宋 巍

(黑龍江省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，哈爾濱 150001)

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關(guān)于東北地區(qū)綠色建筑主要技術(shù)措施的探討

宋 巍

(黑龍江省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，哈爾濱 150001)

文中簡要介紹了綠色建筑在中國的發(fā)展歷程，針對東北地區(qū)的氣候特點(diǎn)，分析了影響東北地區(qū)建筑節(jié)能的主要因素，進(jìn)而提出相應(yīng)的綠色建筑節(jié)能措施。

綠色建筑；節(jié)能；東北地區(qū)；采暖；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；節(jié)能照明

0 引 言

1992年巴西的里約熱內(nèi)盧“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”，與會者第一次明確提出了“綠色建筑”的概念，綠色建筑由此逐漸成為一個(gè)兼顧環(huán)境關(guān)注與舒適健康的研究體系，并在越來越多的國家內(nèi)實(shí)踐推廣，成為當(dāng)今世界建筑發(fā)展的重要方向。

綠色建筑的概念：建設(shè)部組織編制的《綠色建筑評估標(biāo)準(zhǔn)》明確“綠色建筑”為在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境和減少污染(簡稱“四節(jié)一環(huán)?！?，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

綠色建筑的出現(xiàn)標(biāo)志著傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)擺脫了僅僅對建筑的美學(xué)、空間利用、形式結(jié)構(gòu)、色彩結(jié)構(gòu)等方面的考慮，而變?yōu)橹饾u地從生態(tài)的角度來看待建筑設(shè)計(jì)，這意味著建筑不僅被作為生命元素來看待，而更被視為生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)組成部份。

1 中國綠色建筑政策發(fā)展歷程

中國建筑行業(yè)擁有每年近20億m2的竣工量，其中80%以上為高耗能建筑，而既有建筑近400億m2，95%以上為高耗能建筑，能源利用率僅為33%，落后發(fā)達(dá)國家20余年。我國建筑總能耗(包括建材生產(chǎn)和建筑能耗)約為全國能耗總量的30%，其中用于建材生產(chǎn)的能耗占到全國總能耗的12.48%，而建筑能耗中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料保溫性能差、保溫技術(shù)落后，傳熱耗能高達(dá)73%～77%[1]，這讓其他國家瞠目結(jié)舌。

2006年3月7日，我國首部綠色建筑國家標(biāo)準(zhǔn)——《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》出臺，成為我國綠色建筑發(fā)展的里程碑。這是我國第一部從住宅和公共建筑全壽命周期出發(fā)，多目標(biāo)、多層次地對綠色建筑進(jìn)行綜合型評價(jià)的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)。

2009年12月，在哥本哈根氣候變化會議上，中國政府宣布，到2020年，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放，比2005年要下降40%～45%。

2012年1月13日，國務(wù)院發(fā)布《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，其中明確了到2015年全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2010年下降17%的減排目標(biāo)。要求全社會大力開展節(jié)能降耗，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，努力增加碳匯，加快形成以低碳為特征的產(chǎn)業(yè)體系和生活方式。

2013年1月1日，國務(wù)院辦公廳以1號文件形式轉(zhuǎn)發(fā)國家發(fā)改委和住建部聯(lián)合發(fā)布的《綠色建筑行動方案》。其中規(guī)定，在2014年，政府投資項(xiàng)目、大型公建，以及保障性住房執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。并給與符合條件的綠色建筑城區(qū)至少5 000萬元的財(cái)政補(bǔ)貼。

從國家對節(jié)能減排、綠色低碳方面政策的傾斜和逐步的重視程度來看，綠色建筑已經(jīng)逐步從提倡、鼓勵(lì)階段，發(fā)展到強(qiáng)制、獎(jiǎng)勵(lì)階段。綠色建筑在中國的發(fā)展已經(jīng)成為大勢所趨。

2 東北地區(qū)建筑節(jié)能的主要影響因素

“因地制宜”是綠色建筑發(fā)展中不可忽視的一個(gè)重要因素。熱帶地區(qū)的綠色建筑，一旦放到寒冷地區(qū)，很可能就不是一個(gè)綠色建筑，或者是違背綠色建筑的觀念。綠色建筑需要注重地域性，我們國家的氣候、資源、自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)文化在各個(gè)地區(qū)都存在一些差異，嚴(yán)寒地區(qū)和在夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)采用的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是不同的，這些標(biāo)準(zhǔn)對能源的使用、對節(jié)能的措施都有不同的要求，不同的規(guī)定，所以不同地區(qū)使用的節(jié)能技術(shù)也就存在著區(qū)別。

我國東北地區(qū)指由遼寧、吉林、黑龍江等三省構(gòu)成的區(qū)域，土地面積約為126萬km2，占全國國土面積的13%，人口1.21億，占中國全國總?cè)丝诘?.18%。主要?dú)夂蝾愋蜑闇貛Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，夏季溫?zé)岫嘤?，冬季寒冷干燥，冬季長達(dá)半年以上，氣溫基本維持在零度以下，因此東北地區(qū)建筑在冬季采暖時(shí)的能耗不可小覷。

以黑龍江省為例，相對于電力和水資源的消耗，東北地區(qū)供暖熱力的節(jié)約措施是綠色建筑的重點(diǎn)研究方向。近幾年普通建筑的平均采暖能耗基本上在全年總能耗的60%左右，而其中采暖熱力消耗一般超過90%，剩余為采暖所需電力消耗，而節(jié)能建筑和非節(jié)能建筑的供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗值差異巨大，從40 kgce/GJ到70 kgce/GJ甚至80 kgce/GJ之間，可見建筑物的采暖能耗是東北地區(qū)評定是否為綠色建筑的第一指標(biāo)，

影響東北地區(qū)建筑采暖能耗的因素主要分為外部因素和內(nèi)部因素兩方面，而外部因素主要指供熱熱源的供熱效率，內(nèi)部因素則主要是建筑本身的保溫性能以及采暖系統(tǒng)的供暖效率。在政府近幾年大力推行淘汰落后小鍋爐改為集中供熱、供熱系統(tǒng)節(jié)能改造的情勢下，外部因素對耗能的影響已經(jīng)得到改善。而內(nèi)部因素也因?yàn)椤凹扔薪ㄖ?jié)能改造”的提出而逐漸被房地產(chǎn)開發(fā)商重視起來。

就綠色建筑本身而言，影響采暖能耗的內(nèi)部因素是其需要直接面對的節(jié)能設(shè)計(jì)方向，也是綠色建筑重點(diǎn)需要考慮的影響因素。內(nèi)部影響因素的重點(diǎn)之一，即建筑本身的保溫性能，主要檢驗(yàn)的是建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱指標(biāo)及保溫系數(shù)，其決定著需要向建筑物供給的采暖熱能的多少，是建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)能夠體現(xiàn)節(jié)能的主要措施之一，也是房地產(chǎn)界節(jié)能方向的重點(diǎn)研究方向。內(nèi)部因素另一項(xiàng)重要因素，即采暖系統(tǒng)的設(shè)置和運(yùn)行管理，通過提高建筑物采暖系統(tǒng)的供暖效率，可以直接減少熱能損失。

3 東北地區(qū)綠色建筑適用的主要技術(shù)措施

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對建筑能耗、環(huán)境質(zhì)量、以及用戶所處的視覺和熱舒適環(huán)境有著決定性的影響。增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用一般僅為總建設(shè)投資的3%～6%，而節(jié)能效果卻可以達(dá)到20%～40%。通過改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，可以減少夏季室外熱量傳入室內(nèi)，更可以降低冬季室內(nèi)熱量的流失，進(jìn)而減少建筑冷、熱能源消耗。

建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要來自外墻、門窗、屋頂三個(gè)部分，這三部分的節(jié)能技術(shù)也是國內(nèi)建筑界普遍關(guān)注和采用的。

3.1.1 外墻的選擇

在東北地區(qū)，由于氣候寒冷，外墻是保溫御寒的最主要部分，墻體的材料直接影響到保溫的效果。傳統(tǒng)的用重質(zhì)單一材料增加墻體厚度來達(dá)到保溫的作法已不能適應(yīng)節(jié)能和環(huán)保的要求，而復(fù)合墻體越來越成為墻體的主流。復(fù)合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。目前建筑用保溫、隔熱材料主要有巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、加氣混凝土及膠粉聚苯顆粒漿料等。墻體的復(fù)合技術(shù)有內(nèi)附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層三種，我國采用夾心保溫作法的較多。

3.1.2 門窗的選擇

門窗具有采光、通風(fēng)和圍護(hù)的作用，對于住宅建筑而言，門窗的面積占建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的30%左右，而門窗的能耗約占建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損失的40%[2]，是建筑物內(nèi)外進(jìn)行能量交換的主要通道，是最容易造成能量損失的部位。為了增大采光通風(fēng)面積或表現(xiàn)現(xiàn)代建筑的性格特征，建筑物的門窗面積越來越大，更有全玻璃的幕墻建筑。目前，對門窗的節(jié)能處理主要是提高門窗的密閉性能和改善材料的保溫隔熱性能，東北地區(qū)普遍采用的技術(shù)措施是增加窗玻璃層數(shù)、加貼透明聚酯膜、加裝門窗密封條、外門窗四周與墻體連接處縫隙使用嚴(yán)密性較好的聚苯板或聚氨酯等材料進(jìn)行填充[3]、使用中空玻璃、低輻射鍍膜玻璃(low-E玻璃)。從門窗材料來看，近些年出現(xiàn)了鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材、鋼塑整體擠出型材、塑木復(fù)合型材以及UPVC塑料型材等一些技術(shù)含量較高的節(jié)能產(chǎn)品。其中使用較廣的是UPVC塑料型材，它所使用的原料是高分子材料—硬質(zhì)聚氯乙烯。它不僅生產(chǎn)過程中能耗少、無污染，而且材料導(dǎo)熱系數(shù)小，多腔體結(jié)構(gòu)密封性好，因而保溫隔熱性能好。

3.1.3 屋頂?shù)倪x擇

屋頂?shù)谋?、隔熱是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)之一，在進(jìn)行屋頂設(shè)計(jì)的過程中，要注意材料的選擇，盡量使用吸水率較小且保溫效果比較好的材料。常用的技術(shù)措施是在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料用作保溫，如膨脹珍珠巖、玻璃棉等；也有在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫。在英國有另外一種保溫層做法，是采用回收廢紙制成紙纖維，這種紙纖維生產(chǎn)能耗極小，保溫性能優(yōu)良，紙纖維經(jīng)過硼砂阻燃處理，也能防火。施工時(shí)，先將屋頂?shù)尼攲訆A層，再將紙纖維噴吹入內(nèi)，形成保溫層。

3.2 采暖系統(tǒng)的設(shè)置

首先，對用戶供暖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，盡可能的使用最短的供暖管道；

其次，采用新型的保溫材料包敷送暖管道，以減少管道的熱損失。

再次，采用采暖末端裝置可調(diào)技術(shù)，主要包括末端熱量可調(diào)及熱量計(jì)量裝置，連接每組暖氣片的恒溫閥，相應(yīng)的熱網(wǎng)控制調(diào)節(jié)技術(shù)以及變頻泵的應(yīng)用等?？赡軐?shí)現(xiàn)30～50%的節(jié)能效果，同時(shí)避免采暖末端的冷熱不均問題。

近年來低溫地板輻射技術(shù)己被證明節(jié)能效果比較好，它是采用交聯(lián)聚乙烯(PEX)管作為通水管，用特殊方式雙向循環(huán)盤于地面層內(nèi)，該技術(shù)與對流散熱為主的散熱器相比，具有室內(nèi)溫度分布均勻，舒適、節(jié)能、易計(jì)量、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 其他節(jié)能技術(shù)措施

3.3.1 節(jié)能照明

近年來的節(jié)能照明新技術(shù)主要集中在燈具和照明自動控制兩大領(lǐng)域。在燈具領(lǐng)域，除了LED技術(shù)外，電子刺激發(fā)光技術(shù)正在展現(xiàn)出巨大的前景。在照明自動控制領(lǐng)域，各種照明控制和節(jié)能策略不斷將自然光融入人工照明系統(tǒng)。

一般居住建筑使用的LED燈具的功效約為20 lm/W，白熾燈的功效約為15 lm/W。LED燈的單一角度照明性能優(yōu)于白熾燈和熒光燈，白熾燈的發(fā)光效率只有大約10%，熒光燈的發(fā)光效率約為30%～40%，而LED燈的發(fā)光效率則可達(dá)到70%～80%。

電子刺激發(fā)光技術(shù)是一種全新的節(jié)能照明技術(shù)，采用加速的電子撞擊金屬磷來產(chǎn)生光，使整個(gè)燈泡表面炙熱發(fā)光。實(shí)驗(yàn)表明，與白熾燈產(chǎn)生同樣質(zhì)量的光線情況下，比白熾燈節(jié)約高達(dá)70%的能源，使用壽命高達(dá)白熾燈的5倍以上，更重要的是該技術(shù)在照明過程中不需要使用神經(jīng)毒素汞，具有環(huán)保的優(yōu)勢[4]。

照明控制能夠?qū)艟唛_啟和關(guān)閉，或根據(jù)傳感器，包括簡單的計(jì)時(shí)器、空間占用傳感器、人體紅外探測器、關(guān)敏傳感器等發(fā)出的信息來調(diào)節(jié)光亮度，目前常用的傳感器通過聲音來控制燈具。照明控制可以從以下幾個(gè)方面達(dá)到節(jié)能的目的：

(1)通過自動調(diào)節(jié)光亮度或在燈具不適用是自動將其關(guān)閉的方法來減少照明電力的使用；

(2)減少每年燈具使用的小時(shí)數(shù)，進(jìn)而延長燈具使用壽命；

(3)通過減少燈具使用，減低建筑內(nèi)部熱量的產(chǎn)生，從而縮小暖通空調(diào)系統(tǒng)整機(jī)容量，減少建筑制冷需求；

(4)能夠使建筑使用者根據(jù)自身需要控制照明亮度，增加使用舒適度，提供工作效率。

3.3.2 變頻空調(diào)

變頻空調(diào)在誕生20年后，逐漸成為世界空調(diào)節(jié)能發(fā)展新方向。變頻空調(diào)技術(shù)是以轉(zhuǎn)速可變的壓縮機(jī)替代了轉(zhuǎn)速不可變的壓縮機(jī)。采取改變壓縮機(jī)頻率實(shí)現(xiàn)能力變化去滿足制冷(熱)的負(fù)載變化。變頻空調(diào)是根據(jù)房間空調(diào)負(fù)荷的變化對制冷機(jī)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的技術(shù)[5]。目前，我國房間空調(diào)器的季節(jié)能效比為2.5～3左右，而變頻空調(diào)器和戶式空調(diào)的季節(jié)能效比可達(dá)到4～4.5。與傳統(tǒng)定速空調(diào)相比，變頻空調(diào)器的主要優(yōu)勢有六大方面：一是節(jié)能省電；二是精確控溫、舒適性好；三是制冷制熱速度快；四是低溫供暖能力；五是降低環(huán)境噪聲；六是使用壽命長。更重要的是，它是諸多提升空調(diào)能效途徑中最成熟、最有效、也是最科學(xué)的途徑，因?yàn)槟壳笆袌錾系亩ㄋ俟?jié)能空調(diào)大多是以增加熱交換器面積為手段，而這些手段將增加對銅、鋁等材料的消耗，家電節(jié)能應(yīng)向新型技術(shù)手段轉(zhuǎn)變，變頻技術(shù)使空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能效果明顯，且不增加原材料成本，各方面性能都較定速空調(diào)優(yōu)越，可謂一舉多得。

3.3.3 回饋型電梯系統(tǒng)

電梯在輕載上行和重載下行時(shí)，產(chǎn)生大量的動能和勢能，通過曳引電機(jī)轉(zhuǎn)化成再生電能。傳統(tǒng)的變頻調(diào)速電梯，通常利用制動電阻將再生電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，這不僅浪費(fèi)了大量電能而且對機(jī)房環(huán)境和電梯控制系統(tǒng)等帶來不利影響[6]，如果能通過某個(gè)方法或者途徑把這部分位能轉(zhuǎn)變成電能，然后把轉(zhuǎn)換的電能再回收利用，就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目的，這個(gè)原理就是能量回饋節(jié)能技術(shù)的理論依據(jù)。通過有源能量回饋器將大電容中儲存的電量無消耗低回收再利用。從而即達(dá)到節(jié)電的目的，又無耗電發(fā)熱大功率電阻。大大改善了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，有效吸收和利用了運(yùn)動中電梯產(chǎn)生的電能。

3.3.4 綠色建筑管理系統(tǒng)

建立節(jié)能、節(jié)水管理、耗材管理、綠化管理制度，實(shí)施資源管理激勵(lì)機(jī)制，住宅水、電、燃?xì)夥謶?、分類?jì)量，推進(jìn)城市供熱收費(fèi)體制改革，制定合理的熱價(jià)和收費(fèi)辦法，使供暖收費(fèi)貨幣化[7]。

(1)能源監(jiān)測系統(tǒng)

利用通信設(shè)備通過現(xiàn)場總線對低壓配電室電度表和分布在各樓層配電箱(柜)內(nèi)的電表進(jìn)行電度采集，并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量。對用水類型中的傳統(tǒng)水源(市政給水)和非傳統(tǒng)水源(雨水等)進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量。對建筑的供熱量獨(dú)立計(jì)量，加裝熱量表。通過分項(xiàng)計(jì)量，對建筑能耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

(2)建立建筑能效綜合管理平臺

將建筑的自控系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行信息、能源使用信息、環(huán)境質(zhì)量信息等數(shù)據(jù)匯集到建筑能效綜合管理平臺。通過建筑能效綜合管理平臺，可對建筑用能情況進(jìn)行監(jiān)測分析，對發(fā)生的問題進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。同時(shí)，定期進(jìn)行節(jié)能診斷及分析，給出系統(tǒng)和設(shè)備的節(jié)能建議。建筑能效綜合管理平臺可對樓控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對接，從而對用能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行控制。針對建筑的用能系統(tǒng)的具體使用情況和符合特點(diǎn)，提供更加合理高效的運(yùn)行控制策略算法，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低能源消耗。

[1] 戴大為主編.綠色建筑的探索與實(shí)踐[M].湖南人民出版社，2013.

[2] 錢麗娟.淺談綠色建筑中的建筑節(jié)能創(chuàng)新[J].山西建筑，2008.

[3] 白潤波,孫 勇.綠色建筑節(jié)能技術(shù)與實(shí)例[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[4] 馬 薇,張宏偉.美國綠色建筑理論與實(shí)踐[M].中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5] 邵晶晶.海信變頻空調(diào)工作原理與分析[S].南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，2011.

[6] 彭繼慎.一種新型的電梯能量回饋并網(wǎng)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012(3).

[7] 孫廣興.東北地區(qū)建筑節(jié)能政策措施研究[J]. 黑龍江科技信息，2011.

Discussion on the Main Technical Measures of Geen Building in Northeast Region

SONG Wei

(Energy Conservation Service Center of Heilongjiang Province, Harbin 150001, China)

This article briefly introduced the development history of green building in China. According to the climatic feature in northeast region, analyzed the main factors which influenced the building energy conservation in northeast region, and then offered the corresponding energy saving measures of green building.

Green building; Energy conservation; Northeast region; Heating; Building envelope; Energy-efficient lighting

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.03.004

2014-12-27

2015-02-15

宋 巍(1982-)，女，工程師，大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，從事能源咨詢、測試及相關(guān)工作。

TU-023

B

1009-3230(2015)03-0018-05