青海高寒地区建筑节能65%目标的实现研究

张林华

中国铁路青藏集团有限公司

1 引言

建筑能耗就是建筑使用的能耗，包括采暖、热水供应、家用电器以及空调等方面所消耗的能源。而实现建筑节能的技术途径就是在降低建筑能源总需求量的同时，利用并开发可再生能源，降低建筑消耗的能源总量，避免使用引起当地环境污染的能源。当前我国的建筑能耗消费情况十分严重，并且建筑能耗的增长速度要比我国能源的生产增长速度快得多，因此如果长此以往，我国的能源无法支撑建筑能耗需求。所以，从青海省的实际情况出发，在建筑中通过提高能源的使用效果，尽可能地缓解能源消耗速度，以此来实现绿色环保的目的。

2 高寒地区建筑节能中的外墙构造与材料

当前高寒地区所普遍应用的建筑节能外墙主要可以分为四种：外墙内保温、单一材料节能外墙、夹心保温外墙以及外墙外保温。因为单一材料节能外墙仅仅只有煤矸石多孔砖、用保温砂浆砌筑的加气混凝土砌块等材料，并且墙体的厚度较大，需要在窗口等热桥部分进行保温处理。而在青海省的各个地区，当体型系数Sc≤0.3 的时候，其厚度需要控制在490mm 内，当Sc＞0.3时，厚度通常在600mm以上，所以具有较大的局限性，并且用量相对较小。外墙内保温因为其热桥问题而难以解决，并且占用的室内空间相对较多，而保温层也比较容易开裂，所以在青海高寒地区不适合应用。夹芯节能外墙的作法是在各种砌体中间夹各种EPS板，因为这一种做法在施工方面比较烦琐，并且安全性较差，而保温层还存在不连续的问题，因此存在着严重的热桥问题。因此，这一方法不适合应用在青海省中。

外墙外保温是当前采用比较广泛地一种节能技术。该节能技术的优点在于能够避免产生热桥；因为基层墙体在内侧，所以具有蓄热性能良好的特点。同时外保温能够减少夏季太阳辐射热的影响，使建筑冬暖夏凉。外墙外保温能够提高室内温度，从而实现节能的目的。而外保温能够避免内部墙体受到室外温差和天气因素的影响，导致墙体出现裂缝、破损以及变形等问题。

墙体是建筑的结构主体，其保温性能会对建筑的耗热量产生直接的影响，当前的墙体材料主要包括加气砌块、加气粉煤灰砖、石膏空心砌块、增强纤维水泥板、多空黏土砖、空心砌块以及复合保温墙体等，可以说具有繁多的种类。墙体的节能保温材料大致可以分为有机类、复合类以及无机类。而对于青海省来说，实施建筑节能的内容为外墙等围护结构的保温。如果围护结构的某部分传热系数无法达到设计标准的限值时，需要实施结构加固措施，并且在采取节能措施后，围护结构的各部位的传热系数需要满足青海建筑节能设计的标准限值。外保温系统可以采用聚苯板薄抹灰系统，原墙体与保温层之间需要采用黏锚结合的连接方式，并根据墙体基面的黏结力的测试结果开展计算，以此来确定锚栓的数量以及黏接面积。

3 太阳能光热技术在建筑节能中的应用

3.1 太阳能的热水利用

热水主要是通过集热器来实现的，是一种较早使用的太阳能利用方法。而太阳能集热器主要可以分为真空管集热器、平板式集热器两种类型。

3.1.1 平板式集热器

该类型的集热器在吸热体表面具有高吸收率与低发射率的选择性涂层，以此来提高吸收太阳能的效率。在吸热板采用选择性吸收表面以后，此时的吸热板温度将会升高，从而增大集热器的热损，导致温度的提高受到影响。并且在青海省高寒地区，温度较低，要想达到夏季温度就会造成更大的热损失，甚至会因为热损失太大而导致无法达到所需温度，在无日照或是夜晚可能会导致集热器被冻坏。因此，在高寒地区，集热器无法实现全面运行，所以在应用范围上存在一定的局限性。而为了降低集热板的热损失，提高温度，可以将吸热板和盖板之间抽成真空形式，所以出现了真空管集热器。

3.1.2 真空管集热器

在圆柱形的玻璃管中放入吸热管，然后将吸热板和玻璃管之间抽成真空，基于此就是太阳能真空集热管。因为该集热管就要有众多优点，如热损小、吸收辐射能的比率高以及保温性好等，所以当前已经普遍应用在高寒地区。但是因为随着技术的发展，当前所应用的主要还是以单户型的热水器为主，并且未对热水器进行统一的规划，导致热水器存在安装混乱的情况，并且许多的管道都是裸露在建筑外表面，既影响了建筑的外观，同时还导致其存在较大的安全隐患。而要想解决这一问题，就需要对于集热器进行统一规划，在建筑中为热水器预留管道空间和安装空间。另外，为了能够实现降低成本的目的，可以选择大型的太阳能集热系统，以此来实现集中供热水。

3.2 太阳采暖

3.2.1 辐射采暖

辐射采暖主要有地板辐射采暖、天花板辐射采暖两种方式。太阳能辐射采暖是通过将太阳能集热器结合辐射采暖系统，然后将太阳能所产生的热水作为辐射采暖所需要的介质，然后直接流通到辐射采暖系统的盘管中。

而地板辐射采暖因为自身在卫生条件、舒适度以及热效率等方面具有一定的优势，所以开始普遍应用在建筑的采暖中。而随着人们生活质量的不断提高，对于居住环境的舒适度也随之提出了更高的要求。地板辐射采暖是通过在地面铺设热水盘管，并利用地板所具备的蓄热辐射，将热量不断地散发到地面以上，从而起到保暖的效果。

天花板辐射采暖是在建筑的天花板与吊顶之间安装辐射盘管，该方法在早起具有普遍的应用，而该采暖方式的安装和维修虽然十分方便，但是这一取暖方式会导致室内温度形成上高下低的分布状态，所以导致保暖效果不佳，无法更好地满足居住的舒适度要求。

4 被动式太阳房

太阳房的类型非常多，而基于利用太阳能的方式来进行类型区分的话，可以将其分为带Trornbe 墙体的太阳房、组合式太阳房、附加集热间的太阳房以及直接受益式太阳房。

带Trombe 墙体太阳房是通过利用南向垂直集热墙吸收阳光，在吸收到阳光之后，可以通过辐射、传导、对流等，将热量输送到房间。而墙体表面一般是暗色系，甚至可以涂覆一层选择性吸收层，从而吸收更多的阳光。Trombe 墙就是一种实体式的即热蓄热墙，通常会在建筑的南向墙外覆盖一层玻璃罩，并在墙的上下部分开设一个通风孔。在冬季时，阳光将会透过玻璃直接被集热墙吸收。而集热墙墙在吸收太阳光之后，会通过两种方式将其传递到室内。首先，是利用墙体热传导，将热量传递到墙体内表面，然后通过对流、辐射等方式将热量传送到室内空间。其次，是通过集热墙外表面进行对流，将热量传递给集热墙玻璃罩盖和墙体外表面的夹层，并由夹层与房间之间进行空气之间的对流，然后将热量传递到室内，从而实现采暖。而在夏季的时候，将集热墙的通风口关闭，并打开北墙的夏季通风口以及南墙玻璃盖上的夏季通风口，通过利用夹层排出室内的热空气，并且冷空气将会随着压差进入到室内，从而实现降温。

附带温室的太阳房是将集热墙和直接受益式太阳房相结合的一种产物。其结构大部分都是在建筑南侧构建温室，并使用一堵墙将房子和阳光间隔离，并且这一堵墙需要留有门、窗等进行通风。而附加室的温度在所有实践中，都要比室外的温度高，所以附加温室既能够作为一个缓冲区，同时还可以为建筑提供太阳热能，从而使建筑物与温室之间相邻的部分拥有一个相对比较温和的环境。因为阳光房是直接得到太阳的照热，所以其自身具有直接受益系统的能力。在白天的时候，当阳光房内的内温大于相邻温度时，可以通过打开墙上的门或窗，以便将热量传递到建筑中，其余时间可以将其封闭。而为了能够降低房间的温度出现波动的情况，可以通过在室内放置鹅卵石等类型的蓄热材料，以此来保持温度的稳定性。

直接受益式太阳房是直接通过让太阳光进入到建筑中的一种采暖方式。建筑通过设置南向较大的比例窗，阳光会直接照射到地面、墙壁上，从而使其拥有热量，并致使建筑室内的温度出现提升，而还有少量的阳光将会被反射到建筑室内的其他地方，可以再次吸收阳光和反射阳光。为了能够使太阳能采暖房在冬季也同样具有良好的室内温度，并且室内的空气温度波动幅度较小，那么在使用这一方法时，就需要在建筑的南面安装大型，且保温性能较好的玻璃窗，同时配备保温窗帘。而外围结构不仅需要具备相对较大的热阻，同时还需要在建筑室内配置蓄热性能较高的重质材料，基于此才能够实现集热多、损失少且蓄热性能良好的目的。当前使用最为普遍广发的蓄热材料就是重质材料，主要有混凝土、砖石等，另外也可以采用相变材料结合一般的建筑材料，以此来提升其蓄热性能。在白天的时候，重质材料将会不断地吸收热量，而到了晚上的时候，室内的温度与室外的温度在开始下降时，所吸收的热量将会开始向室内释放，从而提高室内的问题。

组合式太阳房是由两个或两个以上的被动式太阳房组成，因此可以将其称为组合式太阳房。而通过结合不同的采暖方式，能够形成更加有效且具有互补性的被动式太阳能采暖系统。组合式太阳房主要是由直接受益墙结合集热墙两种形式而构成组合式太阳房，并且组合式太阳房还具有全天热均匀，白天自然照明等显著的优势。

5 采用建筑节能新技术

要想实现良好的节能，那么建筑就必须要在消耗最低能量的同时满足几个方面的要求。首先，可以在不同的区域、不同的季节控制太阳辐射的接收或组织。其次，在不同的季节均能够保证建筑室内的舒适程度。最后，建筑室内可以满足必要的通风换气。而当前建筑实现节能的主要途径就是减少消耗不可再生能源、提高能源的使用率；降低建筑设施运行过程中的能耗；减少建筑墙体结构的能量损失等。青海省高寒地区要想实现建筑节能65%的目标，那么就必须要满足这几个方面的需求。

6 总结

综上所述，建筑节能是节约资源、保护环境以及促进经济社会可持续发展的一项关键工作，同时也是一项重要的研究课题。青海省在当前的建筑产品还仍旧处于能耗大、能效低以及污染重的粗放型生产阶段，同时青海省的建筑节能工作也同样存在着节能标准技术落后、新材料和新产品的开发利用率低下、节能贯彻率低等众多问题。但是，在未来发展中，节能建筑具有广阔的需求，并且节能技术发展空间充足、节能规划目标明确等众多问题，基于上述众多因素，只要对青海省高寒地区采取有效地节能技术和措施，同时加大对于节能技术的应用力度，实现建筑节能的真正落实，那么最终必然会实现青海高寒地区的65%目标。