建筑节能与节能设计

　　建筑节能与节能设计赵刚（太原理工大学建筑设计研究院，山西太原，030024）容――住宅建筑节能，阐述了目前建筑节能设计的基本内容与基本方法。

　　随着社会的急速发展，全世界能源短缺问题的曰益加剧，可持续发展观更加深入人心，节约能源已受到我国以及全世界的普遍关注。建筑是用能大户，全世界有近30：的能源消耗在建筑物上，在我国，建筑能耗已超过全国能源消费总量的1/4，且呈递增趋势。因此，从可持续发展战略和能源发展战略出发，如何在满足使用者舒适度的基础上，提高建筑对能源的利用效率，更好地利用自然能源，同时降低对外界热环境的影响，亦即建筑节能的问题，是当前每一个建筑师都需要认真思考的课题。

　　综合来说，建筑节能是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗，还包括利用太阳能、地热水）能源的综合技术工程。下面从国外、国内的建筑节能概况和住宅建筑节能等3个方面谈一下建筑节能的基本概况和目前建筑节能设计的基本内容与基本方法。

　　1国外建筑节能概况国外对于建筑节能方面的研究比我国开始得早，尤其是美国、英国、日本等发达国家对于建筑节能方面的研究和应用都远远地走在前面。从20世纪70>80年代起能源危机“的冲击就迫使欧美等发达国家开始注重建筑能耗系统方面的研究，政府也开始注重制定能源方面的法律规范，由此产生了能源审计服务。随着人们对环境问题的日益重视，以及可持续发展理念在现代建筑设计中的体现，绿色建筑、可持续建筑、高性能建筑逐步产生。在美国有节能之星”标准EnergyStar），这个标准的实施已经有10年了。它比美国标准能源法案（ModelEnergyCode）要求节能30：。通过这套标准的实施，在不增加初期投资的前提下可以节省30：>50：能源消耗，可以节省50：的建造时间。这些标准或评估体系极大地剌激了建筑能源服务市场。因为它们不仅仅提供了一个权威的规范，有政府的政策扶持，而且因为有了这些标准，便创造出一种好的氛围，从而激励了具有创新意义节能技术的发明和新型节能建材的开发。

　　国外的建筑节能实例有很多，这里仅举两例。先从大家熟悉的说起，由香港汇丰银行大厦设计者，世界著名建筑师诺曼福斯特（NormanFoster）设计的德国柏林国会大厦便是典型的绿色设计作品，他在设计中充分发挥了高科技提供的潜力，在实现节能、低耗、低造价的同时，创造了舒适的室内环境条件。大厦的玻璃拱厅满足了节能和自然采光的要求，夜看上去像灯塔，核心部分是一个覆盖着各种角度镜子的谁体，将水平射入建筑内的光线反射到下层大厅；可移动的保护装置，防止过热和耀眼的光辐射，轴向的热通风和热交换使不流通的空气得以循环，所有的电源由安置在屋顶的太阳能电池板提供，*大限度地做到了自然通风和自然采光。第二个例子是日本1997年建成的一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选用对人体无害的建筑材料外，墙体还被设计成双重结构，每个房间建有通风口，整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用，其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃，从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用，不仅变废为宝，而且减少了环境污源，节约了能源。

　　2我国建筑能耗概况我国地域辽阔，南北东西各地气候差异悬殊。我国第I建筑气候区的东北地区和第"建筑气候区的青藏高原及第建筑气候区的西北部地区，冬季严寒漫长，第建筑气候区的华北地区，冬季气候寒冷且持续期长，夏季湿润炎热。第建筑气候区的长江中下游及以南的大部分地区，冬季湿冷，夏季闷热。总之，除南方少数地区外，绝大部分地区冬季寒冷，夏季炎热，这是我国的气候特点。这就要求我们根据不同的气候类型，探索不同的节能方法和措施。目前，我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位，并且近年来随着人民生活水平的提高和我国建筑业的快速发展，建筑耗能正在逐步提高到1/3以上。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家，每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国，居世界第二，预计到2020年，中国将取代美国成为世界二氧化碳排放**大国。因此，中国对于全球气候变暖承担着重大的责任，而作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。

　　我国节能工作与发达国家相比起步较，能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量：外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4>5倍，屋顶为2.5>5.5倍，外窗为1.5>2.2倍；门窗透气性为3>6倍；总耗能是3>4倍。如果听任高耗能建筑大行其道，建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度，国家的能源生产势必难以长期支搓这种浪费型需求，从而不得不组织大规模的旧房节能改造，这将耗费更多的人力、物力。另外，每年新建和改建的几干万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料，造成森林的过度砍伐，材料资源的大量开采，带来土地的破坏，植被的退化，物种的减少和自然环境的恶化。应该说，我国的能源问题已迫在眉睫。

　　3住宅节能设计住宅与人们生活关系极其密切，城市居民住宅占到了城市建设总量的50：>70：，住宅建筑耗能的迅速增长对建筑整体耗能的影响不可忽视，目前随着人们对大气环境和对建筑热环境要求的不断提高，住宅建筑耗能的增长速度大大地高于能源生产的增长速度。住宅节能的重要意义已逐步受到广大建筑师的普遍重视。

　　住宅建筑设计中，主要空间朝向南，或向南偏东，或向南偏西，历来被认为是合理的设计。在我国的大部分冬冷夏热地区住宅的总体规划和单体设计中，为住宅的主要空间争取良好朝向，满足冬季的日照要求，充分利用天然能源，无疑是*基本的改善住宅室内热环境的设计，也是*基本的节能措施。除了好的朝向，对于气流组织、天然采光、遮阳构件的应用和太阳能的利用、基地绿化、围护结构构造等，都会对建筑节能产生影响。

　　具体到住宅建筑的结构和构造的设计上，大致有以下几个方面的内容与方法：一是控制体形系数。建筑物体形系数与住宅采暖耗能密切相关，在甲醇裂解催化剂的现状及发展孙康波，王保民（中北大学环境与安全工程系，山西太原，030051）意义，重点对甲醇低温裂解催化剂体系的研究进展情况进行了综述，同时对催化剂体系今后的发展方向进行了预测。

　　人类社会进入21世纪以后，面临着能源和环境两大问题。随着世界石油和煤的开采，其资源总量不断减少，而对资源的需求量却不断增加，能源和环境问题已经成为制约各国经济持续发展的重要因素。从化石燃料逐步转而利用可持续发展、无污染的非化石能源是大势所趋。

　　汽车工业是世界上仅次于石油化工的第二大产业，汽车尾气和发电厂废气是*大的两个空气污染源，前者带来的污染占整个大气污染的42V.随着经济的发展和生活水平的不断提高，环境污染问题已经引起了越来越广泛的重视，洁净燃料的开发已成为当前研究的热点。与气体燃料相比，甲醇易于储备和运输，具有较高的能量转换效率，反应产物主要为水和少量二氧化碳，是绿色能源，甲醇是未来*有希望的高携能燃料，是H>和CO良好的载体。因此，采用富氪燃料，如甲醇等进行现场转化方法制备氪气，有很好的发展前景。甲醇裂解的产物为H>与CO，故甲醇被视为一种方便、安全的贮氪材料，可作为汽油的代用材料；其裂解气可广泛应用于热处理工业。

　　另外，化工、制药、材料加工及冶金行业对氪气及一氧化碳的需求在建筑物各部分围护结构传热系数和窗墙面积比不变的条件下，耗热量指标随体形系数成直线上升，因此在满足建筑造型要求的同时应考虑将体形系数控制在合理的范围内。

　　二是围护结构的保温节能。首先是墙体，墙体保温性要满足设计标准，通过选择保温性能好的墙体材料可以减少热能损失。目前在设计中应主动应用各种成熟的复合墙体技术，以达到节能的目的。其次是门窗节能，外门窗是住宅能耗散失的*薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证曰照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，从而提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。通过控制住宅窗墙比，提高住宅外窗的气密性，改善住宅门窗材料的保温性能等措施可以达到节能的目的。

　　三是采用科学合理的采暖、通风、空调和照明技术。除了土建的措施外，相关设备专业的作用也不可忽视，在设计中通过采用合理的方案，先进的技术手段，提高空调采暖设备和照明设备的效率，从而达到节能的目的。不断增加，这都要求有一个简便、经济的氪气及一氧化碳的很好的来源。

　　所以，甲醇裂解所产生的氪气及二氧化碳气体是*适合的气体来源，性能优良的催化剂开发是甲醇裂解过程实现大规模商业应用的关键所在。

　　1甲醇裂解反应原理关于甲醇分解机理尚未有定论，早在20世纪W0年代ElzMiySzayi等就提出如下反应机理：有些研究者认为甲醇分解要经过中间产物甲醇和甲酸甲酯，而另一些研究者认为甲醇分解成CO和H2要经过被吸附的甲氧基的逐步脱氪4结语从1987年9月25日原城乡建设环境保护部、国家计委、国家经委、国家建材局下达关于实蔽民用建筑节能设计标准采暖居住建筑部分）（的通知“开始，我国先后有：建筑节能技术政策中华人民共和国节约能源法民用建筑节能管理规定和：公共建筑节能设计标准等一系列相关政策法规出台，这也说明了国家对于建筑节能问题的关注与重视。我国的建筑节能工作虽然还处在发展初期，但是从地域、建筑类型、围护结构与设备系统、设计施工和运行等各方面均有十分广阔的发展空间；再加上市场经济和住房制度改革的推动，以及环境压力和国际上的影响，我国建筑节能事业必将克服从无到有的重重困难，在新的21世纪得到飞越式的发展。（责任编辑：白尚平）**：赵刚，男，1973年5月生，1999年毕业于太原理工大学建筑系，助理工程师，太原理工大学建筑设计研究院，山西省太原