建筑节能设计与经济性分析

建筑节能设计与经济性分析
摘要：节约能源是我国的一项基本国策，建筑节能是我国节能工作的重要组成部分，深入持久地开展建筑节能意义十分重大。

本文介绍了建筑节能的含义、意义和一些建筑节能设计技术措施，并以天津某住宅为例，对建筑节能设计经济性进行了简要分析。

关键词：建筑节能设计；经济性分析
1 建筑节能的含义
建筑节能的含义，自从1973年发生世界性的石油危机以来，随着人们的认识上的转变，在发达国家它的说法已经经历了三个发展阶段：
(1)eneergy saving in buildings，字面意思就是我们所说的建筑节能；
(2)energy conservation in buildings,，强调在建筑中保持能源并减少热损失；
(3)energy efficiency inbuildings,从积极意义上提高建筑用能利用率，而不仅仅是消极意义上的节省。

我国统称为建筑节能，但其含义也包含了提高建筑用能利用率。

因此，建筑节能就是在保证和提高建筑舒适度的前提下，合理使用能源，不断提高能源利用率。

2 建筑节能的意义
随着我国城市化建设进程高速发展．我国的建筑能耗逐年大幅提高，已达全社会能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生产
能耗约13%．建筑总能耗己达全国能源总消耗量的45%。

我国现有建筑面积为400亿平方米，99%为高能耗建筑．且每年新建建筑近20亿平方米，其中95%以上仍为高能耗建筑。

单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。

建筑节能是响应我国节约能源基本国策的重要组成部分，深入持久地开展建筑节能意义重大，势在必行。

2.1 有利于缓解能源供给的紧缺局面
我国资源分布不均，优质能源少，人均能源资源较少，与此同时，我国却是一个能源消费大国，建筑能耗的增长速度远高于能源生产增长的速度，尤其是电力、燃气、热力等优质能源的需求急剧增加。

我国的城市建设正处在快速增长时期，建筑用能缺口大，如果仅仅依靠加强能源方面的投入和基础设施建设，并不能满足快速增长的社会发展需求和减缓能源供给的紧缺。

如果从现在起对新建建筑全面强制实施建筑节能设计标准，并对既有建筑有步骤地推行节能改造，到2020年，我国建筑能耗可减少3.35亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少约8000万千瓦，能源紧张状况必将得到很大程度的缓解。

因此，建筑节能己是国家的重大战略问题。

2.2 有利于改善大气环境，实现可持续发展
我国能源结构以煤为主，煤炭的大量直接燃烧引起了日益严重的城市大气污染。

从全国总体来看，基于总悬浮颗粒和氮氧化物等大气主要污染物指标，北方城市污染重于南方城市，采暖期重于非采暖期，而采暖期的污染值又随着气温的降低（即采暖燃煤量的增
加）而升高。

由此可见，建筑采暖是城市（特别是北方城市)大气的一个主要污染源。

只有从源头上减少建筑采暖能耗，才能从根本上改变北方城市采暖期大气污染的严重状况。

2.3 有利于保护耕地资源
我国以世界7％的耕地养活了世界22％以上的人口。

到2000年底，我国人均耕地的占有量为1.51亩，仅占世界人均耕地的45％，耕地资源匮乏。

我国目前城镇住宅仍大量使用粘土砖。

实心粘土砖不仅保温性能差，而且严重毁占耕地，消耗大量能源。

全面禁止使用实心粘土砖、进行节能节地的新型墙体材料推广是我国目前建材行业的首要任务。

建筑节能极大地推动了我国建材领域的墙材革新，对保护耕地和生态环境起到了积极作用。

2.4 有利于提高人民生活质量
随着人民生活水平的提高，人们对舒适的建筑热环境提出了更高的需求。

我国地域广阔，冬季南北温差极大，与世界同纬度地区的气候相比相对恶劣。

过去，我国并不重视建筑物的保温、隔热、气密性，大多数住宅的居住热环境差，影响到居住着的身体健康。

节能建筑除了采用高效节能的供暖、空调设备之外，还特别加强围护结构的保温隔热性能以及门窗的气密性，这样不仅能降低建筑能耗，还能显著地改善室内环境的热舒适性，提高人民群众的生活质量和健康水平。

3 建筑节能设计技术措施
在决定建筑能量性能的各种因素中，建筑的体型、方位及围护
结构形式起着决定性作用，直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平。

不同的建筑设计方案，在能耗方面会有巨大的差别。

下面列举几种建筑节能设计的技术措施。

(1)控制体形系数和窗墙比
从利于节能的角度出发，体形系数不宜超过0.3一0.4，不应有过多的凹凸面，提倡居住建筑进深12m、小面宽、避免夏季阳光射入室内。

单层金属窗的夏季空调负荷是同面积240砖墙的5倍，全年能耗是36倍。

设计皮控制好窗墙比，窗墙比由0.4减小为o.3，每平方米建筑面积年冷暖耗电量可减少约5kwh。

(2)窗的热工性能改善措施的经济影响
建筑的节能不仅与外窗的保温性能也与外窗的隔热性能密切相关，室内热量通过门窗损失占60％。

当建筑平均窗墙比不变，外窗传热系数k值增大(保温性能减弱)，住宅总能耗随之增大；当建筑平均窗墙比不变，外窗遮阳系数sc增大(隔热性能减弱)，住宅年总能耗随之增大。

长江中下游地区节能住宅和普通住宅相比，采用中空玻璃塑钢窗和断热冷桥双层中空玻璃彩铝窗这类保温和气密
性好的外窗，每年节约用电20％。

(3)外墙热工性能改善措施的节能达标经济性
外墙热工性能的改善，要综合考虑建筑热环境质量与节能墙体材料改革等诸多方面，建筑外墙可采用外保温岩棉板系统。

外墙外保温岩棉板系统，导热系数低、透气性好、燃烧性能级别高等优势，可应用于新建、扩建、改建的居住建筑和公共建筑外墙的节能保温
工程，包括外墙外保温、非透明幕墙保温和eps/xps外保温系统的防火隔离带。

这种外墙外保温技术提高了建筑的热稳定性，不但能使房屋冬暧夏凉，远离噪音，还可以避免墙体的裂缝等，延长了房屋的使用年限。

在功能上和经济上一举两得。

(4)屋面措施的经济效果
采用岩棉保温层、玻璃棉保温层、泡沫玻璃或发泡水泥保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩作法，克服了屋面传热系数常大于屋面最大传热系数限值。

4 节能设计的经济分析——以天津某住宅楼为例
采取节能措施，一般都需要增加建设投资。

为计算节能投资的经济效益，我国多采用节能投资回收期指标，其含义是：采取某项节能措施的一次性投资与实现措施后累计的节能收益相平衡所需
要的时间(年限)。

计算时，一般以折合成标准的节能量计价作为节能收益。

计算结果以指标数值较小的方案为优。

例如，天津一较典型的6层住宅，该住宅节能投资增加如下：采用双层塑钢窗比采用单层铝合金窗增加投资100元／m2窗面积，采用矩形多孔空心砖加保温砂浆比采用240实心砖墙要增加投资15元／m2墙面面积，采用岩棉板做保温层比简单保温隔热处理要增加投资50元／m2屋面面积。

综合这三方面投资的增加，该节能住宅共需加投资约12万元(30.35元／m2)，而1年可以节省空调采暖电费约四万元，所增加的投资在2.9年内即可收回。

可见该节能住宅所采用的节能技术是经济合理的，值得推广。

而天津对节能住宅和
普通住宅进行比较，建筑节能安装单方造价增加远远小于土建单方造价10％这个标准。

如果全年保持冬季18℃，夏季26℃的室内温度，一套100 m2的普通住宅一年制冷制热的电耗约为90.7千瓦时／m2，而节能住宅可降至48．1千瓦时／m2，节约能耗一半。

如果每年以9个月，每天使用空调12小时计，可节约电费八百余元。

增加造价不需2年就可收回。

综上所述，建筑节能是一个世界性潮流，我国起步时间晚且相对落后，因此建筑节能研究是我国目前亟待深入研究的前沿应用型课题。

建筑节能投入不多，且很快可以收回，其经济效益明显。

建筑节能及可持续发展意识必须贯穿整个建筑开发流程的各个环节，将会拥有一个更加健康和谐、舒适宜人的生存、生活环境和空间。

参考文献
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