绿色建筑的主要技术手段及评价体系

发表时间:2020/9/3   来源:《建筑实践》2020年3月第9期   作者:林子皓 杜雨欣
[导读] 由于全球气候变暖和能源紧缺,世界各国对建筑节能日益关注。
        摘 要:由于全球气候变暖和能源紧缺,世界各国对建筑节能日益关注。人们意识到,节能建筑是建筑发展的必然趋势,因此绿色建筑应运而生。本文阐述了当前与绿色建筑相关的主要技术手段和绿色建筑的评价体系。
        关键词:绿色建筑;概念;技术手段;评价体系
       
        一、绿色建筑的概念
        绿色建筑是指在全寿命周期内,能够达到节约资源、保护环境、减少污染、为人们提供健康舒适高效使用空间的要求,最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。
        二、绿色建筑的主要技术手段
        (一)太阳能发电技术。太阳能发电即从太阳能获得电力,需通过光电变换来实现。根据能量转换过程的不同,太阳能发电大致可分为太阳能光发电和太阳能热发电两大类。
        太阳能光发电是指无需通过热能的中间态直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电等。
        光伏发电是利用半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池等,目前得到实际应用的是光伏电池。
        光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成,其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分,太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池两类。
        太阳能热发电是指通过水或其他介质和装置先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能的发电方式。它有两种转化方式:一种是将太阳热能直接转化成电能;另一种方式是将太阳热能通过热机带动发电机发电,这种方式与常规热力发电类似,只不过是其热能不是来自燃料,而是来自太阳能。
        太阳能热发电有多种类型,主要有塔式系统、槽式系统、盘式系统、太阳池和太阳能塔热气流发电。前三种是聚光型太阳能热发电系统,后两种是非聚光型。
        (二)雨水收集系统。雨水收集系统,是将雨水根据需求进行收集,然后经过处理使其达到使用标准的系统。现今多数雨水收集系统由弃流过滤系统、蓄水系统、净化系统组成。
        雨水收集系统根据雨水来源不同,可粗略分为两类。1、屋顶雨水收集。屋顶雨水相对干净,杂质、泥沙及其他污染物少,通过弃流和简单过滤后,可直接排入蓄水系统,进行处理后使用。2、地面雨水收集。地面的雨水杂质多,污染物来源复杂。在弃流和粗略过滤后,还必须进行沉淀才可排入蓄水系统。
        各种不同的雨水收集流程都应具有针对性,从而有效处理不同汇水面的雨水。
采用新型专利、新技术装置、新型材料可以有效地解决雨水收集流程中的特殊问题,如弃流、蓄水、供水等。收集设计中应尽可能避免电气设备的使用,更多利用雨水自流的特点完成净化、收集、污染物自动排放,做到真正节能、环保、高使用寿命、低成本。
        (三)墙体节能技术。墙体节能技术主要是指通过一些技术措施来改善墙体的保温隔热的能力。为了减少热损失,可以从以下几个方面采取措施:
        1、选择适宜的保温材料。选用孔隙率高、重量轻的材料做外墙, 如加气混凝土等。此类材料导热系数小,保温效果好,但是强度不高,不能承受较大的荷载,一般用于框架填充墙等。设计中可采用多种材料形成复合墙体,形成保温构造系统解决保温和承重的双重问题。目前应用较多的保温材料有EPS板、岩棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。
        2、防止外墙中出现凝结水。冬季当室内热空气传至外墙时,墙体内的温度较低,蒸汽可能在墙内形成凝结水。

由于水的导热系数较大,使得外墙的保温能力明显降低。为了避免这种情况产生,应在靠室内高温一侧设置隔蒸汽层,阻止水蒸气进入墙体。隔蒸汽层常用卷材、防水涂料或薄膜等材料。
        3、防止外墙出现空气渗透。墙体上设置的门窗等构件,因安装不严密或材料收缩等,会产生一些贯通性缝隙。由于这些孔洞和缝隙的存在,冬季在风压及热压的作用下会使外墙出现空气渗透。为了防止外墙出现空气渗透,一般可采用选择密实度高的墙体材料、在墙体内外加抹灰层、加强构件间缝隙处理等方法。
        4、可采用复合空腔外墙构造。采用各种多层组合外墙以及利用太阳能的被动式集热墙等。此外还可采用遮阳板、百叶、开口设置等强化外墙体系的热工效益。
        (四)地热源泵空调系统。地源热泵是通过输入少量的高品位能源(如电能等)使地表浅层能源实现由低品位能向高品位能转移的装置。
        热泵实质上是一种能量提取装置,工作时自身消耗较少一部分电能,可从环境介质(如土壤、水、空气等)中提取4倍以上的能量进行利用。地源热泵是热泵的一种,是以岩土体、土壤、地下水或地表水为低温热源或冷源或对建筑物进行冬季取暖及夏季降温的空调技术。地源热泵在大地和室内之间转移能量,利用较小的电力来维持室内所需要的温度。通常在冬季,通过地源热泵输入1千瓦的电力,可将土壤或水源中4-5千瓦热量送入室内。在夏季则过程相反,室内的热量被热泵转移到土壤或水源中,使室内环境凉爽。而地表获得的能量将在冬季得到利用。这样周而复始,利用自然中的热量,以较低的成本获取舒适的生活环境。
        地源热泵空调系统的主要组成有三部分:室外地源换热系统、地源热泵主机系统和室内末端系统。根据地表热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统等。
        在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对制冷剂做功,使其进行汽液转化循环。通过制冷剂的蒸发将室内空气循环中的热量吸收至制冷剂中,通过制冷剂的冷凝,使制冷剂所携带的热量被吸收,并最终转移至地表里。在室内热量不断转移至地下的过程中,通过热交换器以冷风的形式为房间供冷。
        在制热状态下,地源热泵机组内的压缩机对制冷剂做功,通过热交换器内制冷剂的蒸发,将土壤或水源中的热量吸收至制冷剂中,再通过制冷剂的冷凝,将制冷剂所携带的热量吸收并转移至室内。在土壤或水源热量不断转移至室内的过程中,以低温热水的形式向室内供暖。
        与传统空调和供热系统相比,地源热泵空调系统具有可再生利用、运行费用低、占地面积小、节约水资源等优点。采用地热源泵空调系统可有效利用自然资源,在环保的基础上最大限度的发挥能源的作用。
        三、绿色建筑的评价体系
        目前国际上的绿色建筑认证体系主要有:LEED(美国)、BREEAM(英国)、CASBE(日本)、HQE(法国)、BlueAngel(德国、北欧)等。
        我国绿色建筑主要以《绿色建筑评价标准》、《绿色建筑评价技术细则》、《绿色建筑评价标识管理办法》为设计和评判依据,经专家和测评机构评审通过后,颁发“绿色建筑评价标识”。
        2019年新发布的《绿色建筑评价标准GBT50378-2019》中,评价项目由安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居和提高与创新六类指标组成。每类指标包括控制项、评分项(或加分项)。《标准》规定绿色建筑划分为基本级、一星级、 二星级、三星级四个等级。当满足全部控制项要求时,绿色建筑等级为基本级。当满足全部控制项的要求,且每类指标的评分项得分不小于其评分项满分值的30%时,总分达到60分、70分、85时分别为一星级、二星级、三星级。
       
参考文献:
        [1]中国建筑学会建材分会墙体保温材料及应用技术专业委员会.墙体保温与建筑节能[M].中国电力出版社,2008:1-38.
        [2]GBT50378-2019,绿色建筑评价标准[S].
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