。

 

2.建筑围护结构材料和部品

 

开发新的建筑围护结构部件，以更好的满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能，达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有：外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自90年代起，我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用，都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。

 

随着建筑形式的设计多样化、现代化、个性化，外窗和玻璃幕墙、玻璃金属幕墙、玻璃砖幕墙、木玻幕墙、加金属构件的综合幕墙等透光型外围护结构在建筑外立面中的使用越来越广泛。由于其在保温、隔热、采光和吸收太阳光等方面的多重功能，使其成为影响建筑本体能源消耗的主要因素。发达国家从90年代开始就十分重视外窗与玻璃幕墙的节能技术、新产品的开发和推广，可有效降低长波辐射、增强保温的低辐射 LOW-E 玻璃与玻璃夹层充惰性气体和断热窗框、断热式玻璃幕墙技术使外窗的传热系数（u值）从传统的单玻外窗的5.5W/(m².k),降到 1.5 W/(m².k) 以下，从而使透光型外围护结构的热损失接近非透光型围护结构。为了减少夏季通过外窗和玻璃幕墙的太阳辐射，在冬季又恰当地吸收太阳辐射，在各种可调节外遮阳装置和玻璃夹层中间设置可调节的遮阳装置并进行有组织的同排风，也是做好外围护结构的一项必不可少的措施。尤其大型公共建筑，更应采取有效的措施。此外还有，利用建筑围护结构蓄存热量，夜间室外空气通过楼板空洞通风使楼板冷却，白天用冷却的楼板吸收室内热量。这其实是利用了混凝土的惰性原理。在围护结构中配置适宜的相变材料则能更好的产生蓄热效果。

 

开发和推广上述先进技术，可使我国大型公共建筑能耗降低到冬季10 W/m²的水平，仅为目前采暖能耗的1/3，空调能耗可以显著下降。其实，夏季空调的大量能耗是用于室内的温度调节同时如果能采用相变材料等辅助措施，可以在空气湿度高的时候吸收空气中的水分，使其转换为结晶水而封存在材料中，在室内空气相对湿度较低时有重新把水分释放回空气中。这样可维持室内相对湿度在40%-75%的舒适范围内，而不消耗常规能源。目前日本、欧洲都开展了相关研究，国内的研究开发也接近同等水平。这方面的突破将对改善住宅和普通公共建筑的夏季室内环境，降低空调能耗甚至在某些场合取消传统空调起到重大作用。

 

3.通风装置与排风热回收装置

 

对于住宅建筑和普通公共建筑，当建筑围护结构保温隔热做到一定水平后，室内外通风形成的热量或冷量损失，成为住宅能耗的重要组成部分。此时，通过专门装置有组织地进行通风换气，同时在需要的时候有效的回收排风中的能源，对降低住宅建筑的能耗具有重要意义。欧洲在在这些方面已做出丰硕成果，通过有组织的控制通风和排风的热回收，大大降低了空调的使用时间，还使采暖空调期耗热量、耗冷量降低30%以上。由于以前我国建筑本身的保温隔热性能差，通风问题的重要性就远没有欧洲突出。因此相比之下有较大差异。目前需要积极开展相关的研究和产品开发与推广。

 

就排风热回收而言，国内目前已研制成功蜂窝状铝膜式、热管式等显热回收器，这只对降低冬季采暖能耗有效。由于夏季除湿是新风处理的主要负荷，因此更需要全热回收器。目前国内已开发有纸质和高分子膜式透湿型全热回收器，但其性能还待进一步提高。

 

4、各种热泵技术

 

通过热泵技术提升低品位热能的温度，为其建筑提供热量，是建筑能源供应系统提高效率降低能耗的重要途径，也是建筑设备节能技术发展的重点之一。目前在该领域国内外进展情况如下：

1）  热泵型家庭热水机组  从室外空气中提取热量制备生活热水，电到热的转化效率可达3~4。日本推出采用二氧化碳为工质的热泵性热水机，并开始大范围推广。当没有余热、废热可利用时，这种热泵性热水机应是提供家庭生活热水的最佳方式。

2）  空气源热泵  冬季从室外空气中提取热量，为建筑供热，是住宅和其他小规模民用建筑供热的最佳方式。在我国华北大部分地区，这种方式冬季平均电热转换率有可能达到3以上。目前的技术难点是室外温度在零度左右时蒸发器的结霜问题和为适应室外温度在5~-3°C范围内的变化，需要压缩机在很大的压缩比范围内都具有良好的性能。国内外近10年来的大量研究攻关都集中在这两个难点上。前者通过优化的化霜循环、智能化霜控制、特殊的空气换热器形成设计以及不结霜表面材料的研制等正在陆续得到解决。后者则通过改变热泵循环方式，如中间补气、压缩机串联和并联转换等来尝试解决。然而革命性的突破可能有待新型的压缩机形式的出现。

3）  地下水水源热泵   即从地下抽水经过热泵提取其热量后再把水回灌地下。这种方式用于建筑供热，其电热转换率可达到3~4。这种技术在国内外都已广泛应用。但取水和回灌都受到地下水文地质条件的限制，研究更有效的取水和回灌方式，可能会使该技术应用范围更加广泛。

4）  污水水源热泵  直接从城市污水中提取热量，是污水综合利用的一部分。经过专家推测，利用城市污水充当热源可解决成熟20%的建筑采暖。目前的方式是从处理后的中水中提取热源，借助于污水换热器，可直接从大规模的污水中提取热量，实现高效的污水热泵供热，是北方大型城市建筑采暖的主要构成方式之一。

5）  地埋管式土壤源热泵   通过地下垂直或水平买人塑料管，通入循环工质，成为循环工质与土壤间的换热器。在冬季通过这一换热器从地下取热，成为热泵的热源；夏季从地下取冷，使其成为热泵的冷源。这就形成了冬存夏用，或夏存冬用。目前这种方式是初始投资较高，并且要大量地从地下取热蓄热，仅适合低密度的住宅和商业建筑。与建筑基础有机结合从而有效降低初始投资，提高传热管与土壤间的传热能力，将是低密度住宅与商业地产采用热泵解决采暖空调冷热源的一种有效方式。值得进一步研究发展。

 

综上所述，采暖用能占我国北方城市建筑能耗的约50%，通过热泵技术如能解决1/3建筑的采暖，将大大缓解建筑能耗问题，采暖与环境将趋于动态平衡，这恰恰是作为一个环境公司所关心的问题。百铭通过把建筑能耗作为建筑设计的原始出发点，真正地想做建筑精品，做世界上趋于完美的建筑。

 

5 建筑中的可再生能源技术  

 

可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源，资源丰富对环境无污染，是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。如何利用可再生能源满足建筑的制冷采暖需求，是建筑节能的一个重要课题。目前国内针对太阳能光电利用取得了一定的进展，太阳能热水器广泛应用。但是利用太阳能的深度广度还有待进一步开发。还有，风能也是一个可再生的能源，只是在有些地区不够稳定但怎样合理利用好，也是一个课题。所以可再生能源技术的发展一方面是降低产品成本，另一方面更重要的是如何将上述产品和装置有效地与建筑立面设计结合起来，使其成为建筑的一个画龙点睛的亮点和实实在在的好处。