绿色建筑的节能与环保措施之环境科学论文

　　摘要：绿色建筑在节能措施中有许多重要专业，本文环境科学论文在建筑专业、能源系统、给排水专业、电气专业等方面做了节能介绍与分析，提出了相应技术措施。
　　关键词：建筑节能；能源系统节能；给排水专业节能；电气专业节能；LEED绿色建筑评估体系；技术措施
　　绿色建筑的概念最早在1992年的联合国环境与发展大会上提出，又叫“可持续性建筑”或“生态建筑”，近年来，它被逐渐引入中国，得到了推广和创新。中国现有建筑八成以上属于高耗能建筑。建筑能耗约占全社会终端能耗的近三成,2006年以来，中国大力倡导节能环保的绿色建筑，目前已经得到越来越多回应。
　　为力推节能减排，中国各大城市都在大力推广绿色建筑。要实现绿色建筑，就需要在建设项目前期策划、可行性研究等阶段考虑到，采取节能措施。我国是个能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重。作为二次能源的能源供需矛盾近年来越来越突出，能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展。节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针，那么节约能源就成为每位项目参建人员必须认真考虑的问题。下面就建筑工程中的各个专业节能措施进行介绍：
　　一、 建筑专业节能技术措施
　　（一）、围护结构节能技术
　　1、墙体节能技术措施的采用
　　在建筑外围护结构中，墙体所占比重最大，通过围护结构的传热耗热量约占75%~80%，墙体保温是建筑节能的重要一环。因而外墙体的保温设计相当重要，必须改变以往老的外围护设计，改为采用新的节能墙体材料。自从节能工作在全国范围内全面启动以来，我国新建建筑墙体节能保温措施基本有三大类：外墙内保温、夹层保温和外墙外保温。
　　(1)外保温：外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，以赋予建筑物良好保温隔热性能的建筑节能措施。除了保温隔热功能以外，由于将绝热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，因而外墙外保温对结构墙体能起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。
　　(2)夹层保温：“夹层保温”技术，即对外围护墙采用分层处理的措施，形成墙体—保温材料—墙体体系，达到保温节能目的。然而由于生产方式复杂，不能有效地解决建筑中存在的“冷桥”问题，夹层保温的做法逐渐被墙体外保温的做法所取代。
　　(3)内保温：“外墙内保温”技术，即在建筑空间内部墙体附加保温材料以达到节能目的。但外墙内保温存在以下问题：一是热工效率较低，外墙有些部位如丁字墙、圈梁处难以处理而形成“热桥”，使保温性能有所降低;二是保温层做在住户室内，对二次装修、增设吊挂设施带来不少麻烦，一旦出现质量问题，维修时会对住户造成很大困扰;三是内保温占用室内空间，减少用户使用面积。
　　采用上述办法后均可取得较好的节能效果。
　　目前普遍采用的外墙外保温技术是相对较好的墙体保温技术，但由于我国墙体保温材料发展还不不成熟，无法满足绿色节能建筑和社会可持续发展的要求。因此，引进、研发技术含量高的保温墙体材料势在必行。实施国标《民用建筑节能设计标准》JGJ26－95新标准，外墙材料有了很大的改变。增加保温效果，将承重粘土砖改为承重空心砖，增加了砖的空隙率，对保温起到了一定的作用，但由于施工砖墙体时，空隙易被砂浆堵住，难以保证保温效果。墙体改革，推动了新型墙体材料的发展，多种节能型墙体应运而生，主要有以下几种：
　　(1)承重空心砌块。它由混凝土和多孔材料组成，具有高强、承重、保温、节能、导热系数低等特点。
　　(2)加气混凝土外墙。加气混凝土产品有粉煤灰加气和砂加气2种，有砌块、条板状，该类产品本身导热系数小，是建筑热工性能较好的一种新型墙体材料。
　　(3)内保温复合外墙。构造特点与单一材料墙相比，构造组合合理，有较高的热绝缘系数，能较好地发挥保温材料的作用，在满足承重要求的前提下，砖墙可适当减薄。
　　(4)夹心复合外墙。将墙体分为承重和保护部分，中间留有20~50mm空隙，内填无机松散或块状保温材料如炉渣、膨胀珍珠岩等，也可不填材料做空气层。
　　除此之外，其它类型还有：粘土多孔内保温外墙，外保温复合墙体，EP保温饰面墙体等等。所有保温材料主要为：岩棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫塑料，水泥膨胀珍珠岩板等，
　　2、门窗节能技术措施的采用
　　在建筑外围护结构中，通过门窗缝隙空气渗透耗热量约占20%~25%。所以改善门窗的绝热性能是节能工作的重点。窗户（包括阳台门上部）是引起辐射热的有利方面，但又是传热损失冷风渗透损失都比较大的不利方面，即窗缝透气，玻璃和窗框的热阻太小，在符合窗墙面积比条件下其节能主要措施：
　　（1）窗户采取增加窗玻璃层数、窗上加贴透明聚酯膜、加装门窗密封条、使用低辐射玻璃（low-E玻璃）、封装玻璃和绝热性能好的塑料窗等措施，改善门窗绝热性能，有效降低室内空气与室外空气的热传导。
　　(2)采用传热系数小的窗体材料，就目前来讲，采用塑钢门窗，尽量减小开窗面积，以及夜间用保温窗帘、窗板等节能措施。
　　(3)减少冷风渗透，加设密封条，提高气密性，如泡沫聚氨脂，泡沫聚乙烯等。
　　(4)加强户门保温，户门采用填有聚苯板或岩棉板的保温防盗门。
　　（二）建筑平面设计的节能要求
　　(1)在建筑设计中建筑体形尽量简洁，减少体形系数，使体型系数控制在0.3以下。建筑体形系数：建筑热工学将建筑物的散热面积与建筑体积之比值称为该建筑的“体形系数”。体形系数越小越有利于节能。从建筑平面形式看，圆形最有利于节能；正方形也是良好的节能型平面；长宽比大的是耗能型平面。这一点，无论从冬季失热还是从夏季得热的角度，分析的结果都是一样的。耗能型平面的建筑，从总图上看相对的周边长度大，占地较多；围护结构消耗的材料、人工等费用相对也高。
　　(2)正确选择房屋最佳方位，充分利用太阳能，保持良好自然通风。
　　(3)楼梯间要封闭。
　　(4)窗墙面积比不应过大。
　　(5)要注意门斗的设计，充分考虑建筑防寒、提高节能效率。
　　二、能源系统节能控制技术
　　(一)采暖专业节能技术措施
　　1、对住宅小区内同一供暖系统中各住户冬季室温不一致，导致能源浪费，应通过对供暖系数进行全面的水力热力平衡计算，实现管网流量的合理分配，使供热质量大为改善，又节约能源。
　　2、新建住宅热水集中采暖系统，应设置分户热量分摊的计量装置和室温控制装置，并在建筑物热力入处设置热量总表。在进行室内采暖系统设计施工时，要求考虑按户热计量和分室温度控制的可能性，是为了从按供热面积计费逐步过渡到按用热量计费，提高住户的节能意识。按用热量计费是建筑节能的关键措施。
　　3、采暖末端装置可调技术：主要包括末端热量可调及热量计量装置，连接每组暖气片的恒温阀，相应的热网控制调节技术以及变频泵的应用等。可实现30％-50％的节能效果，同时避免采暖末端的冷热不均问题。
　　（二）空调与通风专业节能技术措施
　　1、空调系统当采用集中热源和冷源时，应配置热量和冷量计量装置。户内中央空调系统的各房间应满足可调节风量和进行温度控制的要求。居住建筑的空调系统，应加强自然通风，充分利用室外的自然冷却能力，降低空调负荷。
　　2、新风处理及空调系统的余热回收技术。新风负荷一般占建筑物总负荷约30%-40％。变新风量所需的供冷量比固定的最小新风量所需的供冷量少20%左右。新风量如果能够从最小新风量到全新风变化，在春秋季可节约近60％的能耗。通过全热式换热器将空调房间排风与新风进行热、湿交换，利用空调房间排风的降温除湿，可实现空调系统的余热回收。
　　3、各种辐射型采暖空调末端装置节能技术。地板辐射、天花板辐射、垂直板辐射是辐射型采暖的主要方式。可避免吹风感，同时可使用高温冷源和低温热源，大大提高热泵的效率。在有低温废热、地下水等低品位可再生冷热源时，这种末端方式可直接使用这些冷热源，省去常规冷热源。
　　三、给排水专业节能技术措施
　　1.合理分区。给排水工程设计中,如果分区压力选择过大,卫生器具给水配件可能会由于长时间超压而容易产生水流泄漏和能源的浪费。
　　《规范》第3.3.6条规定,建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统,宜采用分区并联供水或分区减压的供水方式。如果从节约能源的角度考虑,设计中有条件的情况下最好采用分区并联的供水方式,合理的供水方式可节能25％~40％。
　　2、设置减压节流装置。《规范》对高层建筑生活给水系统应竖向分区的要求是各分区最低卫生器具配水点处的静水压力0.45～0.55MPa;且规定了水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管）,宜设减压或减压设施;但要求各分区最不利配水点的水压,应满足用水水压要求。
　　3、采用节能型热水器。太阳能热水器利用光热转换原理,把太阳光作为能量供其系统转化为热能,能够提供洗浴和采暖热水,辐射能量大、时间长、运行费用低、使用寿命长、无污染、无噪音、无危险,应用于热水供应系统中,不仅节能而且环保无污染。热泵热水器是新型节能环保热水装置。通过吸收空气中的热量,利用制冷剂温差吸热和压缩机做功,来制取50℃以上的生活用热水,提高了热效率,利用了可再生能源。
　　四、 电气专业节能技术措施
　　1、供配电系统的节能设计。根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
　　2、变压器的节能设计。减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：ΔΡ=Ρo+β²Ρκ，式中ΔΡ--变压器的有功损耗(KW)Ρo-变压器的空载损耗(KW)Ρκ-变压器的短路损耗(KW)β-变压器的负载率。
　　(1)Ρo作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。
　　(2)Ρκ是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。
　　(3)在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。
　　3、照明的节能设计。随着人类社会的发展，对环境污染日益重视，对建筑照明工程也提出所谓“绿色照明工程”。1992年10月美国政府对能源的利用公布了有关政策条例，美国议会对节约能源形成了方案。随后，美国政府环境保护署正式提出了“绿色照明工程”（GreenLightingEnginering）计划。其具体内容为：采用高效少污染的光源，提高照明质量、劳动生产率和能源有效利用水平，节约能源、减少照明费用、减少火力发电工程、减少有害物质的逸出和排放，达到保护人类生存环境的目的。美国专家预测，如果顺利实施绿色照明工程，一方面可以改善照明质量，一方面可以节约50%的照明用电量。
　　照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，通常的节能措施有以下几种：
　　(1)充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。
　　(2)照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间(场所)应优先采用高效发光的荧光灯(如T5、T8管)及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
　　(3)广使用低能耗性能优的光源及用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。我们现在在照明设计中逐步采用T8及T5系列细管荧光灯。T5灯管的14W与T8灯管的18W照度相近。在保证同样照度的情况下，我们如果选用T5灯管，则降低了功率，节约了电能。
　　(4)改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
　　五、绿色建筑评估体系
　　LEED是（LeadershipinEnergy&EnvironmentalDesignBuildingRatingSystem）的简称，目前在世界各国的各类建筑环保评估、绿色建筑评估以及建筑可持续性评估标准中，被认为是最完善、最有影响力的评估标准。LEED由美国绿色建筑委员会(USGBC)于1994年开始制定，1999年正式公布第一版本并接受评估申请。LEED是一种高效能绿色建筑的市场导向式自愿性评估系统，用以鼓励可持续性建筑的发展与实行，并提供业界作为设计更健康、更环保与更有利润的建筑物的准则。
　　随着LEED绿色认证资格考试在中国展开，相信会使更多的人了解LEED绿色评估体系，从而检验中国的节能建筑的各项指标。中国建筑节能功效将接受国际衡量，上海世博项目、北京世纪财富中心等项目已经接受了LEED的评估，事实证明中国的一些先进的项目已经可以达到国际的绿色建筑标准，同时也为在建项目提供了标度。LEED不仅仅是个评估标准，随着在中国工作的开展，节能的理念也会影响到身边的每一个人。也希望LEED使中国建筑节能事业的发展到一个新的高度。
　　六、论文结束语
　　综上论文所述，节能技术是多方位、多专业的，不但在建筑的形体、朝向、高度等方面有重要因素，而且涉及材料、外墙、门窗、屋面、能源专业、电气专业等方面，只有在工程设计及施工中牢牢树立节能意识，遵照有关法规，精心设计，精心施工，尽量采取新技术、新工艺、新材料，才能做到节约能耗，提高热效率，达到建筑节能的目的。
　　为了实现我国可持续发展战略,建筑节能势在必行。只要结合我国国情和实际情况,综合利用各种节能技术措施,趋利避害,必定可以获得显著的节能效果。只有牢固树立科学发展观,充分认识建筑节能工作的重要性,严格地执行建筑节能标准,到2020年我国住宅和公共建筑建造和使用的能源资源消耗水平要接近、或达到现阶段中等发达国家的水平这一目标定能实现。
　　参考文献：
　　1、智能建筑节能与环保中国建筑科学研究院施鉴诺吴元炜
　　2、建筑电气设计与施工中国建筑工业出版社唐海主编
　　3、居住建筑节能设计标准DBJ14-037-2006
　　4、吴盛伟,李莲秀.现代住宅给排水设计初探［J］.基建优化,2003,（4）.