中国建筑能耗为何越来越高?

中国建筑能耗为何越来越高?

2010-05-09 14:16:26 阅读10 评论0 字号:

         建筑能耗在能源总消费量中所占比例,已从1978年的10%,1992年的15%,上升到2004年的27.45%。另外,据江苏、河南等部分省市建筑专家们的粗略统计,2008年,两省建筑能耗在能源总消费量中所占的比例已达30%。

国内从1986年就开始推行建筑节能标准,至今已二十多年了,但实际建筑能耗不但未降,反而越来越高,有的人认为,这是由于随国内生活水平的提高,人们对建筑室内环境要求越来越高所致,而有的人则认为是政府支持建筑节能的激励政策、强制措施还不够硬。

建筑节能本来是利国利民、各方共赢的社会大事业,但目前却只是政府部门和建筑节能专家们起劲,而真正的实施者(开发商)、真正的受益者(业主用户)却始终都没积极性,千万不要说老百姓观念守旧,人民(业主)的眼睛是雪亮的,大家的亲身实践体会才是最可靠的,如果建筑能耗真能比过去降低70%、65%,每年能少花几千甚至上万元钱,谁能不积极参与呢?

经本人调查研究,北方供暖地区建筑能耗之所以降不下来,主要是因为按面积摊收供暖费造成的,只有按“热计量”分户收费,人们才会关心、比较哪种建筑更“节能”,只有由终端用户推动建筑节能,才能改变目前北方地区建筑节能“皇帝不急,太监急”的被动局面。

但南方地区建筑多采用分体空调,为什么建筑能耗也降不下来呢?

南方建筑能耗之所以降不下来,主要是因为目前中国建筑行业给南方空调建筑制定的建筑节能标准及其理论概念混乱造成的,传统建筑本来是比较节能的,但这些年实施新的建筑节能标准以后,大家反而搞不清怎样才能让南方建筑节能,有的地区越盲目执行新的建筑节能标准,实际建筑能耗反而越高,许多建筑专业人士对此都有同感。

在探讨这个问题之前,先梳理一下建筑节能的最基本概念: 

建筑能耗虽然是通过建筑设备(暖通空调系统)显现出来的,但具体能耗主要来源于两个方面:建筑结构和建筑设备,建筑节能当然也包括建筑结构节能和建筑设备(暖通空调系统)节能两个方面。节能灯可算作设备节能;用于建筑的地热、太阳能、风能,虽然与建筑节能有关系,但实际属于清洁能源、能源替代领域。

所谓建筑结构节能,是指通过门窗、墙体等建筑围护结构的优化设计来降低建筑能耗,这是整个建筑节能的基础。如果门窗、墙体等建筑围护结构不节能,即使暖通空调系统非常先进,也无法把高能耗建筑变成节能建筑。同样,如果暖通空调系统有问题,或者用户使用习惯不好(运行暖通空调,同时开窗),即使建筑结构节能设计得再好,实际建筑能耗也会大打折扣。

所以,要想真实现建筑节能,既要做好建筑结构节能,也要做好建筑设备系统节能。

所谓建筑设备节能,是指通过暖通空调系统的优化设计,{zd0}程度地降低暖通空调设备系统本身的能耗,主要包括以下几个方面:

 (1).暖通空调设备能量转化效率越高,设备能耗越低。

(2).暖通空调设备负荷功率配置要合适,既不要偏大,也不能偏小,但实际暖通空调设计人员一般都把设备负荷设计得偏大,为了使暖通空调设备负荷设计能正好符合实际建筑能耗。人们编制了很多种建筑能耗评估软件。

 (3).按道理,暖通空调系统的日常运行应针对每天的实际能耗变化,自动做好温度、压力、流量等匹配调控,这样最节能,但必须要匹配真实、可靠的建筑结构能耗和建筑设备运行数据资料。

(4).此外,暖通空调整体管路系统的热损失也要控制好,否则,能耗损失也很高。

 

所谓建筑结构节能,若按传热方向分,包括冬季保温节能和夏季隔热节能。

冬季保温节能,主要是通过建筑围护结构的冬季保温设计,减少室内供暖热量向室外传热,以降低供暖设备的热负荷;

夏季隔热节能,主要是通过建筑围护结构的夏季隔热设计,减少室外太阳辐照形成的热量向室内传递,以降低空调冷负荷。 

以冬季保温为主的北方严寒地区(东北、西北地区),主要是做好建筑冬季保温设计,根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93所提供的建筑保温设计计算方法,主要是通过加大建筑围护结构的热阻和厚度来提高建筑冬季保温性能,以降低供暖设备热负荷。

建筑围护结构主要包括窗体、墙体。

窗户的保温:主要通过采用双层窗户、双层玻璃、玻璃隔热膜,减少室内热量透过玻璃向外热传导和热辐射。

墙体的保温:主要是加大建筑外保温材料热阻、厚度,减少室内热量透过墙体向外热传导。。

 

 以夏季防热为主的夏热冬暖地区(华南地区),夏热冬冷地区(长江流域地区)主要是要做好建筑夏季建筑隔热设计。

窗户的隔热比较容易理解:主要是做好窗户的外遮阳设计,或者通过隔热玻璃、高反射窗帘,来减少室外热量(太阳)向室内辐射红外热量。

墙体隔热比较复杂,包括许多建筑节能专业人士,都把“建筑墙体隔热”与“建筑墙体保温”概念搞混了。把北方的建筑保温技术拷贝到南方,如果仅针对室内外温差对南方建筑实施保温设计,当然是达不到南方“建筑隔热”要求的。因为建筑隔热主要隔的是太阳辐照热量对室内环境的影响。

按照《民用建筑热工设计规范》GB50176-93所提供的建筑隔热设计计算方法,主要通过提高墙体外表面反光性能、外侧墙体保温,内侧墙体蓄冷三种措施,来提高建筑的夏季隔热性能。

《民用建筑热工设计规范》规定了{zd1}隔热指标,即墙体内表面{zg}温度,应低于当地室外{zg}气温的平均值,意思是说,在夏季最热的那{yt},太阳辐照通过墙体传热到达墙体内表面形成的温度。此温度越低于当地年{zg}气温平均值,说明墙体隔热性能越高。

但目前国内建筑节能行业,却普遍规定用暖通空调专业的建筑能耗模拟软件来评估夏季空调建筑的节能效果,甚至按照其模拟算法实施建筑节能设计。

一般能耗模拟软件技术都来源于美国,是模拟美国24小时连续运行空调建筑得到的,美国建筑能耗占其能源总消费量的39%(同时也说明其建筑节能技术并不高),其能耗计算方法也都是根据墙体传热原理来计算能耗,这对计算北方供暖建筑、或者24小时连续运行的空调建筑,还能接近实际能耗。

但对于大多间断开启空调或不开空调的中国南方建筑,墙体传热受自然通风和墙体蓄热变化对能耗影响非常大,所以,所以多数建筑能耗软件的模拟值,都与实际建筑能耗相差很大。

按照建筑能耗模拟软件的建筑传热(保温)能耗计算方法实施建筑节能设计,其建筑隔热性能往往达不到《民用建筑热工设计规范》的{zd1}隔热要求,给这样的建筑配置空调,就相当于给保温不合格建筑供暖一样,实际能耗会非常高。

而且,如果建筑内表面是很厚的重质材料(钢筋混凝土),这样的建筑,即使能达到{zd1}隔热指标要求,当夜晚降温时,内侧墙体仍会释放大量蓄热,200mm厚的水泥墙,升高10℃, 每平米蓄热量高达1.17kwh,100平方米房屋,外墙面积按65平方米计算,即使只降低5℃,释放的蓄热量也高达38kwh,这仍然会给空调造成巨大的冷负荷。

《民用建筑热工设计规范》规定的隔热指标本身就制定的偏低,即使这比较低的建筑隔热标准,也因为执行暖通空调的建筑能耗评估计算方法而普遍被忽略,南方建筑因此怎么可能能节约能耗,所以,南方的建筑能耗这些年不但未降,反而却越来越高。 

虽然《民用建筑热工设计规范》规定的隔热指标不够高,但我们可以利用《民用建筑热工设计规范》给我们提供的建筑隔热计算方法,通过建筑热工设计,{zd0}程度地实现夏季隔热,{zd0}可能地减少夏季空调冷负荷,即:

(1).建筑外墙涂料颜色越浅,表面越光滑,反光率越高,太阳辐照吸收系数越低,建筑隔热性能越好,浅色涂料吸收的辐射热量仅为深色涂料的一半,近红外反光涂料能将大部分阳光能量直接反射出去,建筑隔热效果{zh0}。

(2).建筑外墙保温材料的表面蓄热系数越低、热阻越大,越有利于将太阳辐射热量阻隔在外保温层外,建筑本身的蓄热量越小。如果仅通过建筑外墙涂料和外墙保温材料层能设计,就能接近达到《民用建筑热工设计规范》规定的{zd1}隔热指标,这样的建筑隔热性能才会真正好,空调冷负荷也能大大减小。

(3).建筑内墙表面材料的表面蓄热系数越高、热阻越小,越有利于热交换,越有利于通过夜间通风,使建筑内侧墙体起到晚上蓄冷、白天吸热的xx空调作用。但要实现第(3)点,必须以(1)、(2)点条件为基础。只有通过建筑外墙涂料和外墙保温材料层能设计,使建筑外墙保温材料层能接近达到{zd1}隔热指标,才能{zd0}程度地利用建筑内侧墙体的夜晚蓄冷、白天吸热作用,降低夏季空调冷负荷。(但如果当地的整个夏季昼夜温差都很小,空调通常间断开启,而且运行时间比较短,那么,建筑内墙表面材料的重质材料也不宜设计的太厚,否则,反而会加大空调负荷。也可以在重质内墙表面抹一薄层保温砂浆加以解决,但内墙做保温还应做结露计算,以避免墙体结露)

注:第三条更适用于不开空调、供暖的建筑,或间断开启的空调建筑,不适用于24小时连续运行的空调建筑。

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