建筑的節(jié)能改造和太陽能利用

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［摘 要］節(jié)約能源和利用太陽能是發(fā)展經濟和保護環(huán)境的國策，本文以實例介紹建筑的節(jié)能改造和太陽能的初步應用。

［關鍵詞］節(jié)能改造；太陽能；環(huán)境保護

1前 言

節(jié)約能源和利用太陽能是致力于發(fā)展國民經濟和清除城市環(huán)境污染的國策。我國在制定“六五”計劃時，曾提出到20世紀末將國民經濟總產值翻兩番的奮斗目標，當時測算的全國能源生產能力只能翻一番，所以在80年代初我國就制定了節(jié)能分兩步走的戰(zhàn)略計劃。對于建筑業(yè)，除應對原有建筑逐步實現節(jié)能改造外，80年代新建建筑的能耗應比原有建筑能耗降低30%，90 年代新建建筑的能耗應比80年代建筑能耗再降低 ，使 世紀末實現節(jié)能50%的奮斗目標。節(jié)約能源的目的是為了彌補能源生產能力的不足，而充分利用取之不盡用之不竭的太陽能，既可補充能源的不足又可以避免城市的空氣和環(huán)境污染。早期的治理城市污染主要是植樹造林防止風沙和改造采暖及工業(yè)鍋爐減少煙霧污染，隨著國家經濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，由工業(yè)廠房和交通運輸車輛等排放出的大量廢氣廢物對城市大氣和環(huán)境的污染愈加嚴重，為了有效治理城市污染，一些利用太陽能的機械、取暖設備、交通工具等普遍受到人們的重視。因此，節(jié)約能源、利用太陽能、保護城市大氣和環(huán)境具有緊密的相關性。本文僅以工程實例的分析計算，闡述建筑的節(jié)能改造和太陽能的初步應用成果。

2建筑的節(jié)能改造

目前的建筑節(jié)能主要是通過提高設計標準來降低建筑的能耗，包括加強建筑圍護結構的整體保溫隔熱能力和增強門窗的密閉性。我國東北地區(qū)普遍采用的是具有保溫隔熱夾層或空芯隔熱層的490厚墻體和有架空層的重屋頂及雙層窗、密閉門來實現建筑的低能耗。大部分北方地區(qū)建筑節(jié)能的措施與東北地區(qū)相仿，但墻體的保溫隔熱層通常設置在外墻的內側，層頂為有架空層的普通屋頂。南方地區(qū)則采用空芯砌體墻和有架空層的屋頂使建筑達到保溫隔熱的效果。近年來，很多建筑構件廠研制出多種節(jié)能墻體材料，如聚苯乙稀水泥板、有隔熱層的復合板、多功能門窗等，這些建筑材料的應用為我國的建筑節(jié)能提供了更多的途徑。

對于原有建筑的節(jié)能改造不能采用與新建建筑同樣的處理方法，這是因為原有建筑特別是住宅不可能實行大批住戶的搬遷和折除室內裝修進行節(jié)能改造。因此，原有建筑的節(jié)能改造應以在室外進行處理為主，以便減小對住戶日常生活的影響，設計時還應注意外掛保溫隔熱層的吊掛強度、抗沖擊力、表面防水及耐久性。

以14層內澆外掛混凝土大板樓的節(jié)能改造方案為例，在建筑的外墻外表面粘掛40mm厚聚苯乙稀板及屋頂鋪設50mm厚聚苯乙稀水泥板的方法，來實現保溫隔熱的節(jié)能改造。

墻面做法為：

（1）在建筑的外墻外表面每平方米內呈梅花型嵌入六個用短鋼筋焊接接長的Φ10膨脹螺栓；

（2）在建筑外墻外表面刷膠并將40mm厚聚苯乙稀板插入短鋼筋內與墻面粘結；

（3）用膠粘結聚苯乙稀板的相接邊，將60mm×60mm的Φ2鋼絲網掛在聚苯乙稀板外并與短鋼筋綁扎；

（4）在聚苯乙稀板表面刷介面劑后外罩30mm厚微膨脹水泥砂漿；

（5）在水泥砂漿面層上刷防水裝飾涂料。

屋頂的做法為：

（1）將原建筑屋頂的表面整平并清理干凈；

（2）平鋪60mm厚聚苯乙稀水泥板并用微膨脹水泥砂漿勾縫；

（3）在聚苯乙稀水泥板表面做20mm厚鋼絲網水泥砂漿；

（4）重新做屋面防水層。

由于聚苯乙稀板的導熱系數很小，重量很輕，因此，經改造后的建筑外墻其保溫隔熱性能相當于600mm厚的普通磚墻，且不會增加過多的結構自重。

該建筑的外墻面積為7571m2 ，屋頂面積為758m2，按上述作法墻體與屋頂的平均改造費用單價約為62元/m2。建筑的外墻門窗面積為1843m2,,改雙層窗、密閉門的改造費用單價約為350元/m2,由此得出改造工程總造價為116.2萬元，按建筑面積折算，每平方米增加的改造費用為109元/m2 。取公共供熱費20元/m2并按節(jié)能考慮，改造投資的回收期為10～11年。

我國自1949年到1990年建成的住宅面積約17.9億m2 ，其中需冬季供熱的住宅為8.7億m2 ，用以上的計算方法則每年僅供熱費用可節(jié)約87億元，由此計算出的能源節(jié)約量相當可觀。實際上，能源的大量節(jié)約尤其是供熱能源的大量節(jié)約，必然使城市空氣和環(huán)境凈化，因此，其環(huán)保作用也不可低估。

3建筑的太陽能初步應用

隨著社會的發(fā)展和人類素質的提高，環(huán)境保護問題越來越受到普遍的重視，節(jié)約有限的自然資源，開發(fā)利用太陽能，實現自然環(huán)境的保護，已成為當前科技界不斷開發(fā)研究的題目，如利用太陽能的汽車、飛機、輪船等。太陽能在建筑中的應用尚處于初步階段，從普通的熱水器到防凍熱水器直至真空管太陽能熱水器的換代已經發(fā)展了很多年，時至今日仍不能普及，其原因是人們對目前新一代太陽能熱水器的效果不甚了解。

中央民族大學教授樓于1983年安裝了水容量為每戶0.14m3的防凍熱水器，這種熱水器的熱效率為50%，如冬季使用僅需要兩個晴天的積熱，其水溫可達到50℃以上。新一代真空管熱水器的熱效率為70%以上，水容量為每戶0.1m3的真空管熱水器冬季使用時積熱一天水溫即可達到50℃以上，因此作為節(jié)能和環(huán)保產品的這種熱水器，已初步具有了替代天然氣熱水器和電熱水器的能力。但是，建筑中使用的太陽能熱水器其供熱水管長度不能太長，如供熱水管較長則熱損失較大，使用效果就不理想，所以現在的集中型（全部安裝在樓頂）太陽能熱水器還僅限于多層建筑中安裝應用且效果較好。如將太陽能熱水器作為高層建筑的熱水源，應使現有的集中型改為可安裝于每家每戶的單體型，這種做法的優(yōu)點在于節(jié)約水管用量、熱損失少，但背向陽光的戶型（朝北向）尚缺少一種能夠吸收折射光源的熱水器，這一類太陽能熱水器還有待進一步開發(fā)研制。太陽能熱水器的工作原理完全是光熱轉換的過程，因此其應用量即為節(jié)能量?？梢韵胂?，如果建筑用熱水系統均改為太陽能熱水系統，將對未來的城市環(huán)境和空氣凈化起到多么大的影響。

4小結

本文以工程應用實例和理論分析闡述了關于節(jié)約能源、太陽能利用、環(huán)境保護三者之間的密切相關性，并且重點介紹了建筑的節(jié)能改造和太陽能的初步應用成果。對于建筑的節(jié)能改造，文內較詳細的敘述了國內不同區(qū)域的做法，對原有建筑的節(jié)能改造方案、效果、費用及對節(jié)能的貢獻。對于太陽能的初步應用，文內介紹了熱水系統的更新換代和應用效果。希望本文所述內容對有關工程技術人員能有所借鑒。