关于东北地区绿色建筑主要技术措施的探讨

宋 巍

(黑龙江省节能技术服务中心，哈尔滨 150001)



关于东北地区绿色建筑主要技术措施的探讨

宋 巍

(黑龙江省节能技术服务中心，哈尔滨 150001)

文中简要介绍了绿色建筑在中国的发展历程，针对东北地区的气候特点，分析了影响东北地区建筑节能的主要因素，进而提出相应的绿色建筑节能措施。

绿色建筑；节能；东北地区；采暖；围护结构；节能照明

0 引 言

1992年巴西的里约热内卢“联合国环境与发展大会”，与会者第一次明确提出了“绿色建筑”的概念，绿色建筑由此逐渐成为一个兼顾环境关注与舒适健康的研究体系，并在越来越多的国家内实践推广，成为当今世界建筑发展的重要方向。

绿色建筑的概念：建设部组织编制的《绿色建筑评估标准》明确“绿色建筑”为在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染(简称“四节一环保”)，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

绿色建筑的出现标志着传统的建筑设计摆脱了仅仅对建筑的美学、空间利用、形式结构、色彩结构等方面的考虑，而变为逐渐地从生态的角度来看待建筑设计，这意味着建筑不仅被作为生命元素来看待，而更被视为生态循环系统的有机组成部份。

1 中国绿色建筑政策发展历程

中国建筑行业拥有每年近20亿m2的竣工量，其中80%以上为高耗能建筑，而既有建筑近400亿m2，95%以上为高耗能建筑，能源利用率仅为33%，落后发达国家20余年。我国建筑总能耗(包括建材生产和建筑能耗)约为全国能耗总量的30%，其中用于建材生产的能耗占到全国总能耗的12.48%，而建筑能耗中，围护结构材料保温性能差、保温技术落后，传热耗能高达73%～77%[1]，这让其他国家瞠目结舌。

2006年3月7日，我国首部绿色建筑国家标准——《绿色建筑评价标准》出台，成为我国绿色建筑发展的里程碑。这是我国第一部从住宅和公共建筑全寿命周期出发，多目标、多层次地对绿色建筑进行综合型评价的推荐性国家标准。

2009年12月，在哥本哈根气候变化会议上，中国政府宣布，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放，比2005年要下降40%～45%。

2012年1月13日，国务院发布《“十二五”控制温室气体排放工作方案》，其中明确了到2015年全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17%的减排目标。要求全社会大力开展节能降耗，优化能源结构，努力增加碳汇，加快形成以低碳为特征的产业体系和生活方式。

2013年1月1日，国务院办公厅以1号文件形式转发国家发改委和住建部联合发布的《绿色建筑行动方案》。其中规定，在2014年，政府投资项目、大型公建，以及保障性住房执行绿色建筑标准。并给与符合条件的绿色建筑城区至少5 000万元的财政补贴。

从国家对节能减排、绿色低碳方面政策的倾斜和逐步的重视程度来看，绿色建筑已经逐步从提倡、鼓励阶段，发展到强制、奖励阶段。绿色建筑在中国的发展已经成为大势所趋。

2 东北地区建筑节能的主要影响因素

“因地制宜”是绿色建筑发展中不可忽视的一个重要因素。热带地区的绿色建筑，一旦放到寒冷地区，很可能就不是一个绿色建筑，或者是违背绿色建筑的观念。绿色建筑需要注重地域性，我们国家的气候、资源、自然环境、经济文化在各个地区都存在一些差异，严寒地区和在夏热冬暖地区、夏热冬冷地区采用的节能标准是不同的，这些标准对能源的使用、对节能的措施都有不同的要求，不同的规定，所以不同地区使用的节能技术也就存在着区别。

我国东北地区指由辽宁、吉林、黑龙江等三省构成的区域，土地面积约为126万km2，占全国国土面积的13%，人口1.21亿，占中国全国总人口的9.18%。主要气候类型为温带季风气候，四季分明，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥，冬季长达半年以上，气温基本维持在零度以下，因此东北地区建筑在冬季采暖时的能耗不可小觑。

以黑龙江省为例，相对于电力和水资源的消耗，东北地区供暖热力的节约措施是绿色建筑的重点研究方向。近几年普通建筑的平均采暖能耗基本上在全年总能耗的60%左右，而其中采暖热力消耗一般超过90%，剩余为采暖所需电力消耗，而节能建筑和非节能建筑的供热标准煤耗值差异巨大，从40 kgce/GJ到70 kgce/GJ甚至80 kgce/GJ之间，可见建筑物的采暖能耗是东北地区评定是否为绿色建筑的第一指标，

影响东北地区建筑采暖能耗的因素主要分为外部因素和内部因素两方面，而外部因素主要指供热热源的供热效率，内部因素则主要是建筑本身的保温性能以及采暖系统的供暖效率。在政府近几年大力推行淘汰落后小锅炉改为集中供热、供热系统节能改造的情势下，外部因素对耗能的影响已经得到改善。而内部因素也因为“既有建筑节能改造”的提出而逐渐被房地产开发商重视起来。

就绿色建筑本身而言，影响采暖能耗的内部因素是其需要直接面对的节能设计方向，也是绿色建筑重点需要考虑的影响因素。内部影响因素的重点之一，即建筑本身的保温性能，主要检验的是建筑物围护结构的传热指标及保温系数，其决定着需要向建筑物供给的采暖热能的多少，是建筑师在设计时能够体现节能的主要措施之一，也是房地产界节能方向的重点研究方向。内部因素另一项重要因素，即采暖系统的设置和运行管理，通过提高建筑物采暖系统的供暖效率，可以直接减少热能损失。

3 东北地区绿色建筑适用的主要技术措施

3.1 围护结构的选择

建筑围护结构的设计对建筑能耗、环境质量、以及用户所处的视觉和热舒适环境有着决定性的影响。增大围护结构的费用一般仅为总建设投资的3%～6%，而节能效果却可以达到20%～40%。通过改善建筑围护结构的热工性能，可以减少夏季室外热量传入室内，更可以降低冬季室内热量的流失，进而减少建筑冷、热能源消耗。

建筑物围护结构的能量损失主要来自外墙、门窗、屋顶三个部分，这三部分的节能技术也是国内建筑界普遍关注和采用的。

3.1.1 外墙的选择

在东北地区，由于气候寒冷，外墙是保温御寒的最主要部分，墙体的材料直接影响到保温的效果。传统的用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求，而复合墙体越来越成为墙体的主流。复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构，与保温隔热材料复合，或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。目前建筑用保温、隔热材料主要有岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、加气混凝土及胶粉聚苯颗粒浆料等。墙体的复合技术有内附保温层、外附保温层和夹心保温层三种，我国采用夹心保温作法的较多。

3.1.2 门窗的选择

门窗具有采光、通风和围护的作用，对于住宅建筑而言，门窗的面积占建筑外围护结构面积的30%左右，而门窗的能耗约占建筑外围护结构热损失的40%[2]，是建筑物内外进行能量交换的主要通道，是最容易造成能量损失的部位。为了增大采光通风面积或表现现代建筑的性格特征，建筑物的门窗面积越来越大，更有全玻璃的幕墙建筑。目前，对门窗的节能处理主要是提高门窗的密闭性能和改善材料的保温隔热性能，东北地区普遍采用的技术措施是增加窗玻璃层数、加贴透明聚酯膜、加装门窗密封条、外门窗四周与墙体连接处缝隙使用严密性较好的聚苯板或聚氨酯等材料进行填充[3]、使用中空玻璃、低辐射镀膜玻璃(low-E玻璃)。从门窗材料来看，近些年出现了铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材、塑木复合型材以及UPVC塑料型材等一些技术含量较高的节能产品。其中使用较广的是UPVC塑料型材，它所使用的原料是高分子材料—硬质聚氯乙烯。它不仅生产过程中能耗少、无污染，而且材料导热系数小，多腔体结构密封性好，因而保温隔热性能好。

3.1.3 屋顶的选择

屋顶的保温、隔热是围护结构节能的重点之一，在进行屋顶设计的过程中，要注意材料的选择，尽量使用吸水率较小且保温效果比较好的材料。常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料用作保温，如膨胀珍珠岩、玻璃棉等；也有在屋面防水层以上设置聚苯乙烯泡沫。在英国有另外一种保温层做法，是采用回收废纸制成纸纤维，这种纸纤维生产能耗极小，保温性能优良，纸纤维经过硼砂阻燃处理，也能防火。施工时，先将屋顶的钉层夹层，再将纸纤维喷吹入内，形成保温层。

3.2 采暖系统的设置

首先，对用户供暖网络进行合理的设计，尽可能的使用最短的供暖管道；

其次，采用新型的保温材料包敷送暖管道，以减少管道的热损失。

再次，采用采暖末端装置可调技术，主要包括末端热量可调及热量计量装置，连接每组暖气片的恒温阀，相应的热网控制调节技术以及变频泵的应用等。可能实现30～50%的节能效果，同时避免采暖末端的冷热不均问题。

近年来低温地板辐射技术己被证明节能效果比较好，它是采用交联聚乙烯(PEX)管作为通水管，用特殊方式双向循环盘于地面层内，该技术与对流散热为主的散热器相比，具有室内温度分布均匀，舒适、节能、易计量、维护方便等优点。

3.3 其他节能技术措施

3.3.1 节能照明

近年来的节能照明新技术主要集中在灯具和照明自动控制两大领域。在灯具领域，除了LED技术外，电子刺激发光技术正在展现出巨大的前景。在照明自动控制领域，各种照明控制和节能策略不断将自然光融入人工照明系统。

一般居住建筑使用的LED灯具的功效约为20 lm/W，白炽灯的功效约为15 lm/W。LED灯的单一角度照明性能优于白炽灯和荧光灯，白炽灯的发光效率只有大约10%，荧光灯的发光效率约为30%～40%，而LED灯的发光效率则可达到70%～80%。

电子刺激发光技术是一种全新的节能照明技术，采用加速的电子撞击金属磷来产生光，使整个灯泡表面炙热发光。实验表明，与白炽灯产生同样质量的光线情况下，比白炽灯节约高达70%的能源，使用寿命高达白炽灯的5倍以上，更重要的是该技术在照明过程中不需要使用神经毒素汞，具有环保的优势[4]。

照明控制能够将灯具开启和关闭，或根据传感器，包括简单的计时器、空间占用传感器、人体红外探测器、关敏传感器等发出的信息来调节光亮度，目前常用的传感器通过声音来控制灯具。照明控制可以从以下几个方面达到节能的目的：

(1)通过自动调节光亮度或在灯具不适用是自动将其关闭的方法来减少照明电力的使用；

(2)减少每年灯具使用的小时数，进而延长灯具使用寿命；

(3)通过减少灯具使用，减低建筑内部热量的产生，从而缩小暖通空调系统整机容量，减少建筑制冷需求；

(4)能够使建筑使用者根据自身需要控制照明亮度，增加使用舒适度，提供工作效率。

3.3.2 变频空调

变频空调在诞生20年后，逐渐成为世界空调节能发展新方向。变频空调技术是以转速可变的压缩机替代了转速不可变的压缩机。采取改变压缩机频率实现能力变化去满足制冷(热)的负载变化。变频空调是根据房间空调负荷的变化对制冷机流量进行调节来实现节能目的的技术[5]。目前，我国房间空调器的季节能效比为2.5～3左右，而变频空调器和户式空调的季节能效比可达到4～4.5。与传统定速空调相比，变频空调器的主要优势有六大方面：一是节能省电；二是精确控温、舒适性好；三是制冷制热速度快；四是低温供暖能力；五是降低环境噪声；六是使用寿命长。更重要的是，它是诸多提升空调能效途径中最成熟、最有效、也是最科学的途径，因为目前市场上的定速节能空调大多是以增加热交换器面积为手段，而这些手段将增加对铜、铝等材料的消耗，家电节能应向新型技术手段转变，变频技术使空调产品节能效果明显，且不增加原材料成本，各方面性能都较定速空调优越，可谓一举多得。

3.3.3 回馈型电梯系统

电梯在轻载上行和重载下行时，产生大量的动能和势能，通过曳引电机转化成再生电能。传统的变频调速电梯，通常利用制动电阻将再生电能转化为热能消耗掉，这不仅浪费了大量电能而且对机房环境和电梯控制系统等带来不利影响[6]，如果能通过某个方法或者途径把这部分位能转变成电能，然后把转换的电能再回收利用，就可以实现节约电能的目的，这个原理就是能量回馈节能技术的理论依据。通过有源能量回馈器将大电容中储存的电量无消耗低回收再利用。从而即达到节电的目的，又无耗电发热大功率电阻。大大改善了系统的运行环境，有效吸收和利用了运动中电梯产生的电能。

3.3.4 绿色建筑管理系统

建立节能、节水管理、耗材管理、绿化管理制度，实施资源管理激励机制，住宅水、电、燃气分户、分类计量，推进城市供热收费体制改革，制定合理的热价和收费办法，使供暖收费货币化[7]。

(1)能源监测系统

利用通信设备通过现场总线对低压配电室电度表和分布在各楼层配电箱(柜)内的电表进行电度采集，并在监控计算机内进行分项计量。对用水类型中的传统水源(市政给水)和非传统水源(雨水等)进行分项计量。对建筑的供热量独立计量，加装热量表。通过分项计量，对建筑能耗情况进行实时监测。

(2)建立建筑能效综合管理平台

将建筑的自控系统的设备运行信息、能源使用信息、环境质量信息等数据汇集到建筑能效综合管理平台。通过建筑能效综合管理平台，可对建筑用能情况进行监测分析，对发生的问题进行实时处理。同时，定期进行节能诊断及分析，给出系统和设备的节能建议。建筑能效综合管理平台可对楼控系统实现对接，从而对用能系统实现优化节能运行控制。针对建筑的用能系统的具体使用情况和符合特点，提供更加合理高效的运行控制策略算法，提高系统运行效率，降低能源消耗。

[1] 戴大为主编.绿色建筑的探索与实践[M].湖南人民出版社，2013.

[2] 钱丽娟.浅谈绿色建筑中的建筑节能创新[J].山西建筑，2008.

[3] 白润波,孙 勇.绿色建筑节能技术与实例[M].化学工业出版社，2012.

[4] 马 薇,张宏伟.美国绿色建筑理论与实践[M].中国建筑工业出版社，2012.

[5] 邵晶晶.海信变频空调工作原理与分析[S].南通纺织职业技术学院毕业设计论文，2011.

[6] 彭继慎.一种新型的电梯能量回馈并网系统[J].计算机系统应用，2012(3).

[7] 孙广兴.东北地区建筑节能政策措施研究[J]. 黑龙江科技信息，2011.

Discussion on the Main Technical Measures of Geen Building in Northeast Region

SONG Wei

(Energy Conservation Service Center of Heilongjiang Province, Harbin 150001, China)

This article briefly introduced the development history of green building in China. According to the climatic feature in northeast region, analyzed the main factors which influenced the building energy conservation in northeast region, and then offered the corresponding energy saving measures of green building.

Green building; Energy conservation; Northeast region; Heating; Building envelope; Energy-efficient lighting

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.03.004

2014-12-27

2015-02-15

宋 巍(1982-)，女，工程师，大学，学士学位，从事能源咨询、测试及相关工作。

TU-023

B

1009-3230(2015)03-0018-05