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中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
溫室設計概念即運用白天太陽光直射其輻射熱蓄集于溫室之中達到其保溫的目的。現今廠房帷幕墻正是運用該理念來達到建筑室內空間保溫的目的,以減少保溫設備所造成的電源浪費。如何保有帷幕墻的優點又能達到節能效益也成為本文研究的焦點之一。本文采用試驗方法,分析驗證了塑鋼與鋁制帷幕墻的節能區別。
一、實驗材料與方法
(一)地理位置
本研究選取某地區兩座工業廠房帷幕建筑,包括塑鋼帷幕外墻建筑與鋁制帷幕外墻建筑,比較受光照壁體面的透光窗材差異所造成的室內溫度梯度與熱阻能力差異。進而與帷幕墻熱傳導系數計測值比對,推估壁體造成室內單位時間節能經濟效益。
(二)實驗材料
本研究的各項測試儀器如:熱電偶線(Thermocouple),依此測量溫度,本實驗采用T-type模式,其測量范圍為-270℃~180℃,其測量精度為2μv。濕度計的目的為測量濕度差,型號為TES-1360,測量范圍為10~95RH,測量精度為0.1RH。風速計目的是測量室內外空氣流速,型號為Model-1006,測量范圍為0~50m/s,測量精度為0.02m/s。照度計型號為IM-3,測量范圍為0.01~199900lux,測量精度為0.01μx。可見光輻射計型號為LI-200SA,測量范圍長波于0.4~1.1μm,輻射強度<3000W/m2,測量精度于15μv。日射計型號為Model-3020,其目的在于測量光輻射強度,其測量范圍于長波0.3~3μm,測量精度為15μv。其所測出的數值以DataLogger收集紀錄最后再傳輸于電腦作統計分析。配合兩座建筑的受光照方位與光照小時特征,選擇東西向計測。計測包括透光帷幕墻壁體及室內墻表面至5.2公尺以內的溫度與濕度環境的垂直與水平分布資料,以制作離壁距離與溫度梯度(℃/m)關系,并計算室內熱得速度(Kcal/hr)與壁體熱阻隔效率()。為避免周圍建筑影響陽光直射。
(三)實驗方法
為了解空間的熱量分層,在廠房配置熱電偶線與資料記錄器,于同一個垂直面計測地面上2.5m與1.5m兩個高度于實墻與帷幕墻面分別計測資料。兩條水平面計測點則包括近透光門窗與實墻部分,距帷幕墻0、5、15、30、50、75、105、140、180、225、285、375、520厘米處等,以及帷幕墻與實墻于骨架、窗框、玻璃墻面之內外測點共55個測點。使用短波日射計、凈輻射計、照度計、熱電偶線、風速計、濕度計、多點微電壓自計儀、資料轉換器等感測裝置同步計測溫度55個位置,外加室內外各1個照度計、短波日射計、凈輻射計資料及相對濕度資料、室內外各1個風速資料等,規劃同步計測61個環境資料,涵蓋晴天日間紀錄。制作室內計測垂直面與水平面的等溫度分布曲線圖,了解各樓層距離帷幕壁體的溫度梯度關系。找出室內溫度代表計測點,以提供日后評估類似建筑的室內溫熱環境之快速檢測位置之依據。依外氣候變化,配合廠房管制措施,在計測樓層的空間未開啟空調狀況下,計測夏季晴天的日間室內外光熱環境及差異。按照室內外空間分布計測資料,完成夏季單位面積帷幕墻的熱阻隔能力估算。分別推估出不透光壁面、透光窗等不同部位的單位面積外熱阻隔能力與內熱保持能力,最后提出兩座廠房在夏季日間外氣候環境的節能能力差異。
二、實驗結果與討論
根據上述實驗方法我們分別探討光熱環境物理條件與兩種帷幕墻隔熱能力、熱收支效能、熱阻能力、節能及不同帷幕墻的耗電量比較,試圖借助數據的比較獲得不同帷幕墻的隔熱與節能效率。本階段計測塑鋼帷幕與鋁制帷幕內外物理環境計測,分別為日射量(w/m²)、可見光輻射量(w/m²)、照度(Lux)、濕度(%)、風速(m/s),實驗結果有助于分析物理環境條件與室內溫度變化的關系。
(一)帷幕墻隔熱能力比較
上午7點開始陽光將直射至室內,8點室內外溫度開始有明顯變化,故以上述的室內標準溫度測點與室外氣溫為基準,分析塑鋼與鋁制帷幕墻的室內外空間、骨架、外框、玻璃材料的隔熱效益。
(二)塑鋼與鋁制帷幕墻室內外溫度比較
算各室內的降溫能力變化,正值表示隔熱佳;負值表示隔熱差。實驗結果顯示:于開始測時兩者隔熱效益最佳,塑鋼制與鋁制帷幕墻兩者分別有5.8與3.74℃的隔熱效益,塑鋼比鋁制帷幕墻隔熱效益高達64%。鋁制帷幕墻模組使空間有蓄熱現象,1小時后室內溫度已比室外高出0.88℃。經過2小時,室內溫度已可高出室外達3.97℃,而塑鋼制帷幕墻尚可保持在2.9℃的隔熱能力。
(三)帷幕墻骨架隔熱能力比較
為更清楚理清不同材質帷幕墻對隔熱效能的差異,本文以帷幕墻骨材的內外溫度差作比較。結果顯示塑鋼骨材于30分鐘時外側溫度達最高,溫度達46.77℃,室內外的隔熱效果達36%;鋁骨架則是在1小時后,外側溫度達50.18℃,室內外的隔熱效益卻只有13%。塑鋼帷幕墻骨架于30分鐘時隔熱效益表現最佳,隔熱效能達15.05℃;而鋁制則是于1小時后表現最佳,達隔熱效能達6.44℃。以30分鐘為例,兩者材料作隔熱效益比較,塑鋼材料較鋁制材料隔熱能力高出3.7倍。(四)帷幕墻外框隔熱能力比較
框材也是帷幕墻的重要組成之一,其熱傳特性也影響室內溫度,故將兩者的框材隔熱效能加以整理。很明顯的塑鋼較鋁制框材隔熱能力高出許多,以30分鐘時為例,塑鋼框材室內外表面溫度分別為35.54℃與42.04℃,隔熱效能可達15%;而鋁制框材室內外表面溫度分別為40.34℃與40.78℃,隔熱效能只有1%。而兩小時中兩者材料的隔熱效能塑鋼材料有3.49℃~6.5℃的效益;鋁制材料只有0.44℃~1.89℃之間的效益。
(五)帷幕玻璃隔熱效能比較
由于塑鋼帷幕墻的玻璃比鋁制帷幕墻玻璃厚了2mm,其隔熱性能與差異性。實驗結果顯示:30分鐘時塑鋼帷幕墻玻璃表現最佳,外內側溫度分別為46.8℃與41.83℃,兩者相差有11%。而鋁制模組玻璃外內側溫度分別為46.65℃與44.39℃,兩者相差僅有5%,不過當鋁制模組玻璃外側于高溫53.78℃與內側為49.67℃,其隔熱能力則提升至8%。玻璃較厚的確也印證有較好的隔熱能力,塑鋼帷幕墻玻璃其溫度分布為4.64℃~4.97℃;鋁制帷幕墻玻璃其溫度分布為1.87℃~4.11℃,兩者隔熱比較最大可高達2.2倍
三、結論與建議
(一)結論
一是玻璃帷幕墻所使用的玻璃材質熱阻R均為0.16‧h‧℃/kacl,塑鋼帷幕墻的窗框熱阻為玻璃的27倍;塑鋼固定窗的窗框熱阻為玻璃的24倍;鋁制帷幕墻的窗框熱阻為玻璃的16倍,故可得知塑鋼窗框材質的熱阻差異不大,并優于鋁制窗框。二是塑鋼與鋁制帷幕墻其玻璃材質相同,但由于墻面使用玻璃面積均在85以上,而骨架與窗框面積所比例極低,因此塑鋼帷幕墻的窗框材料熱阻隔能力雖遠高于鋁制材料,但對于阻隔室內的總熱量效能有限。三是塑鋼帷幕墻與鋁制帷幕墻節省電費比較:塑鋼帷幕墻每月電費比鋁制帷幕墻節省每月電費19以上。
(二)建議
一是建議使用帷幕墻設計時選用較高熱阻的玻璃材質。二是在帷幕墻內側建議加裝高熱阻的構造設施以阻隔外來輻射及降低熱傳遞的問題,適當的空氣層熱阻設計應為產品開發過程一個可深入研究的課題。三是建議在辦公室內側將空調設備規劃為內、外周區,以降低電費支出。四是于帷幕墻外側加裝遮陽板或種植植栽,采用立體綠化的方式,不但可降低輻射熱也可增進美觀及生態等目的。五是塑鋼框材熱貫流率比玻璃低,若面積比增高,可降低熱的透過率。六是帷幕墻采用反射玻璃易造成光害,雖然熱阻隔能力尚可,但不建議使用。七是室內濕度高的地方(如鍋爐房),建議采用干濕分離的方式以減少室內濕度增高,影響夏季熱量提升。
參考文獻:
【關鍵詞】住宅小區;建筑節能;節能設計
一、住宅小區節能設計理念
技術的進步使得空調、暖氣等采暖制冷設備廣泛應用于住宅建筑中,住宅小區建筑一瞬間成為高能耗建筑。據統計表明,我國能源消費總量所占的比例已從上世紀70年代末的10%,上升到近年的30%左右,加之我國大部分地區氣候條件多為冬冷夏熱,煤炭采暖,空調制冷等設備產生的巨大建筑耗能量,對城市生態環境和住宅居住環境造成了一定程度的污染,嚴重影響到居民的身心健康。種種副作用的出現和能源的日益匱乏,使得人們對建筑節能的意識逐步提高,對節能設計的要求也隨之不斷完善。
節能設計是指在少使用或不使用采暖、制冷設備的前提條件下,盡可能采用自然通風,合理建筑總體規劃、加強墻體節能、外門窗節能等措施,讓室內氣溫一年四季維持或接近在人體舒適范圍之內。在進行建筑節能設計時,首先要符合我國現行國家標準《住宅設計規范》要求;其次對住宅小區的節能、綠化生態設計要尊重當地居住生活習慣,適應當地的氣候特征,以發展地方建筑文化為基礎合理節能設計;最后,要統籌全局著眼于城市總體規劃戰略,從經濟性、全局性、地方性出發,結合建筑市場運作,把節能技術和綠色生態建筑相融合,形成一整套住宅產業化技術。總之,在進行住宅小區節能設計時,要始終將“統籌城市總體規劃戰略,發展地方建筑文化,采用新技術、新工藝、新材料等生態節能措施,達到人與自然的和諧統一”,作為建筑節能設計的理念,方能長久服務社會,造福黎民。
二、住宅小區建筑總體節能規劃
住宅小區建筑總體規劃設計應與單體建筑相協調,與節能設計相配合,應統籌考慮建筑宏觀因素,如朝向、方位、日照間距、通風、綠化等, 充分利用當地的天然熱源、自然風等來實現小區內每棟住宅單體夏季都有充足的迎風面,冬季都有充足的日照,通過利用自然能源來滿足建筑通風、采光與采暖的要求,達到建筑節能的目的。其中自然通風就是實現建筑節能的有效手段之一,它可以大大減少空調、暖氣等設備帶來的高能耗,改善室內熱環境,降低建筑物的實際使用能耗。特別是高層住宅建筑群內部易受到回旋渦流的作用,容易出現死角,不利于室內的自然通風,所以調整好建筑單體之間的組合,使每棟建筑物處于周圍建筑物的氣流旋渦區之外,避免出現滯流區,十分重要。同時在總體節能規劃時,建議可以合理利用雨水回收系統,透水地面磚等節能、環保技術以及配套設備(能源供應、小高層給水、公共照明、電梯等)采取節能措施,大力推廣部分太陽能熱水供應系統等先進技術,可以形成全方位的住宅建筑節能體系,能夠實現低能耗、高舒適的住宅居住環境。
三、住宅建筑平面節能設計
實踐證明:建筑平面的巧妙設計能夠獲得良好的節能效果。我國地處北半球,太陽方位角和高度角的變化規律使得南向成為最佳節能的建筑朝向,而且南朝向的建筑與我國夏季盛行的東南風可成垂直關系,容易形成自然通風中的最佳“穿堂風”,避開冬季寒冷的西北風。故建筑平面宜設計成南北向,而且將居民長時間活動的居住空間,如客廳、主臥等設于南向位置,可以很好地利用自然環境,達到室內環境的最大舒適度,為住戶節約空調和采暖的能耗。同時將平面功能比較次要的衛生間、電梯、樓梯、機房等布置于日照、通風條件較差的北向或長時間接受太陽輻射的東西向,可避免冬季西北風灌入,起到很好地保暖節能效果。
四、住宅建筑體型節能設計
建筑設計中,減少建筑物外表面積,適當控制建筑體型系數(即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比),減少建筑面寬,加大進深或增加組合體,也是節能措施之一。從建筑外觀形態上來講,建筑體量大小和平面是否緊湊是影響能耗的兩大因素。所以節能設計時建筑體型的平面、立面凹凸通常不宜變化較大,特別是背陰面北側墻體的凹凸變化和外墻面積的增大均不可過大。總體來說進深大的建筑比進深小的好,長的建筑比短的好,外觀整齊的建筑比凹凸變化的好。換言之就是,建筑體型系數越小,護結構的傳熱損失越小,對建筑節能越有利,對其適當控制可達到有效節能的目的。
五、建筑構造節能設計
對建筑構造節能的設計,個人認為選擇成本適宜、保溫隔熱性能好的維護結構、節能材料及節能技術是實現建筑節能的關鍵。
①墻體節能設計:墻體是住宅建筑護構造的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國住宅小區主要為高層住宅一般由剪力墻結構組成,故大力推廣保溫隔熱性能較好的加氣混凝土砌塊及復合墻體技術結合高效節能保溫砂漿是實現節能設計的重要措施,因為使用此種保溫材料設置在墻體的外側能夠有效的保護主體結構,并延長建筑的使用壽命,有效的減少了混凝土梁、柱等產生的的熱橋效應,而產生“斷橋”作用,達到預期的節能降耗效果。
②門窗節能設計:門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,現在建筑設計為了增大采光通風面積或表現現代建筑的特征元素,住宅建筑的門窗設計越來越大更是有全玻璃的幕墻住宅建筑,以至門窗的熱損失占建筑的總熱損失的40%以上,所以門窗節能也是住宅建筑節能的關鍵,門窗既是能耗散失的敏感部位,又關系到建筑采光、隔聲、通風、立面造型。這就對門窗的節能提出了更高的要求,其節能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能。所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,應盡量減小住宅門窗洞口的面積,控制住宅窗墻比;提高外門窗的氣密性,采用高性能的密封措施,降低空氣滲透率,提高氣密、水密、隔聲、保溫、隔熱等主要物理性能。使用新型的、隔熱性能良好的門窗材料。所有外窗及陽臺封閉門窗采用噴涂鋁合金型材、塑料窗等,避免金屬窗產生的冷橋。也可設置雙玻璃或三玻璃,并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃等諸多措施,均可起到減少能耗損失達到有效節能的目的。
③屋面保溫隔熱節能設計:屋面的保溫也是住宅建筑護結構節能設計的重點。 屋面保溫材料及節能措施選用要點主要為,一是保溫材料不宜選用導熱系數較高、密度較大的材料,以免增加保溫層后導致屋面荷載加大、 厚度過高,使主體結構用料加大造成不必要的浪費; 二是保溫材料不宜采用吸水率較大的材料,吸水率較大的材料在前期施或后期使用過程中因保溫層大量吸水而降低保溫效果及屋面防水層、保護層起鼓, 造成不必要的維修成本。
除了上述保溫節能措施外,屋面還可以采用隔熱降溫的方法來降低建筑能耗,主要做法有: 屋面架空通風、 設計蓄水屋面或采用定時噴水措施、 屋頂種植綠化等。由于南方夏季日照時間較長, 太陽輻射強度大,為防止大量熱輻射透入室內,在屋面增設隔熱層, 這也是減小住宅空調耗能的一項重要構造措施。
六、住宅建筑綠化節能設計
綠化住宅建筑對節能降耗的功效也是不容忽視的,它可以有效改
善小區的微氣候。
①屋頂綠化:即在屋頂種植空中花園,不但美化家園,讓人賞心悅目,還能為住戶提供戶外活動和交往的空間,更重要的是兼具了很好的保溫隔熱效果。
②西墻綠化:植物具有調節氣溫的作用。在日照強烈的墻面,種植植物可以吸收太陽熱量,減少傳入室內的熱源。故最簡單的做法就是在建筑西墻上種植爬墻虎,來遮擋陽光直射墻面,通過葉面蒸發帶走部分能量,減少溫室效應。
③陽臺綠化:陽臺綠化也是綠化系統中的重要環節。具體做法是根據陽臺外沿尺寸的大小,在充分考慮到住戶操作安全方便和易于組織花槽排水后,設計適當寬度和深度的花槽,由住戶自行種植或放置花盆,來美化室內環境,有效調節氣溫。
結語
總之,建筑節能是建筑規劃設計創作、構造等的綜合體, 作為節能設計的一員,我們應從自身做起,從不同角度依據建筑規范,基于節能設計理念,從建筑總體規劃、平面、體形、構造、綠化等五方面綜合考慮,靈活運用各種節能技術措施,趨利避害,進行最優化建筑節能設計,才能為建設節約型社會用盡所能,為實現我國可持續發展竭盡全力。
參考文獻:
【關鍵詞】 綠色;學校建筑;設計;節能
1 綠色學校建筑的選址設計
建筑強調“天人合一”和“因地制宜”的生態思想,所以在綠色學校建筑的設計中應該要兼顧節能和節地兩個方面。選址好的建筑地址,根據地形地貌的狀況來設計綠色學校建筑,可以使用自然采光和通風,影響其內外環境并節約大量的空調耗能。因為冬天冷空氣會對建筑物產生“霜凍”的影響,所以綠色學校建筑不應該被放在洼地、山谷之地,這樣會使其用于采暖的耗能提高。要實現提高建筑節能和采暖效率的水平,必須把綠色學校建筑置于避風、向陽之地。
另外,要注意的是選擇綠色學校建筑用地時,要遵循生態環保的理念,保護周圍已有的生態環境,避免對原有的自然條件和設施產生不利的影響。綠色學校建筑的基本原則中包括不能對建筑周邊環境有破壞作用。同時我們可以通過提高建設用地的利用率,將邊角地變為可用的建筑用地,或者開發地下空間,確定合理的校園容積率,有利于達到節地的目標。
2 綠色學校建筑的布局設計
科學合理的校園建筑布局設計,不僅可以方便師生開展正常的教育教學活動,更是綠色建筑的良好體現。明確合理的出入口、實行人車風流,劃分相對獨立而又緊密聯系的教學區、運動區、生活區,都是有效提高土地利用率的途徑。
做好建筑的良好朝向,主要建筑以南北向布置為主,爭取做到最佳的采光及景觀,合理設置建筑間距,在減少教學樓間的聲音干擾的同時,保證主要用房能夠得到足夠的日照,符合的日照標準要求,減少彼此間的遮擋。對于臨水或者依山而建的校園,更要利用好有利的地形,深入分析布局利弊,做好景觀、節能的有機結合。
3 綠色學校建筑的單體設計
隨著建筑單體節能技術措施的不斷提高,新型的保溫墻體材料、中空隔熱玻璃、屋面保溫材料、節能變頻空調等技術日漸成熟,但我們不能忽略了更廉價環保的技術手段—自然通風和有效遮陽。
3.1 提高自然通風效率
使用自然通風不僅僅能夠減少空調的耗能,能夠在不耗費資源的條件下使室溫降低,而且還可以讓學生生活在新鮮的自然空氣中,對身心健康有很大的幫助。我們在設計通風裝置時要考慮到在夏季主導風方向上應該使用開放式設計,在冬季主導風方向采取封閉式設計。控制好窗墻比以及外窗開窗率,在南向盡量擴大外窗可開啟面積,為過渡季節組織室內自然通風創造有利條件。在條件允許的房間,盡量采用兩側對開窗,形成良好的穿堂風,有利于夏季降溫,降低空調能耗。為了達到獲得良好通風條件的目的,在設計時應該根據氣流的慣性原理,在相鄰的墻面將進、出口的位置錯開分布。
3.2 提供有效遮陽效果
對于我國夏熱冬冷地區來說,夏季東、西墻面的溫度能夠高達40℃,從而可以直接影響到室內的溫度。對綠色學校建筑的遮陽設計能夠起到很好的隔熱作用,可以考慮陽臺、遮陽百葉、垂直綠化等手法來進行處理。設計時應該綜合計算夏天遮陽和冬天日照的不同要求來進行合理的設計,使其在高溫天氣阻擋熱量的進入,在低溫天氣讓人享受足夠的陽光。
4 綠色學校建筑的綠化設計
綠色學校居住建筑的附近如果有大量的水面和綠化,能夠對周圍的氣候進行改善。但是不同的建筑材料對太陽輻射的吸收率是有差異的。通過實地測試發現在夏天,草地表面的平均溫度相對于混凝土地面大概低了4.4℃,相比瀝青地面更是低了7℃左右。綠化的作用是對建筑周圍夏季進行增加濕度、降溫等。相關理論證明,每增加10%的綠化覆蓋率,就可以使溫度下降高達2.6℃;當覆蓋率高達50%,溫度會下降大約13%,這正好可以解除熱島效應。
4.1 建筑周邊的綠化設計
在我國夏季氣候十分炎熱,為了讓從建筑外地面上反射過來的熱能量減少,我們在進行設計時必須選擇對太陽輻射反射率低的用材。通常,可以在建筑外種植草坪和灌木以形成降溫效應,從而使反射到室內的熱量下降。具體來說,就是通過植被進行的呼吸機制帶走相應的熱能,進而讓建筑物周圍的空氣溫度明顯下降。
4.2 建筑屋面的綠化設計
植物可以通過蒸騰作用和光合作用來維持生命,可以改變熱能量的垂直分布方向。對屋面的綠化能夠改變建筑屋面能量的平衡關系。進行屋面綠化的作用不僅僅是增加了城市的植物覆蓋率,而且能夠起到很好的蓄水效果,使得2/3的雨水能被植被吸收,從而進一步促進植被的生長和城市空氣、溫度的調節。通過相關的實測,發現屋面綠化能夠凈化空氣、改善城市的空氣質量,并且可以充分的利用太陽的輻射作用。
4.3 建筑墻面的綠化設計
從美觀的角度來說,墻面綠化可以美化環境,營造一個自然、健康的生活條件;從節能的角度看,可以使起到很好的降溫蓄熱作用;從防止污染來說,能夠減少城市的粉塵污染,有效的緩解熱島效應。墻面的顏色和朝向對其溫度的高低有重要影響。朝南、西的深色墻面,夏季最高可以高達60℃,冬季外墻溫度低達-10℃。對墻面進行綠化設計,能夠有效吸收和反射太陽輻射,起到降溫遮陽的效果,避免墻面承受巨大的溫度差異。
5 結語
綠色學校建筑設計探索了在節能生態建筑的設計實踐。綠色生態節能設計作為比較容易實現的生態手段,具有投資少和節能效應持久的優點,而且一般的學校建筑都可以采用,特別是節能手段與建筑美觀和功能使用結合在一起會更好。
參考文獻
關鍵詞:建筑業 低碳 經濟效益
中圖分類號:F205 文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2010)08-056-02
一、建筑業的支柱產業地位
我國建筑業改革開放后,經過“六五”至“十一五”30年的快速發展,建筑業產值得到了驚人的增長。與1980年相比,在“七五”、“八五”、“九五”、“十五”及“十一五”后期,建筑業總產值分別是1980年的2.35倍、20.19倍、43.56倍、120.42倍,264.4倍。2009年,建筑業總產值達75864億元。建筑業在我國國民經濟中的支柱產業地位得到了廣泛的認同。1988年以來,除了在治理整頓時期和受2008年全球經濟危機的影響,我國建筑業增加值占GDP的比重始終維持5.5%左右,大部分省市建筑業增加值占GDP的比重在5%~8%,部分地區超過了10%。建筑業在相當多地區成為本地財政的支柱性財源,稅收貢獻突出。2009年,由于4萬億元投資對建筑業的初次拉動作用最大,建筑業增加值占GDP比重達到6.7%,創歷史新高。建筑業與國民經濟基本保持同步增長,為經濟的健康、快速發展作出了應有的貢獻。
二、建筑業的高投入與低增值性
建筑業本身是一個龐大的產業系統, 其生產也需要其他部門投入大量的資源。從直接消耗系數來看,建筑業在生產中投入建筑材料及其他非金屬礦物制品業的產品最多;其次,是投入金屬產品制造業產品;第三,是對勞動者的需要。這三者是建筑業的主要直接消耗資源,這三個部門產品的投入量約占到中間投入總量的50%。
建筑業與國民經濟系統中眾多的部門相關聯。建筑業為全社會各個物質與非物質生產部門提供重要物質技術基礎,消耗鋼材、木材、水泥、玻璃、五金等多個行業、2000多個品種、30000多種規格的產品,聯系著整個社會的方方面面。通過對比建筑業與其他行業部門的投入率和增加值率,能夠反映建筑業的增值能力水平。根據近年來中國統計年鑒國民經濟核算中的投入產出數據,增加值率最高的行業是金融保險業,2002年為0.639385,2005年為0.6153393。其次,是農業,同期分別為0.581917和0.5864551。相比之下,增加值率最低的是煉焦、煤氣及石油加工業,同期僅為0.173766和0.826234。
建筑業屬于增加值率較低的行業,同期僅為0.234396和0.2556999,而中間投入率則高達0.765604和0.7443001,是典型的高投入、低效益的行業。由于當前建筑業的增值能力不強,未來的發展必將受到嚴重的影響,如何提高本行業盈利能力將是未來必須解決的問題,否則建筑業的發展是非常有限的。
三、建筑業能耗規模
1.建筑業新建規模及能耗。建筑業作為能源消耗的主要行業之一,在節約能源減少污染排放的工作中占有重要位置。以住宅為例,“十一五”以來,我國年均房屋建筑施工面積474226萬立米,年均房屋建筑竣工面積202419萬立米。據初步測算,我國住宅使用能耗占全國總能耗的20%~27%;從建筑的全壽命周期來看,建筑能耗占了全球總能耗的50%以上,隨著人類生活水平的不斷提高,建筑能耗還有上升的趨勢。
2.行業能耗預測。本文選取第三產業產值占GDP比重、城鎮居民家庭人均可支配收入、施工房屋面積、房地產開發投資額占全社會固定資產投資總額比例、城市人均住宅使用面積、人均公園綠地面積、城鎮新建住宅面積、水電風電核電占能源消耗總量的比例,共8個初始指標。
結合統計年鑒中的數據,運用因子分析理論對與建筑能耗有關的指標進行分析處理,根據BP神經網絡原理,建立了新的建筑能耗預測模型。
選用方差最大正交旋轉法并計算因子得分,建立公因子F為因變量、原始變量X為自變量的因子得分模型:
Fj=βj1X1+βj2X2+…βjpXp j=1,2…,m
最終得到的因子得分系數矩陣如表1所示。
本文將1980~2007年的建筑能耗及其影響因素指標共28組數據作為樣本進行分析,其中選取1989年,1998年及2007年的三年的數據作為模型的測試樣本,其余25組數據作為訓練樣本。采用Levenberg-Marquadt反傳算法對網絡進行訓練,其中目標誤差goal=1e-010;最大循環次數epochs=1000;學習速率LP.lr=0.1;顯示間隔次數=25。為得到輸出結果,通過Y=Sim(net,p_test)進行仿真,網絡輸出結果為:T-test=(0.1704 0.3936 0.8429),建筑能耗的實際結果為:Y=(0.2256 0.3263 1.0000),可以看出最大的誤差僅為0.1571,在合理的范圍內。
利用該模型,對2009年統計年鑒中缺失的2008建筑能耗數據進行預測。根據各指標數據預測得到2008建筑能耗約為45571萬噸標煤,參考政府間氣候變化專門委員會提出的排放因子,按一噸標準煤完全燃燒排放CO2量為2.66噸,排放NOx量為10.50kg,可知2008年預計由于建筑能耗而產生的CO2量為121218.86萬噸,NOx排放量為478.49萬噸。按照我國建筑業的未來發展規模,預計“十二五”建筑業的行業能耗將達到年均61101.47萬噸標煤。
四、“十二五”建筑業低碳經濟的規模效益預測
在全面深入貫徹落實科學發展觀的指引下,“建設資源節約型社會,應對低碳經濟挑戰”是“十二五”時期建筑業發展基本戰略之一。隨著社會各界對建設項目建造水平的要求不斷提高,建筑業節能減排的外部約束加大,產業素質提高成為今后行業發展中亟需解決的問題。在滿足社會發展和民生工程需求的前提下,建筑業必須淘汰落后技術工藝及材料。對此,建筑業企業必須制定建筑低碳經濟應對戰略,在行業主管部門和協會的指引下,盡早全面貫徹落實建筑節能政策,并引導和促進企業技術進步機制形成。
在此環境下,根據新建民用建筑全面執行建筑節能65%設計標準要求,“十二五”期間,依據改革開放30年的建筑業統計數字預測,年均新建城鎮住宅規模將達到年均8.8億平方米,可帶來年均節能效益:節約標準煤39715.96萬噸,減少CO2排放量105644.4萬噸。
五、結束語
建筑業雖然是我國國民經濟的支柱性產業,但建筑業的高能耗致使整個行業的增值能力很低,我們應當看到建筑業向低碳轉型后的巨大經濟效益及未來廣闊的發展空間。因而,在可持續發展與低碳經濟的要求下,建筑業必須拿出切實可性的對策,以利于其未來健康穩定快速的發展。
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一、建筑節約能耗的幾點措施
1.使用納米透明隔熱涂料。納米透明隔熱涂料是新近問世的一種可以讓玻璃既保持高透光性同時又有較好的隔熱效果的高科技產品。納米透明隔熱涂料可采用噴涂或刷涂技術涂與各類建筑物的玻璃上。在夏季,能抑制65%太陽能輻射不進入室內,并能保證透光率達到70%,能使室內溫度低于室外溫度達到4℃~7℃,測試表明,夏天開空調時,空調的耗電量可從原來303度降低到208度,可節電20%~30%左右;在冬季,隔熱涂膜的特殊金屬膜呈透明型、引進可視光,長波長的暖氣能在室內反射,使室內的暖氣(遠紅外線)約90%不外流。
2.建筑節能中太陽能的利用。太陽能是綠色能源中最重要的能源,是取之不盡、用之不竭、廣泛存在的天然能源,其優點是極為豐富、潔凈、安全、價廉,對生態平衡沒有任何影響。
有關資料表明,我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量在3.3×103~8.4×106kJ/(m2?年)之間,相當于2.4×104億t標煤。全國總面積三分之二以上地區年日照時數大于2200h,日照能量在5×106kJ/(m2?年)以上。我國、青海、新疆、甘肅、寧夏、內蒙古高原的總輻射量和日照時數均為全國最高,屬太陽能資源豐富地區;除四川盆地、貴州省資源稍差外,東部、南部及東北等其他地區為資源較富和中等區。
在建筑中加強太陽能的利用是實現可持續發展的重要環節,太陽能可以為建筑供暖、供熱水、供電,甚至能夠提供建筑物的全部能量。我國北方被動太陽房采暖節能60%~70%,平均每平方米建筑面積每年可節約20kg~40kg標準煤,有著良好的經濟和社會效益。
3.注重墻體節能。多年以來,我國建筑墻體一般采用單一材料,如空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等。單一材料導熱系數大,一般為高效保溫材料的20倍以上,由于建筑節能的需要,新型復合墻體已經出現,復合墻體主要通過在墻體主體結構基礎上,增加一層或幾層復合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體很好地發揮了兩種材料的長處,既不會使墻體過厚,又能承重,保溫效果又好,因此,發達國家新建建筑已基本上采用了此種方式。我國要達到節能50%的要求,除部分采用加厚的加氣混凝土單一墻體外,使用復合墻體將是大勢所趨。根據復合材料與主體結構位置的不同,墻體保溫包括內保溫、外保溫、夾芯保溫等。
4.關注門窗節能技術。在整個建筑物的熱損失中,而門窗縫隙空氣滲透的熱損失則占20%~30%。所以,門窗是圍護結構中節能的一個重點部位。門窗節能主要從減少滲透量、減少傳熱量、減少太陽能輻射3個方面進行。減少滲透量可以減少室內外冷熱氣流的直接交換而增加設備負荷,可通過采用密封材料增加窗戶的氣密性;減少傳熱量是防止室內外溫差的存在而引起的熱量傳遞,建筑物的窗戶由鑲嵌材料和窗框、扇型材組成。為此,要加強節能型窗框和節能玻璃等技術的推廣和應用,增大窗戶的整體傳熱系數以減少傳熱量。
塑鋼門窗不僅防噪隔聲功能顯著,防雨水滲漏能力強,空氣滲透量小,更主要的是塑鋼門窗的導熱系數極低,隔熱效果優于鋁材1250倍,在采暖和制冷上,能耗要低30%~50%,室內空調的啟動次數明顯減少,耗電量也顯著減少。
二、建筑節能的經濟效益
節能建筑由于使用了節能材料,往往會增加初期投資,使建設費用增加。但從能量效率方面分析,節能建筑有著非常可觀的效益,并能在一定的年限內回收節能投資費。而且,在節能收益和節能投資平衡后,節能建筑就進入了純收益期,在使用周期內可節約大量費用。從一些節能試點小區實際情況分析,住宅建筑節能投資增加額/住宅建筑本身的造價=6/1。與此同時,從規劃設計的角度來看,可以節約鍋爐供熱設備和采暖系統建設的投資,并且在建成使用后可以節約能源支出,節約運行管理費用。試點表明,節能建筑的投資回收期一般在3年~7年左右。節能建筑經濟分析可參照如下幾個指標來進行。
1.節能投資。節能建筑在一般情況下,加強圍護結構的保溫隔熱性能,建筑工程造價勢必也要相應地提高。在我國,節能50%住宅的投資增長率一般可控制在10%以內。
2.節能收益。隨著國民經濟的發展,節能率指標也在逐步提高。節能建筑的設備運行負荷比傳統建筑小,其維護費用也相應的減少;建筑物由于受到良好的隔熱保溫措施的保護,從中就節省了一筆維護開支。
3.投資回收期。節能建筑的投資回收期一般不應超過8年。
4.生命周期收益。節能投資是一次,而收益是一個長期的過程。因此,更科學合理的分析節能建筑的經濟效益,應該采取建筑物生命周期的計算方法:節能建筑生命周期收益=非節能建筑生命周期總費用-節能建筑生命周期總費用。