建筑节能技术的发展现状和前景

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３０卷第１期　２００８年２月　甘肃冶金　Ｖｏ１．３Ｏ　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．，２００８　ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＵ＿ＪＵＲＧＹ　文章编号：１６７２－４４６１（２００８）０１－００４８－０４　建筑节能技术的发展现状和前景　杨玲　１０００８５）　（北京新型材料建筑设计研究院，北京摘要：针对目前国内建筑节能技术发展现状，总结了外墙保温、屋顶绿化、太阳能光电和光热、地热源热泵、热管　和相变蓄热材料等建筑节能技术的特点，分析了各种技术存在的优势和不足，并对这些技术的应用前景进行了讨　论。　关键词：建筑节能；外墙保温；屋顶绿化；太阳能；地源热泵；热管；相变材料　中圈分类号：ＴＵ２０１．５　文献标识码：Ａ　１　引言　随着全球能源供应紧张状况的日益加剧，能源　将成为制约各国经济的主要因素。为此，我国提出　了社会经济和能源可持续发展的战略，建设节约型　社会，在实现国民经济快速发展的同时努力降低单　位ＧＤＰ的能源消耗。建筑行业作为耗能大户，节能　得了一定成果，如聚苯板体系，胶粉聚苯颗粒体系，　模块体系，相变材料保温体系等。未来的发展主要　有两个方面。一是走向无机材料的应用及推广。目　前所使用的大量外墙保温材料（ＥＰＳ、ＸＰＳ、ＰＵ）、门　窗材料（ＰＶＣ）、屋面材料（ＥＰＳ、ＸＰＳ、ＰＶＣ、ＰＵ、沥　青）都来自石油化工产品，属于有机材料。因此，改　变目前保温材料以有机材料为主，支持无机保温材　料的研发和应用是当前及今后的发展目标。二是新　潜力巨大，解决建筑中的能源问题有两条途径：一是　节流，即提高供暖（空调）系统效率和减少建筑本身　所散失的能源，国家对于建筑节能工作非常重视，在　《中华人民共和国节约能源法》、《中国节能技术政　策大纲》、《建筑节能九五计划与２０１０年规划》和一　型节能维护体系或节能房屋体系的应用。今后，　“外墙外保温”这一名词将被“维护结构体系”或“节　能墙体”所代替。墙体应是一体化概念，而今后将　大量出现一次性复合到位的房屋结构体系。　系列有关建筑节能标准等法规中都对建筑界节　能工作做了详细的规定。但只是节能不能从根本上　解决能源紧缺以及能源污染问题，不符合可持续发　展的战略要求；二是开源，即在建筑中开发利用太阳　能、土壤能、余热能等自然能源。建筑应该有效利用　能源而不局限于节能。建筑节能做得好，减少了建　筑本身对能源的需求，这是建筑采用新能源的前提。　针对以上两种节能措施，大力发展和推广外墙保温　技术、屋顶绿化技术、太阳能光热和光电、地源热泵、　热管和相变蓄热材料等新型建筑节能技术，在不断　３屋顶绿化技术　随着我国城市化进程的高速发展和建筑面积的　急剧增加，建筑能耗巨大，“城市热岛”现象将更为　严重。城市建筑实行屋面绿化，可以大幅度降低建　筑能耗、减少温室气体的排放，同时可增加城市绿地　面积、美化城市、改善城市气候环境。　３．１　屋面绿化的保温隔热性能　当平屋面上的找坡层平均厚１００　ｍｍ，再加上覆　土厚度为８Ｏ　ｍｍ的屋面，其传热系数Ｋ＜１．５　Ｗ／ｍ２・ｋ。提高人们居住环境舒适度的同时，降低建筑耗能总　量。有效缓解能源的供需矛盾，在全生命周期内，经　多项工程的资料分析说明，节能建筑相对于传统的　非节能建筑，在经济效益、社会效益和环境效益三方　面都取得良好的收益。　若覆土厚度大于２００　ｍｍ时，其传热系数　Ｋ＜１．０　Ｗ／ｍ２・ｋ。夏季绿化屋面与普通隔热屋面　比较，表面温度平均要低６．３℃，屋面下的室内温度　相比要低２．６℃。因此，屋顶绿化作为夏季隔热有　着显著效果，可以节省大量空调用电量。例如，上海　２　外墙外保温技术　我国外墙保温技术经过十余年的发展，已经取　夏季空调的负荷最高值１　０４８万ｋＶＡ（最高气温　时），一般负荷６ＯＯ万ｋＶＡ（１１月份），而上海的发电　能力约为８００万ｋＶＡ，电力谷峰差的缺口要靠外地　鬻瓣　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　杨玲：建筑节能技术的发展现状和前景　４９　输人。提高建筑物的隔热功能，可以节省电能耗　２０％。对于屋面冬季保温，采用轻质种植土，如　强建筑通风。图２所示为被动式太阳房结构剖面　图。　８０％的珍珠岩与２０％的原土，再掺人营养剂等，其　密度小于６５０　ｋｒ，／ｍ　，导热系数取值为　０．２４　Ｗ／ｍ・ｋ，基本覆土厚度为２２０　ｍｉｌｌ，可计算出　Ｋ值＜１。值得注意的是，由于我国地域广阔，冬季　温度的差别很大，因此需要结合各地的实际情况作　不同的工艺处理。　４　太阳能光电和光热技术　太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到人　们的重视，应用领域也越来越广泛。据统计，我国　２／３以上国土面积的年日照时间在２　２００　ｈ以上，年　图２　被动式太阳房剖面图　１．下外风道口；２．下内风道口；３．玻璃；４．透明蜂窝；５．　吸热板；６．夹层；７．南墙；８．上内风道口；９．上外风道口；　辐射总量在５０２万ｋＪ／ｍ　以上，为太阳能的利用创　造了丰富的资源和有利条件。根据太阳能的特点和　实际应用的需要，目前在建筑节能方面的应用可分　为光电转换和光热转换两种形式。　４．１太阳能光电技术　１０．天窗；１１．其它围护结构　５地源热泵技术　地源热泵技术是以地热（冷）源作为热泵装置　的热源或热汇，对建筑进行供暖或制冷的技术。地　源热泵通过输入少量的高品位电能，可实现能量从　低温热源向高温热源的转移，在冬季向室内供热，夏　季则对室内制冷，实现对建筑物的空气调节。地源　太阳能光电技术是指利用太阳能电池将白天的　太阳能转化为电能由蓄电池储存起来，晚上在放电　控制器的控制下释放出来，供室内照明和其它需要，　其转换原理见图１所示。　充电　蓄控制　盘ｌ　放电控制　图１　光电转换基本原理　地　热　（冷）　源　．量．　热泵系统工作原理见图３所示。　从图中可以看出，太阳能光电转换系统主要由　太阳能电池、充放电控制器、蓄电池、负荷等部分组　成。其中，光电池组件由多个单晶硅或多晶硅单体　电池通过串并联组成，其主要作用是把光能转化为　电能；充放电控制器主要用来控制蓄电池的充电和　放电，并具有反向放电保护功能和极性反接电路保　图３　地热源热泵系统原理　根据地源热泵所采用热源和热汇的形式不同，　护功能，还能够实现对系统的监控和数据采集；蓄电　池为系统的储能设备，它的主要作用是将太阳能电　池所产生的电能储存起来，在用户需要时提供能源。　４．２太阳能光热技术　太阳能光热技术是指将太阳辐射能转化为热能　进行利用的技术。太阳能光热技术的利用通常可分　直接利用和间接利用两种形式。　常见的直接利用方式有：（１）利用太阳能空气集　热器进行供暖或物料干燥；（２）利用太阳能热水器提　供生活热水；（３）基于集热一储热原理的间接加热式　被动太阳房；（４俐用太阳能加热空气产生的热压增　可将其大致分为以下三种类型，即大地耦合式热泵　（ＣＣＨＰ），地下水热泵（ＧＷＨＰ）和地表水热泵　（ＳＷＨＰ）。　５．１大地耦合式热泵　大地耦合式热泵就是以地表浅层的土壤作为热　源或热汇，它与传统的空气热泵（ＡＳＨＰ）相比，具有　如下优势：　（１）相对于地表的空气和水而言，一定深度地下　土壤的温度波动较小，更适合作为热泵的热源和热　汇，保证系统能稳定和高效运行；　（２）用地下土壤作为热源和热汇可以部分或全部　代替传统空调系统中的冷却塔和锅炉，节省常规能　Ｅ－ｍａｉｌ：ＧＳＬＹＪＬ　＠Ｉ２６．ｃ帆　：蚴嘶６—维普资讯 http://www.cqvip.com

甘肃冶金　第３Ｏ卷　源，并能减少对环境造成的污染；　较大，不能完全保证系统在严冬季节的供暖需要，因　（３）大地耦合式热泵不存在除霜问题，与土壤的　此需要安装辅助加热装置，采用双联热泵采暖系统。　热交换也不需要风机，因此能够减少噪音污染；　在系统运行时，可以将换热器置于水中，通过制　（４）可以和太阳能集热装置联合使用，发挥土壤　冷剂的循环吸收地表水的热量，也可以通过盐水循　的巨大蓄热和蓄冷能力，能够获得较好的供热和制　环间接获取热量。但这两种方式均需要对置于地表　冷效果。　水中的换热器进行定期清理，以保证换热效率。此　但是，大地耦合式热泵也存在着以下缺点：　外，还可以用泵抽取地表水送人热泵的蒸发器进行　（１）土壤的传热性能较差，需要较大的传热面积，　热交换，但在进人水泵前需要对地表水进行过滤。　从而导致占地面积较大；　采用地源热泵技术对建筑物进行采暖空调，既　（２）埋设在地下的管道造价较高，且维修不便；　可以节省能源，又可以减少环境污染，而且运行费用　（３）当地下换热器周围受热干燥后，传热能力下　也大大降低。实际运行效果表明，与传统空调设备　降，影响到系统的正常运行。　相比，运行费用能够减少３０％一４０％，因此具有广　５．２地下水热泵　阔的发展前景。　地下水热泵是以地下深井水作为热源或热汇来　对建筑物进行供热或制冷的技术，也是迄今为止技　６热管在建筑废热（冷）回收中的应　术最成熟，应用最为广泛的一种地源热泵技术，它具　用　有如下优势：　６．１热管技术在建筑节能中应用的形式　（１）占地面积小，布局紧凑。由于该系统与地下　热管技术在建筑节能中应用的形式有多种，主　水之间的热交换是通过水井系统实现的，不需要在　要有：　地下敷设大量管道，因此系统的占地面积较小；　（１）用于自然通风和集中排风的热（冷）回收。　（２）相对大地耦合式热泵系统，不需要埋设地下　对于大规模和人员密度高的公共建筑，如医院、宾馆　热交换设备，只需要一对较高流量的抽水井和回灌　等公共场所和有特殊工艺要求的生产车问，换气频　井，其造价相对较低；　率较高，换气量较大，排出的热量和冷量也较大，有　（３）不会造成地面沉降。在系统运行过程中，只　较高的回收利用价值，可以利用热管换热器对废热　要将地下水回灌到蓄水层，保持地层中含水量不变，　或废冷进行回收，用于对新风的预热或预冷。根据　即可保证不会引起地面的沉降；　实测，对大型建筑，排气所带走的能量占总负荷的　（４）技术比较成熟，推广相对容易。由于地下水　３０％一４ｏ％，如果采用该技术加以回收，可使空调系　热泵技术已在许多商业系统中使用多年，积累了不　统节能７％以上。　少经验，形成了系列产品，技术和施工都相对完善和　（２）热管用于太阳能热水器。普通的集热板式太　成熟，比较容易推广；　・　阳能热水器容易发生冬天冻裂，夜间热量逆向传递　（５）系统运行相对稳定。由于深井水位较低，水　等缺陷，而真空管热管太阳能热水器则由于其结构　温随季节和气候的变化很小，利用井水作为热源或　和单向传热的特点，完全可以克服这些缺点。据统　热汇对建筑物进行供热和制冷时，系统比较稳定，对　计，目前我国年产销太阳能热水器６００多万ｉｎ　，产　热泵的运行也比较有利。　值达５Ｏ多亿元，太阳能热水器的保有量超过２　７００　该系统存在的问题是：　万ｉｎ　，其中真空管热管型热水器所占比例逐渐增　（１）当利用地下井水作为冷源或热源时，其水温　加，已成为世界上最大的产销国。　会受到一定；　（３）用于太阳能空调。太阳能空调器虽然具有节　（２）如钻井施工不佳或水质较差，可能造成地下　能、环保和运行费用低等优势，但由于该系统设备体　水污染，且回灌井的选址需要考虑到水文地质条件　系比较庞大，一次性投资高，加之传统集热器的效率　等因素；　和温度都比较低，因此直接影响到太阳能空调器的　（３）由于水泵取水位置一般较深，因此水泵的运　发展。用真空管热管作为太阳能集热器的传热元　行费用比较高。　件，能够把集热器温度从７Ｏ　ｃＩ＝提高到１２０　ｃＩ＝，大大　５．３地表水热泵　提高了集热器的热性能，为太阳能空调的发展提供　地表水热泵技术是利用地表的小溪、池塘、河流　了技术基础；而且随着热管技术的不断完善和广泛　或湖泊等水源作为热源和热汇对建筑进行空调的热　使用，热管集热器的价格将不断降低，为太阳能空调　泵技术。由于地表水温度随季节、气候等因素影响　器的大规模应用提供了经济基础。　雳嚣　Ｅ儆，ｍ…ａｉＩ：ＧＳＬ—ＹＪＬ￣１２６．ｃｏ　ｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　杨玲：建筑节能技术的发展现状和前景　５ｌ　６．２热管技术在实际应用中存在的问题　２０１０年，在１００万座建筑物上安装太阳能发电系　统。日本提出的“零能源住宅”已于１９９３年技术开　发成功，１９９８年商品化推广成功。“零能源住宅”包　括以下几部分：高隔热、高气密性；屋顶建材型太阳　能发电系统；太阳能热水系统；无源空调系统等。日　虽然热管技术用于建筑节能具有许多优势，且　前景诱人，但在实际应用中仍有一些问题需要解决。　是用于大型建筑废热（冷）回收时，会增大排风和　进风的流动阻力，从而需增大风机的压头；二是设备　一投资加大，且需要占用一定空间。　７相变蓄热材料的应用　相变材料在相变过程中，要从环境中吸收热量　（冷量），反之，向环境中放热（冷量），在物理状态发　生变化时，可储存或者释放能量，大量的相变热在转　本通产省的新太阳能计划（１９９３—２０１０年）中提出　２６００万户太阳能住宅的推广计划，预计到２０１０年　将生产４３亿ｗ太阳能。　我国正处于城镇化和工业化快速发展时期，既　移时，就产生了一个很宽的温度平台，该温度平台的　出现，体现了恒温时间的延长，同时，相变材料在热　量的传输过程中将能量储存起来，就象热阻一样，将　延长能量传输的时间，使温度梯度减小。　由于现代建筑的围护结构大部分为轻质材料，　普通轻质材料热容小，导致室内温度昼夜波动大，这　不仅影响着室内环境的舒适度，而且也增大了空调　的负荷，造成能源的消耗加大。如果向普通建筑材　有建筑总量和每年新建建筑面积都很大，而能够达　到建筑节能标准的比例却很低，造成能源的极大浪　费，但节能潜力也很大。因此积极开发和大力推广　建筑节能新技术，在改善人们居住环境的同时降低　建筑能耗水平，建设节约型社会，对保持国民经济持　续发展，缓解能源的供需矛盾，具有十分重要的现实　意义和长远的社会意义。其中，外墙保温技术、屋顶　绿化技术、太阳能光热和光电技术、地热源技术、热　管技术和相变蓄热材料等新技术、新能源、新材料的　开发和应用具有广阔的发展前景。我国许多学者在　料中加入相变蓄热材料，就可以制成具有较高热容　的轻质建筑材料，减小室内温度的波动，达到降低能　量消耗目的。目前，采用的相变材料的潜热达到　１７０　Ｊ／ｇ甚至更高，而普通建材在温度变化ｌ℃时储　自然能源在建筑中的应用方面做了大量的工作。但　是在耗能量大的城市地区，除了太阳能热水器得到　存同等热量将需要１９０倍相变材料的质量。因此，　复合相变建材具有普通建材无法比拟的热容，对于　房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有　利的。利用相变材料作建筑物的围护结构，如蓄热　墙或蓄热地板，在冬季，白天可以将照在外墙或通过　窗户进入室内的太阳能储存在蓄热材料中，晚上则　由蓄热材料向室内释放热量，从而使室内温度波动　减小；在夏季，可通过窗帘的遮挡和相变蓄热材料的　吸热作用，延缓室温的升高，增加居住环境的舒适　度，而且也能够降低用于室内空调的能量消耗。采　用相变墙体保温材料，保温性能可达到传统保温材　料（如ＥＰＳ）的六倍。　了较为广泛地推广和应用外，其它形式的自然能源　技术应用水平还很低，相应的研究水平和深度远远　没有达到实际应用的程度。应该清醒地认识到建筑　物室内环境的改善不能仅依靠机械设备，应该通过　绿色设计来提高品质，所以需要以可持续发展思想　为前提，将设备、建筑、自然与环境很好的结合起来。　我国的民用住宅多以高层建筑为主，照搬国外自然　能源的利用方法往往是不合适的。充分吸收国外的　先进经验，根据中国的特点，研究开发自然能源利用　方法，从而提高建筑节能的实际应用水平。　参考文献：　［１］俞善庆．国内外建筑节能现状，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｌｋｘ．ｎｅｔ／ｘｓｙｊ／ｘｓｌ—　ｗｇｗｊｚｘｚ＿ｈｔｍ．　［２］郎四维．中国建筑环境设备发展动向［Ｒ］．上海２００３中日建筑　８　结语　近年来，国外在节能建筑方面进行了大量的试　验研究与开发利用，英国在节能建筑中采取的技术　措施主要有三个方面：一是采用构造措施提高墙体、　屋面及门窗的保温性能；二是利用太阳能；三是改进　环境设备高级论坛论文集，上海：２００３．１１．　［３］　龙惟定．国内建筑合理用能的现状及展望［Ｊ］．能源工程，２００２　（２）．　［４］　苑金生．国外节能建筑对太阳能的利用［Ｊ］．节能，１９９６（５）．　［５］刘业风，代彦军，王如竹．太阳能光热技术在建筑节能中的应　用［Ｊ］．建筑热能通风空调，２００１（１）：３９－４１．　［６］　罗清海，汤广发，龚光彩，等．热管技术在建筑节能中的工程应　用（上）［Ｊ］．节能环保技术，２００３（１１）：４１　．　［７］张军，孟令克．外墙保温技术在住宅中的应用［Ｊ］．低温建筑　技术，２００４（４）：８４－８５．　供热系统。他们推广的被动式太阳房，以建筑吸热　保温材料为媒介，利用冷热空气的自然交换。达到对　太阳能的利用。据统计分析，被动式太阳能住宅由　太阳能供给的能源占其总耗能量的３０％。美国在　１９９７年６月宣布了“百万太阳能屋顶计划”，计划到　［８］　张军．外墙外保温技术在北方住宅中的应用［Ｊ］．鞍山钢铁　学院学报，２ＯＯ２，２５（４）：２９２－２９７．　Ｅ＇￣ｉＧＳ　ＬＹＪ　Ｌ＠Ｉ２６・ｃｏｒｎ　哆　：恻ｒｒｅＪｌ—维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷第１期　甘肃冶金　Ｖ０１．３Ｏ　Ｎｏ．１　２００８年２月　ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｆｅｂ．，２００８　文章编号：１６７２－４４６１（２００８）０１－００５２－０２　不锈钢表面处理技术应用及发展　都　云　（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃嘉峪关７３５１００）　摘要：本文主要介绍不锈钢的几种表面处理工艺，介绍了其特性、优缺点以及如何应用这些工艺技术对不锈钢产　品进行表面精饰，指出了不锈钢产品更广泛的用途及市场前景。　关键词：不锈钢；表面处理技术；抛光工艺　中图分类号：ＴＧ１７；ＴＧ１４２．７１　文献标识码：Ａ　１　引言　价值。　对于大型不锈钢件产品一般采用成型后进行亚　不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的　光处理，不过在处理前也可先作部件预处理，复合后　防腐性能及不易生锈等优良的特性。因而被广泛应　再作最后处理。经过这个处理既能达到外表美观，　用于化工、食品机械、机电、环保、家用电器行业及家　又能提高其防腐性和防变色性能。也可先作喷砂处　庭装潢等。不锈钢给人一种自然的坚固亮丽之感，　理然后再进行酸洗钝化处理来达到亚光目的。　其自然色彩柔和地反映出周围环境的颜色。　２．１　喷砂（丸）法　不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢　主要是使用适当大小和形状的材料做喷丸，用　的应用发展很大程度上取决于它的表面处理技术的　离心力或压缩空气做动力，使喷丸以一定的能量冲　发展程度。　击不锈钢表面，在不锈钢表面产生一种凹凸不平无　不锈钢表面处理技术分为亚光处理技术、镜面　光泽表面。　光亮处理技术、表面彩色处理技术。目前这些工艺　２．２　化学法　。　技术应用于不同产品和不同领域都得到极好效果。　使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的　２　不锈钢亚光处理技术应用　带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈　钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是　不锈钢亚光处理技术是指加工成型的产品达到　一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用。　均匀的银白色，与不锈钢本身色泽一致，并具有金属　经过上述方法处理后，不锈钢产品的防腐性可提高　光泽。这一般指制作大型不锈钢产品而言，因为大　２—３倍。因为不锈钢之所以不会生锈主要由于有　型不锈钢件经过卷板、冲压、折边和焊接加工过程，　铬、镍成分存在，再经过亚光处理，不但能消除不锈　加工成型的工件表面有焊缝及油污、铁锈、黄斑等，　钢基体夹杂的杂质和表面富铁层，而且能使铬、镍富　既不美观，又易锈蚀，降低了其不锈钢产品的质量和　集在表面，形成完整钝化膜，起到较好的防腐作用。　［９］孟华，龙惟定．地源热泵技术在暖通空调中的应用［Ｊ］．节能　设中的应用［Ｊ］．住宅科技，２００４（１０）：３６－３８．　环保技术，２００３（９）：２２－２５．　［１５］　王海燕，孙德兴，张斌．严寒地区节能建筑采暖能耗实测结　［１Ｏ］徐伟．地源热泵、太阳能热泵技术应用［Ｊ］．工程质量，２００３　果分析［Ｊ］．节能技术，２０ｏ６，２４：４２４６．　（１０）：２３－２６．　［１３］杨善勤．民用建筑节能设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出　［１１］李慧敏，冯巍．建筑节能技术对建筑设计的影响［Ｊ］．四川　版社，１９９７．　工业学院学报，２００３，２３（４）：７６－８０．　［１４］彭关中，缪小平．建筑节能技术探讨［Ｊ］．节能，２００５（１１）：３８—　［１２］　赵洁芸，林巍．浅析建筑节能技术应用的经济性［Ｊ］．能源　４１．　工程，２０ｏ５（３）：６２－６３．　［１３］孙守亚．几项建筑节能技术的应用［Ｊ］．安徽建筑，２００３（１）：　收稿日期：２００７－０９－２１　６５．　作者简介：杨玲（１９７４一），女，本科学历。１９９６年毕业于武汉测绘　［１４］　新能源股份有限公司．太阳能光电、光热技术在住宅建　科技大学城建专业。　震　ＴＥｅ－ｌ　：０９８　１－８５６霉５４８ｌ６２＆ｃｏｍ