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被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术应用分析

孔明亮
  
学术与研究
2023年33期
南京长江都市建筑设计股份有限公司

摘要:环境污染问题的加剧,节能减排被视为是实现国家可持续发展目标的有效方式之一,为贯彻落实国家新发展理念,推进行业高质量发展,降低能耗,绿色建筑以及超低能建筑成为引领建筑行业的潮流。同时,建筑行业的未来形势,将会是以节能、舒适、低耗低碳排为主导,而被动式超低能耗在这些方面有着明显的优势,它也代表着绿色建筑的未来发展方向。鉴于此,本文主要围绕以上方面展开论述,希望对于研究推广被动式超低能耗建筑有着积极意义。

关键词:被动式超低能耗;绿色建筑;节能系统;技术应用

引言

随着全球能源危机的日益严重,节能减排成为当今社会的重要议题。在建筑领域,绿色建筑已经成为了一种趋势,被广泛应用于各类建筑项目中。而被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术,作为一种创新的节能理念,正在逐渐受到人们的关注和认可。与传统节能建筑相比,它的节能效果尤为显著,施工便捷,不需要投入较高的运行费用,而且有着较高的舒适性和经济性,很好地改善了我国当前的能源结构,降低人们居住成本,因而,被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术的应用,已成为我国建筑业未来发展的重要趋势之一。

1被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术的基本概述

1.1被动式超低能耗绿色建筑的定义

被动式超低能耗绿色建筑是指在建筑设计、建筑材料、建筑设备和建筑施工等方面,充分考虑建筑物的保温性能、气密性、遮阳性、通风性等因素,采用先进的节能技术和管理措施,实现建筑物在保证舒适性的前提下,大幅度降低能耗的建筑。

1.2被动式超低能耗绿色建筑的节能原理

被动式超低能耗绿色建筑节能系统是一种基于建筑本身的自然条件和能源利用的节能理念,它的节能原理主要包括以下几个方面:

(1)建筑外围保护结构保温:通过采用高性能保温材料和外墙结构设计,提高建筑物的保温性能,降低建筑物的热损失。

(2)高效节能门窗:采用高性能的门窗玻璃和密封材料,提高门窗的隔热性能和气密性,减少热量的传导和漏风。

(3)自然采光与遮阳:通过合理的建筑布局和遮阳设施设计,最大限度地利用自然光线和自然通风,减少对人工照明和空调系统的依赖,以此降低室内照明能耗。

(4)高效节能通风:采用高效的通风系统和热回收技术,实现室内外空气的有效交换,降低空调系统的能耗。

(5)智能控制系统:通过建筑自动化系统,实现建筑设备的智能控制和管理,降低能耗。

(6)建筑材料选择:选择具有良好保温性能和隔热性能的建筑材料,减少能量的传导和散失,提高建筑的保温性能。

2被动式超低能耗建筑设计原则及要点

2.1设计原则

该技术的设计规划是建立在低能耗的基础之上,所以应秉承“被动优先,主动优化”的原则,因地制宜,综合考量当地的气候、资源以及环境等因素,在建筑设计、施工、运行过程中,甄选适宜的节能系统和技术形式,努力实现建筑物的一体化与性能化。这便需要设计人员对建筑物所处位置的自然条件和地理环境等有全面的掌握和分析,做到规划设计之前,深入调研所处区域的气候环境、自然环境以及水体、山体等因素,综合考量建筑美学要求,兼顾建筑物的实用性与美观性,科学控制建造成本,以此有效降低建筑物对自然环境资源的依赖,实现建筑物低能耗的建造目标。

2.2设计要点

2.2.1注重增强建筑物的舒适程度

如何保障建筑的舒适度是实现建筑被动式与低能耗的前提要素,建筑的本质是为了更好地服务于人类,因而规划设计前要同步考虑这些方面。从实践来看,倘若被动式建筑的实用性无法保证,那么想要提供基本的生活服务也是难以实现的,这样也会在一定程度上降低反被动式低能耗建筑的实用价值,这十分不利于该建筑的长远发展。

2.2.2注重减少建筑的能源损耗

可持续发展战略的贯彻落实,节能减排的重要性愈发凸显,这也是党的十八大以来重要的指导思想,加快生态文明建设,进一步完善能源消耗总量和强度双控制度,并将节能行动贯穿于全民当中,为更好地满足现代化能源增长需求提供有力保障。处于这样的发展环境当中,反被动式低能耗建筑设计也要立足于可持续发展的视角,采取合理的设计方法,达到降低能源损耗的理想效果,推进我国社会可持续发展。

2.2.3着重考量并结合地理环境展开设计

深入了解建筑位置的地理环境、气候环境等因素是设计工作开展过程的重点内容,由于不同区域所处的气候条件有着较大的差异性,包括当地的自然气候、日照时间、地理环境等诸多方面,因而,应充分考虑当地的气候条件、资源禀赋和环境保护要求,选择适宜的建筑方位、朝向和布局,这样可以充分利用太阳能进行采暖和制冷,最大限度地控制建筑能耗。关于建筑材料的选用,则以当地丰富的、可再生的、环保的建筑材料为优选,有效降低建筑能源消耗,同时,也实现了从根源上遏制环境污染问题。由被动式低能耗建筑的自身特性所决定,它与传统的建筑存有相似点和不同之处,相对而言,其适用范围也比较广泛,具有较强的可调整性,对于不同的地区,应做到因地制宜,采用不同的施工工艺,以此将该建筑的节能价值充分展现。

2.2.4注重控制建设成本

被动式低能耗建筑的施工阶段,往往需要借助一些新兴的工艺技术和材料,但是其根本目标都是一致性,都是为了确保居住的舒适性,在满足人们正常居住需求的前提下,实现低能耗功能。若不顾建设成本,肆意使用高成本的施工材料和施工工艺,将会增加施工成本投入总量,从而与低能耗建筑设计理念不符。

3被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术的应用

3.1外围护保温隔热系统

3.1.1建筑外围保护结构保温技术

建筑外围保护结构保温技术主要包括墙体保温、屋顶保温和地面保温三个方面,它的技术原理则是采用保温隔热材料和外墙保温系统,减少能量的传导和散失,提高建筑的保温性能。在墙体保温方面,可以采用内保温、外保温和夹心保温等方法;在屋顶保温方面,可以采用平顶、坡顶和吊顶等不同形式;在地面保温方面,可以采用地暖、地面保温层和架空楼板等技术。

3.1.2高效节能门窗技术

高效节能门窗技术主要包括高性能玻璃、密封材料和门窗型材等方面。常用的高性能玻璃有低辐射镀膜玻璃、中空玻璃和真空玻璃等;常用的密封材料有硅酮密封胶、丁基橡胶密封条和毛细管等;常用的门窗型材有铝合金、塑钢和木材等。通过选用优质的建筑材料,可以实现门窗的高隔热性能和气密性,降低建筑物的热损失。另外,也可以采用双层或多层中空玻璃窗户,利用窗户间的空气层起到隔热和保温的作用,减少能量的散失。

3.1.3自然采光与遮阳技术

自然采光与遮阳技术主要包括建筑布局优化、窗户设计和遮阳设施设置等方面。通过合理的建筑布局,可以实现建筑物内部的自然采光;通过合适的窗户设计,可以实现室内的自然通风;通过设置遮阳设施,可以有效地阻挡太阳直射光线,降低室内温度。此外,还可以采用太阳能光伏板、太阳能热水器等太阳能利用技术,进一步提高建筑物的能源利用效率。

3.1.4高效节能通风技术

高效节能通风技术主要包括自然通风和机械通风两个方面。通过合理的建筑布局和空间组织,可以实现建筑物内部的自然通风;通过设置高效的通风设备,可以实现室内外空气的有效交换。此外,还可以采用热回收技术,利用自然气流和热能回收,将室内排放的热量回收利用,进一步提高空调系统的能源利用效率,有效减少对人工通风和空调系统的依赖。

3.2智能控制系统技术

智能控制系统技术主要包括建筑自动化系统和能源管理系统等方面。通过建筑自动化系统,可以实现建筑物内部各种设备的智能控制和管理;通过能源管理系统,可以实现建筑物能源消耗的实时监测和优化调度。此外,还可以采用可再生能源,比如太阳能光伏、风力发电、实现建筑自身的可持续利用。

3.3新风换气系统

新风换气系统主要是用于送风和排风的系统技术,实现室内空气的交换,即使在不开窗的情况下,同样可以实现室内外空气的交换,将新鲜的空气运输到室内空间内,保持室内空气新鲜。我国北方地区的冬季,寒冷干燥,室内几乎不开窗户,这会增加室内空间二氧化碳的浓度,需要适时进行室内空气的换气处理。被动式低能耗建筑的节能效果突出,通风换气也是为了保持室内空气得到净化,以防二氧化碳浓度高而影响生活质量,所以在设计阶段,要对新风换气系统的应用予以充分考虑,可以结合设计实际需要,采用机械制冷或自然冷源等方式来实现新风换气功能。

4被动式超低能耗绿色建筑节能系统的未来发展方向

在未来的发展中,该系统仍然有着很大的潜力和空间,从以下几个方面进行进一步的发展:一是智能化控制系统:引入智能化控制系统,通过传感器和自动化设备实现建筑内部能源的智能管理和优化,提高节能效果。二是新材料的应用:研发和应用具有更好保温性能和隔热性能的新型建筑材料,提高建筑的保温性能和节能效果。三是可再生能源的利用:进一步发展和应用太阳能、风能等可再生能源技术,实现建筑的自给自足和零排放。四是数据分析和优化:借助大数据分析和优化算法,对建筑能源的使用情况进行监测和分析,提供科学的决策依据,进一步提高节能效果。

5被动式超低能耗建筑的发展策略

5.1加强低碳技术基础研发及软件模拟

加强低碳技术基础研发是促进该建筑发展的源动力,我们需要加大对清洁能源、节能技术、碳捕获与存储等领域的投入,鼓励跨学科、跨领域的研究合作,形成创新合力,推动关键技术的突破。然而,提高软件模拟能力是实现低碳技术应用的重要手段,通过软件模拟,可以更准确地预测低碳技术的经济效益、环境影响等,为政策制定者提供科学依据。此外,软件模拟还可以帮助我们优化低碳技术的设计、运行和管理,提高资源利用效率,降低碳排放。

5.2加大新材料新工艺研发

被动式超低能耗建筑作为一种具有高效节能和环保性能的建筑方式,已经成为国际建筑业的研究热点。想要其发展,加大新材料新工艺研发十分必要,可以从以下方面入手:一是研发高性能保温材料,提高建筑物的保温性能,降低能耗;二是研究高效节能门窗技术,提高建筑物的气密性,降低能耗;三是开发利用太阳能、地热能等可再生能源,实现建筑能源的自给自足;四是推广绿色建筑材料,降低建筑过程中的环境污染。

5.3智能化引入建筑设计

智能化技术的应用则可以进一步提高这种建筑的节能性和舒适性。在建筑设计阶段,通过安装在建筑内部的传感器和监测设备,实时监测室内外温度、湿度、光照等因素,从而对建筑的能耗进行精确计算和管理,有效避免能源的浪费,并能够根据实际需要进行调整,以达到最佳的节能效果。例如,智能温控系统的应用,主要是根据室内外温度的变化自动调节空调、暖气等设备的运行状态,从而达到舒适的室内环境;智能安防系统的应用,实现了对建筑内外的实时监控和管理,能够及时发现并处理安全隐患。

6结语

综上所述,被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术是一种新型的建筑节能理念和方法,具有显著的节能效果和环保效益,通过上述内容的分析和探讨,可以清楚地看到该绿色建筑的优势,其发展前景十分广阔。在未来的发展中,我们可以进一步探索和应用新的技术和材料,实现建筑的智能化和可持续发展,它也将为我们创造更加环保和可持续的建筑环境,在节能减排、环境保护和人类生活质量提升等方面发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]黄榕汀.被动式超低能耗绿色建筑节能系统与技术应用探究[J].工程建设与设计,2022(006):000.

[2]刘熙阅.城市住宅被动式超低能耗建筑技术应用分析[J].中国住宅设施,2022(3):133-135.

[3]王卫玲,宋丽伟,周恒芳.探究被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2021(11):3.

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