【摘要】從世界建筑節能基本發展出發，從建筑能耗的概念、建筑節能中的自然利用和建筑業現行的節能技術等方面探討了我國建筑用能的狀況，結合我國實際情況，探討了建筑節能技術發展策略，對我國建筑節能的發展具有一定的指導意義，也可以作為設計施工單位在節能設計過程中的設計原則和依據。
　　關鍵詞：建筑節能；現狀；戰略；發展
　　一、引言
　　建筑節能概念起源于西方發達國家，從上世紀七十年代初即發生第一次世界性的石油危機以來的30多年中，建筑節能的含義已經經歷了三個發展階段:由最初的“建筑節能”(EnergySavingInBuildings)到緊接著的“在建筑中保持能源”(EnergyConservationInBuildings)，意思就是減少建筑中的能量散失;而最新的叫法則為“提高建筑中能源利用效率”(EnergyEfficiencyInBuildings)，從字面上可以看出，這個叫法就是指出這不是消極意義上的節省，而是從積極意義上提高能源的使用效率。目前雖然在我國還稱為建筑節能，但就其現實意義上來看顯然已經進入到第三層意思，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率。因此，建筑節能就是要在保證和提高建筑舒適度的條件下，合理使用能源，不斷提高能源利用效率。
　　二、建筑節能技術
　　1、建筑能耗的概念
　　就建筑能耗的概念而言，國內外先后存在過多種說法，其中較為典型的說法是建筑能耗包括建筑材料、生產、建筑施工和建筑物使用等幾個方面的能耗。這種說法顯然將建筑用能的范圍擴大了，也與目前國際上通用的統計口徑不符。而目前比較準確的說法是，建筑能耗指建筑使用過程中的能耗，其中主要包括建筑采暖、制冷、熱水供應、炊事、照明、家用電器用能、電梯、通風等方面的能耗。
　　其中各部分能耗在建筑能耗中所占的比例如表1所示。
　　表1建筑能耗各部分所占的比例
　　
　　由表1可以看出，采暖空調部分在建筑能耗中所占的比例很大，因此如何提高建筑的結構節能顯得尤為重要。
　　2、建筑節能中的自然利用
　　在建筑規劃設計中，分析太陽輻射、大氣環流和地理特征等自然因素對建筑能耗的有利或不利影響，通過對建筑方位朝向、建筑體型、太陽輻射、建筑外部空間環境構成等方面進行設計，以期對上述各種自然因素的充分利用或改造，形成良好的居住條件和有利于節能的微氣候環境。
　　（1）朝向
　　建筑物的方位朝向對建筑物的節能效果具有重要的影響。
　　首先，就通風而言，從有利于建筑單體通風的角度考慮，建筑的長邊最好與夏季盛行風方向垂直;但從有利于建筑群體通風的角度考慮，建筑的長邊若與夏季盛行風方向垂直，將嚴重影響后排建筑的夏季通風。
　　其次，就日照而言，夏熱冬冷地區最惡劣的建筑室內熱環境是夏季的東、西曬和頂曬，而從窗戶進入室內的大量太陽熱輻射是夏季室內過熱的主要原因。就夏熱冬冷地區而言，建筑東西朝向墻面平均每日接受的太陽輻射總量要顯著高于南北朝向，故東、西向為該地區建筑的最不利朝向。同時，還應該注意，在較為寒冷的冬季，則要更多的考慮提高日照來減少采暖能耗。所以，好的規劃朝向可以使建筑更多的房間朝向南向，充分利用冬季太陽輻射熱，節約采暖能耗;也可以減少建筑東、西向的房間，減弱夏季太陽輻射熱的影響，節約制冷能耗。
　　（2）路網布置
　　一般而言，當路幅達到足夠寬度時，東西向街道冬至日日照時間最長，且提供了最佳的南北建筑方位配置。因此在規劃路網設置中，在滿足功能景觀要求下，應適當增加東西向道路設置，改善街道外部環境質量，并為下一步建筑設計提供更多的南北向建筑方位配置，為其建筑氣候設計效果提供有力保障。
　　（3）綠化
　　綠化可有效地改善居住區的熱微環境，具有顯著的節能效果。而在建筑設計過程中，充分利用自然與人工綠化，可以降低城市高密度地區所帶來的諸如“熱島效應”、“光污染”等負面影響，改善“小氣候”，創造良好的外部環境。一般而言，建筑綠化環境設計又可分為屋面綠化、地面綠化和立面綠化等。
　　（4）水景
　　由于水面和陸地土壤增熱和冷卻的特性不同，水的熱容量比土壤高3倍、水易透時光線而反射較少。由于水陸之間水平分向的熱量交換、使水域岸邊的氣溫受到明顯的影響。表現在冬季氣溫下降時，水中的熱量能釋放出來．以均衡水域附近地區空氣溫度的急聚下降；同樣，夏季水面吸收的太陽能比陸地多20％一50％、可有效地緩沖水面氣溫的升高、使岸邊氣候不會炎熱。這種由水域產生的夏季降溫、冬季增溫的作用、以緊鄰岸邊最為明顯。即使較小的水面，因為水的蒸發而散失熱量，也能起到微調氣候的作用。為人類的居住創造了非常舒適的環境。現在很多大型樓盤營造園林水景，達到了非常好的效果。尤為明顯的南昆山十字水度假村酒店大堂，臨溪而建，且周邊水景環繞，夏日炎炎，大堂內涼風習習，室內的空調基本形同虛設。
　　（5）體型
　　住宅的體型對其單位建筑面積能耗影響很大，可以說合理選擇體型本身就是節能的開始。而體型系數是影響建筑耗能水平的重要因素，其主要是指建筑物外露面積與其所包圍的體積比值，其中建筑物外露面積系指除地面以外暴露于空氣中的建筑物外表面積的總和。一般而言，體型系數越小，耗熱量越小，即越節能。體型系數小的建筑體型稱為節能體型。建筑在設計過程中盡量選擇最佳節能體型。
　　（6）太陽輻射
　　建筑物所處的室外環境并不是只與室外氣溫有關，還與太陽輻射、風、雨等有關，其中太陽輻射是主要因素，建筑的外立面由于朝向不同其得到(或失去)的太陽能量也不同。冬季輻射得熱，南立面與北立面相差甚大。這就要求在分析建筑物平面形狀時充分考慮太陽輻射的影響。我國夏熱冬冷地區普遍熱濕，隔熱的內容包括太陽輻射熱和空氣熱。就空氣熱而言，空調房間室內外平均溫差一般為5℃左右，然而在太陽輻射下，室外綜合溫度大大高于空氣溫度，室內外平均溫差高達10℃以上。因此隔熱的主要內容是太陽輻射，利用太陽輻射的方位特性可以優化建筑體型設計使其有利于隔熱。
　　3、建筑業現行的節能技術
　　（1）太陽能利用
　　太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，是一種潔凈的最豐富的能源。目前，太陽能的利用主要應用在太陽能的熱利用和太陽能的光電轉換發電方面。太陽能的熱利用是在生活和生產中以太陽能熱水器的廣泛應用為主。太陽能的光電轉換發電是指主要用于光伏電池發電。太陽能電池主要是單晶太陽電池和非晶硅電池。
　　發達國家投入大量資金研究開發太陽能建筑，并取得了很大進展。如國際上開發的低能耗太陽房，應用被動式和主動式太陽能技術和其他節能措施，使住宅外購能源減至非常小的程度。采用的新技術包括：透明絕熱材料、多層低散射鍍層窗玻璃、相變蓄熱材料、熱泵、用于供熱和制冷的太陽能熱水器、高效照明器具等，還有使用光伏電池系統為建筑部分供電的節能建筑。與常規情況相比，節能高達75％以上。
　　建設部的《綠色生態住宅小區建設要點與技術導則》中規定利用太陽能的綠色住宅小區，宜配備輔助能源系統，并大力倡導：盡量使用太陽能中央熱水系統；利用太陽能光伏發電技術時，系統應實現并網發電。近幾年來，我國太陽能屋頂發電并網系統也發展起來。該系統采用了一種新型光電建筑一體化組件，這種光電建筑一體化材料構成一個完整的屋頂體系。
　　（2）圍護結構節能
　　建筑圍護結構組成部件（屋頂、墻、門和窗、遮陽設施）的設計對建筑能耗、環境性能、室內空氣質量與用戶所處的視覺和熱舒適環境有根本的影響。圍護結構的耗熱量要占建筑采暖熱耗的1/3以上，通過改善建筑物圍護結構的熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳人室內，在冬季可減少室內熱量的流失，使建筑熱環境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。
　　① 屋頂節能
　　建筑屋頂是接受太陽輻射最多的圍護結構部位之一，由于屋面面積比壁面面積大，夏季從屋面進入室內的熱量往往占總圍護結構熱量的70％以上。屋頂節能的措施一般采取幾種方式：
　　設置保溫隔熱層：一般采用鋪設隔熱磚或澆注泡沫混凝土，由于隔熱磚較低，里面雖然中空，但空氣很難流動，無法帶走里面的熱空氣；而泡沫混凝土只是作簡單的隔熱作用，所以這兩種措施的隔熱效果都不明顯。
　　遮陽和架空通風：在屋面上設置遮陽構件或架空進行通風處理。遮陽構件中采用較多的是設置屋面瓦，能有效阻擋太陽的輻射。把屋面架空，利用較好的通風把屋面散發的熱量帶走，都取到了較好的隔熱效果。
　　淺色處理：淺色屋頂能大量反射太陽光,可以有效的減少溫室效果，降低建筑物溫度,進而減少空調的使用,達到節能減排目的。白色屋頂可使一座建筑節能20%。美國能源部長朱棣文就建議所有屋頂漆成白色。
　　綠化屋面：綠色植物調節氣溫的作用十分明顯，綠色植物的根系從土壤中吸收水分，通過蒸發作用向空氣中釋放水分，提高空氣的濕度，空氣的氣溫高達35℃時，樹蔭下的氣溫卻只有22℃左右。而照在濃密綠色植物表面的太陽光有70％左右被綠葉吸收，20％左右被綠葉反射回去，通過綠葉的透射光只有10％左右，被綠化的屋頂在夏天的降溫和增濕作用十分明顯。現在綠化屋面有三種模式：簡式輕型屋頂草坪、爬蔓植物屋頂綠化和屋頂花園。
　　② 墻體節能
　　墻體是外圍結構的主體，其所使用的建筑材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量，近年來研究，單一材料導熱系數太大，一般為高效保溫材料的20倍，無法滿足保溫材料組成的復合墻體，這種復合墻體根據保溫材料的位置，有墻內、墻外保溫兩種方式，其中外墻保溫的效果較好，且內保溫復合墻體熱橋對保溫影響較大，我國基本是采用墻外保溫這種方式。
　　③門窗幕墻節能
　　在所有圍護構件中，門窗幕墻保溫隔熱能力最差，尤為隔熱性能，它一般通過輻射傳遞、對流傳遞、傳導傳遞和空氣滲透四種方式，導致建筑物能量流失，普通單層玻璃的能量損失約占建筑冬季保溫和夏季降溫能耗的50%以上，所以門窗是改善室內熱，是環境的重要部位，其性能直接決定著建筑節能的效果，增強門窗的保溫性能、隔熱性能，減少門窗的能耗，能有效改善建筑熱，是環境質量，實現建筑節能，一般可通過提高門窗的氣密性，采用適當的窗、墻面積比的滿足傳熱系數和遮陽系數的要求，采用遮蔽系數和傳熱系數較小的熱反射鍍幕玻璃或中空玻璃，采用遮陽窗簾、遮陽板等，建筑遮陽措施來提高門窗的保溫隔熱性能，以達到有效的節能效果。
　　④遮陽設施
　　熱量的傳遞方式有：熱傳導、熱對流和熱輻射。而太陽輻射的能量傳遞主要方式為熱輻射，太陽輻射時，以光的形式出現，主要為三個波段：紅外線、可見光、紫外線。當太陽對建筑物進行輻射時，由于建筑的外墻和屋面等圍護結構具有較好的熱阻性能，太陽輻射主要透過玻璃進入室內，并對室內環境產生較大的影響。當太陽輻射光線照射玻璃時，其中的紅外線被玻璃吸收，輻射能轉換成熱能，使玻璃變熱，同時可見光和紫外線穿透玻璃進入室內，并被室內物體吸收，室內物體吸收輻射能后轉化成熱能，從而使整個房屋室內溫度升高，特別是高能量的紫外線的輻射作用影響較大。為解決太陽輻射對室內的影響，一般采用兩種方法遮擋太陽輻射，減少對室內熱環境的影響。
　　現建筑遮陽主要有四種方式：窗口遮陽，屋面遮陽，墻面遮陽，綠化遮陽。而其中窗口遮陽最為重要。
　　窗口遮陽主要有幾種方式：固定窗口外遮陽：主要有水平遮陽、垂直遮陽、擋板遮陽三種措施；活動窗口外遮陽：主要有遮陽卷簾、活動百葉遮陽、遮陽蓬、遮陽紗幕等措施；窗口中置遮陽：一般是把遮陽設施放置在雙層玻璃中間，與窗框、玻璃組成整扇窗戶，有著較強的整體性；窗口內遮陽：主要有百葉窗簾、百葉窗、卷簾、拉簾等措施；玻璃自遮陽：主要是利用玻璃自身的遮陽性能，阻擋部分陽光進入室內。
　　屋面遮陽主要是利用屋頂的構件，遮擋太陽隊屋頂的直接輻射。一般采用屋頂構架遮陽和屋頂綠化兩種模式。
　　墻面遮陽主要是利用綠化，專用的遮陽構件對西墻進行遮陽。
　　綠化遮陽主要是在建筑物周邊、墻上、屋頂種植綠色植物對建筑物的墻體屋面進行有效的遮陽，并利用植物蒸發周邊的空氣降低地面的反射以達到降溫的效果。
　　（3）建筑設備節能
　　提高終端用戶用高能效的采暖、空調系統與上述削減室內冷熱負荷的措施并行，才能真正減少采暖、空調能耗。首先，根據建筑的特點和功能，設計高能效的暖通空調設備系統，例如熱泵系統、蓄能系統和區域供熱、供冷系統等。然后，在使用中采用能源管理和監控系統監督和調控室內的舒適度、室內空氣品質和能耗情況。
　　（4）采光照明
　　天然光是人們習慣的光源，人眼在天然光下有更高的靈敏度。因此;在室內再大限度地利用天然光，不僅可節約照明用電，同時對提高室內采光質量也有重要的意義。水立方不僅是一幢優美和復雜的建筑，在天然采光上做的非常成功，整個建筑內外層包裹了一種輕質新型材料ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物），一種透明膜，具有非常好的透光性，能為場館內帶來更多的天然光，使得該場館每天能夠利用天然光的時間達到了9.9小時，一年下來，8萬平方米的“水立方”將節約大量的電力資源。新的采光技術不斷出現，如導光管，光導纖維，采光擱板和導光棱鏡窗等，它們往往利用光的反射、折射或衍射等特性，將天然光引入，并傳輸到需要的地方，以達到節能的目的。人工照明可采用光效高，顯色性好，壽命長，而價格相對低的節能類電光源。
　　
　　四、建筑節能技術發展策略
　　近年來，面對日益嚴峻的能源短缺，節能己經成為我國社會生活的主旋律之一。而在國家發展改革委員會啟動的《節能中長期專項規劃》提出實施的“十大重點節能工作”中，建筑節能的榜上有名也進一步說明了其在這場節能革命中的重要地位。
　　但縱觀目前我國建筑節能的發展，在具體的節能設計的理念上同發達國家還存在著一定差距。在《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》中，雖然明確提出了夏熱冬冷地區室內熱環境和建筑節能設計的指標，也較為詳細地對建筑和建筑熱工節能設計的諸多原則（包括建筑群規劃布置、朝向、形體系數、外窗面積的設計原則）進行了說明，但多是從狹義的建筑系統的角度出發，僅僅對建筑本身的設計進行了規定，而沒有將周邊的環境納入到建筑節能的系統中來;同時，對建筑熱工設計中具體的設計因素，也沒有明確其可能達到的節能效果，而只是列出了設計的要求。這些顯然都是不利于我國夏熱冬冷地區居住建筑節能的開展的。因此，在這些領域，歐洲發達國家的建筑節能經驗顯然值得我們借鑒。
　　歐盟的“CostEfficientPassiveHousesasEuropeanStandards"（CEPHEUS）計劃是歐洲建立基于廣義建筑系統的低成本節能建筑—被動式節能房屋（PassiveHouse）的重要計劃，歐洲委員會（EUROPEANCOMMISSION）是其主要資助方。該計劃的生要目的是驗證建筑被動式節能設計理論的技術、經濟和社會可行性，并通過在五個歐盟國家的250多個試點，示范這項技術在不同類型的建筑中應用的經濟效益〔相較于其他節能技術更低的成本)和節能效果。在這項計劃中，廣泛采用了在廣義建筑系統中一切可以利用的、對建筑能耗有積極作用的建筑因素，在闡明了不同因素對節能貢獻程度的同時，通過廣泛分布的建筑試點，驗證了從廣義建筑系統角度出發所構建的節能建筑的成本優勢和社會可行性。
　　大量研究結果表明，基于廣義建筑系統的被動式節能房屋也是今后我國建筑發展的方向。
　　首先，在住宅系統相關因素與住宅用電密度的回歸分析中較大的判定系數表明，被動式節能房屋利用對住宅系統各個特征因素的規劃和設計，在我國夏熱冬冷地區特定的氣候條件下同樣可以達到較好的節能效果，是一種值得推廣的建筑節能方式。
　　其次，具體的影響因素的研究表明，建筑自身的特征與建筑周邊的環境對住宅的能耗都有顯著的影響，因此，在設計過程中，不應只注重對建筑自身的節能因素的設計，而應站在廣義建筑系統的角度，將建筑和環境作為一個整體來進行節能規劃。這也進一步說明，相較于目前我國的建筑節能設計規范，被動式節能房屋更具優勢。
　　最后，被動式節能房屋闡明了不同節能設計方式對住宅節能不同的貢獻程度，這與本研究中不同設計因素對住宅能耗的影響存在差異的結論相吻合，是我國建筑節能發展過程中需要注意的另一個問題。
　　五、結束語
　　西方發達國家在其發展過程中曾經無節制地使用能源，直到20世紀70年代石油大幅度漲價使世界經濟遭受到能源危機的沉重打擊，世界各國才重視能源問題。由于能源資源條件的限制，新能源的開發在短期內也難以緩解能源供應的緊張局面，許多國家都把注意力集中在常規能源的節約上，“節能”被稱為煤炭、石油、天然氣、核能之外的第五大能源。我國正處于大量消耗自然資源原材料以支撐經濟高速增長的工業化時期，能源對經濟增長的約束作用已經開始顯現，節能己經成為關系到我國國計民生的大事，而建筑作為我國一個重要的能耗源，對其節能方法和節能措施的研究也是刻不容緩，本文運用先進的建筑節能理論，探討了建筑節能的發展現狀。結合我國實際情況，探討了建筑節能技術發展策略，對我國建筑節能的發展具有一定的指導意義，也可以作為設計施工單位在節能設計過程中的設計原則和依據。
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