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關鍵詞:嚴寒和寒冷地區;居住建筑;門窗;設計標準
中圖分類號: V223+.9 文獻標識碼: A 文章編號:
一、引言
近些年以來,對能源問題的探討,始終沒有停過,這和當前能源短缺等問題是緊密聯系的。而其中的建筑節能問題,不得不引起我們的重視。作為長久之計來看,我國在建筑行業也普遍實施了建筑節能措施。事實證明,實行節能措施,可以有效提高對資源的高效利用、節約成本并取得相應的經濟效益。
眾所周知,我國的嚴寒和寒冷地區幾乎占了國土面積的三分之二,其建筑節能的地位更是不容忽視。而建筑門窗普遍都占建筑墻體的30%-50%的面積,因此,其是探討建筑節能的重要部分。在JGJ26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》中對寒冷和嚴寒地區的建筑圍護結構等節能設計都做了詳細的規定,下文均簡稱為“標準”。接下來,將著重對嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準實施細則對門窗提出高要求進行詳細探討。
二、嚴寒和寒冷地區居住建筑保溫性能現狀
1.嚴寒和寒冷地區的劃分
在我國,所謂嚴寒和寒冷地區在標準中得到了進一步劃分,通過區域劃分,我們可以進一步了解各自區域的氣候特征,以便采取有效的節能措施。相關劃分如下表所示:
表1標準中對嚴寒和寒冷地區的劃分
2.嚴寒和寒冷地區居住建筑門窗的保溫影響因素
在嚴寒和寒冷地區,由于室內供暖,室外溫度低,從而造成室內外的溫差往往很大。而室內外的冷熱空氣對流更會導致結露、結霜或者結冰,更有甚者會導致門窗變形。筆者經過實踐得出,對這些地方門窗的保溫性能產生影響的主要有以下幾個方面。
(1)門窗玻璃
門窗玻璃一般占到了門窗的70%~80%左右,它在門窗的節能設計中占有重要作用,其熱輻射進行的熱傳導是一個重要因素。
(2)門窗框材料
同理,門窗框一般占門窗的20%~30%,其熱輻射進行的熱傳導再加上室內外溫差的作用可以導致門窗變形。因此,要注意在門窗框材料強度、腔體構成以及導熱系數方面下功夫。
(3)門窗框扇與玻璃
由于門窗框扇和玻璃之間的密封不嚴,會帶來不同程度的滲透,有滲透就會帶來熱量的交換,以至于產生對流放熱損失情況的發生。那么如何進行有效地防止滲透現象的發生,當前主要應用對它們之間縫隙的密封和多腔體來實現,這樣的話,就可以有效降低門窗的線傳熱系數,以避免熱量的損失,而控制的重點務必要放到對中豎挺型材的強度而導致的變形進行控制上。
(4)門窗框與門窗扇
門窗框與窗扇之間形成空氣滲透隨之帶來的熱量交換及滲漏會造成對流放熱損失。門窗的出入和通風主要靠門窗扇來實現,它們之間的密封程度是節能設計的重點。在實際中,不僅要保證門窗扇的開關靈活,也要注意其關閉后的密封情況。
(5)門窗框與墻體
有時,門窗框與墻體之間也會由于滲透而發生對熱放熱損失,這種滲透主要是空氣滲透,其也是由于它們之間存在縫隙而產生的。那么影響出現滲透的主要因素除了墻體和門窗框之間使用的不同密封材料外,還存在線膨脹系數于墻體和門窗材料之間的不同,當然,墻體和門窗框材料之間的抗變形能力和粘接能力等,也是一個比較關鍵的影響因素。
3.嚴寒和寒冷地區門窗節能設計
根據該標準和國家現行的其他標準,對嚴寒和寒冷地區的居住建筑節能設計要重點考慮以下幾個方面,并通過計算和執行標準以達到相應的建筑節能設計要求:(1)門窗在冬季室內外溫差的影響下所產生的變形;(2)季節溫差引起的窗框、扇的伸縮與墻體接縫處理;(3)控制室內的健康環境,注意合適的溫度、濕度等系數;(4)門窗的保溫;(5)氣密性能對窗的保溫性能的影響等。
三、嚴寒和寒冷地區居住建筑的門窗節能措施
根據現行標準,結合筆者的實踐經驗,對嚴寒和寒冷地區居住建筑門窗節能的設計,可以通過采取以下措施進行。
1.門窗玻璃的選擇
作為一種非金屬材料,玻璃的導熱系數和金屬相比,遠遠落后于后者,且厚度也較小。在嚴寒和寒冷地區,使用玻璃可以達到良好的采光效果和保溫性能,由于占用門窗面積較大,其對熱量的傳遞也成為門窗節能的一個關鍵點。當前應用的主要玻璃結構有單層、雙層中空、三玻雙層中空和真空玻璃等幾種。而在嚴寒和寒冷地區,對玻璃的選用,可以優先選擇高透光的無色透明玻璃。這可以通過中空玻璃或者真空玻璃來達到目的,而不宜采用會減少光照的鍍膜玻璃或者對玻璃進行貼膜等。
2.門窗型材及其結構的選擇
玻璃纖維增強塑料型材,也就是所謂的玻璃鋼,因其具有導熱系數低、強度高和耐候性強等一系列優點而成為嚴寒和寒冷地區的優先選擇。玻璃鋼型材具有輕質高強的優良性能,其拉伸強度是鋁合金的兩倍,接近于鋼材,強度更是比鋁或鋼大上若干倍,因此,在實際使用中,不需要在玻璃鋼門窗上增加突出抗折和抗變形鋼襯。因此,這種材料在寒冷、嚴寒或者多臺風區地區使用最佳,它可以有效地改善熱脹冷縮造成的變形問題。
3.門窗玻璃周邊
門窗玻璃周邊是保溫的薄弱環節,結露和結霜現象都往往出現在這個地方。根據筆者實踐經驗,這主要和門窗玻璃的框邊材料以及密封處理、玻璃與窗框直接的腔體處理和玻璃與框之間的密封有關。
針對以上原因,可以將中空玻璃采用暖邊雙道密封,這樣就可以保證良好的密封效果。也可以在玻璃鋼框和玻璃周邊之間的空隙之間采用類似H型的三元乙丙包條式結構,這樣可以實現兩腔或三腔,以形成間隔來阻斷冷熱空氣交換和滲透等。另外,門窗的玻璃與玻璃鋼框室內側采用了三元乙丙膠條進行密封, 室外側采用中性密封膠進行密封,三元乙丙膠條和中性密封膠具有較強耐候性和抗老化能力,較長的使用壽命保證了門窗的長期密封性能。
4.門窗開啟扇的密封與結構
門窗開啟扇具有通風換氣的重要功能,這就對其開關的靈活性和關閉后的無滲漏性提出了較高要求。在嚴寒和寒冷地區,開啟扇氣密性能是整窗氣密性能的關鍵部位,不僅要保證開啟扇與開啟框配合結構的合理性,還要保證其密封的有效性。
因此,可以采用這樣的三道密封以及兩腔結構:將室內側密封膠條、中間等壓膠條和和室外密封膠條進行構造;新型開啟扇與框搭接的臺階式結構,增加了氣流進入腔體的阻力,可以更加有效的阻隔氣體流動,實現腔體結構的更加合理性,從而保證了開啟部位的氣密性和保溫性能。三元乙丙密封膠條和等壓膠條的使用,保證了其具有較好的彈性性能、密封性能和耐候持久性保證長期密封有效,也提高了對氣密性能的保證。
5.墻體與門窗的連接與密封
由于門窗都是安裝在建筑墻體上,而它們之間因為材質的不同,且施工也往往是由兩個以上單位完成,這就造成了接口問題的出現。尤其在嚴寒和寒冷地區,接口問題往往會造成墻體開裂或開縫等一系列比較嚴重的問題,因此,要注意對接口的處理,可以通過各種措施避免問題產生。比如有效保證安裝方式、安裝密封構造和統一所用材料等。
6.門窗的自然通風
根據國家現行標準,建筑室內的新風量不應小于30m3/(h·人),根據嚴寒和寒冷地區的實際情況,傳統通過開啟門窗的開啟扇來達到自然通風的方法已經不再適用,它不僅會造成建筑能源浪費,而且也會將外界的灰塵、噪音等帶入室內,這樣就產生了窗用自然通風器,使門窗也成為了會“呼吸”的門窗。當然,在通風器的設計中對通風器面積等參數都有詳細要求,這些要根據相關標準和實際情況來進行制定。
四、結語
綜上所述,對嚴寒和寒冷地區的居住建筑進行節能設計,對節約能源和提高經濟效益等方面都有著重要意義,特別是其中的門窗設計,更是提出了較高要求。因此,本文在研究現行JGJ26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》的基礎上,結合嚴寒和寒冷地區實際情況,對門窗的節能設計要求與措施進行了詳細探討,相信可以為實踐提供借鑒。
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關鍵詞:中原地區;小高層;住宅節能;設計
我國雖地大物博,能源資源豐富,但人口眾多,人均資源偏少。在各類資源消耗中,建筑能耗占所有資源消耗總和的25%~33%,占據能耗總量比重較大,對遠離其所在地的其他區域的河流水體、空氣質量影響較大。當前我國的既有建筑95%以上是高能耗建筑,新建建筑80%以上是高能耗建筑,我國單位建筑面積能耗是發達國家的2~3倍。所以,中國要走可持續發展道路,推進節能建筑、綠色建筑已刻不容緩。
1中原地區建筑節能設計的現狀分析
1.1既有建筑節能設計現狀
改革開放以來,各行各業迅猛發展,建筑業也不例外,以多層住宅和小高層住宅為主的集體式住宅建筑驟然增多,但由于當時經濟條件的限制,為了節省造價,集體式住宅建筑存在建筑設計標準偏低、圍護結構構造簡單、居住舒適度較差、環境效應差等缺點,這類建筑已不能滿足人們日益增長的物質文化和節能理念的要求。并且此類建筑能耗過大,與周圍城市環境不協調,更與當前所倡導的建筑綠色化的理念相違背。
1.2新建建筑節能設計現狀
中原地區氣候特殊,夏季濕熱、冬季陰冷,所以該地區建筑節能設計既要滿足冬季保暖又要滿足夏季隔熱的要求。做好新建建筑的節能設計工作,不僅需要建筑師從實踐中總結經驗,開拓創新,更需要政府的政策支持和監管保障。河南省人口總量大,人均占有資源少,經濟發展與能源資源供應的矛盾日益加劇?!笆濉逼陂g,河南省省政府重點抓好新建建筑節能,深化供熱體制改革,推進墻體材料革新,加強公共建筑用電管理,指導開展農村住房節能,抓好低能耗、綠色建筑示范帶動等工作,并強化新建建筑執行建筑節能標準,都取得了顯著成效。(1)制定了建筑節能設計標準。按照《河南省人民政府辦公廳關于進一步推進墻體材料革新和推廣節能建筑的通知》(豫政辦〔2005〕86號)要求,全省縣級以上城市全面執行居住建筑65%、公共建筑50%的節能設計標準。凡屬財政補貼或撥款建筑,在嚴格執行節能設計標準基礎上,鼓勵執行低能耗和綠色建筑標準。并在2012年編制了《河南省居住建筑節能設計標準(夏熱冬冷地區)》、《河南省居住建筑節能設計標準(寒冷地區)》,這兩部地方標準吸收了外省居住建筑節能設計標準的先進經驗,為該省新建住宅建筑節能設計提供了新的標準依據。(2)加強了建筑節能監督管理。河南省各級工程質量監督機構要按照《建筑節能工程施工質量驗收規范》(GB50411-2007)要求,嚴格進行建筑節能分部工程或專項驗收,對驗收不合格的項目不得進行竣工驗收備案。達不到節能標準的建筑不準銷售使用。房地產開發企業在銷售房屋時,應當向購買人明示所售房屋的節能措施、保溫工程保修期等信息,在房屋買賣合同、質量保證書和使用說明書中予以載明,并對其真實性、準確性負責。(3)加大了建筑節能執法監督力度。河南省各級政府及住房城鄉建設部門著力加強對建筑節能工作的監督檢查,依據《中華人民共和國節約能源法》和《民用建筑節能條例》(國務院令第530號)等法律、法規監督不執行或擅自降低建筑節能設計標準的現象。進一步加大建筑節能執法監督力度,保證綠色建筑的順利建成和節能減排工作的順利開展。盡管政府在建筑節能方面做了很多努力,但在建筑節能起步發展時期仍然存在一些不足:建設各參與方的建筑節能意識及法制意識較為薄弱、區縣單位的建筑節能設計和施工等能力不足、建筑節能產業支撐體系不夠完善、建筑節能經濟激勵機制尚未建立等,種種弊端都會阻礙新建建筑節能的發展。
2高層建筑節能設計的必要性
2.1既有建筑能耗高,改造價值總量大
新建建筑大多都是高層和超高層,此類建筑的建筑節能設計在政策的嚴格要求下,建筑能耗嚴格按照低碳建筑進行設計,能耗不高。既有建筑多層和小高層居多,而且大多既有建筑的布局不合理,外墻材料保溫隔熱效果差,門窗未考慮保溫隔熱。此類建筑存量多,改造價值總量大,如果加以改造,對建筑能耗的降低貢獻巨大。
2.2既有建筑不能滿足當前居民的生活舒適性
傳統小高層建筑建造時由于條件限制,房屋夏季沒有制冷設施,冬季沒有取暖設施,室內環境極為不適?,F在由于人們生活條件提高,大多居民會自行選擇采取措施降溫或取暖。在夏季,空調通過將室內熱空氣排出室外的方式給室內降溫,然后再將空調冷凝水排到室外,但這都是以犧牲室外環境為代價。而且,空調調溫時間過長,室內舒適性也會降低。與人們生活水平提高相適應的環境改善較為迫切,包含室內環境和室外環境,所以既有建筑節能改造和新建建筑節能設計尤為關鍵。
2.3新建建筑應與國家倡導的綠色建筑發展相適應
國務院印發的《“十三五”節能減排綜合工作方案》明確了“十三五”節能減排工作的主要目標和重點任務即強化建筑節能。編制綠色建筑建設標準,開展綠色生態城區建設示范,到2020年,城鎮綠色建筑面積占新建建筑面積比重提高到50%。實施綠色建筑全產業鏈發展計劃,推行綠色施工方式,推廣節能綠色建材、裝配式和鋼結構建筑。強化既有居住建筑節能改造,實施改造面積5億平方米以上,2020年前基本完成北方采暖地區有改造價值城鎮居住建筑的節能改造。推動建筑節能宜居綜合改造試點城市建設,鼓勵老舊住宅節能改造與抗震加固改造、加裝電梯等適老化改造同步實施,完成公共建筑節能改造面積1億平方米以上。推進利用太陽能、淺層地熱能、空氣熱能、工業余熱等解決建筑用能需求。既有建筑進行節能改造,新建建筑能耗控制,這與我國的環境保護發展戰略相一致,同時也與國家倡導的綠色建筑發展相適應。
3建筑節能設計的重要意義
從我國國情出發,建筑節能設計師建筑師運用科學合理的建筑節能措施完成作品,不僅僅能夠實現對資源的節儉,同時也能保護環境,消耗相同的資源完成更多的建筑,節約我國有限的能源資源,降低建筑能耗在總能耗中的比重,提高利用率。從居民的生活質量上來講,隨著居民生活物質水平和精神水平的提高,人民更希望生活在自然、干凈、衛生的環境中,建筑節能設計能夠有效減少建筑垃圾、減少建筑污染,保護環境衛生,從而實現自然環境和能源資源的可持續發展。
4建筑節能設計的主要方法
4.1整體設計方案
當前對于環境保護的呼聲越來越高,許多專家學者對綠色建筑節能設計的研究也越來越深入。天津大學對基于大數據的節能設計進行研究分析,準確瞬時確定建筑物內部若干設備的運行狀態和故障原因,并能夠依據業主的個人喜好做出改變,再計算運行,并能夠動態自我修復,形成內部系統之間相互配合的智能建筑。此外,在全面提倡環境保護的大背景下,廣州某設計公司提出基于低碳節能理念的建筑節能設計方法,選取低碳建筑材料并增加其使用率,設計出低碳建筑節能系統,并且在建筑設計過程中要堅持綠色意識、樹立綠色觀念,節約資源,實現建筑美學、環境保護和低碳節能理念的統一。清華大學開展了基于整體能量需求的方案階段建筑節能設計方法,建立了一套建筑方案階段節能設計方法體系和方案階段節能設計導則的形式,力求為建筑設計者指明方向。天津大學綜合考慮城市和建筑多層面設計因子的系統化整合,進行了基于能耗模擬的建筑節能設計方法研究,轉變原有的設計思維模式,最大限度地提高節能效率。
4.2細化節能設計
建筑設計人員往往從建筑本身進行細化設計,降低建筑能耗。對于建筑規劃與布局,建筑群之間有利于自然通風,平面形狀為長矩形的建筑應該跟主導風向保持在30°~60°之間,并保證一定的間距便于日照和通風;進行小區規劃時,盡量避免周邊式和混合式,要留出通風通道,利于建筑群中的空氣流動。對于建筑圍護結構,最基本的設計方向是在材料和構造上盡量減小熱阻,即主要致力于降低屋頂結構、門窗和墻體結構的傳熱系數,減少熱傳導,進而降低能耗。
5結語
中原地區氣候特殊,設計人員在兼顧冬季保暖和夏季隔熱的同時,又在平衡建筑能耗降低、環境保護、建筑造價等三個方面做出了很多努力,也有許多較為成熟的設計方法。相信在國家大力推行綠色建筑發展的大背景下,我們能夠在節能設計的實踐工作中探索出更高效的方案,為我國的綠色建筑發展做出貢獻。
參考文獻:
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[6]宋莎.基于建筑節能理念的住宅設計研究[J].河南科技,2015(16):72-74.
關鍵詞:暖通;節能設計;現狀問題;提高措施
0 前言
據相關權威部門不完全統計,建筑能耗已經占據社會總能耗的27%。而在建筑能耗中,暖通系統所占據的比例最高,因此如何提高暖通系統的工作效率,降低暖通工作系統的能耗對于我國建設資源節約型社會和走新型工業化道路有著至關重要的作用。下面本人結合多年工作經驗,就暖通節能設計方面做簡要探討,僅供參考研究。
1 暖通系統節能設計概述
1.1設計依據
(1)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)
(2)《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-93)
(3)《住宅建筑規范》(GB50368-2005)
(4)《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134-2010)
(5)《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ26―2010)
(6)國家與地方其他相關設計規范、標準
1.2 設計內容
一般包括以下方面:(1)設計施工說明;(2)負荷計算書;(3)主要設備與材料表;(4)有關設計圖紙;(5)節能報審表
1.3設計審查要點
(1)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.1.1條:關于負荷計算的規定;(2)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.4.2條:關于電熱鍋爐、電熱水器限制應用的規定;(3)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.4.3條:關于鍋爐效率(燃煤78%,燃油、燃氣89%等)下限的規定;(4)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.4.5條:關于冷水機組及空氣源熱泵冷熱水機組COP下限(制冷量1163kW以上的活塞機4.2,螺桿機4.6,離心機5.1;活塞熱泵2.6,螺桿熱泵2.8等)的規定;(5)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.4.8條:關于單元式空調器、風管機式、屋頂式空調機組能效比下限(風冷不接風管2.6, 風冷接風管2.3等)的規定;(6)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.4.9條:關于溴化鋰機組性能參數下限(0.6MPa蒸汽雙效蒸汽耗量1.31kg/kW?h;直燃機制冷1.1,制熱0.9等)的規定;(7)《住宅建筑規范》(GB 50368-2005)第8.3.1條及《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134-2001)第6.0.2條:關于住宅集中采暖系統分室(戶)溫度調節與分戶(單元)計量的規定;(8)《住宅建筑規范》(GB50368-2005)第8.3.2條:關于室內采暖計算溫度的規定;(9)《住宅建筑規范》(GB 50368-2005)第8.3.3條:關于住宅集中采暖應以熱水為熱媒的規定;(10)《住宅建筑規范》(GB 50368-2005)第8.3.5條:關于嚴寒與寒冷地區住宅不應直接電熱采暖的規定;(11)《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.3.20條:關于冷卻水處理與通風及補水計量的規定;(12) 《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)第5.5.12條:關于建筑群每棟樓及其冷熱源站房能源計量的規定。
2 暖通節能技術體系的現狀問題
2.1暖通節能體系包含設計不完善、施工浪費、運行管控不佳等問題。在設計管控層面,其節能效果尤為顯著,然而實踐設計階段中,工作人員卻沒有施以充分重視。再加上暖通工程規劃設計持續周期時間較短,較多設計方為了提升工作效率,追求數量,忽視設計質量,造成一些設計方案在施工建設中暖通系統耗費了很多投資成本,一些工程能耗甚至高出國家標準。
2.2伴隨環保節能標準要求水平的持續提升,一些新型設計方案持續涌現,各類方案均包含一定的自身優勢與缺陷。在豐富的設計方案面前,基于觀察考量問題的視角、基點存在差異性,因此令各層面評價結論存在一定差異,還會引發較大出入的現象。基于欠缺客觀、公正、科學良好的方案設計評價方式,令設計工作人員常常無所適從,不知曉如何在較多方案之中尋找最為適合的節能手段策略。
2.3一些建筑工程維護體系結構保溫功能并沒有受到工作人員的充分重視,他們在設計規劃階段中常常僅注重外觀效果,形成了過大的窗墻比,且由于大量應用玻璃幕墻,令維護體系結構呈現出不佳的保溫性能,并形成了維護體系的較大傳熱損耗。同時,暖通工程運行管理階段中,一些工作人員并沒有經過專項培訓,較多操作人員欠缺暖通節能的必要常識與技能,無法在系統工作階段中,依據人員變更、實際負荷標準以及室外參數更新做好適應性調控,進一步形成了顯著的能量耗費現象。通過實踐調查我們發現,應用同一類運行管控系統,由于管理人員的差異會令系統能耗呈現高達50%的差距。
3 提高建筑暖通節能的措施
3.1加強熱能的回收利用
設計師在方案設計時,應首先深入了解業主對空調的使用情況以及是否有余熱、廢氣、蒸發冷卻等利用條件,并綜合對比各種能源方案。在熱能的回收利用方面也要重點考慮節能的方案,首先,是回收制冷機組的冷凝熱,與生活用熱水結合起來,可以把水加熱到洗澡的標準,同時又環保和節省鍋爐附屬設備的資金。其次,回收空調的排風余熱,可以采用轉輪全熱交換器、板式顯熱交換器和板翹式全熱交換器來回收顯熱和余熱,實現對新風的預熱和預冷。
3.2采用地源熱泵空調技術
地源熱泵空調,是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然資源的能量,向建筑提熱能,夏天向天然資源釋放熱量,給建筑物供冷的一種高效節能的空調系統。主要用于居民住宅、別墅、學校以及商業建筑。地源熱泵系統按照自然資源的形式主要分為地表水熱泵系統和地下水熱泵系統。而地下水熱泵系統又分為開式和閉式兩種形式,其中開式的主要原理就是將地下水直接供應到熱泵機組,之后將井水再回灌到地下;而閉式的基本原理是將地下水輸送至換熱器中,進行二次換熱。很多的空調系統以水源作媒介進行換熱。
3.3加強其他新興能源的利用
(1)采用天然氣作為空調制冷設備的能源,天然氣是繼煤炭和石油之后的第三大常規能源,能夠有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量,減少環境污染,對人體健康危害降低。使用天然氣為能源的制冷空調市場前景廣闊。
(2)利用各種可再生資源。如地下水、太陽能、自然風、海洋能等自然資源。太陽能空調利用太陽光的輻射為能源進行制冷工作。 它的使用,彌補了供電不足的缺口,緩解了供電壓力,也非常環保,不會帶來傳統電空調使用過程中所帶來的城市熱島效應,并且由于太陽能空調的使用原理中并不包括氟利昂,就不會產生相關的有害物質致使大氣環境遭受破壞,是名副其實的綠色節能空調。
3.4提高建筑圍護結構的保溫性能
一是采用新型節能墻體―小型混凝土空心砌塊做墻體,可有效減輕建筑物的負荷,其墻體傳熱系數K = 0.54 W/m2 , 比傳統黏土實心磚墻節能一倍以上。二是應盡量采用密封性好、保溫節能的新型塑鋼門窗。因為根據權威部門對住宅圍護結構的熱工測試結果證明, 住宅內熱量40%~50%是通過門窗損失的。
【關鍵詞】建筑節能;傳熱系數;保溫
在目前全球的各個領域當中,節能都被提高到一個前所未有的高度。在我們的建筑領域,對建筑物節能、環保的要求也越來越高。而作為建筑領域非常重要的一環的建筑設計中,節能也涉及到從建筑、結構,到給排水、暖通和電氣等專業。其中,外墻保溫技術更是建筑節能設計中的重中之重。外墻保溫技術已經在我國走過了二十余年的時間,其技術的發展也是日新月異。一個做好了保溫的建筑,其節能潛力是巨大的、令人驚異的。不重視外墻保溫,只會讓能耗白白的溜走,令人痛惜。
在這個能源緊缺、能留給后代的能源越來越少的國內形勢下,我國的建設部也相繼出臺了幾本節能設計規范,來宣傳節能、貫徹國家節能法規和方針政策、提高能源利用效率。
其中的幾本主要的設計規范如下(按現行規范的實施日期排列):
(1)《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75-2003(2003年10月1實施)。
(2)《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005(2005年7月1日實施)。
(3)《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ26-2010(2010-年8月1日實施)。
(4)《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010(2010-年8月1日實施)。
這幾本規范按公共建筑和居住建筑分類,其中居住建筑又按建筑所處城市的建筑氣候分區劃分成了夏熱冬暖地區、夏熱冬冷地區、嚴寒和寒冷地區三個不同的區域規范,但以上幾本規范均對外墻的傳熱系數做了嚴格的要求,也就是說對外墻保溫技術提出了更高的標準。拿《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005舉例來說,對于新建公共建筑的外墻(包括非透明幕墻)傳熱系數的限值,見表1:
我國北方嚴寒、寒冷地區,必須首先考慮建筑物的冬季保溫問題。建筑圍護結構傳熱系數的限值對建筑的采暖能耗影響非常大,傳熱系數的要求低了,采暖能耗會白白損耗掉。因此,必須對嚴寒、寒冷地區對圍護結構傳熱系數的限值要求高一些。
我們假設一個在山東省內最常見的公共建筑,框架結構,加氣混凝土砌塊墻砌體,外墻外保溫體系。設其體形系數>0.3,且≤0.4,因為山東地處寒冷地區,根據國家《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005和山東省地方標準《公共建筑節能設計標準》DBJ-14-036-2006,均要求其外墻傳熱系數≤0.50 W/(m2?k)。那么根據上表可以滿足傳熱系數限制要求的保溫層做法是:50mm聚苯板,35mm擠塑型聚苯板,30mm和35mm硬泡聚氨酯板,65mm機械固定EPS鋼絲網架板和56mm預制復合保溫板。當該公共建筑的體形系數不變,而地處嚴寒地區B區(如長春、烏魯木齊、沈陽、西寧等地)時,根據《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005,其外墻傳熱系數要求≤0.45W/(m2?k),上表中只有35mm硬泡聚氨酯板能勉強接近要求(35mm硬泡聚氨酯板的主體墻實際傳熱系數為0.453)。但當該公共建筑地處嚴寒地區A區(如齊齊哈爾、哈爾濱、克拉瑪依、佳木斯等地)時,上表中沒有一個構造滿足公建節能外墻傳熱系數≤0.40W/(m2?k)的要求。如果還是想要使用外墻外保溫,一個常用的、有效的辦法就是加厚保溫層,直到其厚度滿足外墻傳熱系數限制的要求為止。在其它保溫構造不變的情況下,為滿足要求,需要的最小保溫層厚度見表2。由表2可見,大部分保溫材料所需的保溫層厚度的數值是比較大的。
目前我國對于夏熱冬冷地區的外墻傳熱系數的限值如下:
Abstract:At present our country extra-high building's energy conservation question, has aroused the domestic and foreign construction energy conservation close interest, speaking of the above question, only depends on the domestic architectural design unit's designed capacity not to be impossible to solve completely, the domestic research strength and the design strength union attacking a fortified position aspect not yet forms, but also lacks government's policy guidance, therefore has the massive foreign country Consultant firm to involve the domestic major issue the energy conservation consultation, because constructs the energy conservation standard to China to grasp insufficiently, and did not understand that the topicality climatic resource, technical ability, after the Jishui equality, caused on the building enclosure shaping to appear impractically repeatedly has gathered the national condition the wrong design.
關鍵詞:超高層建筑 節能設計
Key words:Extra-high building energy conservation design
目前國內針對超高層建筑工程所探討的關鍵技術問題多是結構的安全,而對于所面臨的建筑節能問題研究和技術投入不夠。在2005年《公共建筑節能設計標準》頒布之前,包括超高層建筑在內的公共建筑,基本沒有開展工程建筑節能的設計和審查,標準頒布之后,盡管一些地區對照建筑節能標準約束了工程設計,但還存在諸如建筑節能模擬優化設計技術障礙、現行建筑節能設計標準約束不及、工程設計依據的節能目標短視等一些關鍵問題沒有得到很好解決。
首先,超高層建筑的建筑節能優化設計技術看,建筑的高度變化導致相關參數的變異,進而影響建筑能耗的變化是一個不爭的事實,高度超過100米以上除太陽輻射可以認為基本不變以外,其它的氣象參數都會發生很大的變化。通常根據氣象觀測資料構建的典型氣象年數據中,地面風速是取自地面高度10米處,如地面風速為2米/秒時,則在100米的高空風速會依據指數規律提高到3米/秒,若高達400~500米時風速可達到5米/秒以上,溫度隨高度的變化也會有明顯的降低,通常會有每百米高度的溫度下降0.6~1.0℃,僅這個變化足可以相當于把建筑物移動了一個2級氣候區。而依據國內建筑節能的設計能力來看,大多數設計單位所掌握的用以優化建筑圍護結構的建筑能耗模擬軟件,都不能反映氣象參數沿高度的變化規律,也不能夠反映建筑圍護結構沿高度變化的表面熱交換能力的差別,這就勢必無法準確地計算建筑物的能量消耗,更無從談及科學合理地設計建筑物制冷、空調、配電等一系列設備系統。
其次,建筑節能設計標準所能約束的節能技術還不能夠完全適用于超高層建筑,在現行建筑節能設計標準中涉及到遮陽、通風等技術的規定,對超高層建筑無法適用,標準規定的建筑能耗的權衡判斷方法也是基于建筑物全樓整體建模的一種評價方法,而受目前能耗模擬工具的計算能力所限,超高層建筑中的計算對象(如房間數量)規模遠遠超出了軟件的計算能力。從根本上說,超高層建筑的節能設計問題,實質是一個在技術上超出了現行國家標準《公共建筑節能設計標準》所能控制的新技術問題,如果草率地執行現行標準,則工程設計的技術依據顯然不足。
再次,超高層建筑的節能設計僅僅局限于當前建筑節能50%的目標,不符合國家長遠發展要求。應根據當地的技術經濟能力,結合國家建筑節能中長期發展規劃確定出工程的實際節能能目標(即節能率),只有以此為前提做出的節能設計才能體現行業進步,否則,如此重大工程,在投入使用后的不遠將來,必然會面臨國家節能規劃目標的提高而鋃鐺淪為不節能建筑。