摘要
近年来，随着全球能源危机日益严重，节能技术应运而生，建筑能耗将是未来我国能源消耗的主要增长点，建筑节能技术的研究与应用将对我国能源消费产生深远的影响。本文系统分析了我国建筑能耗的基本情况，预测了未来建筑能耗的总体发展趋势，提出了建筑节能的主要技术途径。
关键词：建筑节能技术、绿色建筑、高科技建筑、新型材料
Building energy saving technology analysis and research
Abstract
In recent years, with growing global energy crisis, energy saving technology arises at the historic moment, In China， building energy consumption will be the main growth of energy consumption in future. The research and application of building energy-saving technology will have a profound impact on China's energy consumption.
Analysing the basic situation of China's building energy consumption and forecasting the future development trend of building energy consumption, the article put forward the main technology of building energy saving way.
Key words: building energy-saving technology, green building, high Tech architecture, new materials
1 引言
众所周知，能源是发展国民经济、改善人民生活的重要物质基础。能源的紧张，将严重阻碍人们未来的正常生活、社会进步和经济的可持续发展，人类的现代文明将付诸东流。为了避免这种情况的发生，人们都在想尽办法发展节能技术，作为人们基本日常生活“吃穿住用行”的一部分，客观形势要求建筑领域的节能技术也要迅速发展。所以无论是国际还是国内，建筑节能科技都得到了巨大发展。
2正文
2.1国内外建筑节能现状
20世纪70年代发达国家提出了绿色建筑理念,在全球可持续发展的大环境下得到进一步的发展。中国现有建筑总面积400多亿平方米,预计到2020年还将新增建筑面积约300亿平方米。绿色建筑的发展,对我国而言具有特别重要的意义。毫无疑问,绿色建筑需要特别关注人对于建筑品质的需求,这与开发商致力于满足客户需求的诉求不仅没有矛盾,反而高度契合;而作为有社会责任感的开发商,在房地产开发过程中也要注重环境保护、资源节约。近年来,中铁置业集团有限公司作为行业内有社会责任感的大型国企房地产开发商,正在不断提升绿色节能技术在房地产开发中的应用力度。
我国建筑节能论文工作起步较晚，从20世纪80年代后期才开始，经过20年的艰苦探索与努力，我国的建筑节能事业已取得多方面的进展。一是建筑节能组织管理的不断规范化，积极出台了一系列政策、法规；二是建筑节能专项规划的建立；三是建筑节能标准化工作不断升级，制定7一批建筑节能及其相关的技术标准、规范；四是初步建立起一支懂建筑节能管理和技术的专业人才队伍；五是建筑节能科学技术研究与开发，取得了一批具有实用价值的科技成果，居世界前列的技术；六是建筑节能相关产品得到开发和推广应用，建筑节能产业有了长足的进步，初步形成了门类丰富、整体配套、先进适用的建筑节能产品体系；七是我国与美国、日本、英国、印度、欧盟、欧佩克等建立了能源双边对话机制。今后，我们将继续充分利用各方资源、经济、技术等方面的互补性，积极开展能源领域的国际合作。
我国社会建筑节能虽然取得了一定的成绩，但尚有许多潜在的不适应之处。一是人们普遍对建筑节能紧迫感和重要性认识不够，观念上没有深入人心，一些地方政府和有关部门重视不够，未能将建筑节能工作提到落实科学发展观、保障国家能源安全以及转变城乡建设差距的高度来认识，致使全国各地区建筑节能工作发展极不平衡，甚至出现倒退；二是建筑节能的新技术、新产品开发力度不大，得不到及时的推广和应用；三是现有的管理体制，尤其是行政监管体系不健全，执法不严，监督不力；四是建筑节能的投入过少，参与度不高，研发缓慢，许多节能关键技术没能取得实质性的突破：五是建筑节能的政策、法律法规不完善、不衔接，与建筑节能工作发展不能同步进行。建筑节能2010计划目的要求，要认真贯彻落实科学发展观和可持续发展战略，坚持“资源开发与节约并重”，把节约放在首位，提高资源利用率的方针，建筑节能论文工作要实施跨越式发展，不断提高用能率，节约能源，保障国家能源安全，减轻大气环境污染，保护环境，改善建筑热舒适条件，促进城乡建设、人民生活和生态环境的协调发展。为此，搞好建筑节能工作要从源头抓起，建筑节能标谁化工作必须与国际接轨，不断推进建筑节能。由于各方面的种种原因，我国的建筑节能工作在20世纪80年代才开始发展，自1986年我国第一部建筑节能设计行业标谁《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》颁布施以来，我国制定了一系列的政策和法规，2005年7月1日，《公共建筑节能设计标准》正式实施，至此，我国已颁布并实施了适应不同气候区的居住建筑节能设计标准和适用于全国的《公共建筑节能设计标准》，另有新的节能标准尚在编制中，逐渐完善。
2.2建筑节能
2.2.1围护结构的节能
建筑围护结构的节能建筑围护结构的节能建筑围护结构的节能 为了创造一个适宜人们生活、工作的室内环境，冬夏两季要靠采暖空调系统来维持室内温度与室外温度之间的差别。正是这个室内外的温差导致能量以热的形式流出或流入室内，采暖空调设备消耗的能量主要就是用来补充这个能量损失的。
提高建筑围护结构的保温隔热的能力可以减少流出或流入室内的热量，降低采暖、空调系统的负荷，减小设备的容量，缩短系统实际运行的时间，从而达到降低采暖空调能耗。
建筑围护结构可以分成透明和不透明两大类。透明围护结构就是窗和玻璃幕墙，非透明围护结构就是外墙、屋顶等。
提高外墙、屋顶的节能性能，主要是增大其热阻。现代节能建筑对墙体热阻的要求非常高，开发同时能满足承重和保温两种性能要求的墙体材料，非常困难。因此，必须考虑走结构性材料和高效保温材料复合的技术路线，将墙体的承重层和保温层功能明确区分开来。国际上，建筑节能做的比较好的国家都是走的这条技术路线。
常见的高效保温材料与传统的粘土红砖相比，保温性能是极其优越的。玻璃棉、岩棉、聚苯乙烯泡沫塑料板等保温材料的保温性能均相当与同厚度粘土红砖的20倍左右，因此走复合墙体之路，墙体的承重材料根本就不再需要考虑导热系数大小的问题，需要解决的是两层材料如何复合的问题，以及如何保护保温材料的问题。
提高窗和玻璃幕墙的节能性能，除了降低其的传热系数外，对空调负荷比较大的建筑，提高玻璃的遮阳性能也非常重要。使用断热铝型材、多空腔的PVC型材制作窗框、幕墙框能够降低窗、幕墙的传热系数。使用各种中空玻璃也能够降低窗、幕墙的传热系数。透过玻璃直接进入室内的太阳辐射对空调负荷影响很大，为减少直接进入室内的太阳辐射热，可以用低透型的low-e玻璃，也可以借助各种各样的建筑外遮阳装置。
2.2.2采暖空调系统的节能
采暖空调系统的节能采暖空调系统的节能采暖空调系统的节能 采暖系统中的节能首先应该做到热源节能，改革传统供暖系统，提高调节效果，减少由于调节带来的不必要的损失是降低集中供热系统能耗的重要途径。 以煤为燃料的大型热电联产热源和大型锅炉房通过采用清洁煤燃烧技术，热效率高、低污染，如果大型供热系统的调节不当和调节不及时，会导致部分建筑过热，造成很大的能量损失。若使锅炉稳定在某个最佳工况，系统末端配合快速的调节方式（天然气等），则可以避免调节带来的浪费，燃煤热源也可稳定运行，保证清洁与高效。
供暖系统中，60%的能耗是风机和水泵的输配能耗，这也是导致建筑能源消耗过高的主要原因。在集中供热系统中推广变频技术，根据负荷需求调节供热水流量，减少阀门能耗，不仅可以改善调节效果，同时也可以大幅降低运行费用，实现节能运行。
在我国，空调应用日益广泛、普及，空调用电占总用电总量的比例在不断上升，空调能耗已占总能耗20%左右，因而空调节能意义巨大。同时，在空调系统的设计及设备选型均建立在设计工况下，实际运行中空调负荷则随多种因素而变化，运行最小负荷甚至还不到设计负荷的10%，实现合理的运行调节是空调系统节能的关键。
空调节能并不是独立的，需要结合整个建筑的结构、布局、功能等方面的通盘考虑： 在满足要求的前提下，尽量降低设计标准、在舒适度相同的情况下根据实际情况在允许范围内调整室内温湿度的取值、考虑利用热湿环境的各个因素，都可以减少空调系统能耗； 制冷机组选型时应根据容量大小尽量选择能效比高的机组，如螺杆式、离心式冷水机组等，此类制冷机组的能效比一般都在4.5～5.8之间。 根据计算的负荷大小选择容量相同的机组，而不选用容量过大的主机。容量过大的主机不能全负荷运转，却会增加设备投资、浪费运转能耗； 为使系统在运行中能够节能，空调系统的节能设计需根据工程具体情况对空调运行季节进行全工况、全过程的分析，使空调系统在不同的室外气象参数或室内状况下都能经济的合理运行。 对舒适性空调而言，人的舒适感有一个较宽的范围，因而运行过程中室内参数设置不必过高。同时，合理的利用环境因素也能够节约能耗。在室外温度较低时注意房间的通风、白天注意采用遮阳措施、空调运行时尽量关闭门窗等都是节能的有效措施
2.2.3照明动力系统节能
照明动力系统节能照明动力系统节能照明动力系统节能 目前，我国照明用电量已占总用电量的7%－8%。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。节电是在保证照度的前提下，推广高效节能照明器具，提高电能利用率，减少用电量。
科学选用电光源是照明节电的首要问题。电光源发光原理可分为两类。一类是热辐射电光源，如白炽灯、卤钨灯等。另一类是气体放电光源，如汞灯、钠灯、氮灯、金属卤化物灯等。各种电光源的发光效率有较大差别，气体放电光源比热辐射电光源高得多。一般情况下，可逐步用气体放电光源替代热辐射电光源，并尽可能选用光效高的气体放电光源。
灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样做光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。
选择照度是照明设计的重要问题。在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式，当一种光源不能满足显色性要求时，可采用两种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了显色性。同时，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率。
加强照明用电管理是照明节电的重要方面。照明节电管理主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主。使人们养成随手关灯的习惯；按户安装电表，实行计度收费；对集体宿舍安装电力定量器，限制用电，这些都能有效地降低照明用电量。灯泡积污光通量可能降到正常光通量的50%以下。灯泡、灯具、玻璃、墙壁不清洁时，其反射率和透光率也会大大降低。为了保证灯泡的发光效果，应根据照明环境定期清洁灯泡、灯具和墙壁。
2.2.4建筑能源系统的运行管理节能
建筑能源系统的运行管理节能建筑能源系统的运行管理节能建筑能源系统的运行管理节能
由于系统的运行管理操作不够科学与规范造成系统大量的能量浪费，最主要的体现在：空调的操作和管理人员缺乏专业知识；对水泵、风机的节能普遍重视不够；过渡季节不懂得利用室外空气降温；冷却塔质量差，导致制冷主机耗电增加。
通过以下措施可实现能源系统的运行管理节能： 合理降低室内给定值标准。实际生活中，由于每个人对舒适感的要求标准差别很大，民用空调可有一个范围较宽的舒适区，在该舒适范围内，夏季降温时，取较高的干球温度和相对湿度作设定值；冬季采暖时，取较低的干球温度和相对湿度作设定值，可以减少围护结构的传热负荷和新风负荷，从而减少处理空气所耗费的能量； 减少新风量。从卫生要求出发，室内每人必须保证有一定的新风量。和固定新风量的情况相比较，调节新风量，冷负荷可减少到50%～70%，热负荷可减少到近35%，手动调节虽然没有自动调节的省能效果好，但不需要增加设备，比较简单，而且操作工作量不大； 防止空调过冷和过热。夏季室温过冷或冬季室温过热，不仅耗费能量，而且对人体舒适和健康来说也是不适宜的，故设置恒温器是十分必要的； 改变空调设备启动、停止时间。在预冷预热时停止取用新风；对间歇运行的空调系统，应根据围护结构热工性能、气候变化、房间使用功能及房间换气次数的多少进行预测控制，确定最合适的启动和停止时间，在保证舒适的条件下节约空调能耗； 实现空调运行管理的自动化。目前在空调系统的运行中，大多数已采用分区多工况调节方式来达到经济运行的目的。但在工况间的相互转换方面，基本上还是由运行操作人员根据运行的状况和工况转换条件进行手动转换，从而会因为人为原因，而造成能量的过多损耗。建筑设备自动化系统可将建筑物的空调、电气、卫生、防火报警等进行集中管理和最佳控制，可通过预测室内、外空气状态参数以维持室内舒适环境为约束条件，把最小耗能量作为评价函数，来判断和确定所需提供的冷热量、冷热源和空调机、风机、水泵的运行台数，工作顺序和运行时间及空调系统各环节的操作运行方式，以达到最佳节能运行效果
门窗的节能对住宅建筑而言， 门窗的面积占建筑外围护结构面积的30 %左右，而门窗的能耗约占建筑外围护结构热损失的50 % ,因此，门窗节能对实现建筑节能十分关键。1） 大力推广应用节能型门窗框型材，重点发展塑钢门窗。塑钢门窗，具有优良的保温节能性（经测试，其导热系数仅为铝材的1/ 1 250 ,为钢材的1/ 357） 和良好的隔音性、耐候性、耐腐蚀性、防火性，所以，被建设部列为节能型小康住宅重点推广产品。2） 提高门窗的气密性，避免在门窗空隙间因热对流造成的热损失。首先应选择门窗的合理开启方式，减小空隙，并对门窗间的空隙加强密封处理。3） 减少玻璃因热传导和热辐射产生的热损失。在寒冷地区扩大推广双玻窗或双层窗；严寒地区根据气候条件可采用三玻窗或三层窗；采用热反射镀膜玻璃、中空玻璃等。4） 在门窗上方合理设置雨篷和遮阳，遮挡门窗部位的太阳辐射热，达到遮阳隔热的目的。5） 不能忽视对住宅外门和阳台门的保温处理。
2.3绿色建筑
利用建筑周围自然条件，可以改善区域环境微气候，如适当地安排树木花草，既起美化作用，也是建筑节能的一项技术措施。所种植的树木，应选择长得较高，枝叶伸展较宽，夏日茂盛，冬天落叶的乔木，以便夏季利用树木、爬藤遮挡阳光直晒，利用蒸腾作用降低环境温度，节约空调能耗，到了冬季树木落叶后又可让阳光照进室内。国外有的建筑在南面设游泳池，夏季可使周围空气湿润凉爽；到了冬季，水面将阳光反射至建筑物，可获得更多太阳能。
绿色建筑节能技术在房地产市场应用中的现存问题
城市能源在建筑物中的应用不尽合理
目前我国还是以煤为主要燃料,城市能源结构不合理,天然气等优质能源和太阳能、地热、风能等清洁可再生能源在建筑物中利用率还很低。我国每年城乡新建房屋面积近20亿平方米,其中80%以上为高能耗建筑。既有建筑近400亿平方米,95%以上属于高能耗建筑,能源利用率仅为33%,落后发达国家20年。在我国,建筑总能耗(包括建材生产和建筑能耗)约为全国能耗总量的30%,其中用于建材生产的能耗占到全国总能耗的12.48%。在建筑能耗中,围护结构材料保温性能差、保温技术落后,传热耗能高达73%～77%。我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3倍,对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染,这已成为制约我国可持续发展的突出问题。
重视主动式技术而轻视被动式技术
现在大部分地产商为了包装楼盘,注重主动式技术在房地产开发中的应用,而忽略了投资回报率较高的被动技术的应用。既花费了大量的投资,又未能取得很好的节能效果。在实地调研中,我们发现了很多这种现象:大部分提出利用了绿色节能技术的小区,大部分的客厅和卧室都采用了落地大飘窗、规划中对建筑群体之间的通风与日照考虑不足、住宅周边大量设置了硬质铺面的停车位、建筑设计上基本没有考虑遮阳、对小区微气候基本没有考虑,等等。
应该说被动式绿色建筑技术是整个绿色小区首要考虑到的技术手段,因为被动式技术是一种“顺手拣的便宜”,投资低、实施简单、综合效益高,而且持久性可以和建筑使用年限一样长,不存在任何后续费用的优势。之所以出现重视主动式技术而轻视被动式技术的现象的另一个重要原因在于,开发商对人们习惯的生活方式的非理性迎合甚至误导,以及对房地产开发利润的最大化追求。比如落地大飘窗的流行在于人们认为其是传统豪宅的一种标志性构造,同时对自然景观的最大接触的渴求;而规划中对建筑群体之间的通风与日照考虑不足,往往是因为开发商过于追求建筑容积率。
绿色建筑节能技术在房地产开发中的应用对策分析
根据绿色建筑的概念内涵,本文从建筑全生命周期中的每一个环节来分析绿色建筑技术在房地产开发中的应用现状。
开发绿色房地产应立足本地实际
我国的绿色建筑节能技术的应用需根据实际情况,而不能照搬发达国家和先进城市的原有经验,不能简单机械地引进价格高昂的绿色技术和产品,也不可能等经济发达了或者等产业程度高了再考虑绿色和节能,而应不失时机地在现代化进程中加上信息化、生态化水平等基本衡量指标,在房地产建设中注重节能与环保。
开发绿色房地产应主抓规划设计
规划设计是重中之重。主要节能技术在房地产开发中的应用领域主要有以下几个方面:地块选择、规划布局、建筑群朝向、日照、形体系数、自然通风、立面设计、屋面空气层、窗墙比、遮阳、生态铺地、绿色水体、风向处理及整体绿化。例如在建筑间距、建筑朝向、建筑密度、建筑布局、建筑体型上确保房屋具有良好的通风和采光,通过加强周围绿化来解决房屋的热环境问题,等等。本文将从主要的小区规划、建筑选址、建筑形体与建筑及其配套系统设计四个方面来提出相应的措施。
(1)小区规划方面
在设计住宅小区时,在总建筑面积不变的情况下,低密度、高容积率对节能有利,在通风条件比较好的情况下可因地制宜进行建设。
(2)建筑选址方面
建筑的选址是设计前首要考虑的问题,日照、遮阳、通风是建筑选址最先需要考虑的三个因素。所以,选址要结合建设地段的地形、地物、地貌、主导风向,合理布局建筑物。
例如建筑基地应选在向阳的地段上,为争取日照创造先决条件,而不宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因为冬季冷气流易在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应,位于凹地的建筑所消耗的能量,就会相应地增加。
(3)建筑单体设计
①建筑布局设计。一个好的建筑布局可以最大限度地利用现场的资源来减少建筑得热和改善室内的环境质量,采用以下措施可使建筑的布局得到优化。
a.使用现场已存在的树木或其他植物来减少建筑的热负荷。
b.仔细划分建筑内的使用功能区,使不需要窗户的功能区域尽量安排在建筑物的北面,使具有相似使用功能的功能区域尽量位于同一区域,以利于建筑物通风和空调系统的设计及节能。
②建筑形体设计。严格控制建筑形体的外表面积是节能控制的关键,在相同平面面积前提下,尽量少的围护结构面积对减少能量流失意义重大。
综合各项因素考虑,板式住宅在多方面占据节能优势。这种优越性不但体现在建筑能耗较少的方面上,而且还体现在板式住宅由于其朝向佳、形体舒展,能给人们创造一种舒适、生态的居住环境,没有点式住宅带来的局促感。
(4)建筑及其配套系统设计
①新风系统设计。是保证建筑室内环境质量的关键手段,要想提高室内空气的质量,势必加大新风的使用。
②自然能源的使用。绿色建筑最大的特点之一就是节能,一般绿色建筑的能耗水平大约是同类普通建筑的1/4～1/2,绿色建筑的要求是在节能的同时,又不能降低建筑室内环境的质量,自然能源的利用对实现绿色建筑的节能至关重要。
2.4新型材料与技术
2.4.1外墙保温技术
20世纪90年代初，外墙保温技术开始在我国推广使用并表现出良好的保温和节能效果。其主要方法是在建筑物基层墙体的外侧设置保温层(一般为厚度60mm的聚苯泡沫板)，在保温层外面做装饰层。基层墙体和聚苯板之间用专用粘接剂连接，聚苯板用尼龙锚栓固定，然后在保温层外抹聚合物水泥砂浆保护层，并压人耐碱涂塑玻纤网格布，最外层用抗裂腻子和涂料找平和装饰。
外墙保温技术的优点
根据对外墙保温技术实际使用效果进行测试，发现该技术具有如下优点：
(1)节能效果明显。由于保温层的敷设具有连续性，可以避免传统墙体结构所产生的热桥现象，而且聚苯板的导热系数较小，只有0.041W/(m•K)，能够有效地减少室内的热损失和冷损失。采取该保温措施后，在冬季比较寒冷的东北地区，居住建筑的节能效果可以达到50％，在北京地区则能达到65％[3，4]；
(2)可以减薄墙体厚度和减轻墙体的重量，从而增大房屋的使用面积。采用外墙保温技术后，在满足节能要求的前提下，可以使普通砖墙的厚度从490mm减薄为320mm，从而增加使用面积2％～4％，同时也节约了土地等资源的消耗；
(3)能够增加室内环境的舒适度，并能延长建筑物的使用寿命。由于采取了外保温技术，使得墙体的蓄热功能增大，当室外温度发生变化时，复合墙体的蓄热可以缓冲室内温度的变化，使人感到相对舒适；而且由于基层墙体的温度变化变得比较平缓，产生的热应力也大大减小，使得基层墙体产生裂缝和变形的可能性降低，因此能够延长建筑物的使用寿命；
(4)施工工艺简单，使用范围广泛。该技术既适用于多层建筑，又适用于高层建筑；既能满足新建筑物的节能要求，也能满足旧建筑的墙体改造；通过采取一定的技术措施和工艺，还能满足建筑立面设计的装饰要求。
外墙保温技术的缺点
虽然该技术具有上述许多优点，但在使用中也发现存在着一定的问题，主要有：
(1)和普通墙体结构相比造价较高。由于该技术还没有在大范围推广使用，受批量和原材料的影响，主材聚苯板和辅材粘结剂、抹面胶浆等材料的价格还比较高，因此综合造价也比较高。根据地区不同，采用外墙保温技术和普通墙体结构相比，每平米外墙的造价要偏高30％～40％；
(2)对主辅材料之间的匹配要求比较高，工序较多，工期较长。为保证工程质量，采用的聚苯板和粘结材料、锚固材料和外层涂料之间必须有较好的相容性，而且施工工序也比较多，施工周期也相对较长。
虽然外墙保温技术在推广和应用中还存在着不足，但随着技术的不断完善和国家对建筑节能要求的不断提高，一定会得到更加广泛的应用。
2.4.2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2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2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和光热转换两种形式。
太阳能光电技术
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，供室内照明和其他需要。
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。
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)利用太阳能加热空气产生的热压增强建筑通风。图2所示为被动式太阳房结构剖面图。
目前技术比较成熟且应用比较广泛的是蔬菜温室大棚、中药材和果脯干燥及太阳能热水器等。其他几种技术还处于研究开发阶段，且由于一次性投资较大，要想走向市场和大范围推广尚需时日。
太阳能间接利用的主要形式有：(1)太阳能吸收式制冷；(2)太阳能吸附式制冷；(3)太阳能喷射制冷。但目前也还处于研究阶段，有的仅仅制造出了样机，尚未形成定型产品和批量生产。
太阳能光热和光电技术的优点
太阳能作为一次能源和可再生能源，和传统化石燃料相比有如下优势：
(1)对环境没有污染
由于传统化石燃料(煤、石油和天然气)在使用过程中排出大量的有毒有害物质，会对水、土壤和大气造成严重污染，形成温室效应和酸雨，严重危害到人类的生存环境和身体健康，因此急需开发出新的比较清洁的替代能源，而太阳能作为一种比较理想的清洁能源，正受到世界各国的日益重视。 (2)可以源源不断地获得。
太阳是一个巨大的能量源，每秒辐射到地球上的能量相当于500万t标准煤，和人类存在的时间相比，太阳能可以说是一种久远和无尽的能源。随着化石燃料(煤、石油和天然气)的不断开采和消耗，能源的供应越来越紧张，具有丰富来源的太阳能的开发和利用就显得越发重要和紧迫。
(3)可免费使用，且无需运输
人类可以通过专门的技术和设备将光能转化为热能或电能，就地加以利用，无需运输，为人类造福。而且人类利用这一取之不尽的能源也是免费的。
太阳能光热技术和光电技术的缺点
虽然太阳能光热和光电技术具有许多优势，但太阳能能流密度低，受季节、地点和气候等多种因素影响而不能维持常量，且用于太阳能转换的设备投资较高，其技术尚需进一步完善。因此，目前除太阳能热水器和温室大棚的利用比较普及和成熟外，主、被动太阳房，太阳能发电和太阳能制冷等技术尚处于示范性实验阶段，距离大规模推广应用，走进百姓日常生活还有相当大的距离，近期内尚无法取代常规能源的主导地位。
2.4.3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。地源热泵系统工作原理如图3所示。
根据地源热泵所采用热源和热汇的形式不同，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)。
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，节省常规能源，并能减少对环境造成的污染；
(3)大地耦合式热泵不存在除霜问题，与土壤的热交换也不需要风机，因此能够减少噪音污染；
(4)可以和太阳能集热装置联合使用，发挥土壤的巨大蓄热和蓄冷能力，能够获得较好的供热和制冷效果。
但是，大地耦合式热泵也存在着以下缺点：一是土壤的传热性能较差，需要较大的传热面积，从而导致占地面积较大，二是埋设在地下的管道造价较高，且维修不便；三是当地下换热器周围受热干燥后，传热能力下降，影响到系统的正常运行。
地下水热泵
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，也是迄今为止技术最成熟，应用最为广泛的一种地源热泵技术，它具有如下优势：
(1)占地面积小，布局紧凑。由于该系统与地下水之间的热交换是通过水井系统实现的，不需要在地下敷设大量管道，因此系统的占地面积较小；
(2)相对大地耦合式热泵系统，不需要埋设地下热交换设备，只需要一对较高流量的抽水井和回灌井，其造价相对较低；
(3)不会造成地面沉降。在系统运行过程中，只要将地下水回灌到蓄水层，保持地层中含水量不变，即可保证不会引起地面的沉降；
(4)技术比较成熟，推广相对容易。由于地下水热泵技术已在许多商业系统中使用多年，积累了不少经验，形成了系列产品，技术和施工都相对完善和成熟，比较容易推广；
(5)系统运行相对稳定。
由于深井水位较低，水温随季节和气候的变化很小，利用井水作为热源或热汇对建筑物进行供热和制冷时，系统比较稳定，对热泵的运行也比较有利。
该系统存在的问题是：
(1)当利用地下井水作为冷源或热源时，其水温会受到一定限制；
(2)如钻井施工不佳或水质较差，可能造成地下水污染，且回灌井的选址需要考虑到水文地质条件等因素；
(3)由于水泵取水位置一般较深，因此水泵的运行费用比较高。
地表水热泵
地表水热泵技术是利用地表的小溪、池塘、河流或湖泊等水源作为热源和热汇对建筑进行空调的热泵技术。由于地表水温度随季节、气候等因素影响较大，不能完全保证系统在严冬季节的供暖需要，因此需要安装辅助加热装置，采用双联热泵采暖系统。
在系统运行时，可以将换热器置于水中，通过制冷剂的循环吸收地表水的热量，也可以通过盐水循环间接获取热量。但这两种方式均需要对置于地表水中的换热器进行定期清理，以保证换热效率。此外，还可以用泵抽取地表水送人热泵的蒸发器进行热交换，但在进入水泵前需要对地表水进行过滤。
采用地源热泵技术对建筑物进行采暖空调，既可以节省能源，又可以减少环境污染，而且运行费用也大大降低。实际运行效果表明，与传统空调设备相比，运行费用能够减少30％～40％，因此具有广阔的发展前景。
热管在建筑废热(冷)回收中的应用
热管作为一种具有低热阻、大能流密度的高效传热元件，在化工、冶金、建材等领域的余热回收中已得到了广泛应用，并表现出明显的优势，但在建筑节能中的应用研究还处于起步阶段，缺乏成熟的技术支持。
热管回收废热和废冷技术，是指利用热管换热器将建筑物空调系统排放的废热(冷)进行回收，用来预热或预冷新风，从而达到节能的目的。
建筑废热(冷)能流的特征
虽然流入建筑物的能源形式有多种，但经过能量转换后，最终都以废气、废水或通过围护结构散热等形式排出，并具有如下特点：
(1)具有一定的温度，所含热(冷)量较大
对于大型建筑物，一般都设有集中排风和进风系统，排出气体的温度和湿度接近室内的温度和湿度，排出废气中所含的热量或冷量可达总负荷的30％～40％，有较高的利用价值。
(2)废热(冷)的排放和利用在时间上相一致
建筑废热(冷)的排放具有一定周期性，与新风的处理时间同步，因此在利用时不需要采取蓄热措施。且排风管道与新风管道往往布置在一起或相距较近，为废热(冷)的回收利用创造了条件，比较简单方便。
(3)废热(冷)与所需能源的品位比较接近，可以利用热管内部工质相变换热和低热阻的特点充分回收利用。
热管换热器的优点
和普通换热器相比，热管换热器具有以下优点：
(1)效率高，节能效果明显
由于热管内部是靠工质的相变传热，热阻小，导热能力强，可实现小温差传热，提高换热效率。
(2)热管壁温可调性强
在设计热管换热器时，可以通过调整蒸发段和冷凝段的长度来调节加热面和冷却面的大小，进而控制加热段和冷却段的热流密度，实现对热管壁温的控制。
(3)可以利用热管的单向导热性控制热流方向，在不利条件下能自动终止热交换过程，避免热损失。
(4)能够防止新风和排风的交叉污染
由于热管的吸热段和放热段是二次问壁换热，即使有个别热管的一端因腐蚀而穿透，仍能保证新风和排风之间不会出现互相混合而产生交叉污染，因此用热管换热器回收废热(冷)，具有适应范围广，环境适应性强等优点，可用于医院等特殊场合。
热管技术在建筑节能中应用的形式
热管技术在建筑节能中应用的形式有多种，主要有：
(1)用于自然通风和集中排风的热(冷)回收
对于大规模和人员密度高的公共建筑，如医院、宾馆等公共场所和有特殊工艺要求的生产车间，换气频率较高，换气量较大，排出的热量和冷量也较大，有较高的回收利用价值，可以利用热管换热器对废热或废冷进行回收，用于对新风的预热或预冷。根据实测，对大型建筑，排气所带走的能量占总负荷的30％～40％，如果采用该技术加以回收，可使空调系统节能7％以上。
(2)热管用于太阳能热水器
普通的集热板式太阳能热水器容易发生冬天冻裂，夜间热量逆向传递等缺陷，而真空管热管太阳能热水器则由于其结构和单向传热的特点，完全可以克服这些缺点。据统计，目前我国年产销太阳能热水器600多万m2，产值达50多亿元，太阳能热水器的保有量超过2700万m2，其中真空管热管型热水器所占比例逐渐增加，已成为世界上最大的产销国。
(3)用于太阳能空调
太阳能空调器虽然具有节能、环保和运行费用低等优势，但由于该系统设备体系比较庞大，一次性投资高，加之传统集热器的效率和温度都比较低，因此直接影响到太阳能空调器的发展。用真空管热管作为太阳能集热器的传热元件，能够把集热器温度从70℃提高到120℃，大大提高了集热器的热性能，为太阳能空调的发展提供了技术基础；而且随着热管技术的不断完善和广泛使用，热管集热器的价格将不断降低，为太阳能空调器的大规模应用提供了经济基础。
热管技术在实际应用中存在的问题
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。
一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；二是设备投资加大，且需要占用一定空间。
相变蓄热材料的应用
由于现代建筑的围护结构大部分为轻质材料，热容小，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。
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。
3结论
我国节能技术起步国家较晚，发展缓慢，任重而道远，随着国力与科技的发展，在之后的道路上坚持建筑节能，发展绿色建筑，展可持续建筑，大量运用新型材料，最大限度地利用资源，低限度地影响环境,以健康为主,适度舒适,实现“人、自然、建筑”三者和谐统一的建筑。
4谢辞
本论文是在李小芝老师指导下完成的，李老师严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢李小芝老师的指导和帮助感谢老师的关心、支持和帮助。
同时也谢谢同组的同学们，互相帮助才有今天的成果，谢谢。
