科技進步推動建筑的可持續發展

               ——新型節能材料試驗建筑研究

孫西京

(陜西省建筑科學研究設計院710082  西安)

    《新型節能材料試驗建筑研究》課題是根據省科委、省計委、省財政廳陜科計發[19921130號《關于下達“陜西省一九九二年科學技術研究發展計劃(一)”和經費的通知》立項。項目屬于實用新技術應用研究科學領域。

    本課題結合西安市青龍新技術節能住宅示范小區的建設實施，綜合考慮居住小區熱力系統及采暖居住建筑的建筑體型、朝向、窗墻面積比，加設門斗以及因地制宜采取提高墻體、屋面、門窗的保溫隔熱性能等節能新技術措施，同時開發新型節能密閉門窗及其相關節能技術產品。通過對示范小區的節能住宅熱工測試總結出適合我省經濟狀況及發展要求并切實選擇建筑節能技術措施，改變我省居住建筑采暖標準低、能耗大、室內熱環境質量差的狀況，使我省居住建筑在節能30％基礎上向節能50％目標靠攏(建筑熱工方面占30％，采暖與供熱方面占20％)。

    通過對試驗建筑冬、夏兩季的實測驗算，課題提出的一整套綜合節能技術措施在試驗建筑的應用，其各項技術指標遠遠超過列題立項要求的技術性能指標，其節能技術的系統性、科學性、經濟性、綜合評價達到了國內先進水平，其施工技術全面易于掌握，便于在陜西乃至全國廣大粘土地區推廣應用。

    課題研究技術成果提出的實用、先進的建筑節能技術措施，在該領域具有領先水平，其中外墻內保溫，單框雙玻節能密閉木窗、坡屋面節能保溫、地面節能保溫、非保溫樓梯間及樓梯間墻保溫等技術更具創造性。

    課題階段性成果及最終成果在省內得到大力推廣應用，包括青龍節能新技術住宅示范小區在內的小區、單體建筑大量應用了課題節能技術措施，直接設計應用建成的節能居住建筑幾十萬平方米，同時帶動開發了相應的節能技術產品，極大地促進了我省的建筑節能技術的提高和進步，直接經濟效益和社會效益顯著。同時，也為我省制定陜西省工程建筑標準《民用建筑節能設計標準陜西省實施細則》奠定了基礎。

    節約能源是我國國民經濟發展的長遠戰略方針，是實現兩個根本性轉變和可持續發展的重要內容之一，而建筑節能是我國節能工作的重要領域，尤其三北地區居住建筑的采暖節能又是其重中之重。

    背景現狀：我國采暖居住建筑圍護結構保溫水平低、熱環境差、室內舒適度低、采暖能耗大的狀況普遍存在，亟待改變。

    八十年代末據聯合國的調查，一些國家國民經濟總產值每一億美元的能耗(以標煤計)參見表1。

單位：萬噸／億美元    表l

    從表l可見，我國能耗首屈一指，約為日本的5倍，美國的2.5倍，印度的2倍。而當時我國建筑耗能(建造、使用、維修等方面)約占全國總能耗的30一40％，是耗能大戶，而我國北方主要城市住宅與美國的獨立住宅相比較，每年每平方米建筑面積的能耗量(折合成標準煤)見表2。

表2

    從表2可知，與美國相比每平方米建筑面積能耗我國北方主要城市高出4-6倍。建筑節能是當時我國面臨的緊迫任務，也是我國的國策。l986年建設部頒發的《建筑技術政策綱要》指出“重視建筑產品的節能設計”、“建筑節能是建筑產品技術進一步的重要標志”、“要因地制宜，推廣各種保溫性能的墻體、屋面材料及門窗構件”。北京、天津、沈陽等北方城市開始了建筑節能的研究及試點工作，目標是建筑物與采暖系統綜合節能30％。

    一九八九年，根據建設部《民用建筑節能設計標準》(采暖居住建筑部分)我省制訂了《民用建筑節能設計標準采暖居住建筑部分陜西省實施細則陜 DBJ24—8—89}要求我省城鎮居住建筑冬季采暖要改變以往采暖標準低、能耗大、室內熱環境質量差的狀況，節能、節地、保護環境，綜合節能30％(與81、82年通用標準住宅比較)。

    《新型節能材料試驗建筑研究》是在以上背景下提出的，課題列入《陜西省“八五”科學技術研究計劃項目》。

總體思路：

    通過本課題的科學系統研究試驗測試，寫出研究課題報告，總結出一整套適應我省經濟狀況及發展要求并切實易行的建筑節能技術措施，推動全省建筑節能工作。結合西安市青龍新技術節能住宅示范小區的建設實施綜合考慮小區熱力系統及采暖居住建筑的體型、朝向、窗墻面積比、加設門斗以及因地制宜采取提高墻體、屋面、門窗的保溫隔熱性能等新節能技術措施，同時開發相關節能技術產品。

技術方案：

    課題采取調查(查閱國內外相關資料，通過會議，走訪政府主管部門，以及北京、天津、石家莊、沈陽等城市進行節能實地調研)研究集成創新(在調研總結現有國內外建筑研究第一手資料、技術情況下，結合我省實情及試驗建筑經驗提出切實可行的創新技術措施)實踐充實(將創新的節能技術措施應用到試驗建筑中，并不斷總結提高，充實研究成果提高研究成果水平)總結推廣應用(將應用在試驗建筑并經測試驗證后的最終研究成果總結為系統科學的理論實踐相結合的節能技術措施在全省推廣應用)這樣一個理論、實踐并重的研究技術方案，該技術方案的目標是：

    1)采取節能技術措施的居住建筑綜合能耗降低率在30％以上(與陜西省l981年8H一811通用住宅設計相比較)。

    2)采取節能措施追加的投資不超過土建工程造價的5％-7％。

    3)用于改善采暖、供熱系統而節約噸標煤的投資不超過500元。

    4)能在5-6年以內以節能效益收回全部節能投資。

    5)因地制宜盡量利用本地材料，開發本地節能產品。

實施效果：

    課題節能研究技術成果(節能技術措施)已先后在我省幾十萬平方米的住宅建筑中直接推廣應用，并被省內許多住宅建筑直接或間接采用，尤其是西安青龍節能住宅示范小區的建設實施在我省及全國都有廣泛影響，其試驗建筑經熱工測試驗算節能指標優異，節能效果顯著。

    總之，本課題的實施效果與經濟效益十分明顯。目前國外，尤其是歐美經濟發達國家在建筑節能領域的總體科學技術水平處于領先地位，我國在此領域的總體科學技術水平與之相比有較大的差距，歐美國家在建筑節能方面投入巨大，除對新建居住建筑及所有冬季采暖、夏季制冷降溫要求的建筑均有嚴格的節能標準和技術措施，而且還對大部分舊建筑進行了保溫隔熱改造和加強，其新舊建筑在采取節能措施方面一次性投資很高，并在建筑節能技術方面進行了系統科學的研究，其節能環保效益很高。

    在國家節能政策的指導下，國內主要是三北采暖地區在建筑節能及試驗建筑方面也作了很多工作，如北京、天津、沈陽等城市在八十年代末，九十年代初進行了有一定規模的建筑節能試驗研究工作。如北京的安苑北里小區、沈陽澤貢里小區主要采取復合保溫墻體等節能措施，節能率為32．8％左右，目前大部分地區主要是直接執行《節能標準及其實施細則》，而我省主要是西安地區在推廣應用粘土空心磚建筑節能方面在全國已處于領先水平。

    一九九七年通過部級鑒定的某節能建筑體系研究(節能50％目標)試點建筑性能指標見表3

表3

    該項研究在總節能率50％中按比例，建筑物節能率應達到35％以上，供熱系統節能率應達到23．6％以上(該研究未涉及供熱系統節能)。

    本研究課題節能試驗建筑性能指標見表4

    通過二表對照比較可知，本研究課題節能試驗建筑性能指標優越，遠遠超過節能30％目標，接近和達到節能50％目標，成果主要技術經濟指標和總體科學技術水平達到國內領先水平。存在的主要問題是：本研究課題及試驗建筑在建筑外墻的梁、柱及陽臺等冷橋部位的節能措施不足，如加強該部位的節能措施后節能50％目標可以達到并超越，總體研究成果的水平會更高。

表4

    注：上表中僅為建筑物節能指標，未含供熱系統節能指標。

創新點：

    本研究課題結合西安青龍新技術節能住宅示范小區的建設實施，綜合考慮居住區熱力系統及采暖居住建筑的體型、朝向、窗墻面積比及加設門斗因地制宜采取提高墻體、屋面、門窗的保溫隔熱性能等新的系統的節能技術措施，通過控制追加投資率，達到降低綜合能耗的目標，在短時間內以節能的效益回收全部節能投資，其復合(集成)型創新與改進型創新于一體，系統性、科學性、經濟性的綜合節能技術理論方法與技術措施及其在實踐基礎上的施工技術全面、易于掌握這一研究——實踐推廣應用并重的研究方法獨具創新。

    研究課題技術成果中的外墻內保溫作法、單框雙玻節能密閉木窗、坡屋面節能保溫、地面節能保溫、非保溫樓梯間及樓梯間墻保溫等節能技術更具創造性。    在總體規劃、單體設計中綜合考慮環境、住宅使用功能、結構抗震安全性等方面提出了結合我省采暖地區的節能設計原則與方法，及對住宅的建筑電氣、給排水、室內供暖系統、室外管網等各項經濟實用、先進的節能技術措施在全國建筑節能領域中具有領先水平。

    本研究課題報告初稿一九九二年六月在沈陽召開的建設部建筑節能試點小區工作會議上被建筑部組織的有關專家評為全國建筑節能試點小區節能技術實施方案全國第二，并給予了較高的評價和肯定，會議一致同意將西安青龍小區列為部節能試點小區。同年8月陜西省科委、建設廳召開的專家論證會決定將課題節能技術實施方案同時應用于西安青龍新技術節能示范小區和咸陽秦寶新技術節能示范小區。

    研究課題階段性成果(1992年一l998年)和1999年5月鑒定后的技術成果不斷被省內外學習應用，并多次得到有關領導、專家的好評，與課題結合的西安青龍新技術節能住宅示范小區已建成節能建筑l8萬平方米，如此大的規模，在我省前所未有，全國也不多見，其中小區采取課題節能技術措施的居住建筑約l4萬平方米，課題試驗建筑面積6．5萬平方米，節能試驗住宅深受歡迎。在此期間省建研院設計所設計(已建成)了二十多萬平方米采用課題節能技術措施的節能住宅，西安市城市建設開發總公司設計院也設計了包括青龍小區在內的一大批采用課題節能技術措施的節能住宅。課題節能技術措施一直被省內許多住宅小區、單體建筑直接或間接采用，受省節能墻改辦委托先后對省內多個小區、單體住宅進行了建筑節能技術評議及審核工作。通過示范小區，培訓班等形式廣泛影響和推動了我省的建筑節能工作。西安市自1991年以來已推廣應用了采用多孔粘土磚節能技術措施的住宅1千多萬平方米，但我省其它地市及周邊地區還沒有廣泛應用。本課題節能技術適用于我國廣大的北方粘土地區，由于本課題節能技術優異的性能指標，全國系統、易于掌握的技術措施以及八年來打下的良好基礎和廣泛影響，在建筑節能國策的有力支持下，進一步完善提高課題技術成果，推廣應用的前景很好。課題的研究成果及節能試驗也為我省制訂節能50％目標的《陜西省實施細則》陜DN24-8-97提供科學依據。

    該項研究課題科技成果于一九九九年五月八日通過陜西省科學技術委員會組織的科技成果鑒定。(證書號：陜科鑒字[1999]第036號)

    該項目研究課題二000年獲得陜西省建設科技進步一等獎。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)