引言建筑工程行业属于我国的支柱型产业,生产生活与经济发展均离不开建筑工程行业提供的基本保障与支持。建筑行业快速发展的同时会消耗大量能源,控制建筑工程项目在施工和使用阶段的能耗是保障行业实现可持续发展的基础。基于能耗计量角度,探索建筑的节能降耗策略,提出实质应用型对策。1建筑节能降耗原则能耗计量是对耗电量、耗水量、耗气量(天然气量或煤气量)、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量与其他能源应用量的计算与测量。对于建筑工程项目,能耗计量需要计算建筑全生命周期(主要包括施工阶段和使用阶段)所产生的能源消耗。目前,完善建筑能耗管理、降低建筑能耗是行业发展的核心任务。进行建筑节能优化、降低能耗计量的过程中需要考虑以下几点基本原则:第一,策略或技术形式需满足工程项目的全过程节能要求,需要全面且持续进行对节能效果的评价。第二,节能工程或技术形式不可与工程管理的基本要求冲突,如果建筑节能技术对建筑质量管理或成本控制具有影响,该技术并不可取。第三,建筑节能需求围绕建筑工程项目的基本需求出发,在不影响建筑工程项目管理目标的前提下,实现能源转化率的提高以及能源使用量的降低。基于能耗计量的角度,建筑的节能降耗需要从多个方面同步进行,需要综合考虑建筑在施工安装阶段产生的能耗和使用运营阶段产生的能耗。2建筑围护结构节能降耗策略2.1外墙保温技术外墙保温技术将保温材料固定到外墙系统表面以实现节能。外墙保温系统具有多种表现形式,大部分外墙保温系统具有较低的导热系数,加装外墙保温系统能够降低外墙系统的传热能力[1],有效提升气密性,杜绝外墙系统存在的热桥问题,减少室内外环境之间的互相影响,在保障同等室内热环境的前提下使用更少的能量,使室内环境趋于稳定。常用的外墙保温施工技术为薄抹灰体系,通过粘接砂浆和锚固件将外墙保温板固定在外墙外表面,再增加具有憎水和密封作用的防护层和饰面层,以此完成外墙保温系统的施工;还可以应用保温装饰一体板材料进行外墙保温系统的施工,将保温材料和饰面层复合在一起,使整体施工效率更高,质量更为稳定。计算建筑施工阶段的能耗时,在达成同等需求的前提下,外墙保温工程可以明显降低项目使用阶段的能耗和外部环境因素对室内热环境的影响,减少空调、采暖器的使用,实现能耗降低的目的。2.2系统门窗技术门窗也是建筑围护结构的组成部分之一,具有景观、采光、通风、隔绝室内外空间的重要作用。与传统门窗相比,系统门窗不在现场进行拼装,可以根据项目的实际需求,在厂家完成研发、构件采购和拼装操作,运送到现场后直接进行整窗安装[2]。应用系统门窗可以避免在现场施工阶段,因工人技术能力或现场管理等问题造成的质量问题,从而影响其综合品质的体现;与组装门窗相比,系统门窗具有更为优良的综合性能,密封性更好,其保温性、隔热性、气密性性能均明显增强。系统窗样角如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.005.F001图1系统窗样角系统门窗不会直接产生节能效果,但从室内热环境维护的角度分析,系统门窗具有的优良特质可以保持较高的室内热环境,有利于建筑采光、通风、节能等目标的达成,使建筑应用更少的能源保持较高的使用品质。2.3屋面节能技术被动式屋面节能系统由结构自防水、防水层、保温层、防护层构成。屋面结构层混凝土可以通过优化配合比、添加外加剂的形式使其结构更为致密,与普通混凝土相比,屋面结构层混凝土具有一定的自防水能力,致密的结构可以避免渗透、潮湿等问题,具有更好的保温效果。屋面保温层材料主要采用挤塑聚苯板,材料具有较强的抗压能力,在正常的使用场景下,材料的机械性能优于其他保温板材;导热系数小于0.030 W/(m·K),可以降低屋面系统的整体导热能力。屋面外部保护层或面层以细石混凝土为主,避免保温层直接暴露在外部环境当中,能够延长屋面节能系统的整体使用寿命,减少环境因素造成的质量影响。屋面被动式节能解决方案如图2所示。系统化的屋面被动式节能解决方案具有降低能耗的作用,属于被动式节能的工艺方法。从能耗计量的角度分析,屋面被动式节能解决方案可以降低建筑整体能源使用量,促进建筑主体结构使用寿命的延长。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.005.F002图2屋面被动式节能解决方案2.4基于能耗计量的应用评价以一般住宅工程为例,对围护结构未进行任何保温措施的情况下,建筑围护结构的整体导热系数约为2.0 W/(m2·K)。若外墙保温工程采用厚度为60 mm的岩棉保温板(导热系数为0.030~0.047 W/(m2·K)),门窗采用三玻两腔内置Low-E系统窗(导热系数约1.4 W/(m2·K)),屋面采用被动式复合解决方案(系统导热系数约0.9 W/(m2·K)),围护结构导热系数可以降至1.15 W/(m2·K)以下。基于能耗计量的角度分析,减少因外围护结构热辐射及热传递带来的热量散失,理论可以实现35%以上的节能效果[3]。3建筑暖通空调系统节能降耗策略3.1能源发生端的节能措施传统暖通空调设备的能源发生端以电能为主,以电能转化为热能或以电能驱动压缩机制冷的形式产生热量或冷量,该模式原理简单、设备成熟,但能源转化率较低。为了满足室内热环境稳定的需求,建筑的整体耗能量较高[4]。以传统空调制冷为例,针对100 m2的室内空间,一般民用空调功率为1 800 W,每日工作时长为10 h,则每日耗能量为18 kWh,每个供冷周期以90 d计算,则耗电量为0.16万kWh,煤当量0.2 t。公共建筑的面积更大、制冷采暖时间更长,产生的能耗会成倍增长。部分公共建筑使用阶段的空调能耗占比达总能耗的40%以上。新能源热泵技术的使用能够在不影响原有采暖制冷需求的基础上实现能耗降低,通过压缩设备和热交换设备的相互配合,收集和储存自然界中的空气热能或地热能,并在需要时进行释放。新能源热泵技术的使用仅需投入少量的能源,可以实现热量的高效转移,技术使用的地热能或空气热能属于可再生清洁能源。暖通空调设备采用新能源热泵作为热量来源能够减少对于电能的依赖,从能耗计量的角度可以实现有效降耗。3.2能量运输过程的节能措施暖通空调设备完成制冷或制暖后,将能量运送到使用位置也会产生能源消耗。一方面会因为运输路径的热辐射和热传递出现能量的散失问题,另一方面各类设备和临近的管道管线也会产生热量影响。为了避免相关问题的发生,可从从以下方面进行能量运输过程的节能应用:(1)尽可能缩短能量运输通道的总长度,在设备安装设计的过程中可以按照建筑工程项目的实际应用需求,平衡设备安装的位置。必要时通过增加空调台数、分散设置等形式,避免室内空间和空调设备之间的距离过长;(2)针对空调管道可以采取保温措施,以减少运输过程中的热量散失问题。通过增设保温层、使用K值更低的管道材料等形式实现节能需求。此外避免空调送风管道与其他设备管道的集成,尤其是各类电缆,不仅具有安全风险,对节能效果也具有负面影响。3.3使用端的节能措施在暖通空调设备的使用端,可以考虑使用智能化技术以降低能耗计量值。暖通空调设备使用端能耗目前存在的问题主要为:大部分暖通空调设备仅能调整温度指标,而室内的舒适程度与温度、湿度、空气清洁度等多个指标均具有关联关系;部分暖通空调设备长时间高功率工作,即使室内温度已经达标或无人时也进行高功率工作等。使用智能化技术可以实现暖通空调使用端的有效节能。完善的智能化技术能够整合多个方面的信息,结合预设程序以及人工智能技术做出正确的响应。智能化设备可以全面监测室内、室外的环境情况,包括温度、湿度、污染物含量等信息,同时结合实际情况和需求,对采暖、制冷、换风等进行自动调控,无须人为频繁操作也能够长久保持室内维持稳定的热环境。智能化技术可以通过学习使用时间、判断室内是否有人等方式,进行暖通空调设备的启停控制或工作功率调整。集成物联网和远程信息传输的暖通空调设备可以实现设备的远程操作和调节,避免因人为管理不当造成能源浪费问题。3.4基于能耗计量的应用评价以内部空间100 m2的公共建筑为例,传统暖通空调设备若想满足夏季制冷的需求,需处于较高功率连续工作。民用空调功率一般为1 800 W,按每天工作时长10 h计算,则每日耗电18 kWh。对于新型暖通空调的设备使用,通过新能源热泵的形式可减少暖通空调设备对于电能的依赖,在达成同等制冷或制热的需求下,能够降低耗电量30%左右;在能源输送过程中进行全方位的优化管理,对大型暖通空调设备的管道管线进行科学合理的布置,能够减少能源消耗问题,降低电能耗量10%;若在使用端践行主动管理的相关策略,或通过智能化形式辅助管控,可以减少一定的使用时长。从能耗计量的角度分析,使用新型暖通空调设备、完善暖通空调管道管线管理、采用智能化的措施辅助管控工作进行均可以实现能源节约,在不改变原建筑使用品质和使用功能的前提下,暖通空调单向整体节电40%以上。4结语建筑节能的全面优化是行业内亟待解决的问题,基于能耗计量的建筑能耗评价方式更为全面合理。从建筑工程项目的围护结构节能、通暖空调节能方面提出关于建筑节能优化的应用技术和策略。建筑节能技术的实际应用和优化途径比文中所述内容更加复杂,未来需要从更多角度赋能建筑工程行业节能的全面落实,促进可持续发展目标的实现。

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