1引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高,人們?cè)谧非蟾邮孢m的居住環(huán)境的同時(shí),也在消耗著越來(lái)越多的能源。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,在發(fā)達(dá)國(guó)家,建筑能耗約占總能耗的40%,在我國(guó),這一比例為25%左右,居各種能耗首位,其中50%以上消耗在冬季采暖和夏季制冷空調(diào)上。隨著世界范圍內(nèi)能源供應(yīng)緊張狀況日益加劇,能源將成為制約各國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要因素。為此,我國(guó)提出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略,建設(shè)節(jié)約型社會(huì),在實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)努力降低單位GDP的能源消耗。而建筑行業(yè)作為耗能大戶,節(jié)能潛力巨大,大力發(fā)展和推廣外墻保溫、太陽(yáng)能光熱和光電、地源熱泵、熱管和相變蓄熱材料等新型建筑節(jié)能技術(shù),在不斷提高人們居住環(huán)境舒適度的同時(shí),降低建筑耗能總量,有效緩解能源的供需矛盾,既具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義,又具有重要的社會(huì)意義和環(huán)保價(jià)值。
2外墻保溫技術(shù)
20世紀(jì)90年代初,外墻保溫技術(shù)開(kāi)始在我國(guó)推廣使用并表現(xiàn)出良好的保溫和節(jié)能效果。其主要方法是在建筑物基層墻體的外側(cè)設(shè)置保溫層(一般為厚度60mm的聚苯泡沫板),在保溫層外面做裝飾層?;鶎訅w和聚苯板之間用專用粘接劑連接,聚苯板用尼龍錨栓固定,然后在保溫層外抹聚合物水泥砂漿保護(hù)層,并壓人耐堿涂塑玻纖網(wǎng)格布,最外層用抗裂膩?zhàn)雍屯苛险移胶脱b飾。
2.1外墻保溫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
根據(jù)對(duì)外墻保溫技術(shù)實(shí)際使用效果進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)該技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)節(jié)能效果明顯。由于保溫層的敷設(shè)具有連續(xù)性,可以避免傳統(tǒng)墻體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的熱橋現(xiàn)象,而且聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)較小,只有0.041W/(m·K),能夠有效地減少室內(nèi)的熱損失和冷損失。采取該保溫措施后,在冬季比較寒冷的東北地區(qū),居住建筑的節(jié)能效果可以達(dá)到50%,在北京地區(qū)則能達(dá)到65%;
(2)可以減薄墻體厚度和減輕墻體的重量,從而增大房屋的使用面積。采用外墻保溫技術(shù)后,在滿足節(jié)能要求的前提下,可以使普通磚墻的厚度從490mm減薄為320mm,從而增加使用面積2%~4%,同時(shí)也節(jié)約了土地等資源的消耗;
(3)能夠增加室內(nèi)環(huán)境的舒適度,并能延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。由于采取了外保溫技術(shù),使得墻體的蓄熱功能增大,當(dāng)室外溫度發(fā)生變化時(shí),復(fù)合墻體的蓄熱可以緩沖室內(nèi)溫度的變化,使人感到相對(duì)舒適;而且由于基層墻體的溫度變化變得比較平緩,產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大大減小,使得基層墻體產(chǎn)生裂縫和變形的可能性降低,因此能夠延長(zhǎng)建筑物的使用壽命;
(4)施工工藝簡(jiǎn)單,使用范圍廣泛。該技術(shù)既適用于多層建筑,又適用于高層建筑;既能滿足新建筑物的節(jié)能要求,也能滿足舊建筑的墻體改造;通過(guò)采取一定的技術(shù)措施和工藝,還能滿足建筑立面設(shè)計(jì)的裝飾要求。
2.2外墻保溫技術(shù)的缺點(diǎn)
雖然該技術(shù)具有上述許多優(yōu)點(diǎn),但在使用中也發(fā)現(xiàn)存在著一定的問(wèn)題,主要有:
(1)和普通墻體結(jié)構(gòu)相比造價(jià)較高。由于該技術(shù)還沒(méi)有在大范圍推廣使用,受批量和原材料的影響,主材聚苯板和輔材粘結(jié)劑、抹面膠漿等材料的價(jià)格還比較高,因此綜合造價(jià)也比較高。根據(jù)地區(qū)不同,采用外墻保溫技術(shù)和普通墻體結(jié)構(gòu)相比,每平米外墻的造價(jià)要偏高30%~40%;
(2)對(duì)主輔材料之間的匹配要求比較高,工序較多,工期較長(zhǎng)。為保證工程質(zhì)量,采用的聚苯板和粘結(jié)材料、錨固材料和外層涂料之間必須有較好的相容性,而且施工工序也比較多,施工周期也相對(duì)較長(zhǎng)。
雖然外墻保溫技術(shù)在推廣和應(yīng)用中還存在著不足,但隨著技術(shù)的不斷完善和國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能要求的不斷提高,一定會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。
3太陽(yáng)能光電和光熱技術(shù)
太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源,越來(lái)越受到人們的重視,應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)2/3以上國(guó)土面積的年日照時(shí)間在2200h以上,年輻射總量在502萬(wàn)kJ/m2以上,為太陽(yáng)能的利用創(chuàng)造了豐富的資源和有利條件。根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用的需要,目前在建筑節(jié)能方面的應(yīng)用可分為光電轉(zhuǎn)換和和光熱轉(zhuǎn)換兩種形式。
3.1太陽(yáng)能光電技術(shù)
太陽(yáng)能光電技術(shù)是指利用太陽(yáng)能電池將白天的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能由蓄電池儲(chǔ)存起來(lái),晚上在放電控制器的控制下釋放出來(lái),供室內(nèi)照明和其他需要。
太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池、充放電控制器、蓄電池、負(fù)荷等部分組成。其中,光電池組件由多個(gè)單晶硅或多晶硅單體電池通過(guò)串并聯(lián)組成,其主要作用是把光能轉(zhuǎn)化為電能;充放電控制器主要用來(lái)控制蓄電池的充電和放電,并具有反向放電保護(hù)功能和極性反接電路保護(hù)功能,還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集;蓄電池為系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備,它的主要作用是將太陽(yáng)能電池所產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái),在用戶需要時(shí)提供能源。
3.2太陽(yáng)能光熱技術(shù)
太陽(yáng)能光熱技術(shù)是指將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行利用的技術(shù)。太陽(yáng)能光熱技術(shù)的利用通??煞种苯永煤烷g接利用兩種形式。
常見(jiàn)的直接利用方式有:(1)利用太陽(yáng)能空氣集熱器進(jìn)行供暖或物料干燥;(2)利用太陽(yáng)能熱水器提供生活熱水;(3)基于集熱一儲(chǔ)熱原理的間接加熱式被動(dòng)太陽(yáng)房;(4)利用太陽(yáng)能加熱空氣產(chǎn)生的熱壓增強(qiáng)建筑通風(fēng)。圖2所示為被動(dòng)式太陽(yáng)房結(jié)構(gòu)剖面圖。
目前技術(shù)比較成熟且應(yīng)用比較廣泛的是蔬菜溫室大棚、中藥材和果脯干燥及太陽(yáng)能熱水器等。其他幾種技術(shù)還處于研究開(kāi)發(fā)階段,且由于一次性投資較大,要想走向市場(chǎng)和大范圍推廣尚需時(shí)日。
太陽(yáng)能間接利用的主要形式有:(1)太陽(yáng)能吸收式制冷;(2)太陽(yáng)能吸附式制冷;(3)太陽(yáng)能?chē)娚渲评?。但目前也還處于研究階段,有的僅僅制造出了樣機(jī),尚未形成定型產(chǎn)品和批量生產(chǎn)。
3.3太陽(yáng)能光熱和光電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
太陽(yáng)能作為一次能源和可再生能源,和傳統(tǒng)化石燃料相比有如下優(yōu)勢(shì):
(1)對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染
由于傳統(tǒng)化石燃料(煤、石油和天然氣)在使用過(guò)程中排出大量的有毒有害物質(zhì),會(huì)對(duì)水、土壤和大氣造成嚴(yán)重污染,形成溫室效應(yīng)和酸雨,嚴(yán)重危害到人類的生存環(huán)境和身體健康,因此急需開(kāi)發(fā)出新的比較清潔的替代能源,而太陽(yáng)能作為一種比較理想的清潔能源,正受到世界各國(guó)的日益重視。
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