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一積極的被動技術
被動技術指以非機械電氣設備干預手段降低建筑能耗,在建筑規劃設計中合理布置建筑朝向、優化遮陽、提高圍護結構的保溫隔熱性能、提倡自然通風等降低建筑供暖、空調、通風等能耗。被動式建筑中建筑師為建筑設計了密封的外殼,建筑幾乎無法得到及散失任何熱量,也無冷風滲透量。其采用超厚的保溫材料和復雜的門窗,通過住宅本身構造做法實現高效保溫隔熱性能,利用人體及家電設備散熱和太陽能為建筑提供熱源,幾乎不使用主動能源,即便需提供其他能源,盡可能采用清潔的可再生能源,在保證建筑舒適度的基礎上提高能源利用效率,實現低能耗乃至零能耗。僅以加厚保溫材料的做法在達到一定的限度后,其節能費效比呈指數式上升,根據國外資料研究,隨著保溫材料厚度的增加,建筑節能費效比急速增加,其間一個驟減點即為一定的保溫厚度后供暖能耗急速降低的效果,則在建筑設計過程,需要我們細化設計要點,選取合理的參數,取得最佳節能費效比。圍護結構保溫和氣密性是建筑物減少能耗,提高舒適性的基礎。65%節能設計標準執行后,圍護結構節能任務分解為40%~45%,即總節能量的60%~70%,可知采取良好節能效果的圍護結構是建筑被動式節能的關鍵技術。
1)積極采用新型保溫材料。以工業廢渣粉煤灰為原料制備SiO2氣凝膠或SiO2—Al2O3復合氣凝膠,將其作為添加材料,制成新型復合保溫材料,可有效改善保溫材料的物理性能,并提高材料防火性能。
2)高性能外窗的研究與利用。高性能外窗是建筑節能重要的工作內容之一。考慮型材、玻璃、密封性能、窗型設計等影響窗戶傳熱系數和密封性能的主要因素,選擇新型型材、Low-E玻璃、新型密封材料等。
3)非承重自保溫體系研究與利用。非承重砌塊自保溫體系是由非承重自保溫砌塊和免拆復合保溫模板構成的一體化新型復合體系。研究保溫砌塊材料、孔型,降低并達到建筑外墻傳熱系數限值,使用免拆復合保溫模板對熱橋部位進行處理,達到系統節能和防火。
二高效的主動技術
被動技術看似被動,其實最大限度的利用自身設計、構造和建筑材料,來主動實現建筑自我形式節能;而傳統意義的主動式節能技術則指優化的設備系統,選用高效的設備實現建筑節能。本文認為兩者是互補關系,前者實現建筑科學合理節約能耗,而后者可使建筑物能耗降得更低,主動式技術的采暖空調及照明是目前建筑能耗的主要構成部分,因此,從“開源節流”的設計角度出發,降低其能耗是建筑主動式節能的關鍵技術。
1)開發利用新能源和可再生能源。大力推動太陽能、淺層地能等可再生能源在建筑領域應用,實施項目示范、城市示范及農村地區縣級示范,完善支持政策,努力提高可再生能源建筑應用技術水平,并做大做強相關產業,增強產業核心競爭力。
2)采用高效建筑供能用能系統及設備。建筑用能中,各種設備消耗的能源最多,占比最大。因此,嚴格按照設計標準及節能措施選取國家要求的高效節能產品。如室內空調器采用高效電機和壓縮機設備;電腦方面采用液晶顯示和自動節電休眠;光源采用高效節能燈具;機電動力設備采用如變頻高效設備,高能效等級電力變壓器等。
3)推行綠色照明工程。建筑照明設計,合理設計與選擇照明燈具,克服照度不適、浪費嚴重,達到綠色照明目標,通過分區集控,實現照明燈具分區開關控制;場景設置,設置常見場景照明控制面板;個人調節,可達到節能的目的,更可體現人文關懷。
4)優化用能系統。建筑用能涉及到冷熱源、輸送效率、用能末端,作為系統整體進行研究,通過技術集成,提高用能系統能效。
運行環節的節能關鍵技術:在可行性技術支持下,對建筑設備實施系統化的運行技術措施,將綠色設計和綠色運行結合,實現理想的節能效果。
1)系統化的運行技術。建筑設備系統運行相互影響、制約,但又相互獨立,從用能設備環節逐步分析,在不同時段、區域、參數優先級策略下,運行管理系統自調整控制方式,以期達到最佳節能及舒適度效果。系統化的運行技術立足建筑運行設備的控制系統集成信息,具有集中管理、分散控制、系統聯動等特點,實現各相關系統之間的軟件聯動控制,確保建筑設備處于高效、節能、最佳運行狀態,并可提供舒適的工作環境。
2)混合照明智能控制技術。混合照明方式,以自然光為主,自然光不足時,輔助以人工光源。將自然光技術與光導管技術相結合,既可擴大自然光利用范圍,又可節約一次能源。混合照明系統智能控制系統由于局部自然光影響,其照度分布為自然光及人工光源照度耦合矢量場,且自然光受外界條件影響較大,則人工照明擬采用調光控制,目前調光控制可分為分階調光控制和連續調光控制。兩種調光方式的比較:分階調光成本較低、容易實現;連續調光可與光導采光系統無縫結合,更具節能潛力,且可防止工作面照度跳變,達到預設定照明效果。
3)中央空調智能控制技術。中央空調系統涉及冷熱源產生環節、輸配網環節及末端環節,各個環節息息相關且相互影響制約,則其控制系統應觀全局而非單個測量參數調控技術的堆砌。基于參數控制模型優化的系統突破傳統的定流量控制模式,實現空調冷媒流量跟隨負荷變化而變流量運行;改變目前用能系統的離散控制,從宏觀上把握及分析建筑設備運行狀況,根據負荷實時在線修正及調整設備運行狀態,特別是對動力設備加減及群控具有明顯的節能效果,特別的,實際運行工況參數與控制模型參數可相互校正,即可自調整系統控制因子,使之更符合實際運行狀況。
三結語
目前,圍護結構的主要節能關鍵技術正不斷地應用到工程中,并取得一定的節能效果,但建筑運行管理環節,還有待加強,確切實現綠色設計和綠色運行結合,達到理想的節能效果。
作者:康守和單位:山西農業大學