第一章 建筑节能基本知识

第一章概述1-1 建筑节能是现代建筑设计的趋势建筑节能是可持续发展概念的具体体现，也是世界性的建筑设计大潮流，同时又是建筑科学技术的一个新的增长点。

设计、建造、使用节能建筑有利于国民经济持续、快速、健康发展，保护生态环境。

一、建筑节能是关系人类命运的全球性课题20世纪世界建筑科学技术突飞猛进，房屋建筑快速发展，在能源危机阴影的笼罩下，各发达国家建筑围护结构的保温、隔热和气密性大有提高，采暖、空调和照明设备与技术日益进步，人们越来越能够在更为优裕和舒适的室内环境中生活与工作。

人类建筑文明取得了前所未有的成就。

然而，人们未曾料到，与这种文明进步相伴而来的是一系列严重的负面影响：在一些密闭建筑物空气中，含有尘埃和细菌以及从建筑材枓、家具和办公用具中释放出来的千百种挥发性有机物，使人体器官受损，影响公众的健康和生命；每年新建和改建的几千万栋建筑，要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料，造成森林的过度砍伐，目前世界森林覆盖率只有22%，而且很不均匀，材料资源的大量开采，带来土地的破坏，植被的退化，物种的减少和自然环境的恶化；住宅与公共建筑的采暖、空调、照明和家用电器等设施消耗了全球约1/3的能源，主要是化石能源。

而这些化石燃料是地球经历了亿万年才形成的，它将在我们这几代人中间消耗殆尽；我们的建筑物在使用能源的过程中排放出大量的SO2、NO X、悬浮颗粒物和其他污染物，影响人体的健康和动植物的生存；世界各国房屋能源使用中所排放的CO2，大约占到全球CO2排放总量的1/3，其中住宅大体占2/3，公共建筑占1/3。

由于CO2排放量的增加，地球大气中CO2的浓度急剧增长，已经从19纪的260 ppm增加到现在的360ppm，而且还在快速增加。

在这多方面的危害中，令世人最为关注的是温室气体CO2的排放。

由于CO2浓度的增加，正在使地球变暖，气温愈益升高，造成两极融缩、冰川消失、海面升高、珊瑚死亡、洪水泛滥、干旱频发、土地沙化、风沙肆虐、疾病流行、物种灭绝等灾难性后果。

近几年全球气候异常，灾害的频繁为多年来所仅见，更加证实了地球变暖的灾害不容忽视。

随着今后温室气体浓度的进一步增加，后果将更加不堪设想。

这就是说，世人在梦想未来世界将更加美好的甜蜜时刻，蓦然回首，竟然发现世界自然环境已经处于大灾大难的边缘，而人类自己正是这场灾难的制造者。

这是大自然对破坏它的人类的毫不留情的“报复”。

为此，许多有识之士已经开始反思：以牺牲资源和环境为代价取得的繁荣和舒适，只可能是短暂和表面的。

在巨大的危险面前，人类必须尽快拯救这个星球，这是一个经过几十亿年演化才产生的生机蓬勃的世界，这是迄今为止所发现的宇宙间唯一有人类生存的星体。

二、建筑节能的世界性努力面对着上述与人类前途命运攸关的全球性问题，21世纪全世界的建筑节能事业，肩负着重大的历史使命，必须全面推进建筑节能，以挽救这个世界。

为此，要做好各类气候区、各个同家、各种建筑的节能工作。

要全方位、多学科地、综合而又交叉地研究和解决一系列经济、技术与社会问题，在进一步提高生活舒适性、增进健康的基础上，在建筑中尽力节约能源和自然资源，大幅度地降低污染，减少温室气体的排放，减轻环境负荷，并正在从多方面作出世界性的努力：1．积极采用新技术节能降耗，尽可能将建筑能耗下降到最低限度从20世纪70年代爆发能源危机以来，发达国家积极采取对策，其单位面积的建筑能耗已有大幅度的降低。

如与我国北京地区采暖度日数相近的一些发达国家，新建建筑每年采暖能耗已从能源危机前的300kW²h/m2左右，降低到100kW²h/m2左右。

尽管节能的经济效益一般会随着节能率的提高而愈益降低，但预计在今后不长的时间内，还将进一步降低至30~50kW²h/m2。

其采用的主要技术是：（1）对建筑围护结构进行高水平的保温隔热。

例如，窗户采取多层窗、中空玻璃、低发射率玻璃、填充惰性气体等方法，使整窗传热系数从1.5~2.5W/（m2²K）降低至1.0W/（m2²K）左右；对外墙加强保温隔热，特别是采用外保温，使外墙传热系数从0.3~0.5W/（m2²K）降至0.1～0.2W/（m2²K）左右；在围护结构保温隔热良好的情况下，室内用砖石、混凝土等重质材料建成厚重结构，以利于蓄存室内热能，调节室温。

（2）采用高能效供热、制冷、照明和家电的设备和系统，减少输热、输冷能耗，充分利用清洁能源，扩大热电联供或热电冷联供，扩大应用热泵、贮能、热回收和变流量技术。

2．最大限度地有效利用天然能源，首先是太阳能在不同的地区，特别是太阳能源比较丰富的地区，太阳能在建筑中应用将得到很大扩展，其应用方面包括：（1）太阳能采暖与制冷。

窗户是利用太阳能的关键部位，其中大有文章，冬季通过太阳照射直接获益得热。

太阳能制冷技术与蓄存技术也会发展。

（2）用太阳能集热器供应热水，提高集热效率和用热的稳定性。

（3）充分利用太阳采光又避免过热，用百叶、窗帘及建筑遮阳进行调节。

（4）利用太阳能光电池发电。

提高太阳能转换率，并降低光电板价格。

（5）其他自然能源，如地热能也将得到利用。

地源热泵可用于建筑采暖与制冷。

风力资源丰富的地方也可利用风能发电。

在沿海地区还可以利用潮汐能发电。

3．充分利用废弃的资源，避免使用对人体有害的物料由于建筑用资源消耗巨大，必须保护好地球资源，尽量减少资源消耗量，提高资源的利用效率；充分利用好废弃的、再生的或可以再生的资源。

（1）工业废弃物，如粉煤灰、尾矿、炉渣、煤矸石、灰渣等数量巨大，根据其性能做成建筑材料扩大使用。

（2）旧有建筑物拆下的材料，如钢材、木材、砖石、玻璃、塑料、纸板等，可重复利用或再生利用。

（3）一些对人体有害的材料，包括目前使用的某些有机建筑材料，会散发出一些有害气体，有些矿物材料会放出有害辐射，这些材料在长期使用条件下对人体健康不利，将逐步停止使用。

与此同时，一些天然材料将更受青睐。

4．利用生态技术建设美好家居建筑绿化也是常见的利用自然生态的方法。

建筑物周边广植树木，有防风、遮阳、蓄水、清新空气及改善景观等效果。

立体绿化，建立屋顶花园和立体花园。

利用生物治理病虫害，使我们的环境清洁美丽，而且无污染。

5．利用传统技术，发展新兴技术使建筑物的使用功能更加符合人类生活的需要创造健康、舒适、方便的生活环境是人类的共同愿望，也是绿色生态环保建筑的基础和目标，为此，21世纪的绿色生态环保建筑应该是：（1）冬暖夏凉。

由于围护结构的保温隔热和采暖空调设备性能愈益优越，建筑热环境将更加舒适。

（2）通风良好。

自然通风与人工通风相结合，空气经过净化，通风持续不断，换气次数足够，室内空气清新。

（3）光照充足。

尽量采用自然光，自然采光与人工照明相结合。

（4）智能控制。

采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制，既可按预定程序集中管理，又可局部手工控制；既满足不同场合下人们不同的需要，又可少用能源。

（5）降低噪声。

创造良好的适宜生活与工作的声环境。

世界是千差万别的，绿色生态环保建筑的发展也会多姿多彩，会随着气候、地区、国家、文化和技术而异，也会随着建筑类型、规模、质量、材料与设备而不同。

但是，提高能源利用效率、生态和谐、可持续发展的道路是一致的。

1-2国外建筑节能现状国外从1973年“国际石油危机”时起，开始重视建筑节能，近年来由于建筑能耗的不断增加和环境污染的日趋严重，更加深了建筑节能的力度，有90多个国家和地区在建筑节能上取得了不同程度的收获。

由于各国国情不同，其建筑能耗也各异，国际上发达国家的建筑能耗一般占其全国总能耗的三分之一左右，图1-1为欧美各国建筑能耗占总能耗的比例。

可以看出，建筑能耗除了与各国的发达程度有关外，还和其所处的地理位置紧密相关，一般高纬度寒带地区的国家建筑能耗均比较大。

二十多年来，一些建筑节能搞得比较好的国家和地区，取得了较好的节能效果，其主要经验是根据各国的具体情况颁布了一系列建筑节能标准，其特点有：图 1-1 欧美各国建筑能耗占总能耗比例1．颁布严格的建筑外围护结构绝热标准，规定了建筑物墙体、屋顶和楼面的传热系数，设计单位按标准进行设计，房产业主按标准进行验收，政府主管部门按标准进行考核。

表1-1为欧洲各国80年代新建房屋的外围护结构的传热标准。

22．根据科技进步不断修正标准参数提高建筑能效，英国近十多年来通过不断修订标准，使其外围护结构的传热系数从80年代初的0.6W/m2²K，降到1988年的0.45W/m2²K，使房屋的保温绝热效果不断提高，表1-2为英国建筑围护结构绝热标准的提高情况。

法国的情况也是如此，它们现行的建筑标准已是第三个节能25%的标准了。

23．高度重视耗能设备的更新换代，用高能效电器和燃气装置取代原有的低质耗能设备。

将不断涌现的新技术运用于建筑是取得建筑节能效果的重要措施，例如推广节能灯、节能电冰箱和高效燃气设备等，如法国1975年以前建成的住宅，目前已有75%以上的建筑采用了集中供暖，大大降低了能耗，欧洲议会通过立法强化建筑节能标准，推广使用高效节能设备。

4．大力推广新型建筑材料，尤其是保温绝热材料和节能窗户的应用对于降低建筑能耗，改善建筑热环境，取得了相当良好的效果，表1-3为英、法、德国人均保温材料用量统计，表1-4为八十年代末各国PVC塑料门窗在门窗中的占有率。

表1-3英、法、德国人均保温材料用量统计表5．积极开展太阳能在建筑中的应用和推行智能房屋计划。

工业发达国家建筑节能的下一个目标就是将改善环境与新能源开发相结合，大力推广利用太阳能。

推行“智能”房屋计划则是解决都市建筑节能的重要途径，美国目前每年以200万套的速度增长。

6．重视既有建筑的节能改造。

现有建筑数总是占建筑总数的很大比例，只有搞好了旧有建筑的节能改造，才能使建筑节能工作大见成效。

欧洲和北美在这方面有许多成功的经验，大大降低了建筑能耗，例如丹麦1992年比1972年采暖面积增加了39%，但采暖能耗却减少了31%。

英国1989年和1970年相比，建筑节能率已达到46.8%。

法国1984年建筑能耗占全国总能耗的42~45%，但到1990年已下降到28%，说明节能改造成效很大。

7．强化建筑节能标准与法规的宣传和普及工作。

许多建筑节能搞得好的国家，均与其对于标准与法规的宣传普及分不开，有些缺乏能源而又寒冷的国家确实做到了对能源供应有危机感，对生存环境有责任感，从而把节约能源看成是保护地球，造福子孙的大事，形成人人自觉的行动。

1-3 我国建筑能耗概况建筑节能是世界性的大潮流和大趋势，同时也是中国改革和发展的迫切要求，这是不以人的主观意志为转移的客观必然性，是21世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点。