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專家論壇 

 

淺談建筑節能技術發展方向 

 

    摘要  建筑節能是一個復雜的系統工程,墻體保溫系統只是其中的一個很小的子系統,建筑節能事業未來的發展方向,應該是資源能源的高效利用和最大限度地利用自然能源,如風能、太陽能、光能、水氣能等,建筑節能將更多地考慮環保和安全健康問題,逐步邁向建筑、建筑材料、人與健康、自然環境、社會經濟和諧發展的道路。 
   

    關鍵詞  建筑節能  節能減排  建筑節能技術  
  

   前言
    由于全世界人口不斷增長,資源、能源、環保與經濟社會發展的矛盾越來越突出,我國城市化、工業化進程的不斷加快(目前全球超過50萬人口的城市中,有四分之一在中國,我國城市化發展速度冠全球),所面臨資源、能源、健康、環保等方面的壓力越來越大,因此,國家的節能減排政策與執行力度將越來越嚴,建筑節能工作會更加務實,其要求會越來越高。
城市建筑節能是一個復雜的系統工程,建筑能耗是受多方面因素的影響,我們不要簡單地認為在墻體上貼一層保溫材料就可以把能源消耗降下來。北京市是我國建筑節能開展最早、也是建筑節能65%達標最好的一個城市,但從近年政府調查統計出來的數據顯示,北京的建筑能源消費并沒有降下來,反而增長了約47%,全國其它大城市的情況也是不容樂觀,為什么會產生這樣一個意外的結果,問題究竟出在哪里?筆者對此提出來一些自己的看法和理念,一管之見。

   

     一.    自然環境與健康
    自然環境的形成經歷了最漫長的過程,一切生命都源于自然,是自然給予我們人類的一切。自然界的溫度變化、能量轉換,是自然循環與平衡的需要,也是萬物生長的需要,更是人類健康與生存的需要,人類永遠也離不開大自然這樣一個大生態圈,由于受“溫室效應”的影響,假如未來資源與能源枯竭、全球平均氣溫上升5℃以上,極冷、極熱的環境,人類不可能去抗拒,會別無選擇,只有去適應,能適應才能生存。
 現代人迷戀舒適生活,離自然越來越遠,現階段的建筑節能技術,尤其是墻體保溫隔熱技術,大多是以阻隔冷熱空氣對流的原理,致使新鮮空氣不能循環,造成室內“密閉式溫室”隋性環境,這種“密閉式溫室”需要不停地使用能源與消耗能源,結果是很難節省能源,這就是我們建造了節能房,其能耗降不下來的原因之一。事實上,“密閉式溫室”隋性環境,對人的身心健康的影響也是很嚴重的,“三高”癥(高血壓、高血脂、高血糖)、癌癥、白血病、空調病、免疫力下降、呼吸系統、生殖系統、神經系統等上百種病癥,都與我們長期生活在“密閉式溫室”有密切關系(參考文獻《建筑節能人文科技方面的研究》www.nvrfpu.tw中國保溫建材科技網,作者:周廣德)。
按照自然與健康的法則,冬天的寒冷,人體可以蓄能保養身體,可以將食物產生的熱量抵御嚴寒,避免營養積聚體內形成“三高”癥,而夏天炎熱,則使人體皮膚毛孔張開出汗,排毒排脂,保持人體良性循環和身體平衡,經常在冬季戶外冬泳的人和炎熱夏天在腳手架上汗流滿面干活的建筑工人,很少有“三高”病,這說明大自然的冷和熱,是有益于人體健康的,人造環境對于環境和人的健康是無益的。假如沒有北方的冷、南方的熱,全球氣溫一年四季都是同一個溫度26℃,天空就不會有冷空氣和暖氣流頻繁活動,一點風都沒有,空氣就不能流動;一切的自然現象,包括太陽、月亮、雨露、冰雪、風云、雷電,地震、海嘯、地球引力、氣候冷熱變化等,都是自然平衡的需要,只有地球平衡、自然平衡,人類才可能擁有地球。筆者年幼時無知,曾發過奇想:如能將冬天寒冷所產生的能量用于夏天、把夏天炎熱所產生的能量用于冬天,讓人生活在不冷不熱的環境中,那該有多好啊!如今覺得兒時的這種想法是何等的幼稚和無知!
 

    二.節能、健康和環保
    研究表明,“密閉溫室環境”有損人的健康,它能讓人少于活動,產生惰性,如果居室長期密閉不通風,室內家具、裝修材料等散發的揮發性有害化學物質和人體呼出的二氧化碳難以擴散,會迷漫于空氣中,濃度會越來越高,嚴重影響人體健康。空氣的導熱系數相對較小,流動的空氣導熱系數是最低,在某些情況下,“密閉溫室”所需的實際能源消耗是最高的,其居住的舒適度也是很差的,動車組密閉與保溫性好,但乘座時的健康與舒適性就不如普通火車好,所以,“密閉溫室”對于節能、健康與環保都是不利的。大家可以討論一下:炎熱夏天,我們站在太陽底下,是打傘感到舒服?還是穿上棉衣舒服?寒冷冬天,我們在室內,是穿棉衣節能?還是穿襯衣節能? 
能否真正實現節能、健康和環保,關鍵在于人們對自然環境、健康和環保的認知與領悟程度,樹立生態節能的信心、意識和行為遠比墻體保溫層更重要,少耗能、節能、高效利用能源,就能減輕環境污染,盡可能地創造條件,多一些戶外活動、熱愛自然,主動親近自然環境,感知并適應自然環境變化,無論是爬山、游泳、曬太陽、晨練、旅游、步行、戶外公益活動等都是非常節能、健康、環保的行為。

    三、節能政策 
     全世界都在提倡低碳經濟、低碳生活,我國政府已向全世界表明將減少40-45%的碳排放量,今年兩會后各地都很快行動,用政策和經濟手段抑制能源消費行為,如實行階梯式電價、階梯式水價、按室內溫度計劃取暖費、開征環保稅、資源稅、對再生能源的、綠色能源的開發和利用實行國家補貼等政策,這將對節能減排產生極大影響,可以說今后我們的每一餐飯、每一天生活、每一天工作、每制造和使用一個產品,都要考慮到節能、環保,只有人人參與,全社會共同努力,才能實現節能減排目標。
我國是人口大國,資源與能源緊缺,環境狀況不容樂觀,從國家長遠發展和子孫后代的利益著想,我國室溫標準可調為夏天28-30℃,冬季14-16℃,夏季在室內穿短汗衫,搖搖扇子,活動活動手腕,冬季在室內坐沙發看電視時,穿點厚毛衣、披大衣、穿棉鞋、膝上蓋毛毯未嘗不可。
國家和地方政府的經濟發展要堅持環保、健康至上,警惕城市化后所產生的人口、資源、環保、民生等問題。我們不能為了經濟的不斷增長,而提倡過度消費,必須嚴格限制能耗高、污染重、不環保、不健康的項目和產品,對綠色環保產業繼續加大扶持力度,嚴格控制住宅產業,遵循自然客觀規律,促進經濟社會、人體健康、自然環境的和諧發展。 
   

    四、當前的主要問題
    建筑的能耗主要是圍護結構和門窗兩部分,其中門窗的能耗約占建筑總能耗的61%,而圍護結構約占建筑總能耗的39%,門窗部位是建筑能耗中最高的。因此,如果不解決好門窗等的能耗問題,只考慮墻體保溫,那么建筑節能效果將是十分有限的。
目前各地建筑保溫技術主要還是停留在圍護結構的保溫節能上,圍護結構普遍采用的保溫材料具有高密閉性的發泡塑料類(EPS、XPS、SPU)為主,其應用情況很不理想,業內主要看法集中在以下幾方面的意見: 
    1 .節能效率問題。用這些材料構成的系統,理論上可以節能65%,但實際上并不一定能做到,因為實驗室的數據與實際情況是有差距的。(曾有許多環保組織和健康專家警告人們:冬季寒冷要多開窗戶透氣,門窗不宜長期密閉,夏季炎熱,不宜長時間開空調,否則,會有礙健康)。發泡塑料類保溫材料用于建筑圍護結構上,保溫性好,實際產生節能效益并不會是十分理想)。
    2.安全問題
    發泡塑料類(EPS、XPS、SPU)屬易燃物,全國多起重特大大火災都與這些材料的使用有關,損失慘重。這些材料構成的薄抹灰系統,很容易脫落,特別是在保溫層上貼面磚,其安全隱患極大,常出現砸車、傷人事件,其安全性令行業甚憂,“新規”要求設置防火隔離帶,只是權宜之策,并非理想。
    3.生態環保與健康問題
發泡塑料類(EPS、XPS、SPU)材料屬石化產品,從原料來源到制造、使用、達到生命周期后的回收處理等,會產生高能耗、高污染,屬于非生態環保產品,無論用于建筑內墻,還是用于外墻,都將嚴重影響人居環境和城市自然生態環境。今后建筑物折除后,被廢棄的發泡塑料類(EPS、XPS、SPU),很難回收利用。
    4.系統穩定性問題
發泡塑料類(EPS、XPS、SPU)材料構成的保溫系統,成本高、工藝復雜,系統穩定性差,難以與建筑物保溫同等的使用壽命。按目前的工藝技術、材料應用水平和標準規范,是很難達到質量穩定,質量問題較突出。

    五. 節能技術與措施
    筆者認為,建筑節能與否,同選址,規劃、設計、材料及工藝技術水平、能源利用水平、甚至是建筑物形貌與朝向等有關,還包括供暖系統、采暖設施、空調系統的節能改造、能源的配額限制措施、最大限度地利用太陽能、光能、風能、水氣能等。
墻體保溫層,墻體各方位、各部位,要視氣候環境不同,采用合適的保溫材料和相應的厚度,在我國南方或北方城市、不分建筑物朝向,采用同樣材料或同一厚度(參考文獻:《外墻保溫系統的研究與展望》www.nvrfpu.tw中國保溫建材科技網,作者:北京環益美高分子聚合物研究所總工程師周廣德)。要考慮到保溫效果,又要考慮健康與環境,既要阻隔冷熱空氣對流,又要保持墻體有一定的透氣性和居住的健康舒適性。
屋頂保溫隔熱措施,可以借鑒北京“平改坡”、屋頂綠化等,既可以解決保溫問題,還可以解決防水問題。
門窗的保溫隔熱問題,主要考慮材質和設計,特別是門窗,既要較好的隔熱保溫性能,又要有利于更大效率地利用自然能源。
城市中有很多的空間可以利用起來,如可以開發具有冬暖夏涼的地下室、防空設施,作為群眾納涼、文化、娛樂活動場所。
對陳舊的供暖設施進行技術改良,更換節能燈具,節能灶具,有條件的地方,強制性安裝太陽能、風能設備等。  
  

   六.建筑節能未來的發展方向
   1.保溫材料。
   復合型取代單一材料,無機材料取代有機材料,不燃型取代易燃、阻燃型材料,環保型取代非環保型材料。
   2.節能系統
   簡單實用的系統取代高成本復雜型的系統,獨立系統向整合系統發展。
   3.應用
   更多地利用廢棄材料、環保材料、利用自然能源,更注重系統的實用性、健康與環保性、安全可靠性等。
   4. 建筑節能發展方向
   國家將會出臺更為嚴格的限制能源消費的政策與措施,除完善現有的墻體保溫節能系統外,還將重點發展建筑的自然能源利用系統。
   從長遠打算,今后城市建筑的規劃設計方面,將考慮更多地建造和利用具有能耗最低、最為環保、冬暖夏涼、利用效果最好的地下設施,來免費滿足群眾消暑避寒、健身、休閑、娛樂的需求。 

   綜述
   建筑節能事業的不斷進步,有利于經濟社會的持續發展,更有益于我們的健康生活,可以促進建筑與自然環境、人體健康、社會經濟和諧發展。
                                                     2010年3月31日于北京通州

   附:作者簡介
   周廣德,男,北京環益美高分子聚合物研究所總工程師,從事科技工作二十余年,有多年的理論研究和豐富的實踐經驗,為上千家企業、幾百個工程項目提供過上萬次的專業技術咨詢服務,主持或參與開發新技術、新產品百余項,個人獨立技術項目有八十多個,發表專業論文40余篇,其中有四篇論文獲得優秀論文獎,有兩篇論文入編《中國現代化建設研究文庫》,有多篇論文入選論文集出版,專題技術講座100多場次。主要研究方向:高分子材料、微生物、生態建材、建筑保溫節能技術、內外墻各種膩子、干混砂漿、水基干粉涂料、生態功能性建材料、新型建筑防水材料、防火涂料、相變材料、工程技術服務、專業技術咨詢服務等。

工作單位:北京環益美高分子聚合物研究所
郵編及地址:101113北京市通州區張家灣鎮西 
聯系電話:(010)61568560   61569859 13501258798;
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