绿色建筑技术在城镇建设中的应用

2021-04-03周铸军

城市建设理论研究（电子版） 2021年36期

周铸军

无极县住房和城乡建设局河北石家庄 052460

当前，我国正处在城镇化高速发展阶段，在城镇化的进程中，也造成了大量的能源和资源浪费，数据显示，城镇化率每增加1%，需6000万吨标煤的能源消耗，城镇化进程的发展无疑也对生态资源造成了一定的破坏，这种破坏影响着国家的能源安全和社会的可持续发展。绿色建筑是目前广泛推崇的一种技术形态，发展绿色建筑，能够有效解决城镇化进程中的能源、资源消耗问题，这是实现节能减排的重要战略。从2008年开始，我国就开始积极推行绿色建筑评价标识工作，此后，绿色建筑标识项目数量逐年增加，如今，绿色建筑理念已经被市场、社会所认可，我国的绿色建筑技术也取得了阶段性的突破。

1 绿色建筑技术的概念与特征

1.1 绿色建筑技术的概念

绿色建筑也被称之为“可持续建筑”，是在建筑实践中，尽可能减少自然资源的用量，减小对环境造成的破坏，这需要将绿色节能环保的理念渗透到选址、设计、建造、运行、维修、更新、拆除的各个环节中。根据我国《绿色建筑技术导则》的定义，“绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约能源，保护环境和减少污染，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”。绿色建筑技术属于建筑技术的一种类型，但是又与常规的建筑技术不同，一方面，绿色建筑技术遵循绿色、可持续的发展理念，能够有效提高资源的利用率，减少对环境的破坏；另一方面，绿色建筑技术又与其他的建筑技术不同，以节水、节材、节能、节地、作为主要原则，涉及建筑物的全寿命周期，致力于为居住者提供舒适、健康、低耗、无害的空间，减少建筑对环境造成的负荷。绿色建筑技术不仅仅是技术层面的进步，更是建筑理念的发展[1]。

1.2 绿色建筑技术的特征

绿色建筑技术有几个重要特征：

首先，绿色建筑技术的应用具有经济、文化、自然和地域的差别。我国地大物博，各个地区的实际情况不同，在绿色建筑技术的应用上，需要以当地的气候条件和区域经济作为出发点，找出适合当地经济文化发展水平的绿色建筑技术。因此，绿色建筑技术的应用具有很强的地域性，这一技术的发展其本质就是为了解决环境和气候上的问题，在技术的应用上，会受到区域特点的制约。

其次，绿色建筑技术只有适应与否，没有新旧之分。技术是在人类社会的发展下不断进步，建筑技术的演变也经历了几个阶段，从低技术逐渐朝着中技术、高技术发展，绿色建筑技术涵盖低技术、中技术、高技术几个不同层次，其应用没有高低之分，只要符合区域的地域文化、经济发展和自然气候条件，能够达到节能要求，就是适宜的绿色建筑技术。

再次，绿色建筑技术会随着时代的变革不断发展。绿色建筑技术展现的是节约和效率，在时间的推移下，绿色建筑技术也将会不断发展、进步，无论是节能技术、节水技术、节地技术，还是其他的节材技术，在技术的进步下，其改善环境的性能将会越来越优良，无论是采用哪一种技术，初衷是不会改变的[2]。

2 绿色建筑技术在城镇建设中的应用

2.1 推行光伏一体化系统

建筑节能就是要确保在建筑的各个寿命过程中，都要能够做到节能、环保，在建筑的选址、规划、设计、建造、使用过程中，通过各类节能建筑材料、设备和产品的使用，提高采暖、制冷、通风、照明、管道、给排水的运行效率，以确保建筑物在同样的室内环境下，能够有更低的能源消耗。大力发展风能、太阳能、地热能、潮汐能等，充分满足了绿色建筑的发展要求。针对城镇建设，可以推行太阳能光电技术，太阳能光电技术就是利用大规模阵列抛物或者碟形镜面将太阳能收集起来，通过换热装置来提供蒸汽，从而达到发电目的，其原理与太阳能产热是近似的。目前，光伏一体化系统已经慢慢成熟，就是将光伏方阵设置在建筑物阳台和屋顶上，配备蓄电池，可满足独立供电要求，与公共电网并联之后，能够共同为建筑物提供供电，这是建筑与光伏系统结合的一个常见形式。光伏发电与建筑一体化的推广，充分满足了节能要求，关于光伏发电技术在建筑物的使用上，一般会使用并网发电技术，这一系统与传统独立的光伏系统相比，有着显著优势，首先，光电池是设置在建筑外墙和建筑屋顶上，不会额外增加用地，还能够原地发电，节约了电站送电的投资费用；其次，通过与传统电网的并联，大幅提升了光伏发电系统的稳定性[3]。

在光伏建筑一体化的设计上，需要充分考虑到建筑物所处的区域条件、太阳能资源与建筑周围的环境条件，根据负载或者功率要求来设计光伏方阵大小，配备相应的配套系统。同时，还要充分考虑到结构的安全性，光伏组件与建筑物的结合在结构安全性上，需要关注两个问题，第一就是光伏组件本身的安全性，第二就是连接方式的安全性。考虑到太阳能发电的能量均是源自于太阳，电池方阵的辐射量会直接决定发电量，而辐射量与地理纬度、太阳高度、大气质量、海拔高度、日照时间、大气透明度等因素有关，各个季节太阳辐射各不相同，对此，需要基于各个地区的气候环境和区域特点来合理搭配。在具体的安装上，不管功率是多少，都要严格按照国家规范来设计、安装，安装环节要充分考虑到用电安全、人身安全、工程安全和结构安全，施工环节不能对建筑物本身的结构和附属设施造成破坏，也不能影响建筑物的荷载能力，如果由于客观因素不得已对建筑造成局部破坏，在施工完毕后，要第一时间修复。在屋面结构层施工完毕后，需要根据要求进行防水处理，涂抹防腐涂料，避免后续的雨雪、大风天气影响系统的正常运行。

目前，国际上高度重视光伏建筑一体化系统的研究，国外发达国家也取得了丰硕的研究成果，尤其是美国和日本，其在光伏建筑一体化上有着成熟的设计和施工经验，我国的光伏发电系统也有了一定的规模，近年来，装机量也在不断增加。这一技术非常适合应用在城镇建设中，当然，目前光伏一体化的应用还受到技术水平的限制，在下一阶段，需要继续加强深度研究，突破现有的技术瓶颈，以实现光伏一体化系统的广泛推行。

2.2 推行地源热泵

地源热泵是能够同时提供制冷、供热的高效节能空调系统，可分别在夏季和冬季作为制冷和供热的能源使用，在夏季，将室内热能取出，释放到地能中，在冬季，将地能热量释放出来，供给室内采暖。相较于锅炉等传统的供热系统，地源热泵可以节约% 55%左右的能量。地源热泵的热源温度稳定集中在10到25℃，其运行费用不到传统中央空调的50%，目前，在北美国家中，地源热泵空调系统得到了广泛推行。近年来，我国地源热泵事业也得到了突飞猛进的发展，清华大学、天津大学等高校与科研院所与各个企业组成了产学研联合体，开发出了适合我国的地源热泵系统，如今，已成功建成几个大型的示范工程，地源热泵在我国的市场前景非常广阔，鉴于这一技术的种种优势，在城镇建设中，有着极强的可推广性。

地源热泵在城镇建设中的使用可以分为家用和商用两类，家用是用户利用自家的热泵水路、电源和风管输送系统来进行冷热供应，适合用于自建房、别墅等。系统的使用主要有集中系统和混合系统两种类型，集中系统是将热泵固定在机房内，将冷热量集中分配至各个房间，更适合用于学校、办公楼、写字楼等建筑。混合系统是将冷却塔或者加热锅炉联合使用作为供冷供热系统，在南方地区，热负荷低、冷负荷高，在夏季，适合联合使用冷却塔和地源，在冬季，只要单一使用地源即可满足要求；在北方地区，冷负荷低、热负荷大，在冬季，建议联合使用地源和锅炉，夏季，只要使用地源即可，这就能够有效减少资金的投入。

地源系统的投资费用包括初投资、年总成本、年经营成本。初投资有设备购置费用、土建费用、安装费用和其他的设计费用、监理费用；年总成本是系统运行的各项费用，如电费、水费、燃料费、管理人员工费、排污费等等；年经营成本是从年成本扣除的折旧费用。在地源系统的运行过程中，不会产生任何的污染，适合建在居民区，不需要传输热量，也不需要将系统堆放在燃料废物场地，除了可以为居民提供供暖和制冷之外，还能够提供生活热水，非常适合城镇的办公楼、住宅、商场，地源系统的使用寿命也较长，一般可以达到15年以上，维护费用较低，自动化控制程度高，非常具有竞争力。

2.3 推广门窗节能技术

门窗是建筑中最容易损失热量的薄弱部位，数据显示，门窗耗能约占建筑物总耗能的65%以上，因此，门窗是建筑节能的重点。在保障建筑物通风、采光、观景的条件下，需尽可能减少门窗洞口面积，通过加装密封条等方式来改善门窗结构，提升门窗的气密性和热工性能。在门窗的选择上，尽可能使用反射玻璃、吸热玻璃、隔热遮光薄膜，并配备遮阳板、窗帘等遮阳设施。另外，在门窗的设计上，开启方式是需要重点关注的内容，如果门窗关闭后密封不好，也会增加热量损失，基于此，对密封条的设计不仅要关注到密封性能，还要通过多种方式来降低能耗。

2.4 创新外墙保温技术

长期以来，在建筑的外墙中，一般是使用加气混凝土墙体、空心砌块墙体，单一的材料导热系数高，难以满足环保、隔热的要求，因此，根据节能要求，需要采用承重材料与高效保温材料组成的复合墙体，根据保温材料设置的位置不同，可划分为外墙内保温和外墙外保温两种方式。从上世纪90年代开始，我国开始推广外墙保温技术，这一技术有良好的保温和节能效果，在采用了保温措施之后，对于冬季寒冷的北方地区，建筑节能效果能够达到50%以上，同时，还能减少墙体的厚度、减轻墙体重量，有效节约了土地资源[4]。但是，尽管外墙保温技术有种种优点，但是，在使用过程中也发生了一些问题，一方面，受到原材料的影响，这类材料的价格较高，增加了建筑物的造价，使用了外墙保温技术的墙体与普通墙体相比，每平米的外墙造价要高上30%~40%，且施工工期长、工序多。为了确保工程质量，在材料之间，需要具有良好的相容性；另一方面，雨水侵蚀、热胀冷缩、大气中的酸碱腐蚀等也会对外墙保温系统产生影响，容易导致外墙出现空鼓、脱落、开裂等问题。影响外墙保温质量的因素是非常多的，比如材料质量、保温层施工厚度、养护日期、施工质量控制、浆料配比等，为了提升保温效果，需要合理选材，科学调整配比，严格把控好施工的厚度，当然，我国各个地区的气候条件不同，还存在其他的影响因素，在实际的设计与施工中，需要进行严格把控，综合考虑到多方面因素，以不断完善外墙保温技术的应用。

3 推广绿色建筑技术的对策

总体来看，尽管我国的绿色建筑技术已经趋于成熟，但是，比之欧美发达国家，还是处于初级发展阶段，为了让绿色建筑技术能够更好的在城镇建设中得到了推行，那么，就需要发挥出政府的主导作用，制定与绿色建筑相关的法律法规和标准制度，颁布配套的执行、监督和激励机制。绿色建筑技术的使用是一个复杂的产业系统，涉及政府、房地产、开发商、使用者、设计者等各个参与方，各方的利益诉求不同。为了激活各方的积极性，促进整个市场的顺利转型，在标准和政策的制定上，需要关注多个主题，兼顾到各方利益[5]。同时，针对各地推行具有操作性的绿色建筑技术标准和技术体系，出台指导性文件，编制技术指南、技术标准、推广目录、技术导则，明确各种性质建筑物的建设标准和技术评价体系，以达成改善环境、节能减排的目标。同时，尽快建立绿色建筑材料和产品的环境影响数据库，包括运输数据库、材料数据库、机械数据库等，结合国内外的环境统计现状，对绿色产品开展全生命周期的环境统计，明确各个阶段环境影响数据的具体途径和计算方法，为绿色建筑技术全生命周期的推广提供评价服务。对于相关企业而言，也要大力创新绿色建筑材料，加快保温、隔热性能优质的建筑保温体系和材料的研发，发展一体化断桥铝隔热窗、遮阳系统、多功能复合一体化墙体材料、加气混凝土制品、烧结空气制品，推行预拌混凝土、预拌砂浆，建立绿色建材认证制度，杜绝不达标的建材进入市场[6]。