建筑節(jié)能創(chuàng)新與實(shí)踐探究

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一、大型公共建筑節(jié)能創(chuàng)新與實(shí)踐

大型公共建筑需提供大面積開放空間以滿足交流、休憩等需求，同時(shí)還需保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，對(duì)能源的需求量極大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)因地制宜，充分利用周圍的自然環(huán)境，使建筑立面設(shè)計(jì)、外圍護(hù)設(shè)計(jì)、自然采光、通風(fēng)技術(shù)、智能照明系統(tǒng)、采暖和制冷系統(tǒng)等設(shè)計(jì)與環(huán)境、氣候協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)建筑低能耗、低污染的目標(biāo)。

二、新型預(yù)制裝配整體式住宅綠色施工

我國(guó)人口眾多，住宅建筑需求量大，當(dāng)前的混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑施工主要是在現(xiàn)場(chǎng)完成，屬于粗放型作業(yè)，建材、能源損耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重，迫切需要對(duì)這種粗放型施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，達(dá)到綠色施工，實(shí)現(xiàn)施工節(jié)能。通過對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化制造的研究，完善了混凝土構(gòu)件工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、特定環(huán)境下養(yǎng)護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝這一綠色裝配整體式住宅施工技術(shù)，在保證了結(jié)構(gòu)安全的前提下，提高了建筑質(zhì)量，節(jié)省了大量的模板，降低了混凝土等建材的損耗。該技術(shù)應(yīng)用在萬科府前萬科府前花園EF組團(tuán)住宅建造應(yīng)用，與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，工業(yè)化制造方式在節(jié)能、減損，減排方面都有了巨大進(jìn)步。

三、超高層模塊化盒子結(jié)構(gòu)模式的推廣與應(yīng)用

超高層模塊化建筑技術(shù)為澳大利亞Hickory集團(tuán)第六代模塊化建筑技術(shù)，該技術(shù)目前已應(yīng)用到澳大利亞墨爾本的拉特羅布街大廈—43層高的商業(yè)住宅項(xiàng)目，該項(xiàng)目共294個(gè)模塊，目前已開始加工制造，計(jì)劃2015年10月完工，該建筑完工后，將是世界第一個(gè)商業(yè)化超高層模塊化建筑。技該術(shù)通過將建筑合理劃分為模塊化單元，模塊化單元在工廠進(jìn)行流水化生產(chǎn)（包括模塊化單元的精裝修加工），預(yù)制比例可高達(dá)95%。模塊化單元加工完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，通過提升設(shè)備將其吊放到位，并通過專業(yè)連接方式組裝成建筑整體。與傳統(tǒng)建筑相比，模塊化建筑采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝的施工方式，具有如下優(yōu)點(diǎn)：低碳節(jié)能：模塊化建筑采用新型環(huán)保節(jié)能建筑材料、工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能47%以上，減少二氧化碳排放51%以上，并且模塊化建筑的的材料可以100%回收利用。節(jié)省工期：模塊化建筑現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)施工與工程制造可同步進(jìn)行，同時(shí)施工也不受天氣及季節(jié)變化等的影響，大幅度縮短建造周期，按照國(guó)外的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)模塊化建筑的建造周期比傳統(tǒng)的建造模式至少減少一半時(shí)間以上。質(zhì)量?jī)?yōu)良：模塊化建筑材料由專業(yè)工廠標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行建造，在避免劣質(zhì)材料和惡劣天氣影響施工質(zhì)量的同時(shí)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)化控制，現(xiàn)代化檢測(cè)以及工業(yè)化生產(chǎn)等手段保證建筑質(zhì)量及其穩(wěn)定性。經(jīng)濟(jì)適用：模塊化建筑的建造成本可以通過加工前的優(yōu)化設(shè)計(jì)、快速的建造過程、工廠可控環(huán)境下加工、降低項(xiàng)目建設(shè)過程中的不可預(yù)見因素實(shí)現(xiàn)有效控制；根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行裝修，實(shí)現(xiàn)用戶的直接入住，而無需二次裝修。安全施工：模塊化建筑的大部分構(gòu)件都在工廠事先完成，建筑結(jié)構(gòu)、外層裝修和玻璃幕墻施工沒有高空作業(yè)，提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性；并且工廠環(huán)境下施工便于對(duì)施工安全進(jìn)行有效控制。

四、高性能建筑保溫隔熱材料

建筑保溫隔熱材料是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)，建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑內(nèi)部與外界環(huán)境能量傳遞的直接途徑，通過改進(jìn)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，大幅度地降低其傳熱系數(shù)，是建材節(jié)能創(chuàng)新研究最有效的途徑。氣凝膠作為一種新型的輕質(zhì)納米多孔性固態(tài)材料，具有超低的導(dǎo)熱性系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)低于無對(duì)流空氣的導(dǎo)熱系數(shù)），但氣凝膠材料制備工藝復(fù)雜、成本高，且強(qiáng)度低、韌性差，制約了其在建筑隔熱保溫領(lǐng)域的應(yīng)用。針對(duì)這些問題，通過四因素、三水平的正交實(shí)驗(yàn)，得到SiO2氣凝膠的低成本與快速制備工藝的優(yōu)化工藝條件，制備得到性能優(yōu)異的SiO2氣凝膠；其次采用纖維增強(qiáng)整體成型技術(shù)，制備出具有良好力學(xué)性能、較低導(dǎo)熱系數(shù)、隔聲減震、耐火不燃等高性能氣凝膠隔熱保溫材料，最后根據(jù)不同的工程場(chǎng)合要求，研發(fā)出氣凝膠隔熱玻璃、氣凝膠隔熱保溫氈、氣凝膠隔熱保溫涂料、氣凝膠隔熱保溫膩?zhàn)拥雀咝阅芙ㄖ魺岜夭牧?。其中氣凝膠隔熱玻璃與市場(chǎng)上其他三種玻璃相比，具有超強(qiáng)的保溫隔熱性能。

五、光伏發(fā)電技術(shù)的新應(yīng)用

我國(guó)能源緊缺，國(guó)家一直在大力提倡可再生能源的利用，太陽(yáng)能遍布地球各處，取之不盡用之不竭，是應(yīng)用廣泛的可再生能源。對(duì)太陽(yáng)能的利用主要分為兩方面，即利用光熱效應(yīng)，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能；利用光伏特效應(yīng)（PV），將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。在光伏發(fā)電方面，利用校園基礎(chǔ)設(shè)施配套完善，校園面積大、地勢(shì)平坦、周圍無高大遮光物這一普遍特點(diǎn)，提出了校園光伏發(fā)電計(jì)劃，并以鄭州大學(xué)新校區(qū)2MWp太陽(yáng)能光電建筑為應(yīng)用示范項(xiàng)目。在鄭大新校區(qū)系館樓、實(shí)驗(yàn)樓和學(xué)院樓等屋頂安裝LNPV-190單晶硅光伏組件3001068Wp，年發(fā)電總量4178607kW•h，并網(wǎng)運(yùn)行電量3685531kW•h，該項(xiàng)目安裝的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)每年可替代1474t標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于減少CO2排放360t，減少SO2排放量29.5t，減少粉塵排放量14.7t，節(jié)能減排效果顯著。

作者：張季超 李曉斌 吳會(huì)軍 單位：廣州大學(xué)