第二节 建筑节能设计重要性
所谓建筑节能,是指在发达国家最初为减少建筑中能量的散失(现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”),在保证提高建筑舒适性的条件下,合理使用能源,不断提高能源利用效率。建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。
建筑节能设计是以满足建筑室内适宜的热环境和提高人民的居住水平为目的,通过建筑规划设计、建筑单体设计及对建筑设备采取综合节能措施,不断提高能源的利用效率,充分利用可再生能源,以使建筑能耗达到最小化所需要采取的科学技术手段。建筑节能是一个系统工程,在设计的全过程中,从选择材料、结构设计、配套设计等各环节都要贯穿节能的观点,这样才能取得真正节能的效果。建筑节能设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节,有利于从源头上杜绝能源的浪费。
建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和,是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过合理的规划设计,采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
建筑节能设计是建筑节能工程最终效果的关键环节,是关系到建筑节能工程运行是否正常的技术保障,在建筑节能工程中具有重大作用。因此,建筑节能必须首先从节能设计抓起。
一、建筑节能设计是大气环境保护的需要
从我国的能源结构来看,我国的煤炭和水力资源比较丰富,建筑采暖和用电仍以煤炭为主。然而,在煤炭燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及悬浮颗粒。二氧化碳会造成地球大气外层的“温室效应”,严重危害人类的生存环境;二氧化硫和氮氧化物等污染物,不但是造成呼吸道疾病、肺癌的根源之一,而且还容易形成酸雨,成为破坏建筑物和自然界植物的元凶。
目前,建筑在建造和使用过程中用能,对全国温室气体排放的贡献率已达44%,我国北方城市冬季由于燃煤导致空气污染指数,已是世界卫生组织推荐的最高标准的2~5倍。由此可见,在进行建筑节能设计中,在保持采暖使用要求的前提下,如何尽量减少煤炭的用量是建筑节能设计中的重点。在我国以煤炭为主的能源结构下,建筑节能减少了能源消耗,就减少了向大气排放污染物,也就改善了大气环境,减少了温室效应。因此,采用建筑节能设计,实际上就是保护环境。
二、建筑节能设计是可持续发展的需要
20世纪70年代的石油危机使人类终于明白,能源是人类赖以生存的宝贵财富,是制约经济可持续发展的重要因素,是改善人民生活的重要物质基础,也是维系国家安全的重要战略物资。长期以来,我国能源增长的速度滞后于国民生产总值的增长速度,能源短缺已成为制约我国国民经济发展的瓶颈。
近年来,我国国内生产总值的增长都在10%以上,但是能源的增长一直在3%~4%之间。然而我国建筑用能已超过全国能源消耗总量的1/4,并随着人民生活水平的不断提高将逐步增加到1/3以上,建筑业已成为新的能耗大户。所以,必须依靠建筑节能技术来节约大量能源,用来保障经济的可持续发展,采用建筑节能设计是必然的选择。
三、建筑节能设计是改善室内热环境的需要
舒适宜人的建筑热环境是现代生活的基本标志,是确保人们身体健康、提高工作和生产效率的重要措施之一。在我国,随着现代化建筑的发展和人民生活水平的提高,对建筑热环境舒适性的要求也越来越高。
我国大部分地区属于冬冷夏热气候,冬季气温与世界同纬度地区相比,1月份平均气温,东北地区低14~18℃,黄河中下游低10~14℃,长江以南低8~10℃,东南沿海低5℃左右;夏季7月份的平均气温,我国绝大部分地区却高出世界同纬度地区1.3~2.5℃。同时,我国气候的明显特点是冬夏季持续时间长,而春秋季持续时间短。
在这种特殊而恶劣的气候条件下,决定了我国大部分地区在搞好建筑规划和单体节能设计的同时,室内适宜热环境的创造还需要借助于采暖空调设备的调节,需要消耗大量的能源。能源日益紧缺,污染治理高标准要求,这些都说明我国只有在搞好建筑节能设计的条件下改善室内热环境才有现实意义。
四、建筑节能将成为国民经济新的增长点
建筑节能的实现必须投入一定的资金,但从长远利益来看具有明显的投入少、产出多的特点。建筑节能设计和实践证明,只要因地制宜,选择合适的节能技术,居住建筑每平方米的造价,提高的幅度约在建造成本的5%~7%内,且可以达到50%的节能目标。
据我国有关资料报道,建筑节能的投资回报期一般在5年左右,与建筑物的使用寿命50~100年相比其经济效益是非常显著的。节能建筑在一次投资后,可以在较短的时间内回收,且可在其寿命周期内长期得到受益。这些均充分说明,新建建筑的节能设计和旧建筑的节能改造,即将形成具有投资效益和环境效益“双赢”的国民经济新的增长点。
建筑节能设计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,现已成为世界建筑界共同关注的课题。经过几十年的探索和实践,人们对建筑节能含义的认识也不断深入。由最初招提出的“能源节约(energy saving)”,发展为“在建筑中保持能源(energy conservation)”,现在成为“提高建筑中的能源利用效率(energy efficieney)”,使建筑节能概念产生新的飞跃。
我国地域广阔,从严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区到温和地区,各地的气候条件差别很大,太阳辐射量也不一样,采暖与制冷的需求各有不同。即使在同一个严寒地区,其寒冷时间与严寒程度也有很大的差别,因此,从建筑节能设计的角度必须再细分若干个子气候区域,对不同气候区域建筑围护结构和保温隔热要求做出不同的设计规定。