谈建筑工程节能技术的应用及推广

文／魏玉阳 山东鸿达工程监理咨询有限公司 山东菏泽 274000

引言：

建筑工程在全球范围内占据着巨大的市场份额，作为人们居住和工作的重要场所，建筑物不仅承载着实用功能，还对能源消耗和环境产生深远的影响。然而，过去几十年来，建筑业的迅速发展和城市化的加速发展导致了巨大的能源浪费和环境负担。因此，减少建筑领域的能源消耗变得尤为紧迫，这将有助于实现全球气候变化目标，减少能源依赖，降低能源成本。

1.建筑能源消耗现状

1.1 建筑行业的能源消耗趋势

建筑行业一直是全球能源消耗的主要领域之一，其能源消耗趋势反映了全球城市化、气候条件和建筑设计趋势的特点，随着全球城市化进程的迅速推进，城市人口不断增加，城市规模扩大，因此建筑数量持续增长，城市化进程将导致更多的住宅、商业和工业建筑的需求，这显著增加了建筑行业对能源的需求。新建建筑项目需要大量的能源供应，而现有建筑的翻新和改造项目也需要能源，尤其是在升级现有建筑以提高能源效率和满足新能源标准时，能源消耗在建筑行业中受到气候条件的显著影响，在寒冷地区，供暖系统的能源消耗往往占据主导地位，因为维持室内舒适温度需要大量的暖气和热水。相反，在炎热地区，制冷系统的能源需求相对较高，以维持建筑内部的适宜温度，这种气候相关的差异导致不同地区的建筑采用不同的能源消耗模式，需要适应性更强的技术和解决方案[1]。

1.2 能源消耗对环境和经济的影响

建筑行业的高能源消耗对环境和经济产生了深远的影响，这一问题对全球社会、政府和企业都具有挑战性，过高的能源消耗直接导致了温室气体的排放增加，成为全球气候变化的原因之一，大规模的建筑能源消耗导致了二氧化碳、甲烷和其他温室气体的排放，这些气体在大气中形成温室效应，捕获热量并升高全球气温，全球气温上升引发了一系列气候事件，如更频繁的极端天气、海平面上升和冰川融化，对生态系统和人类社会造成了巨大的影响，因此，建筑行业的高能源消耗直接影响了全球生态系统的平衡，威胁到地球的可持续性。其次，高能源消耗还导致资源的浪费，建筑业需要大量原材料，包括水泥、钢铁、木材等，以及各种能源，如电力、天然气和石油，来建设、供暖、冷却和运营建筑，这不仅对有限的自然资源产生压力，还导致了环境破坏，如森林砍伐、土地开发和矿产开采。同时，高能源消耗也意味着更多的电力需求，这可能导致电力短缺和能源价格上升，这对国家经济和民众的生活水平都带来了负面影响，因为高能源成本会传导到消费者，加重他们的生活负担，同时也对企业的盈利能力产生不利影响。

2.建筑工程节能技术的分类

2.1 被动节能技术

被动节能技术在建筑行业中扮演着一定的角色，它通过优化建筑的设计和材料选择，降低了能源消耗，提高了建筑的能源效率，这一类技术的应用涉及多个方面，包括建筑的朝向、建筑外围、绝缘材料、窗户和门的设计，以及采光系统的规划等。建筑的朝向是被动节能技术的因素之一，在寒冷地区，建筑的主要窗户通常朝向南方，以最大程度地吸收太阳能，减少供暖需求，相反，在炎热地区，建筑的朝向应考虑避免过多的日照，以减少室内温度上升，降低冷却需求，通过合理选择建筑朝向，可以有效减少季节性能源消耗的波动。其次，绝缘材料的使用在被动节能技术中起着作用，绝缘材料被用于墙壁、屋顶和地板，以减少热量的传导和热量的散失，高效的绝缘材料可以在冬季保持温暖，同时在夏季保持凉爽，减少了供暖和冷却系统的运行时间，从而节省了能源成本，窗户和门的设计也是被动节能技术的部分，选择高效的窗户和门，如双层窗户和双层门，可以减少室内和室外温度之间的热量传递。

2.2 主动节能技术

主动节能技术通过使用机械或电气设备来控制和管理建筑的能源消耗，以提高能源效率和降低能源成本，高效的供暖、通风和空调系统是主动节能技术中的重要组成部分，这些系统对建筑内部的温度和湿度进行调控，以满足用户的舒适需求，采用高效率的空调系统设备，如高效热泵和节能空调机，可以显著减少能源消耗。此外，智能控制系统的应用可以根据实际需要来调整供暖和冷却，避免不必要的能源浪费，如在工作日结束后降低室内温度，或在不需要时关闭通风系统，都可以降低能源使用。智能控制系统可以监测和调整建筑内部环境参数，如温度、湿度和照明，以便最大程度地减少能源浪费，通过使用传感器和自动化控制，它们可以根据室内和室外条件的变化来调整供暖、通风和照明系统的运行，如在阳光充足的情况下，自动遮阳窗帘可以降低室内的照明需求，这些系统还可以与建筑的智能电网和能源储存系统集成，以最大限度地提高能源的有效利用。另一个主动节能技术是可再生能源的应用，如太阳能和风能，太阳能电池板可以将阳光转化为电能，供应建筑的电力需求，同时还可以将多余的电能储存在电池中以备用，风能涡轮机可以通过捕获风力来产生电能，这些可再生能源技术可以降低建筑的对传统能源的依赖，减少碳排放，同时也有助于稳定电力供应。

2.3 建筑外围和材料技术

建筑外围和材料技术可以有效降低建筑的能源消耗，提高建筑的能源效率，同时改善室内环境舒适度，建筑外墙、屋顶和地基的设计和材料选择，这些部分构成了建筑的外围，直接影响建筑的保温性能，通过选择高效的绝缘材料和外围系统，可以降低建筑的热量传导和散失，从而减少能源损耗，如采用高密度绝缘材料可以有效减少冷热空气在建筑外围的传导，维护室内温度稳定，选择反射率高的屋顶材料可以减少夏季的太阳热吸收，从而降低冷却需求，这些措施都有助于提高建筑的能源效率，减少能源成本。其次，建筑外围技术包括建筑外墙的设计和材料选择，外墙是建筑的第一道防线，直接影响能源效率，通过选择低能耗窗户和门、遮阳和隔热系统的设计，可以降低建筑的冷却需求，低能耗窗户通常具有双层或三层玻璃，具备良好的隔热性能，减少了室内与室外温度的传导。遮阳系统可以在夏季减少阳光直射进入建筑，降低室内温度，减少冷却需求，隔热系统，如外墙绝缘和隔热板，可以减少冷暖空气的逸散，提高了建筑的热量保持性能。建筑外围和材料技术的应用不仅有助于降低能源消耗，还有助于提高建筑的室内环境质量，有效地绝缘和隔热系统可以减少温度的波动，提供更加舒适的室内环境，低能耗窗户和遮阳系统还可以减少室内的日照和紫外线照射，保护家具和室内装饰材料免受损害[2]。

3.建筑工程节能技术的作用

3.1 提高能源效益

能源效益是建筑工程节能技术的目标之一，它在提高建筑能源效率方面发挥着作用，建筑行业一直是全球能源消耗的主要领域之一，因此提高建筑的能源效益对于减少能源浪费、降低成本。被动节能技术是实现能源效益的途径之一，这些技术侧重于建筑的设计和结构，以最大程度地减少热量损失和热量传导，从而降低供暖和冷却需求，如合理规划建筑的朝向，使其能够最大程度地吸收冬季太阳能，减少供暖需求。同时，在炎热地区，采用遮阳措施和高效绝缘材料可以减少夏季冷却需求，这些技术不涉及机械或电气设备，而是通过优化建筑结构和材料选择来实现能源效益。主动节能技术则采用机械或电气设备来控制和管理建筑的能源消耗，其中，供暖、通风和空调系统是组成部分，高效的空调系统可以通过使用高效设备、智能控制和定期维护来降低能源消耗，智能控制系统根据室内和室外条件来自动调整温度和湿度，以避免能源浪费，可再生能源技术，如太阳能电池板和风力涡轮机，也可为建筑提供清洁能源，减少对传统能源的依赖。

3.2 改善环境质量

建筑工程节能技术的应用对环境保护具有深远的影响，它有助于减少温室气体排放和自然资源的过度消耗，从而有利于保护地球的生态系统和维护环境的可持续性。高能源消耗的建筑对环境产生了不利影响，主要体现在温室气体排放方面，温室气体，如二氧化碳、甲烷和氟利昂，是导致全球气候变化的主要元凶之一。大多数温室气体排放源于燃烧化石燃料，如煤、石油和天然气，以满足建筑内的供暖、冷却和电力需求，高能源消耗的建筑会产生更多的温室气体，加剧气候变化，导致气温上升、海平面上升和极端天气事件增多，通过采用建筑工程节能技术，降低能源消耗，建筑行业可以减少对这些温室气体的排放，有助于减缓气候变化的速度。其次，建筑行业对自然资源的消耗巨大，包括水、木材、石材、矿物、能源等，资源的开采和使用对环境产生了广泛的影响，如森林砍伐、水资源过度开发、土地破坏和生态系统破裂，通过采用可持续建筑和节能技术，建筑行业可以减少对这些资源的需求，降低对自然环境的冲击。如采用再生材料和可循环材料有助于减少木材和矿石的开采，减缓土地破坏的速度，通过节能措施减少对电力和燃料的需求，有助于保护水资源和减轻能源资源开采的影响。

3.3 改善生活质量

建筑工程节能技术的第三个作用是提高生活质量和室内舒适度，这一方面涉及提供更加愉悦、健康和安逸的室内环境，另一方面也包括减少噪音和空气污染，为居住者和使用者创造更好的生活和工作条件。高效的建筑设计和节能技术可以提供更加舒适的室内环境，通过控制室内温度、湿度和通风，建筑能够适应不同季节和气候条件，创造出稳定而愉悦的居住和工作环境。在冬季，有效的供暖系统可以确保室内温暖，避免寒冷不适，在夏季，有效的冷却系统可以降低室内温度，提供凉爽的空气，这对于提高室内舒适度，促进健康和提高生产效率至关重要。其次，建筑工程节能技术有助于减少噪音和空气污染，创造更加宁静和健康的室内环境，高效的绝缘和密封系统可以减少室外噪音的渗入，提供室内的宁静，这对于提高睡眠质量、提供更好的学习和工作条件具有积极影响。此外，采用可再生能源技术，如太阳能和风能，可以减少对污染性能源的依赖，从而改善室内空气质量[3]。

4.建筑节能技术推广和运用

4.1 可持续建筑设计

可持续建筑设计是一种综合性的方法，它的核心理念是在建筑项目的各个阶段综合考虑环境、经济和社会因素，以创造更加可持续和环保的建筑环境，这种设计方法不仅有助于减少能源消耗，还有助于降低对自然资源的依赖，减少废弃物的产生，提高室内舒适度，改善生活质量。可持续建筑设计从建筑的位置和规划开始，考虑到降低交通需求，选择合适的地点，使建筑更靠近公共交通，鼓励步行和自行车出行，以减少对私人汽车的依赖，这有助于降低碳排放，改善空气质量，减少交通拥堵，同时提高城市可持续性。可持续建筑设计注重建筑的能源效益，建筑的结构和外围系统被优化，采用高效的绝缘材料、双层玻璃窗户、高效照明，这些措施有助于减少建筑的能源消耗，提高室内环境的质量，降低运营成本，此外，可持续建筑设计还包括太阳能电池板、风力涡轮机等可再生能源技术的应用，将建筑转化为能源生产者，减少对传统能源的依赖。可持续建筑设计注重水资源的可持续性，雨水收集和再利用系统可以降低淡水的使用，减少排水系统的负担。可持续建筑设计还包括废物管理和材料选择，建筑师和设计师应考虑如何在建筑的生命周期内减少废弃物的产生，并鼓励材料的再循环和回收，选择环保、可再生和可回收的建筑材料也是可持续建筑设计的一部分。

4.2 绿色材料应用

绿色材料应用在建筑节能技术中发挥着一定的作用，它旨在减少对环境的不利影响，降低能源消耗，提高建筑的可持续性，通过选择环保、可再生和可回收的材料，建筑行业可以减少碳足迹、减少废弃物产生，并提高室内空气质量。可持续建筑材料的选择是绿色材料应用有效保障，这些材料通常具有较低的环境影响，包括较低的碳排放、较少的能源消耗和较少的资源消耗，如可再生木材来自经过可持续管理的森林，可以减少砍伐对生态系统的破坏，再生钢铁是通过回收废旧钢材生产的，降低了对矿石的需求。低挥发性有机化合物涂料不含有害的挥发性有机化合物，有助于改善室内空气质量，环保隔热材料可以减少冷却和供暖需求，降低了能源消耗。其次，绿色材料应用还涉及建筑材料的再循环和回收利用，在建筑的生命周期内，设计师和建筑师应考虑如何最大程度地减少废弃物的产生，并鼓励材料的再循环和回收，这意味着建筑材料应该具有良好的可回收性和可重复使用性，如废弃的建筑材料可以回收再利用，减少了资源的浪费和对垃圾填埋场的负担。绿色材料应用不仅有助于降低建筑的环境足迹，还有助于提高室内空气质量，环保材料释放的有害气体较少，可以改善室内空气质量，减少有害物质对居住者的健康影响[4]。

4.3 智能建筑系统

智能建筑系统代表了建筑行业的未来，它是一种综合性的技术和理念，旨在提高建筑的能源效率、舒适度和可持续性，这些系统结合了信息技术、自动化控制和数据分析，使建筑能够更加智能的运行，满足居住者和用户的需求，同时最大程度地减少能源浪费。智能照明系统采用传感器来监测室内光线水平和人员存在，根据实时数据，系统可以自动调整照明强度，关闭不必要的照明设备，从而降低电力消耗，此外，智能照明系统还可以提供定时控制和远程控制选项，以满足不同使用场景的需求。智能恒温控制系统可以实时监测室内温度和湿度，并根据用户的偏好自动调整供暖和空调系统的运行，这有助于提供舒适的室内环境，同时降低能源消耗，系统还可以学习用户的习惯，逐渐优化温度设置，以提高能源效率。自动窗帘系统使用传感器来检测室内和室外的光线水平，根据光线条件，系统可以自动调整窗帘的开合程度，以实现最佳的自然采光和遮阳效果，这不仅提高了室内舒适度，还减少了照明和冷却系统的能源消耗。能源管理系统通过传感器和数据分析来监测建筑内的能源使用情况，建筑管理员和业主可以通过实时数据了解能源消耗情况，并采取措施来降低能源浪费，这种数据驱动的方法有助于实现能源的智能管理和优化，提高建筑的能源效率。智能建筑系统的应用带来了多重好处，它们有助于降低建筑的能源消耗，减少对有限资源的依赖，从而降低环境负担，通过减少不必要的能源浪费，这些系统有助于降低能源成本，减轻建筑运营的财务压力[5]。

4.4 节能监控技术

节能监控技术代表了建筑行业在追求能源效率和可持续性方面的进展，这种技术的应用可以有效地监测、分析和控制建筑内的能源消耗，从而实现更高效地能源利用、降低能源成本以及减少对环境的不利影响。节能监控技术通过使用传感器、仪器和数据采集系统来实时监测建筑内的能源使用情况，这些传感器可以测量电力、水资源、热量、冷却、照明和其他能源的消耗，收集的数据通过网络传输到中央控制系统，进行分析和报告，这使建筑管理员和运营者能够了解实际的能源使用情况，识别能源浪费和潜在的改进机会。通过实时监测和分析建筑内的能源消耗，节能监控技术可以帮助建筑管理者识别能源浪费的问题，并采取措施来提高能源效率，如果传感器检测到某个区域的照明设备一直处于开启状态但没有人在使用，系统可以自动关闭照明以降低能源消耗，这有助于降低建筑的能源成本，减轻经济负担。节能监控技术可以根据不同建筑的需求和运营模式进行定制化配置，这意味着不同类型的建筑，如商业大楼、住宅、工厂或学校，可以根据其独特的能源使用情况和目标进行能源管理，这种个性化的方法有助于最大程度地提高能源效率，满足各种需求。节能监控技术还可以用于预测性维护，通过分析数据来检测设备的故障和磨损，这有助于在设备完全损坏之前采取维护措施，减少维修成本和停机时间，通过及时修复设备问题，能源系统可以继续高效运行。它不仅有助于提高能源效率，降低能源成本，还有助于减少对环境的不利影响。

结语：

通过建筑节能技术的推广和运用，可以实现多方面的好处，它们可以显著降低建筑的能源消耗，从而减少能源成本，减少碳排放，降低对自然资源的依赖。其次，这些技术有助于改善建筑内部的舒适度，提高室内环境质量，为居住者和工作者创造更加宜居的条件。此外，建筑节能技术的应用也有助于推动经济增长，创造新的就业机会，促进技术创新和产业发展。