時間:2023-04-03 10:02:50
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目前,建筑節能化是大勢所趨,在建筑外墻保溫我國在建筑節能方面已投入了相當的人力、財力和物力資源,并已取得了一定的成績,但研究工作主要限于建筑節能技術和建筑節能政策方面,對于建筑施工階段的質量管理和控制仍關注不足,研究節能建筑外墻外保溫的施工管理過程,在實際分析基礎土,提出相應的管理措施和建議,提高節能建筑外墻外保溫施工的質量管理水平。
1 外墻外保溫系統的主要技術特點
對外墻進行保溫,無論是外保溫、內保溫還是夾心保溫,都能夠使冷天外墻內表面溫度提高,使室內氣候環境有所改善。然而,采用外保溫則效果更加良好,其原因是:
1.1 外保溫可以避免產生熱橋。在采用同樣厚度的保溫材料條件下,外保溫要比內保溫的熱損失減少約1/5,從而節約了能耗。
1.2 在進行外保溫后,由于內部的實體墻熱容量大,室內能蓄存更多的熱量,使諸如太陽光照或間歇采暖造成的室內溫度變化緩慢,室內較為穩定,生活較為舒適:也使太陽輻射得熱、人體散熱、家用電器及炊事散熱等因素產生的“自由熱”得到較好的利用,有利于節能,而在夏季,外保溫層能減少太陽輻射熱的進入和室內高氣溫的綜合影響,使外墻內表面溫度和室內空氣溫度得以降低??梢娡鈮ν獗赜欣谑菇ㄖ臎觥?nbsp;
1.3 室內居民實際感受到的溫度,既有室內溫度又有圍護結構內表面溫度的影響,這就證明,通過外保溫提高外墻內變面溫度即使室內的空氣溫度有所降低,也能得到舒適的熱環境,在加強外保溫,保持室內熱環境質量的前提下,適當降低室溫,可以減少釆暖負荷,節約能源。
1.4 由于采用了外保溫的結果,內部的磚墻或混凝土墻受到保護,室外氣候不斷變化引起墻體內部較大的溫度變化發生在外保溫層內,使內部的主體墻冬季溫度提高,濕度降低,溫度變化較為平緩,熱應力減少,因而主體墻產生裂縫、變形、破損的危險大為減輕,壽命得以大大延長。
2 外溫技術
外保溫與內保溫相比,技術合理,有其明顯的優越性,使用同樣規格、同樣尺寸和性能的保溫材料,外保溫比內保溫的效果好。外保溫技術不僅適用于新建的結構工程,也適用于舊樓改造,適用于范圍廣,技術含量高;外保溫包在主體結構的外側,能夠保護主體結構,延長建筑物的壽命;有效減少了建筑結構的熱橋,增加建筑的有效空間;同時消除了冷凝,提高了居住的舒適度。
2.1 外掛式外保溫
在施工中,采用外掛的保溫材料有巖(礦)棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板(簡稱聚苯板,eps、xps)、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等。其中聚苯板因具有優良的物理性能和廉價的成本,已經在全世界范圍內的外墻保溫外掛技術中被廣泛應用。該外掛技術是采用粘接砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外墻上,然后抹抗裂砂漿,壓入玻璃纖維網格布形成保護層,最后加做裝飾面。還有一種做法是用專用的固定件將不易吸水的各種保溫板固定在外墻上,然后將鋁板、天然石材、彩色玻璃等外掛在預先制作的龍骨上,直接形成裝飾面。這種外掛式的外保溫安裝費時,施工難度大,且施工占用主導工期,待主體驗收完后才可以進行施工。在進行高層施工時,施工人員的安全不易得到保障。
2.2 聚苯板與墻體一次成型
采用聚苯板與墻體一次成型技術,是在混凝土框-剪體系中將聚苯板內置于建筑模板內,在即將澆注的墻體外側,然后澆注混凝土,混凝土與聚苯板一次澆注成型為復合墻體。該技術解決了外掛式外保溫的主要問題,其優勢是很明顯的。由于外墻主體與保溫層一次成活,工效提高,工期大大縮短,且施工人員的安全性得到了保證。而且在冬季施工時,聚苯板起保溫的作用,可減少外圍圍護保溫措施。但在澆注混凝土時要注意均勻、連續澆注,否則由于混凝土側壓力的影響會造成聚苯板在拆模后出現變形和錯茬,影響后序施工。其中內置的聚苯板可以是雙面鋼絲網的,也可以是單面鋼絲網的。雙面鋼絲網聚苯板與混凝土的連接,主要是依靠內側鋼絲網架與墻體外側配筋相綁扎及混凝土與聚苯板的粘接力,其結合性能良好,具有較高的安全度。單面鋼絲網聚苯板與混凝土的連接,主要依靠混凝土與聚苯板的粘接力以及斜插鋼筋、l 型鋼等與混凝土墻體的錨固力,結合性能也較好。與雙鋼絲網相比較,單面鋼絲網技術因取消了內側鋼絲網和安裝保溫板前的板外側抹灰,節省了工時和材料。其造價可降低10%左右。但此兩種做法都采用了鋼絲網架,造價較高,且鋼材是熱的良導體,直接傳熱,會降低墻體的保溫效果。
2.3 聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫
將廢棄的聚苯乙烯塑料(簡稱為eps)加工破碎成為0.5~4mm 的顆粒,作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層(或是面層防滲抗裂二合一砂漿層)。其中zl 膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術在1998 年就被建設部列為國家級工法。這種工法是目前仍被廣泛認可的外墻保溫技術。該施工技術簡便,可以減少勞動強度,提高工作效率;不受結構質量差異的影響,對有缺陷的墻體施工時墻面不需修補找平,直接用保溫料漿找補即可,避免了別的保溫施工技術因找平抹灰過厚而脫落的現象。同時該技術解決了外墻保溫工程中因使用條件惡劣造成界面層易掉粘空鼓、面層易開裂等問題,從而實現外墻外保溫技術的重要突破。與別的外保溫相比較,在達到同樣保溫效果的情況下,其成本較低,可降低房屋建筑造價。
3 建筑節能
3.1 建筑節能的意義
為了可持續發展,必須保護能源。國家每年新建和改建的幾千萬建筑要消耗幾十億噸樹、磚石和礦物材料,造成森林的過度砍伐,帶來土地的破壞,大大破壞了自然環境。住宅與公共建筑的采暖、空調、照明和家用電器等設施消耗占全球三分之一能源,主要是化石能源。而化石能源燃料是地球經歷了億萬年才形成的,它將在幾代人中 間消耗殆盡。所以建筑節能即是在建筑中合理使用和有效利用能源,不斷提高能源利用能源。在某種意義上稱作“提高建筑中能源利用率”。也就是說,并不是消極意義上的節能,而是從積極意義上提高利用效率。
3.2 建筑節能的內容
在能源和資源得到充分有效利用的同時,建筑物的使用功能更加符合人類的需要,創造健康、舒適、方便的生活環境是人類的共同愿望,也是建筑節能的基礎和目標,建筑節能應該是:(1)冬暖夏涼。由于圍護結構的保溫隔熱和采暖空調設備效果很好,建筑環境將更加舒適。(2)通風良好。空氣經過過濾后,新風“掃過”每個房間,換氣次數足夠,空氣清新。(3)在圍護方面,包括建筑物外墻外保溫、屋面保溫、改善門窗的密閉程度,節約能源。
1.1墻體節能
墻體是建筑護結構的主體,其所采用材料和砌筑型式直接影響著建筑物的耗熱量.由于單一材料的墻體往往難以同時滿足較高的保溫隔熱功能,尤其是寒冷和嚴寒地區,因而可以在單一材料墻體的基礎上增設一層有保溫功能的材料組成復合墻體,通常墻體保溫材料有聚苯乙烯硬質泡沫塑料、玻化微珠、聚苯乙烯保溫顆粒等等.另外,可以通過墻面的垂直綠化以及色彩的不同,降低墻面太陽輻射和較高的吸收太陽輻射,而且還美化環境.
1.2門窗節能
由于高校建筑的使用學生數眾多,為滿足自然的日照、采光、通風等要求的前提下,設計的門窗洞口尺寸均較大,以致于門窗是能耗散失的最薄弱的部位.戶門和陽臺門應結合防火以及防盜的要求,在門的空腹內填放15~18mm厚玻璃棉板或巖棉板.窗戶節能技術主要從減少滲透、傳熱和太陽輻射三個方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上雙層中空玻璃;門窗框與墻間的縫隙可用彈性密閉型材料和邊框設灰口等密封;窗扇與窗扇之間可用密封條、壓條以及高低縫等形式.
1.3屋面節能
屋面節能主要通過改善屋面的熱工性能阻止熱量的傳遞,主要節能技術有:選用密度較小、熱導率較低、吸水率較小的保溫材料做屋面保溫層,如采用膨脹珍珠巖保溫芯板代替常規的水泥珍珠巖或瀝青珍珠巖;采用架空、蓄水、種植或鋪貼絕熱反射膜等方式做屋面的隔熱層;在屋面構造形式上采用目前發達國家流行的倒置保溫做法,即將保溫層置于屋面防水層之上,改變傳統的把無機多孔材料(如膨脹珍珠巖、爐焦渣)置于防水層與結構層之間的不利做法.
1.4樓地面節能
高校建筑主要是公共建筑,使用人數眾多,顯然做成木地板或類木地板是不合適的.因此,可以將樓地面保溫節能做成層間樓板(底面不接觸室外冷空氣)和底面接觸室外空氣的架空或懸挑,保溫層可直接設置在樓板底面;采用不采暖的地下室頂板作為首層的保溫隔熱,加強房間與房間的保溫隔熱.另外,用于樓地面節能工程的保溫隔熱材料,其厚度、密度、壓縮強度、導熱系數和阻燃性必須符合設計要求和有關標準的規定.各種保溫板或保溫層的厚度不得有負偏差.
1.5利用太陽能
我國太陽能資源豐富,陸地每年接受的太陽輻射能相當于2.4×1012t,大約2/3國土面積的總輻射量超過0.6MJ/m2.太陽能是可再生能源,不僅資源豐富,免費使用,而且對環境無任何污染,有著礦物能源不可比擬的優越性.高校作為引領社會發展、社會進步的重要力量,在建設節約型社會中起著不容忽視的作用,應加大對太陽能源充分利用技術的相關研究,在高校這個耗能大戶里優先、全面的使用太陽能技術并積極推廣,以降低整個社會對不可再生能源的需求.太陽能在建筑上的利用技術主要有被動式太陽能取暖、太陽能集熱供熱水、太陽能發電、主動式太陽能取暖和空調等.這里面值得一提的是太陽能空調,由于在我國的建筑終端能耗中,空調能耗占據著相當大的比例.利用太陽能制冷主要有兩種途徑:一是利用光電轉換器實現以電制冷;二是利用太陽能集熱器實現光熱轉換,以熱制冷.具體實現太陽能制冷的系統主要有:太陽能吸附式制冷系統、太陽能吸收式制冷系統、太陽能蒸汽噴射式制冷系統、太陽能除濕式制冷系統以及太陽能蒸汽壓縮式制冷系統.安徽省政府、教育廳決定在全省106所高校的教學科研場所、學生宿舍和食堂安裝空調,實施“空調進高?!惫こ?,這對于高校利用太陽能空調技術來建筑節能,無疑是一個重要的發展平臺和良好的基礎條件.
2新建建筑節能檢測技術
2.1節能檢測技術發展現狀
結合我國現時國情并達到降低建筑能耗的目的,國家于2007年頒布并實施了《建筑節能工程施工質量驗收規范》(GB50411-2007),這是我國第一本關于建筑節能方面的規范和標準,全面規定了在建筑節能工程方面需要驗收的項目以及建筑設計、施工中部分強制性執行的標準檢測項目,為建筑節能施工提供了基礎和必要的施工要求和驗收標準.以后我國又陸續頒布并實施了《公共建筑節能檢測標準》(JGJ/T177-2009)、《民用建筑節能設計標準》(JGJ26-95)和《居住建筑節能檢測標準》(JGJ/T132-2009)等建筑工程行業標準,為新建建筑的各類節能現場檢測方法標準提供了技術支持和較為科學的測試依據.目前新建建筑節能檢測技術主要在建筑圍護結構方面有所研究,國內外相關專家、學者也做過一些探討和研究[3].如山東建筑大學潘雷等人對建筑圍護結構的現場檢測技術進行了研究,并采用數值模擬的方法計算出適用于不同保溫形式圍護結構的修正系數.北京中建建筑科學技術研究院費慧慧等人對新建建筑節能現場檢測技術的影響因素進行了分析研究,提出了影響現場檢測技術的主要因素及解決方法.山東省建設發展研究院的朱傳晟總工對建筑節能現場檢測技術的基本原理進行了研究,如熱流計法、熱箱法和紅外線攝像儀法,重點對熱流計法的檢測技術進行了深入探討.揚州大學楊鼎宜教授等用冷熱箱法測定了穩定傳熱狀態下混凝土空心砌塊砌體的保溫隔熱性能等.國外對于建筑物圍護結構熱工性能的現場檢測技術研究及報道也處于起步階段,而且大多在實驗室里完成對建筑材料的熱工性能檢測,相關的檢測性能參數也是在穩定的狀態下完成的,如日本對建筑圍護結構的對流換熱系數進行了測試,提出了建筑物圍護結構對流換熱系數和風速的關系式.
2.2新建建筑節能檢測技術
2.2.1熱箱法
熱箱法檢測技術是需要人工制造一個傳熱的模擬環境.具體做法可以參考如下:分別在試驗試件兩側各布置一個所需溫度、風速和輻射條件的熱箱和一個冷箱,待試驗環境條件達到穩定后,采用相應的儀器設備,分別量測冷、熱箱體內壁的溫度、模擬環境的空氣溫度、試件的表面溫度以及計量箱中的輸入功率,再根據物理計算相關原理和公式,計算出被測試試件的傳熱的性能指標,如熱阻、表面換熱系數等相關指標.熱箱法檢測測試技術適用于室外相對濕度不高于60%,室外空氣平均溫度不高于25℃的自然環境,且試驗所用熱箱的內部溫度不低于室外自然最高溫度8℃的情況[4].在建筑構造方面,熱箱法檢測技術對于門窗、樓板、外墻的傳熱性能指標的室內實驗室檢測非常有利,測試的結果一般較精確.由于需要模擬試驗環境和條件的限制,此種方法不適宜用于現場施工的檢測,但自然氣溫對實驗室試驗的結果影響微乎甚微,可以用實驗數據作為現場施工的參考.
2.2.2熱流計法
建筑耗熱測定中最為常用的儀表就是熱流計,也是傳統的建筑能耗量測儀表,主要適用于對各種材料組成的圍護結構的熱工性能進行分析.使用時將其傳感器埋設在絕熱結構內或貼敷在絕熱結構的外表面,可直接測量得到熱(冷)損失值.檢測時間宜選擇一年中最為寒冷的月份,要求室內外自然氣溫差必須大于20℃的條件下才能測試,而且要求室外氣溫的變化起伏不是很大,測試的條件應放在至少穩定7d的人為制造室內外溫差或連續采暖條件下的房間里進行,以此來保證測試數據結果的準確性和客觀性.根據大量的試驗數據結果顯示,室內外空氣溫差愈大,熱流計讀數的誤差相對愈小,計算所得之結果亦較為精確,因此此法受季節影響較大,一般需要在冬季才采用此法.
2.2.3紅外熱攝像儀法
紅外熱像技術是目前新研發的一種建筑節能檢測手段,也是基于紅外線技術理論以及先進的紅外圖像處理技術、光電子技術和紅外線探測器技術的一種非接觸性的、綜合性的測量技術高科技產品.紅外熱像技術的原理是利用攝像儀對新建建筑物的圍護結構的熱工缺陷進行檢測,分析檢測得到的各種熱像圖來顯示各種建筑構造有無熱工缺陷,并對分析檢測結果做比較參考,以此作為驗收、修復、增強建筑節能施工措施的理論數據依據.紅外熱像技術既不破壞被測物體或試件的溫度場,又能測量細微目標和運動中的目標[5].此法具有可利用計算機存儲測量數據和處理分析,方便長期保存和幾何運算;采用不同的顏色來區分并顯示被測物體溫度的熱圖像;對于溫度的分辨率較高,精度可達到0.01℃;現場節能檢測的紅外熱像儀器具有攜帶方便、操作簡單、還可以形象、直觀地顯示物體表面的溫度場,為簡化檢測程序和優化檢測數據等都有很大益處.此法具有較多優點且不受季節的限制,還可以遠距離測定建筑構造的熱工缺陷,這必將會極大地完善和提高新建建筑節能現場檢測技術,所以具有廣闊的應用和開發前景.
3存在的問
題(1)檢測技術和設備的不完善性.新建建筑的幾種檢測方法本身的不完善性給檢測數據結果的真實性和客觀性產生影響,因此如何針對地區氣候特點和建筑能耗特征研究制定出檢測精度高、快速準確的節能檢測系統是一個迫切現實問題[6].(2)現場與實驗室的對比檢測結果差異較大.由于現場檢測條件受自然氣候條件、新建建筑構造自身狀態、安裝設備系統運行條件等眾多因素的影響和制約,一般地,造成檢測結果與標準理想狀態偏離較大,測試結果不具有實際的指導意義.但在標準的實驗室條件下,易將被檢測試件的周邊模擬或制造成近似熱絕緣狀態,對于檢測試件的熱工傳導系數的測試結果較為準確.由此造成雖然采用的是相同的原理和方法進行檢測,但是得到的檢測結果卻大相徑庭,對成果的取用造成混亂.(3)檢測方法有待統一.隨著科技的不斷進步和發展,建筑節能檢測方法由傳統的、粗略的檢測技術向新型的、精確的測試方法邁進,還有一些衍生發展出來的檢測技術和方法,形成了很多對有關熱工傳導系數的檢測技術和方法標準.該如何統一規范測試條件和檢測方法,建立一個比較同種項目的檢測技術使用和結果的平臺,建設行政主管部門以及相關高校還須對檢測技術進行大力研究和發展,并根據實際情況制定節能檢測的標準和規范,以保證行業的發展需要.(4)專業型建筑節能檢測人才隊伍匱乏.目前高校開辦建筑節能檢測的本科專業較少,一般都是研究生以上才有相關的研究方向,這就造成社會上的建筑節能檢測行業的從業人員學歷水平不高,對于專業型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑節能檢測人員由原實驗室的土木工程材料實驗人員轉型而來,專業知識水平不高,對新型檢測技術和方法知之甚少.因此,為加快建筑節能技術的應用和發展、降低新建建筑能耗量,建筑節能檢測專業人才的培養將是我國未來“十三五”規劃中必不可少的建設內容,也是高校培養人才類型的一個重要方面.
2常見建筑節能材料的檢測及注意的問題
2.1樣品的狀態調節
樣品的狀態調節原理為把試樣暴露在規定的狀態調節環境或溫度中,那么試樣與狀態調節環境或溫度之間即可達到可再現的溫度和或含濕量平衡的狀態,是建筑節能材料檢測工作中非常重要的一個環節,通過多種或一種操作,使樣品或者試驗品的溫度和濕度達到平衡。
2.2導熱系數與傳熱系數檢測
保溫材料的導熱系數是質量評定標準,在對保溫材料檢測時,導熱系數檢測一定要嚴格,這是其最基礎的數據,決定產品質量是否合格的依據。導熱系數指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度,在1h內通過1m2面積傳遞的熱量,單位為瓦/米•度。材料的組成結構、固相和氣相的材質等影響著導熱系數,在檢測時對這些因素應綜合考慮,標準也要根據實際情況而靈活運用,不能用一個死標準卡死新材料,大多數情況下,檢測產品合格率,其他參考值側面考量。導熱系統的檢測方法是穩態法,這類方法有防護熱板法、熱流計法及圓管法、圓球法等區別。熱線法、熱脈沖法可以用于企業生產的質量控制,不能用做檢驗鑒定。傳熱系數k值是指在穩定傳熱條件下,圍護結構兩側空氣溫差為1度,1h內通過1m2面積傳遞的熱量,單位是瓦/平方米•度。熱阻、傳熱系數應采用穩態法、標定和防護熱箱法。這幾種方法都是穩態的,能夠保證檢測數據準確性,對合理評定產品質量起到重要作用。
2.3粘結固定材料檢測
粘結固定材料的使用對建筑物安全起到重要作用,對此類材料的檢測一定要嚴格按照國家標準進行,因為它是將絕熱材料層和防護層固定在墻體上的粘劑,它的安全性、耐久性是檢測標準值,要在一定壓力下進行,檢測要求一定要高。如何檢測其耐久性?就需要掌握一定的檢測方法,一般情況下是浸水,通過浸水了解測試粘結強度。試驗儀器一般為萬能試驗機,通過不同的試件卡具,完成抗拉、壓剪、拉拔等項試驗。將填涂膠粘劑、抹面膠漿的水泥砂漿塊試樣的膠粘劑、抹面膠漿層向上,水平置于標準砂漿上面,然后注水到水面距離砂漿塊表面約5mm處,靜置7d后將試件取出并側面放置24h,在50℃±3℃恒溫干燥箱內干燥,然后于試驗條件下放置24h后進行試驗,通過檢測得到一系列數值,通過力學原理進行分析,保證產品合格率,提升促進產品更新,達到施工要求。
3建筑節能材料檢測的幾點建議
建筑節能材料的檢測是保證建筑質量的前提,不能輕視此項工作,如果應付了事則會造成危害,通過有效檢測,不僅能夠保證建筑節能材料的質量,而且能夠保證建筑業真正實現節能環保。通過不斷的檢測實踐,有如下幾點建議:在對抗裂增強材料的耐堿的斷裂強力值及保留值、伸長率等進行檢測時,一定在考慮所處的環境,假如所處環境為堿性,就在重點考核耐堿能力,保證在應用后不受損。在檢測粘結固定材料的時候,一定要注意此類材料的作用主要是將絕熱材料層和防護層固定在墻體上,那么其安全、耐久就是檢測依據,通過粘結強度看是否安全、通過浸水看是不是耐久,試驗儀器、萬能試驗機是完成抗拉、壓剪、拉拔試驗的最好設備,要運用好適當的工具,通過工具就可以做出各種力學試驗。檢測絕熱材料主要就是看材料技術是哪種,這可以間接反映材料導熱系數是否達標。但是同樣的密度和纖維直徑,如果排列結構洞若觀火,導熱系數的數值是有很大差別的?,F場傳熱系數的測定,要考慮周期性、溫度差,通過傳熱方向的檢測看現場試驗數據,斷定產品是否合格,達到使用標準。
2.新能源在建筑節能中的具體實施
2.1環境保護方面
(1)在建筑工程中每天有大量的運送土方、垃圾、設備及建筑材料等車輛會進入施工現場,因此對現場的揚塵控制,不污損場外道路。施工現場出口應設置洗車槽,保證駛出車輛清潔;采取灑水、覆蓋等降塵措施,達到作業區目測揚塵高度小于1.5m,尤其是在土方作業階段;施工場地地面硬化、設置4m高圍檔、采取封閉式管理等效措,避免揚塵擴散到場區外。(2)隨著越來越多的舊房改造工程,更多的施工現場在居民生活區和繁鬧市區內,對噪音與振動控制需要加強,現場嚴格遵守《建筑施工場界噪聲限值》(GB12523-2011)的規定。使用低噪音、低振動的機具,采取隔音與隔振措施,避免或減少施工噪音和振動;夜間11點之后施工的必須到環境局辦理夜間施工許可證。(3)施工現場污水排放嚴格遵守《污水綜合排放標準》(GB8978—2002)的規定,加強對水資源的控制,采取沉淀池、化糞池等。
2.2節能減排實施情況
根據建筑行業制定的節能減排管理辦法,節能減排工作主要從以下幾點進行,一是節約用電。施工現場用電現在已全部采用電網供電,集體設置變壓器,正常情況下沒有用自發電,達到了采用清潔能源減少油耗的要求。辦公室所有采用節能燈;二是提高設備利用率,減少單位工作的排放量。三是節約用水,加強用水設備的日常維護管理;用水后隨手關閉水龍頭,減少用水量。四是節約使用辦公用品,制定辦公設備標準,嚴格控制辦公設備的采購;嚴格控制文件印刷數量;提倡無紙化辦公或雙面用紙。
3.新能源在建筑節能中的應用趨勢
根據數據顯示,我國在2004年公共建筑面積為53億平方米,能源消耗約為2600億kWh以及2330萬tce,電耗約為500億kWh,從此數據得出我國的能源消耗量巨大,如果按此推算在未來20年我國的不可再生能源將被全部消耗完,在全國的能源消耗中建筑行業占25%,因此建筑行業采用新能源是勢在必行,也是我國建筑業長久發展的趨勢。
1.構建評價指標體
系筆者遵循系統性、合理性、綜合性、應用性的原則,建立評價指標體系,并參照了《既有居住建筑節能改造指南》、《民用建筑節能條例》、《民用建筑節能設計標準》、《建筑氣候規劃標準》、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》、《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》等相關行業標準,根據實際狀況選取評價指標。
2.確定指標權重
使用層次分析法計算其權重系數,其特點是在對復雜決策問題的本質、影響因素、內在關系等進行深入分析之后,構建一個層次結構模型。然后,運用較少的定量信息,把決策的思維過程數學化,從而為求解多目標、多準則,或無結構特性的復雜決策問題。其步驟:一是構造層次分析結構;二是構造判斷矩陣;三是判斷矩陣的一致性檢驗;四是層次單排序;五是層次總排序;最后是做出決策。
筆者通過運用MCE軟件和Excel,將專家打分通過軟件輸入,選取層次分析法求取權重,結果如表1所示。北方既有居住建筑節能改造項目評價模型構建通過模糊綜合評判法的原理和公式,建立適合北方既有居住建筑節能改造項目技術經濟評價指標體系的模糊綜合評判。
1.建立因素集
第一層為:A={B1,B2,B3}。第二層為:B1={C1,C2},B2={C3,C4},B3={C5,C6,C7}。第三層為:C1={D1,D2,D3,D4,D5,D6},C2={D7,D8,D9},C3={D10,D11},C4={D12,D13,D14},C5={D15,D16},C6={D17,D18},C7={D19,D20}。
2.建立評價指標的評語集
為北方既有居住建筑節能改造項目技術經濟評價指標體系建立評語集,其含義有兩點:一是此方案的選擇是否能達到滿意的效果;二是此指標值對于既有建筑節能改造項目實施的推動作用是否能達到滿意效果,如項目檢測指標中的圍護防水效果。V={v1,v2,v3,v4,v5}={非常滿意,滿意,中,差,非常差}3.確定權重權重的最終確定值是通過層次分析法的計算來求得,此任務已完成。第三層權重記為wDi,第二層權重記為wCi,第一層權重記為wBi。4.分層作綜合評價以調查問卷的形式,請10位專家對評價指標體系中的第三層進行單因素評價,得到模糊評判矩陣如下:RCi(i=1,2,3,…,7)單級綜合評判BCi=WCi莓RCi。
實例分析
北方既有居住建筑節能改造項目技術經濟評價,是在項目改造前對各個方案進行評價,從而選取最優方案。本文以河北省唐山市河北一號小區509號樓為例,對其進行技術經濟評價。以下項目介紹中的數值為《既有居住建筑節能改造評估報告》[2]中給出。
1.項目概況
該項目是1976年唐山大地震后所建樓之一,具有很強的抗震性。509號樓有5層、3個單元共45戶,建筑面積為2156m2。該建筑沒有地下室,樓宇門已不存在。原有平屋面為鋼筋混凝土樓板,局部的保溫層已濕透。預制外墻板為11cm厚的鋼筋混凝土、12cm厚輕質混凝土夾心層,外加4cm厚的砂漿層。原來的單??崭逛摯按蟛糠直粨Q成了鋁合金或塑鋼窗,或在外面又裝了一樘窗,有些是單玻窗,有些是雙膛窗。整個護結構存在許多問題,包括不密封、結露和防水失效。采暖系統為垂直單管系統,并且沒有溫度調節手段。下面根據評價指標體系,對該項目進行有針對性的介紹。(1)技術性指標。第一項,項目改造指標。專家擬定的具體方案為:對窗的改造主要采用塑鋼中空內平開窗,使用low-e玻璃;對外墻的改造主要是采用10cmEPS薄抹灰系統;對屋面的改造主要采用是14cmPU暖屋面。供熱計量方式主要采用熱計量收費;采暖系統采用的是垂直雙管和自動溫控閥。對樓宇門的改造主要采用雙扇保溫鋼板門,將門墻縫里內外均以硅膠密封,并帶有自閉裝置。第二項,項目檢測指標。改造前,對圍護結構傳熱系數進行測定,主要包括對屋面、外墻、外窗、底板的測量。其傳熱系數分別為:1.3W/m2k、2.0W/m2k、4.5W/m2k、2.8W/m2k。經過專業人員檢測,該項目防水效果較差。(2)經濟性指標。第一項,預估指標。該項目總費用為606.1元/m2,即約為131萬元;節能相關費用約占改造總費用的28%;節煤量為33.72噸,按每噸為500元計算,共計16860元。第二項,效果指標。設本項目的項目期為30年。靜態投資回收期=606.1×28%16860÷2156≈22年凈現值=-131×28%+1.686(P/A,5%,30)=-10.75用內插法求取內部收益率。其計算過程為:設i=2%,經計算,凈現值=1.301設i=3%,經計算,凈現值=-3.716IRR1=1.301×(3%-2%)1.301+|-3.716|+2%=2.26%(3)社會性指標。第一項,環保性指標。該項目改造前采暖消耗量為219592.2kWh/a,建筑面積為2156m2,即每平方米采暖消耗量為101.85kWh/a。改造后,采暖消耗量為141696.6kWh/a。同理,其每平方米采暖消耗量為65.72kWh/a;該項目有害物質減少量,是通過其節煤量來計算的,按工程建設標準《民用建筑節能設計規程》,每噸標煤燃燒產生的有害氣體量包括:二氧化硫為1.4千克、粉塵為11千克、氮化物為9千克、烷烴類為0.5千克、二氧化碳為2.6噸。經計算,該項目所減少的有害氣體量為:二氧化硫0.047噸、粉塵0.371噸、氮化物0.303噸、烷烴類0.017噸、二氧化碳87.672噸。第二項,舒適性指標。該項目在改造前室內溫度為16度,改造后會達到20度以上;其霉變結露現象較為嚴重。第三項,支持度指標。唐山市政府出資370元/m2、中央政府出資54元/m2、德國技術合作公司出資140元/m2、居民出資42元/m2。
2.項目技術經濟評價
筆者請10位專家對該項目三級指標進行投票,投票結果如表2所示。由此可知,該項目評價中存在稍微不經濟現象。
(1)對于外墻圍護結構來說,可對住宅應用EPS外保溫系統墻體,不僅僅冬季墻體內表面不會出現結露現象,對于冬、夏兩季期間墻體內部也不可能出現冷凝現象,這為外墻節能和室內熱舒適環境奠定基礎。
(2)屋面保溫系統。對建筑的平屋面采用種植屋面系統,對坡屋面則可考慮采用例置式節能系統。從工程實踐效果來看,建筑采用節能屋面,在冬季采暖期間,內表面溫度遠高于室內空氣的露點溫度,根本不會產生表面結露現象。而對于夏冬兩季,節能坡屋面的保溫層上下表面的水蒸氣分壓力都低于其對應的飽和水燕氣分壓力,因此不會產生冷凝現象。而針對種植平屋面的綠色節能措施來說,鑒于其保溫材料上下兩表面都設置了防水層材料,保護層〔抗滲細石混凝土或抗滲砂漿〕又覆蓋了較厚的土層,造成整個屋面層的水蒸氣滲透動力較小,所以不可能發生內部冷凝。
(3)對于外窗節能技術主要集中在傳熱系數和遮陽系數兩個方面考慮。傳熱系數是衡量由溫差引起的的通過外窗的熱流量的參數,是導熱、對流和輻射三種傳熱方式的綜合體現。傳熱系數越大,則會導致窗戶的保溫隔熱能力就越差,通過窗戶的能量損失就越多。而遮陽系數則是體現玻璃阻隔太陽熱幅射的能力。顯然,對于綠色建筑來說,其為了能到綠色效果,其選取外窗方面,應當選擇高保溫隔熱性能的外窗構造及合理的遮陽系數。當前,控制外窗傳熱系數的技術主要是集中于增加空氣層的數量、提高空氣層的厚度、使用惰性氣體填充、添加保溫隔熱膜、采用真空玻璃以及良好的保溫隔熱性能窗框等。而控制外窗玻璃遮陽系數的重要措施則是通過采用光譜選擇性的陽光控制膜,如LOW-E膜和SUN—E膜等。
1.2遮陽系統
與建筑其他部分圍護結構相比,外窗屬于薄壁輕質構件,其熱工性能最差,因此是建筑能耗損失的最薄弱的環節。因此選擇合適的建筑遮陽設備或者系統是實現綠色建筑的重要手段之一。為了能有效地實現“零”能耗的節能目標,根據建筑外窗朝向的不同以及采光控制要求,選擇不同的活動外遮陽系統,具體為南向一層采用自動控制的活動百葉鋁合金外遮陽,二層則可采用活動外遮陽和太能能集熱器固定的遮陽,對于有天窗的則可選取活動的軟布藝外遮陽方式。
1.3可再生能源利用
(1)地源熱泵空調系統。通過利用該類型空調可以使使住宅外的空調外掛箱消失,提高建筑外立面原有的平整。地源是一種通過利用地熱資源的高效節能、零污染、低運行成木的高效節能空調系統,包括土壤式〔垂直埋管和水平埋管)、地下水式等多種應用方式。
(2)從長遠來看,可再生能源將是未來人類的主要能源來源,而太陽能發電的商業化開發和利用已經成為重要的發展方向。對于太陽能光伏屋頂發電系統以其易于安裝、功率穩定、壽命長久等優勢而成為當前重要的光伏應用。而在經濟、技術較為發達的長三角、珠三角等地區已經基本具備了太陽能光伏發電系統大規模安裝條件。
二、工程實例
2.1物質節能
為了能達到有效的綠色建筑,在建筑物質材料方面應首當其沖。如考慮通過采用建筑土方來對建筑局部進行覆土,以達到保溫效果,同時也作為綠化的基質,也可以減少渣土外運。建筑結構所采用的混凝土,有低水泥摻量和再生骨料兩種。對于墻體材料則可以采用回收混凝土制作的混凝土砌塊。為了能充分利用屋面雨水,可以對屋面雨水以及生活污水等進行收集,然后用于沖廁、噴曬植物等用途。對屋面采取綠化處理,這樣可以增加建筑的綠色覆蓋率,同時可以達到保溫鄧作用。
2.2能源節能
對于綠色建筑來說,必須對能源采取措施以達到有效的節能效果。如對建筑圍護結構應當采取有效的保溫隔熱措施,以達到自然通風,同時在夏季能遮陽,冬季則采暖保溫等,從而可以減小人工空調使用,則可以達到自然舒適性以及節省能源效果。對于某些建筑物帶中庭時,則可以對中庭采取綠化處理使其成為一個氣候緩沖區,對其他居住空間與中庭之間通過采用墻體來隔開,從而可以有利于高濕、嚴寒等極端氣候條件下減少能耗、提高舒適性。此時中庭被包圍在舒適空間之中,屋頂有優良的熱工性能候也有一定的舒適性。從實施情況來看,為了能得到有效的能源節能效果,可以考慮從圍護結構、自然通風以及天然采光方面入手。(1)針對圍護結構應當選取保溫性能好材料,而且應強度密封性。如外墻考慮采用保溫系統;窗采用塑鋼窗框時,應當選取雙層真空玻璃。(2)自然通風??煽紤]建筑中部設有封閉的中庭,在中庭頂部設置有可以開啟的天窗,通過天窗來改善自然通風效果。同時對于起居室以及臥室等應當朝向夏季主導風向,從而形成了穿堂風。(3)天然采光。對于獨立住宅來說,其較易于天然采光,但對于進深較大情況,則采光效果并不好。為此對于傳統住宅則來說,往往以院落和天井解決這問題。或者通過營造一個中庭來獲得晝光。為了整個建筑能在極端氣候條件下能保持較小的體形系數,此中庭應采取保溫屋蓋,而且可采用較大面積的天窗,天窗上面可設遮陽篷來避免夏季陽光直射。
2.3建筑設備利用
為了能達到綠色建筑設計,通過利用建筑設備來來獲取自然界的能源來應用到住宅住戶日常的生活中,是重要的途徑之一。(1)地源熱泵系統。針對我國地熱能源豐富,通過利用地熱系統來充分利用地熱能源相當關鍵。如對于上海地區,由于地下水位較高適合采取土壤埋管。(2)采用冷熱輻射頂棚加新風系統的空調方式,在墻壁和頂棚內埋設毛細循環管道進行輻射制冷和采暖。該系統采暖熱媒溫度低,而冷媒溫度較高,結合智能監測與控制,效率高于普通的空調系統,提高了室內氣候舒適度與空氣質量。
2江蘇地區農村住宅建筑節能的綜合評價方法
2.1信息熵方法對建筑節能評價指標的篩選
為了從已經構建的初始評價指標中提取主要評價指標,可以采用信息熵法剔除其中對評價影響不大的指標。具體操作步驟及方法如下:第一步:將初始的指標矩陣進行標準化處理。假定所選的評估對象有N個,初始的指標有M個,則可以構建N×M階的矩陣,定義為矩陣A。按照式(1)進行標準化后的矩陣為A′。a′ij=(1)第二步:熵值的求取。令pj表示熵值,則,Πij=pj=-ΠijlnΠij(2)第三步:熵權的確定。Wj表示求出的熵權的大小,則,Wj=(3)第四步:確定某個評價指標的具體權重。權重值用Qj表示,則,Qj=(4)第五步:將第三步求出的熵權與第四步求出的具體權重進行結合,剔除冗余指標,確保評價的穩定性。
2.2BP神經網絡方法對農村住宅建筑節能的綜合評價
BP神經網絡可以用于逼近任意的一個非線性的函數,同時具有超強的自適應以及存儲能力。采用BP神經進行評價時,其運行的主要思想就是將搜集到數據輸入到該系統中,然后系統進行自我訓練,擬合各指標間的最優關系,并自動記憶、存儲所選指標對綜合評價對象的影響權值,繼而對類似對象做出客觀的評價。在進行BP神經網絡訓練之前需要構建BP神經網絡結構,主要需要以下參數。
(1)BP神經網絡的節點數與層數的確定BP神經網絡結構的確定需先確定輸入、輸出層節點數、隱含層的層數以及隱含層節點。輸入層節點數為指標個數,輸出層節點數為建筑節能綜合評價指標。在規模不大的情況下,常采用一個隱含層。隱含層節點數可根據式(5)確定。Ny=(5)其中,Ny表示隱含層節點數;Ni表示輸入層節點數;No表示輸出層節點數;NP表示訓練樣本個數。
(2)BP神經網絡相關參數的確定確定BP神經網絡結構后,需要確定網絡函數的選取、初始權重的確定、期望誤差、學習速率、訓練次數等相關參數。
3江蘇農村住宅建筑節能的綜合評價
首先對初始建立的評價指標進行篩選,剔除其中可能對評價結果有干擾的影響因素。聘請10位專家對初始的評價指標進行打分,然后依據信息熵方法進行處理,最終得出的綜合評價指標包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b31、b32、b33、b41、b45、b46這15個評價指標。采用三層BP神經網絡模型,即輸入層、隱含層、輸出層各一層,輸入節點數為選定的評價指標數15,根據式(5)確定隱含層的節點數為7,輸出節點數為1。函數采用Sigmoid函數,初始權值為[0,1]區間的較小的數,誤差期望為0.01,學習速率為0.001,訓練次數為10000次。筆者選取了江蘇省某地區的6個農村住宅建筑作為評價對象,以其中的5個作為訓練樣本。數據主要是通過調查得到并做歸一化處理,聘請相關專家對這幾個樣本進行綜合評分,用t表示。經過訓練,將第六個樣本作為評價對象,采用該模型進行綜合評價,各指標的初始值見表3。采用經訓練后的BP神經網絡模型進行綜合評價,得出的最終評價結果為0.932,這與通過專家打分法得出的評價值0.927相比,誤差為0.005,相對誤差為0.5%。這充分說明采用BP神經網絡模型進行綜合評價是可行的,且其評價的精度比較高。
1.1建材節能
所謂的建材節能主要指的是建筑材料的節能環保,在建筑工程中實施建材節能可以在很大程度上減少建筑施工中建筑垃圾的產生,從而節省資源與能源,進而從建筑材料方面降低建筑垃圾對環境的污染,為生態環境的改善提供有效保障。在建筑工程中,建筑材料通常情況下可分為可再循環材料、可再利用材料以及可再生能源三種[1]。其中,可再循環材料主要是指使用一定方法,將已經不能再利用的材料進行形態上的改變,形成另外一種可以被重復利用的材料;可再利用材料主要指的是對材料中還能夠使用的資源進行修復或組合,使其能夠重復利用,一般情況下不會改變材料的原有形態;可再生能源主要指的是風能、水能、地熱能、潮汐能、太陽能等可以從自然界中直接獲取,但可以再生的能源。
1.2建筑節能
所謂的建筑節能則主要指的是利用科學技術與一定手段,對建筑中的照明系統、采暖系統等進行一定的改進,以達到降低能源消耗的目的;對建筑周圍的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,從而在很大程度上促進綠色建筑的發展。供暖系統是建筑必不可少的系統之一,也是建筑耗能最多的系統,如果能夠將建筑損失的熱量降低,便可以在很大程度上減少采暖系統對能源的消耗,具體來講,想要實現建筑節能,可以從以下幾方面入手:第一,充分利用太陽輻射熱能與建筑的內部熱能;第二,提升建筑門窗的密封性,以減少因空氣滲透所造成的熱量消耗;第三,在一定程度內減少建筑外表面積,以及提升建筑維護結構的保溫性能也可以減少建筑因傳熱所造成的熱量消耗。
2建材節能與建筑節能問題的關聯性
2.1建材節能的相關問題
在建材節能領域中,主要存在的問題有以下兩個方面:其一,建筑的生產相關環節存在不達標現象,由于當前市場上的節能建材價格相對較高,導致一部分施工人員在施工過程中對建筑材料偷工減料、以次充好,忽略建筑材料之間搭配的合理性,而相關的管理者也并沒有及時系統的進行監督與審查,造成很多建筑中的建筑材料不能達到節能的標準[2]。而與其他相同用途的建筑材料相比,節能建材的性價比相對較低,礙于經濟因素,當前在建筑市場中大規模推行節能建材仍然存在一定難度。另外,對節能理念的認識不足也是當前建材節能領域存在的主要問題之一,很多人還沒有意識到使用節能建材的好處與重要性。其二,建筑的施工環節不到位,當前很多建筑施工工人不能對節能建材合理科學的進行設計與施工,也在一定程度上限制了節能建材優勢的充分發揮。
2.2建筑節能的相關問題
在建筑節能領域,建筑耗能是最核心的問題,當前很多建筑的能源消耗量過大,且存在能源利用率較低的現象。以北方地區為例,冬季建筑都要進行采暖,而當前絕大多數建筑的采暖系統都是以消耗煤資源為主,每年都會耗費很多不可再生資源,也對大氣等自然環境產生嚴重污染,在很大程度上制約著我國經濟的進一步發展。而且,在很多城市建筑中,供熱所用的空調有很多都會出現供熱效率不高、相關維護裝置沒有足夠氣密性以及保溫性等現象。另外,我國當前還有相當一部分建筑人員沒有足夠的建筑節能意識,早在上個世紀八十年代,西方許多發達國家在進行經濟發展的同時,便已經在建筑節能的技術方面非常有建樹了,而我國卻沒有在這方面考慮太多[3]。
2.3兩者的關聯性
從上述情況看,在當前建材節能領域與建筑節能領域中,都存在著能源上的浪費現象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪費嚴重,也會在很大程度上影響建筑的節能性。另外,在建材節能與建筑節能領域,還都存在著意識不足現象,這在一定程度上反映了我國當前在節能建筑觀念的普及方面仍然沒有做到位。
3建材節能與建筑節能施工措施的關聯性
3.1建材節能的施工措施
在建筑建造過程中合理應用可再生能源,如在建筑的設計過程中,將太陽能合理利用便能夠實現太陽能的光伏發電。另外,還可以對建筑材料產生的廢棄物充分利用,不僅能夠節省一部分建筑成本,還能夠減少建筑垃圾對環境的污染,如將已經廢棄的橡膠打碎成顆粒,融入到建筑部混凝土中,不僅能夠提升混凝土的抗裂性,還能夠節省建筑成本、減少環境污染。
3.2建筑節能的施工措施
建筑節能主要表現在使建筑供熱系統的供熱效率得到有效提升,以及減少建筑圍欄保護結構的散熱兩方面[4]。在建筑過程中,可以對建筑的墻體與門窗的保溫性能加以改善,還需要對建筑的題型系數加以控制,與此同時,還可以對建筑的布局進行科學合理的調整,以提升建筑的節能效果。
3.3兩者的關聯性
建材節能是建筑節能中非常重要的組成部分,如果沒有做好建材節能,那么建筑節能也就無從談起,如果可以將具備節能效果的建筑材料運用到建筑節能的相關設計當中,不僅僅可以使能源的消耗有所降低,還能夠充分發揮祝建筑自身的保溫隔熱功能,使建筑更加符合節能環保的新型理念。
現階段建筑節能施工監理過程中存在的問題主要有以下幾點:(1)監理單位所派出到工程中的監理人員,對節能的相關技術以及節能產品并不了解;(2)有些監理單位的監理人員專業能力較低;(3)建筑監理人員在監理的過程中存在違規等情況。總體來講,建筑節能施工的監理工作必須要根據建筑設計圖紙來進行,但同時又不能一味地被建筑圖紙束縛,需要充分地發揮出監理的主動性。
2在建筑節能施工過程中監理人員的主要工作
在建筑節能施工過程中,監理人員應切實履行監理職責,嚴格按照建筑節能條例及管理規定、建筑節能工程施工質量驗收規范、建筑節能標準及施工圖設計文件等開展工作,從施工準備環節、施工環節及竣工環節入手,做好建筑節能質量控制的事前、事中、事后控制,確保建筑節能分部工程質量合格,從而確保整個單位工程質量合格。具體如下:
2.1建筑施工準備工作。在節能建筑的施工準備階段,作為建筑監理單位來講主要需要通過以下對施工的準備工作進行嚴格管控。2.1.1作為節能建筑的施工監理單位,其首先要做的就是對節能建筑施工方的施工資質進行審查,以確保施工單位有能力滿足甲方的要求,同時可以達到建筑節能的目的。2.1.2作為節能建筑的施工監理單位,需要對節能建筑項目方案的可行性進行論證,并且對設計圖紙進行評審,并且還要依據施工的圖紙進行審查;并且作為建筑監理單位來講,需要對實際的建筑施工隊伍提出明確的要求,在施工前期避免由于施工單位雇傭非專業的勞務人員對整個工程產生不良的影響。
一、國際能源危機加劇
1、能源儲量減少,石油僅供開采41年
目前,石油、煤炭、天然氣這三種傳統能源占能源消費約90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源統計年鑒的最新數據顯示,世界石油總儲量為1.15萬億桶,僅供生產41年;全球天然氣儲量為176萬億立方米,僅供開采63年。日本權威能源研究機構也申明,全球煤炭埋藏量10316億噸,可開采231年;核反應原料鈾已探明儲量436萬噸,可供72年使用(海水中的鈾可供使用1萬年,利用钚為燃料的增值核反應堆可使用100萬年);利用熱核反應,海水中的鋰能源可開采年限為1600萬年。可見,全世界最為依賴的能源——石油與天然氣,在21世紀的前半,就將日趨枯竭。科學家們預計2040年石油消費將達到最高峰,2100年石油消費將減少到不足能源消費總量的5%%.而從2050年開始,核能、生物能、水利地熱、風力、太陽能的比率大大上升,達到總能源消費的1/3,熱核能源將達到總能源消費的1/4.
因此,在世界能源供給結構轉軌的大趨勢下,不考慮建筑節能而建造的房屋,終有一日會因為沒有能源可用,終被社會淘汰。呼吁建筑節能,很重要的一點就在于減少使用石油、天然氣等不可再生資源,通過科學合理的建筑節能措施,采用可再生新能源,使建筑可持續發展。
2、能源需求不斷增加,價格無法下降
根據美國能源部能源資訊署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消費形勢如下:
全球能源總消費量將增加60%,其中亞洲及南美州發展我國家將增長1倍(每年增長4%,相比發達國家每年增長1.3%)。
石油:石油預計增長59%(年增長率為2.2%)。此外,石油將維持占全球能源總消費量40%以上的比例。
天然氣:爭議較小的天然氣將是需求增長最快的能源,預計增長一倍。天然氣占全球能源消費量比重也將由23%升至28%.
煤:由于空氣污染及二氧化碳排放等問題,煤炭占全球能源總消費量的比重將由22%降至20%.
核能:在政治問題影響下,全球核能發展情勢尚難確定,但保守估計全球核能消費量將比現在略為增長。
可再生能源(包含大水力):預估將增長53%.但由于現階段數量過少、成本高、能源密集度低且供應不穩定,所以占全球能源總消費量的比重將由9%下降到8%.不過預計更遠的未來,隨著技術的進步,比重將上升較快。
以上預測在2004年阿拉伯石油輸出國的12月月報中已經得到體現,它指出截止到2020年,世界石油需求量將以年平均1.7%至2%的速度增長,日需求量逐漸從目前的8200萬桶到近1.07億桶。
可見,由于核能與可再生能源的替代性遲遲無法實現,石油、天然氣的需求量仍會不斷增加,但能源儲量是有限的,這種供需關系導致了石油、天然氣等能源價格不會下降。
同時,恐怖活動增加了石油以天然氣運輸風險及成本。自美國發生“9.11”恐怖攻擊事件后,全球恐怖活動升溫,而保護措施較為不足的石油及天然氣供應等能源基礎設施成為攻擊目標的可能性提高。例如2001年10月斯里蘭卡一艘油輪遭受其境內恐怖組織攻擊;2002年10月法國油輪在葉門遭受不明攻擊;……各國為了預防恐怖攻擊,正大興土木加強能源設施的保護工作,而隨著防范設施、人力及保險費用的增加,能源使用價格也面臨逐漸上漲的壓力。
面臨能源價格,尤其是天然氣價格逐步上漲,居高不下,很多高耗能建筑開始出現因承擔不起昂貴的能源維持費用而被迫停用,或者售價、租金一降再降的現象。因此,建筑尤其是高層住宅與辦公樓、大型共建正面臨著一場新的革命,建筑節能節能勢在必行。
3、美國企圖掌控全球石油供給,強力遏制我國、歐洲的發展
許多石油生產地區,尤其是中東地區,由于擁有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及軍事的動亂。在近期較大規模的戰爭有1980年兩伊戰爭、1990年波斯灣戰爭、1994年俄國出兵車臣、2001年阿富汗戰爭和2004年的美伊戰爭,而其他小型區域沖突也非常多,都是圍繞著石油資源而展開的。每次爭奪石油資源引發的動蕩,使眾多石油進口國家經濟發展及能源安全受到威脅,牽動整個世界的經濟。從這個意義上說,哪個國家能掌握全球的石油、天然氣能源,就如同握緊全球經濟命脈。
因此,美國攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不僅是要賺回為之付出的巨額戰爭費用,還要建立起有利于美國的世界石油市場“新秩序”:一來拉低美元匯率、彌補貿易逆差、打壓歐元;二來美國可以時時掌控我國、俄羅斯、印度等國家石油進口價格與能源供給量,遏制這些國家的經濟騰飛。
面臨美國今后可能采取的能源阻擾政策,我國除了爭取更多的與石油出口國的貿易協議外,能源節約是最關鍵的一步。
二、我國所面臨的能源挑戰
1、人均儲量少,先天不足,但能耗效率卻低。
我國能源總量豐富,但人均能源可采儲量遠低于世界平均水平。2000年人均石油可采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最終可采儲量居世界第41位。因此,一旦平均到個人消費量,我國能源并非地大物博,實際上存在先天不足的弱勢。
從能源利用效率來看,目前國內能耗高,能源效率低。2001年,我國終端能源用戶能源消費的支出為1.25萬億元,占GDP總量的比例為13%,而美國僅為7%.同時,我國單位產品的能耗水平較高,目前8個高耗能行業的單位產品能耗平均比世界先進水平高47%,而這8個行業的能源消費占工業部門能源消費總量的73%.這造成了很大社會能源浪費。
2、我國成為能源消耗大國,進口依賴度提高。
2003年我國已經成為世界上僅次于美國的第二大石油消費國。全年原油消費量達到2.5億噸以上。其中全國原油產量約1.69億噸,進口原油8900萬噸,分別占世界石油需求增長總量的41%、32%,約每天60萬桶和260桶。
2004年原油消費需求量仍以10%以上的增速增長,約達到2.75億噸,進口原油數量超過1億噸。同時,煤炭消耗量占世界總量的40%以上,天然氣供暖需求量也一直在增長。預計到2020年,我國石油需求量為4.5億噸,年均遞增12%;天然氣在一次能源消費中,所占比例將由目前的2.7%增長到10%以上;我國對海外能源的依賴程度將達到55%以上。
可見,我國能源消耗需求旺盛的同時,進口依賴度提高,這使得國內經濟受中東動亂及石油危機沖擊的概率上升,危及我國能源供應安全,存在較大風險。
3、能源成為我國經濟命脈所在,威脅國家穩定安全
2004年全國電荒、煤荒集中爆發。上半年,27個省份全面告急,國家線網被迫拉閘電線80多萬次。下半年,今年北方供暖的城市無一例外都面臨能源緊張的考驗。以吉林省為例,往年到9月底供熱企業儲煤應達年用煤總量的80%,而今年供熱用煤的儲量不足40%;長春市每年鍋爐供熱用煤為306萬噸,截至10月底只有總量的40%入庫;在吉林市,每年鍋爐供熱用煤為46.5萬噸,今年到10月底也才入庫42%;吉林省其他城市同樣存在緊缺情況。就連首都北京也難逃厄運。預計北京冬季煤炭需求為1460萬噸。受全國煤炭資源緊、運輸難、價格高等因素影響,北京市電煤庫存一直在警戒線以下運行,到10月底鍋爐及民用燃煤庫儲煤率不足45%.而為防止大氣污染,北京城區的燃煤鍋爐大多變為燃氣或燃油。隨著石油價格的上調,北京冬季供暖承受著巨大的壓力,2005年3月,北京油價再次上調,93號汽油每升上漲了0.26元。
能源的供給直接影響到人民生活與國民生產。一次拉閘對平常老百姓無關大要,但對于長期依賴電力生產的工廠、企業來說,損失可能是上百上千萬;而全國27個省份同時出現問題,這種經濟損失就根本無從計算,直接關系到國家經濟命脈。而冬季供暖的短缺,導致很多底保戶和困難企業失去基本生存條件,威脅到國家穩定安全。
三、建筑節能要求十分緊迫
1、建筑能耗約占社會總能耗的1/3
我國建筑能耗的總量逐年上升,在能源總消費量中所占的比例已從上世紀七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而國際上發達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。以此推斷,國家建設部科技司研究表明,隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善,我國建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此龐大的比重,建筑耗能已經成為我國經濟發展的軟肋。
2、高耗能建筑比例大,加劇能源危機
直到2002年末,我國節能建筑面積只有2.3億平方米。目前,我國已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑,總量龐大,潛伏巨大能源危機。正如建設部有關負責人指出,僅到2000年末,我國建筑年消耗商品能源共計3.76億噸標準煤,占全社會終端能耗總量的27.6%,而建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放“貢獻率”已經達到了25%.因高耗能建筑比例大,單北方采暖地區每年就多耗標準煤1800萬噸,直接經濟損失達70億元,多排二氧化碳52萬噸。如果任由這種狀況繼續發展,到2020年,我國建筑耗能將達到1089億噸標準;到2020年,空調夏季高峰負荷將相當于10個三峽電站滿負荷能力,這將會是一個十分驚人的數量。
據分析,我國目前處于建設鼎旺期,每年建成的房屋面積高達16億至20億平方米,超過所有發達國家年建成建筑面積的總和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建設增速,預計到2020年,全國高耗能建筑面積將達到700億平方米。因此,如果現在不開始注重建筑節能設計,將直接加劇能源危機。