浅析生态建筑建材的节能方式

2014-02-01 20:33
资源节约与环保 2014年7期
关键词:围护结构热泵凝胶

张 军

(天津三建三分公司 天津 300160)

1 绿色建筑中的被动式技术

被动式节能方式定义:被动式节能方式是指以非机械电气设备干预手段实现建筑能耗降低的节能技术,具体指在建筑规划设计中通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的保温隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等实现建筑需要的采暖、空调、通风等能耗的降低。主动式技术是要依靠连续的能源输入维持机械设备运转,对抗外界气候条件和不利内部环境变化,创造舒适室内环境技术。

1.1 指导思想

被动优先主动为辅是生态建筑设计的指导思想。通过合理的被动与主动结合,达到绿色建筑节能的效果是我们的主要想法。

1.2 建材新技术简介

高效保温结构:气凝胶玻璃。保温门窗作为建筑必不可少的围护结构,气凝胶具有可调节硬度、裁剪便利、密度小、耐受高温、绝对疏水、无机材料、绿色环保等优越特性,其可替代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。

气凝胶玻璃的制备分两步。首先,从硅烷中获得硅醇凝胶;然后,使硅醇凝胶进入结晶和干燥过程,以便从凝胶中排除溶剂,整个过程均在一定压力和温度下进行,可用电子计算机控制整个制备过程。实践证明,在两层普通玻璃中间夹一层气凝胶玻璃,使传热系数从3W/m2·K下降到0.5W/m2·K。此外,气凝胶玻璃比所有无机材料的传播声音速度都慢。声音在空气中的传播速度为340m/s,在水中的传播速度为1400~1500m/s,在金属和普通玻璃中的传播速度为500m/s,而在气凝胶玻璃中仅为100~120m/s。

目前房屋建筑均未能做到此技术要求,仅采用胶粉聚苯颗粒外保温系统或砂加气砌块保温系统等方式进行建筑节能施工。

1.3 生态房屋的效果评价

在透明复合板中集成透明/半透明的纤维素气凝胶(这种材料层的总传热系数<0.6W/m2·K,每厘米厚度总太阳辐射透过率大于90%)。与商品气凝胶相比,这种新型的纤维素气凝胶材料取材于废纸或废木料,既满足节材的要求又达到造价低廉,可降解。同时此施工工艺相对外保温系统等施工做法相对简单,且控制难度远远低于湿作业施工难度,间接地节省可人员施工开支。

2 生态建筑中的多项节能技术

2.1 太阳能利用

太阳能在建筑行业的利用是大势所趋,国际上光伏和建筑一体化已经有很长的历史了,特别是太阳能发电,包括反馈到电网。

国内的利用主要还是太阳能热水器,技术已经非常成熟,正在大面积普及当中。未来的发展是需要大力普及光伏和建筑一体化,重点在于利用光伏发电解决照明和家用电器用电,以及包括做饭和炒菜在内的高等级能源需求,也为热泵普及提供高级无碳电力支撑。

2.2 生物质能利用

垃圾液化气和秸秆生物质能主要是为住宅提供生火做饭和炊事用能,包括沼气在内,是生物质能的较好利用形式,也为热泵和太阳能联合供暖、供热水或发电实现了低碳或零碳建筑的互补手段。只有联合利用这些低碳可再生能源,才能够完全实现绿色建筑的零排放和零能耗,甚至正能量输出,反馈到电网,为电网输送绿色能源。

2.3 地热能利用

热泵技术主要用于采暖、制冷和洗澡的热水。如果被动房普及,地热主要是用于热水,用来洗澡和洗衣服等,包括温室大棚的保温,适合什么就做什么,因地制宜。这里说的是100℃以下的中低温热泵,如果发展400℃以上的高温热泵,那么在工业上的应用将会更加广泛。

3 被动式建筑蓄热技术

通过透明蓄水层提升整个围护结构的热惰性和蓄热性,在和外界自然环境中能量变化的对抗中,TWSE先做到内气充盈,可以吸收和蓄存比常规围护结构更多的能量[1]。一般以静态蓄水就可以对抗室外温度波动。夏季过热时,通过建筑供水系统向蓄水模块供水,回水直接用于盥洗室和卫生间,多余热能通过排水系统被耗散掉。用单位体积的水传输的能量比单位体积空气传输的能量大的多,很容易用小功率泵实现四两拨千斤,即以小能量调动大能量。供水系统来自埋地的供水管道,很容易实现与大地温度一致,而TWSE系统正是借大地和太阳辐射的能量对抗冬季和夏季外界空气环境中极端能量变化,正所谓借力打力。

4 结语

综上所述,可得出如下几点结论:(1)传统的建筑业高能耗、高资源消耗,环境负荷太大,不可持续发展;(2)利用可再生的绿色建材和建筑围护结构,大力发展被动生态建筑,可以实现超低能耗、超低排放、甚至是负排放的绿色建筑;(3)建材行业和新能源产业在以被动房为代表的新一轮绿色建筑产业革命到来之际,大有作为,市场前景广阔;要和建筑业携手共进,造福百姓、造福社会,实现合作共赢。

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