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篇1
在不同氣候特征環境下的地區具有不同的建筑節能設計標準,根據我國相關的節能設計標準在夏熱冬冷地區具有不同的建筑設計方案計劃、施工任務以及具體工作內容,對于南北方來說建筑節能設計標準不同,北方由于地理位置和環境氣候的原因采暖能耗遠遠超過南方,所以在建筑設計上的圍護結構和保暖結構設計需要具有更高的標準要求。建筑節能設計一般涉及以下三個方面:一是圍護結構,指的是對門窗結構的設計標準;二是生活方式,例如溫度和濕度造成了不同的生活方式,建筑的設計結構要符合溫度和濕度要求;三是設備系統,建筑在進行節能設計時需要具備一定應對突發事件的能力,能夠自我保護和獨立運行。制定建筑節能設計標準的根本目的在于良好地控制建筑的能耗大小,但是在建筑節能設計中涉及到的建筑者使用方式和設備很難用準確地標準去衡量并加以控制針對同類型的地區出臺了不同的建筑節能設計標準,對于北方夏熱冬冷和夏熱冬暖地區的建筑來說,采暖系統在大范圍內覆蓋,注重提高建筑本身的保暖性尤其是圍護結構保溫的隔熱性能,以便減少空調設備的使用達到節能的效果,與未采取節能設計的建筑相比在空調設備和采暖設備上的能耗應節約到一半以上,在2010年出臺的相關節設計標準來看,將“采暖和空調能耗”作為能耗基準值,但在居民生活方式的影響之下最后得到的實際水平與能耗目標還有有所差異。對于嚴寒和寒冷地區的建筑來說,節能百分比目標和能耗基準值又不同的含義,在以往的建筑節能設計標準中要求采暖能耗在百分百的基礎之上節能30%、50%和65%,要實現這些節能目標主要依靠對圍護結構進行節能設計創新,這一地區的居民生活方式與假設的生活方式差異較小,所以對于節能量的計算數據上的差異較小,在嚴寒和寒冷地區建筑的設計和施工過程中集中采暖系統管網和熱源并沒有被包括在內,所以要確保圍護結構承擔起節能設計的任務需要這一地區的城市規劃建設和供熱相關部門共同制定方案與貫徹落實。
2建筑節能量估算
建筑消耗的能源成為國內能源消耗的主要部分,尤其是在未來幾年內建筑能耗將達到總能耗的30%及以上,能源的急劇消耗會帶來能源危機,越來越多的人們開始意識到綠色環保可持續發展的重要性,在房屋建筑和公共建筑中實行節能設計來減少能源消耗,尤其是在采暖、空調、照明、熱水供應等方面,在實際的建筑施工過程中需要按照既定的設計圖紙進行建造,同時也要關注建筑節能設計并對建筑進行節能量估算,確保其符合相關節能設計標準。
2.1對建筑節能量的估算條件
建筑通過節能設計之后減少的能源消耗量而增加了部分收益就是這個建筑的節能量,要遵循相關規定內容明確需要進行計算和分析的數據,例如當要計算的內容含有100%的能耗基準值,需要將所有數值計算在內,不同的地區必須具備的要素不同,北方地區是采暖設計結構,南方地區是空調設備系統。
2.2相關數據計算
在對圍護結構包括外墻、門窗、屋頂等保溫性能進行計算時都需要運用到熱傳導系數,如果在一種材料之中熱量的傳導速度越大,說明這種材料具備較差的隔熱性能,用K0表示傳熱系數,其公式為K0=1/R0。R0是隔熱材料中的傳熱阻,由內外表面的換熱阻大小所決定,R0=Ri+∑R+Re,其中∑R是各個材料中的熱阻和,需要計算出材料的熱阻、厚度和導熱系數,當導熱系數較小時該材料為絕熱材料。對于外窗等圍護結構的節能量進行估算時,要運用到窗墻比系數、傳熱系數和遮陽系數等數據,如果窗墻比越小那么建筑的自然采光效果越好,能夠有效節省建筑的照明能耗,在目前的建筑節能技術中利用鋁合金斷熱型材能夠建造出效果和性能最好的窗,其窗體的傳熱系數用K表示,數值為1.5W/m2•K,相較于普通材料的傳熱系數6.4W/m2•K是它的六倍。窗體部分熱量的流失是建筑能源消耗較大的部分,所以根據建筑節能設計相關標準來看,窗墻比要小于0.7,雖然在建筑外觀的設計上會有所影響,但利用較好地材料能夠滿足標準要求和設計的外觀需求。除了窗墻比之外還有對當陽光的遮擋效果,即遮陽系數,SC值。在夏熱冬冷地區一般要進行外遮陽設計,遮陽系數為玻璃的遮陽系數與外遮陽的遮陽系數相乘,如果沒有外遮陽設計時,遮陽系數就等于玻璃的遮陽系數,要想去的較好地采光效果就需要具備較大的遮陽系數,將3mm的標準白玻璃作為計算基礎,其太陽光的透過率為0.89,建筑物使用的材料太陽光透過率除以0.89就可以獲得所使用材料的遮陽系數,對于SC的標準要求大于0.4,小于0.6。
2.3舉例說明
以東北地區某民用建筑為例子,建筑所在的熱工分區為嚴寒地區,建筑設計節能標準中規定的節能目標為50%,結合當地居民生活的具體方式和生活環境,包括空調設備、水電等能量的消耗,發現該地區建筑的平均能耗數值與實際能耗較為詳盡,節能百分比相一致,小區的建筑面積為5300×104m2,,根據節能設計標準估算節能量計算方法來看,結合熱源傳播效果和供熱系統的運行功率,該小區的平均耗能為24kgce/m2,其節能量為53.23×104tce,達到了50%的節能設計目標。
3結語
節能是當前建筑工程中最重要的任務和目標,不但節省大量的建筑資源和建筑成本,而且能夠有效為居民提供一個綠色環保舒適的生存空間,對建筑進行科學正確的節能量估算,明確節能百分比的構成條件和影響因素,就能在設計環節對建筑工程進行改善和調整,促進建筑施工節能目標的實現,滿足建筑節能設計標準要求。
參考文獻
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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。
【參考文獻】
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[4]宗小丹.嚴寒與寒冷地區塑料門窗基本安裝方法及注意事項[J].新型建筑材料, 2004(01): 42-44.
篇3
GB50189-2005給出了節能設計計算參數,如室內采暖設計溫度、新風量設計。在加熱的情況下,室內溫度每降低1度,能耗可降低5%~10%。根據溫度與節能的關系可以設置溫度,但同時還要考慮室內的功能劃分,不同室內,溫度規定在不同的范圍。
熱傳系數對建筑耗能影響很大,寒冷地區,護結構熱傳系數限值要求較高,夏熱冬冷地區,主要考慮隔熱,綜合我國不同地區的情況,本標準認為屋面傳熱系數定為0.7w/(m2?K),外墻為1.0w/(m2?K)較為合適。
對于建筑在設計時要對平面、朝向、太陽輻射、通風等對能耗的影響進行分析,降低冬季采暖的能耗,盡可能利用太陽能取暖,多獲得熱能,降低熱損失。夏季最大限度地減少熱對室內溫度的影響,通過自然來降溫冷卻。建筑的朝向是獲得足夠的日照并避開主導風向,夏季能利用自然通風并防止太陽輻射,要想真正做到通過建筑物朝向獲得夏季防熱,冬季保溫時要考慮多方面的因素。因地制宜地選擇朝向,尤其是根據本地區或本地址的特性選擇朝向,盡可能避免東西朝向。建筑物的體形越復雜、護結構面積越大,傳熱損失或受熱影響就越大,因此,在設計體形時,要多方面考慮其耗能與體形的關系。
近年來,公共建筑的窗墻比有越來越大的趨勢,窗戶越來越大,這是由于人們希望公共建筑更加明亮,建筑整體更加美觀,建筑視野更加寬闊,但窗戶比墻體傳熱能力高許多,要想維持室內正常溫度,需要采暖設備和空調的工作才能達到。本標準對窗墻比進行了規定,不大于0.7。
有些建筑為了追求視覺效果和保持建筑整體風格,整個建筑設計成全封閉式,或外窗開啟率逐漸下降,這種做法不利于室內空氣的流通和散熱,室內溫度、濕度完全靠采暖和空調控制,不利于節能。
GB50189-2005還對采暖通風及空氣調節節能設計進行了規范,比如對空調冷負荷進行逐時計算,作為施工時依據,避免裝機容量大,投資成本高,能量消耗增加等想象,熱水集中采暖系統是比較合適的節能措施。
GB50189-2005中附錄A是關于建筑外遮陽系數計算方法;附錄B是圍護結構熱工性能的權衡計算;附錄C是建筑物內的空調冷熱水管道絕熱厚度表,該表是從節能的解讀出發,按經濟厚度的原則制定的。
GB50189-2005對檔案館建筑的啟示
GB50189-2005于2005年7月實施,其中10項條款為強制性條文,用黑體字注明,必須嚴格執行。建筑設計時必須要滿足各式各樣的規范,其中包括建筑設計的規范,節能規范,結構的規范等,是強制性的,這些規范有很多條文和基本內容與建筑可持續發展相關,比如施工圖設計階段,必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。其中很多條款并不是強制性的,只起規定或建議的作用。
而對謂綠色建筑評價標準,比如我們國家推出了中國綠色標準標識,覆蓋了住宅、公共建筑。GB50189-2005的許多條款及我國綠色建筑評價標準不屬于強制性是強制性的,因為對于目前整個基本建筑行業的現狀來講,滿足基本要求規范前提下,強制要求所有建筑項目都朝這個標準靠,可能有一定的困難,要有一個逐漸進步的過程。另外,國家的綠色建筑評價標準,比如住宅,對于風環境、自然采光、通風、節水、節地、節能、節材等等都有很明確的指標,國際通行的評價標準也基本如此,都有相當多非常明確的指標。
檔案館建筑設計規范(JGJ25-2000)為強制性標準,見下表。其中對檔案館館址、面積、建筑設計、用房、建筑防護等作了規定。強制性標準要求在設計和建設時需要滿足標準的要求,但從實際情況看,每一項都符合JGJ25-2000很難做到,與其這樣,倒不如將此標準中的部分條款定為強制性條款,如防震等級為7級可列為強制性條款,部分內容只作為規定或建議,尤其是如今后加上節能評價參數,可否考慮將其列為非強制性標準或條款。因為各級檔案館建筑基礎條件不同,需要根據自己的實際情況制定其節能的目標。
檔案館建筑設計規范(JGJ25-2000)實施已有10年時間,按標準建設的要求,標準實施5年后可以修訂。JGJ25-2000部分內容已經不能滿足當今建筑的要求。如通風方式,過去主要采用的是自然通風,現在很多檔案館是利用空調系統進行通風,通風的計算方法也不同,通風量的規定不統一無法指導實際操作。另外JGJ25-2000缺失部分內容,對指導目前檔案館建筑設計規劃和建設有一定影響。比如建筑節能參數、節能建筑設計計算方法、節能措施如冷暖設備、通風、遮陽節能等都沒有涉及。近些年來,檔案館的業務工作也做了部分調整,建筑用房功能需要重新考慮和定位,比如數字化業務是目前檔案館正常工作任務之一,建筑用房需要將其考慮其中。這些內容的調整、補充都需要在檔案館建筑設計規范中體現出來。
檔案館建筑設計規范(JGJ25-2000)需要參考GB50189-2005的部分內容,但要考慮其自身的特殊性。比如保存對象的特殊性。檔案館建筑設計時需要考慮節約化、有利于檔案保存、無害化、集約化。這些原則服務于可持續檔案館建筑
的最終目標。實現檔案館建筑的可持續發展就要以建筑結構功能的靈活使用、可拓展性與現實可行性為基本準則,實現最大限度的統一;節能降耗,盡量減少營運成本是檔案館建筑可持續發展的必要條件;講究環境效益是檔案館建筑設計可持續發展的主要標準;結構化綜合布線是滿足圖書館建筑可持續發展的一個重要環節。
中國的傳統檔案館建筑或藏書樓建筑,比如北京的皇史成、需要關注它的護結構、采光、通風、照明,是否做到防光,是不是自然的對流,建筑方向是不是南北,防潮。現代檔案建筑對防光、防潮、采光、地面承重、密閉與通風等有一定的要求,在建筑設計時要考慮這一特點。
檔案館建筑的節能措施
GB50189-2005節能的目標是在保證相同的環境條件下,與未采取節能措施相比,全年采暖、通風、空氣調節和照明的總能耗應減少50%。第一個階段,到2010年,全國新建建筑爭取三分之一以上能夠達到節能建筑和綠色建筑的標準,同時,全國城鎮建筑的總耗能要實現節能50%;第二個階段,到2020年,要通過進一步推廣綠色建筑和節能建筑,使全社會建筑的總能耗能夠達到節能65%的總目標。
節能檔案館的功能是要實現在沒有使用任何采暖或制冷設備的前提下,讓一年四季的室內氣溫盡可能地維持或接近檔案庫房保管的要求范圍內,即溫度14℃~24℃(±2℃),濕度45%~60%(±5%)。這一基本原理可以運用在每個檔案館,并能指導以盡可能小的功率和能耗設計滿足的檔案館建筑的要求。
我國大部分地區屬于寒冷地區,冬季時間長,不論是冬季采暖,還是夏季防熱,都離不開能源,怎樣使冬季室內熱量傳出的少一些,夏季室外熱量傳人的少一些?采暖能耗投入非常大。低溫對紙質檔案、膠片檔案、磁性載體、光盤等保存是非常有益的,在冬季,對于夏熱冬暖地區的檔案館可以不使用采暖設備,對于夏熱冬冷地區的檔案館,盡量低標準地使用采暖設備,只要保證室內溫度不在0℃以下即可。對于單獨的檔案庫房,可以整體關閉采暖設備或盡可能降低采暖溫度,對于檔案庫房與辦公樓在同一樓的檔案館,可以完全或部分關閉采暖設備。我國北方檔案館冬季遇到的突出問題是檔案館建筑濕度嚴重偏小,這與使用采暖設備息息相關,采暖時間越長,采暖設置的庫內溫度越高,濕度會越小,庫房內長期濕度低,會導致紙張水分減少,紙張發脆,嚴重影響紙張壽命。尤其是冬季的長期干燥和夏季的濕度增大這種忽高忽低的變化對紙張檔案的長期保存是非常不利的。冬季可以適當降低室內溫度,保證一定濕度,不但有利于保存檔案,還有利于節能。
人們對夏熱冬暖地區,從3月到6月,9月到11月,室外溫度不高于28℃的天數占總天數的比例較大,有的可達60%以上,完全可以利用自然室外溫度達到控制室內溫度的目的,這樣可以大大減少空調運行的時間,節約能源,同時也不會影響檔案館保存的檔案。
檔案館建能源消耗最大的是采暖和制冷空調,其次是照明,前者約占60%~70%,而采暖和空調耗能中,50%以上是被護結構傳熱而消耗,要做到節能,需要從護結構設計和照明措施等入手。
減少建筑物的外表面積和加強圍護結構保溫,以減少傳熱耗熱量;提高門窗的氣密性,以減少空氣滲透耗熱量。在減少建筑物總失熱量的前提下,盡量利用太陽輻射的熱和建筑物內部的熱,最終達到節約采暖設備供熱量的目的。對于采暖供熱系統來說,建筑節能的主要途徑:改善采暖供熱系統的設計和運行管理,以提高鍋爐的運行效率;加強管道的保溫,以提高室外管道的輸送效率。
節能是點點滴滴的行為。新加坡用雨水收集系統灌溉花草節約了大量的淡水;廣東省立中山圖書館新館裝置“雨水采集系統”,―方面回收生活用水,一方面收集雨水,經過處理后,用于衛生間沖洗和園林綠化灌溉等方面,以達到節水的目的;在檔案館建筑的周圍種植綠色植物,尤其在建筑物的東西墻方向種植高大的綠樹,一方面可以遮擋陽光,另一方面可以明顯改變空氣質量;沈陽市圖書館在屋頂種植草坪和花草,也起到了屋頂隔熱的作用;有的單位將空調熱回收,節能約25%;廣東省立中山圖書館新館設計中除廣泛使用室外低負荷太陽能供電系統,為路燈、庭院燈、廣告燈路牌導向燈提供照明電源外,還安裝了大量的太陽能光伏發電系統,利用玻璃窗來收集太陽能,解決圖書館白天的照明問題。湖北省圖書館面積10萬平方米,空調耗能是“大戶”。為此在設計時考慮了兩種空調模式“接力”省電:中央空調冷熱系統采用地源熱泵,節能40%。到峰谷電價最低值時,再“切換”到冰蓄冷系統空調,可以省電費30%。
按照瑞士的標準。完全依靠技術,節能率達到60%-70%不是夢想。檔案館建筑節能設計除了上面談到的護結構,照明節能也是一條途徑。檔案館照明規定應選擇白熾燈,從實際使用情況看,很多檔案館選用日光燈。日光燈照明發光度高,均勻,但釋放紫外線。近些年來,節能燈越來越普及,被應用于室內照明。節能燈的最大優點是節省能源,一般可以達到節能80%,而在公共建筑特別是檔案館還為被采用,原因是多方面的。但其中之一是人們還未建立節能的意識。
篇4
2 設計規范與節能標準采暖部分的基本介紹
在與節能標準進行比較分析時,新舊設計規范相近的部分以設計規范進行表述,而有差異的地方則以舊設計規范和新設計規范進行單獨表述。
2.1 設計規范采暖設計熱負荷指標計算方法
采暖設計熱負荷指標q(W/m2)。采暖設計熱負荷指標是指在采暖室外計算溫度條件下,為保持室內計算溫度,單位建筑面積在單位時間內需由鍋爐房向其它供熱設施供給的熱量。采暖設計熱負荷指標q計算公式如下:
q=Q/Ao
(1)
式中Q,Ao分別為冬季采暖通風系統的熱負荷(W)和建筑面積(m2),且Q值應根據建筑物下列散失的獲得的熱量確定:
1) 圍護結構的耗熱量,包括基本耗熱量和附加耗熱量,且基本大批量計算公式為
Q1=Afk(tn-twn)
(2)
式中Q1、F、K、a、tn、twn分別表示圍護結構的基本耗熱量(W)、面積(m2)、傳熱系數[W/(m2·K)]、溫差修正系數及冬季室內計算溫度(℃)、采暖室外(℃)。
圍護結構附加耗熱量,包括朝向附加、風力附加、外門附加和高度附加,各項附加應按其占基本耗熱量的百分比確定。
2) 加熱由門窗隙滲入室內的冷空氣的耗熱量
舊設計規范中的計算公式為:
Q2=acpρwnLlm(tn-twn)
(3)
式中Q2表示由門窗縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量(W)、a表示單位換算系數、cp表示空氣的定壓比熱容[kJ/(kg·K)]、L表示在基準高度(10m)風壓的單獨作用一,通過每米門縫進入室內的空氣量[m3/(m·h)]、l表示門窗縫隙的計算長度(m)
、tn和twn與上同、ρwn表示采暖室外計算溫度下的空氣溫度(kg/m3)、m表示綜合修正系數。
新設計規范中的計算公式為:
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
(4)
式中tn和twn、ρwn與上同,L表示滲透空氣量(m3/h)、其計算公式如下:
L=L0lmb
(5)
式中L0表示在基準高度(10m)風壓的單獨作用下,通過每米門縫進入室內的空氣量[m3/(m·h)] 、l表示門窗縫隙的計算長度(m)、m表示冷風滲透壓差綜合修正系數,b表示門窗縫滲風指數,b=0.56~0.78。
由式(4)和式(5)可知,新設計規范對公式的形式及有關參數的確定上都進行了較大的修訂,加熱由門窗縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量的計算將更加合理和精確。
3)加熱由門、孔沿及相鄰房間浸入的冷空氣的耗熱量;
4)建筑內部設備得熱;
5)通過其他途徑散失或獲得的熱量;
2.2 節能標準建筑大批量指標計算方法
建筑物耗熱量指標qH(W/ m2)。建筑物耗熱量指標是指在采暖期間平均溫度條件下,為保持室內計算溫度,單位建筑面積在單位時間內消耗的、需由室內采暖供給的熱量。建筑物耗熱量指標qH計算公式如下:
qH = qH·T + qINF - qI·H
(6)
1) qH·T為單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量,應分別按屋頂、外墻、外窗、外門、陽臺門下部門芯板、地面、樓梯間隔墻、戶門等分項計算后匯總,且計算公式如下:
(7)
式中ti、te、εi、Ki、Fi、Ao為全部房間平均室內計算溫度(℃),采暖期間室外平均溫度(℃),圍護結構傳熱的修正系數,傳熱系數(W/ m2·K)、面積(m2)及建筑面積(m2)。
2) qINF為單位建筑面積的空氣滲透耗熱量(W/ m2),且計算公式如下:
(8)
式中CP、ρ、N、V分別是空氣比熱容、密度,換氣次數和換氣體積(m3)。
3)qI·H為單位建筑面積的建筑物內部得熱(W/ m2),包括炊事、照明、家電和人體散熱,住宅建筑取3.80W/ m2。
3 設計規范與節能標準差異比較分析
3.1 概念差異
1)采暖設計熱負荷指標和建筑物耗熱量指標是不完全相同的兩個概念。前者是在設計室內外條件下能耗量,其值是按設計規范計算得到的為確定最不利工況時達到室內溫度所必須設計的采暖設備的依據,北京地區其值不宜超過52.0 W/ m2;后者是在全采暖期間內的耗熱量的平均值,其值是按節能標準計算得到的,可用以計算全年采暖能耗量,北京地區其值不應超過20.6 W/ m2
2)在計算圍護結構傳熱和冷風滲透耗熱量時,設計規范中都用到了最大溫差(tn-twn),而節能標準中都用到了平均溫差(ti-te),二者的差異是很大的。以北京地區為例,前者一般為27℃(廚房為24℃,衛生間為34℃),后者統一為17.6℃,前者為后者的1.534倍;
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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。“十二五”期間,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。現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。
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[5]詹治國.建筑項目中節能技術的運用研究[J].住宅與房地產,2016(3):218.
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建筑節能工作堅持以科學發展觀為指導,以建設節約型社會為目標,以實施公共建筑和居住建筑節能為重點,以加強節能和提高資源能源利用效率為核心,通過經濟、行政、法律等手段,推進技術進步,完善政策措施,強化節能意識,建立健全促進建筑節能的有效體制和機制,切實降低建筑使用能耗和提高能源的利用效率,促進我市能源、經濟、環境的可持續發展。
建筑節能工作的目標:市區、開發區新建民用建筑(指居住和公共建筑)從年4月1日起,全面施行建筑節能50%的設計標準;從年起,施行節能65%的設計標準。到年,高耗能的既有公共建筑的改造完成30%,到2020年,既有建筑節能改造完成70%,全市民用建筑建造和使用的能源資源消耗接近或達到現階段中等發達國家水平。
市建委應會同規劃、建管、房產、墻改等有關部門,按照全市建筑節能工作目標,制定建筑節能階段實施規劃,確定近期建筑節能工作重點,明確新建居住建筑、新建公共建筑和既有建筑改造實施計劃,全面推進全市建筑節能工作。各縣要根據本地實際和全市建筑節能工作目標,制定本地區的建筑節能規劃,既要確定總體目標,又要制定具有可操作性的近期目標,有效地指導本地區的建筑節能工作。
三、推進建筑節能工作的主要措施
(一)宣傳培訓,增強全民建筑節能意識。
要充分利用電視、廣播、報刊等新聞媒體和現代網絡技術,廣泛開展建筑節能專題宣傳活動和科普知識教育,努力營造推進建筑節能的良好氛圍,提高全民建筑節能意識,提高全社會參與建筑節能的自覺性和主動性,為建筑節能工作創造條件。市建委要加強對設計、施工、監理、施工圖審查、質量監督等專業技術人員和管理人員的建筑節能知識、技術培訓,并與績效、技術晉升掛鉤,使參加專業知識的更新教育培訓作為每一位從業人員的自覺行為。通過技術培訓,使技術和管理人員都能熟悉和掌握節能設計標準,提高專業技術水平,保證建筑節能的推進質量。
(二)加強領導,建立完善建筑節能工作機制。
建筑節能是一個涉及多部門的系統工程,需要發展計劃、規劃、建設、建管、房產、墻改等多部門的共同配合和協作,為確保我市建筑節能工作的順利推進,成立建筑節能工作領導小組,負責組織落實國家和省建筑節能有關法律法規和政策、技術標準的貫徹執行,研究制定建筑節能發展目標、推廣重點和政策措施,指導建筑節能的推廣應用,協調解決建筑節能工作中存在的問題。領導小組組長由主管建設工作的副市長擔任,副組長由市建委負責人擔任,成員單位包括市建委、發展計劃委、經貿委(墻改辦)、規劃局、建管局、房地產局、科技局、財政局、環保局、工商局、質監局、地稅局、物價局等部門。領導小組在市建委下設辦公室。市建委負責全市建筑節能監督管理工作,直接管理市區(包括開發區)范圍內的建筑節能工作。各縣也要盡快成立相應機構,加強對建筑節能工作的組織領導,建立建筑節能工作機制,明確責任,組織好本地區的建筑節能工作。
(三)加強建筑節能的政策配套工作,完善建筑節能的技術保障體系。
通過制定相關政策,鼓勵建筑節能,引導房屋開發、建設和消費的節能趨向。市建委等有關部門要研究制定節能建筑認定制度,制定實施推進建筑節能工作的獎勵制度。通過制定行政管理和激勵政策,積極鼓勵實施建筑節能,有效扶持從事建筑節能技術開發與應用的企業和研究單位,確保建筑節能科研、推廣、應用的資金投入,培育節能技術和產品市場的形成。同時,對在建筑節能工作方面做出突出貢獻的單位和個人實施獎勵,并把建筑節能作為參評“琥珀杯”、“黃山杯”及省、市科技進步獎等各類獎項的必要條件。
市建委等有關部門要根據我市建筑節能發展狀況,按照技術先進、經濟合理的原則,組織編制適用于現有建筑節能技術標準要求的施工規程、驗評規范和評估標準。要盡快全面實施《居住建筑節能設計標準實施細則》,組織編制《公共建筑節能設計標準實施細則》和《建筑節能評估驗收規程》,制訂和實施節能建筑及其圍護結構節能產品的認定和標識制度,培育發展節能建筑專業技術評定機構和節能建筑檢測機構,組織推進節能建筑性能測評工作。組織節能新產品、新技術的推廣應用,定期鼓勵推廣應用、限制和淘汰建筑節能的產品和技術目錄,為建筑節能標準的實施提供技術保障。
(四)加強對建筑節能工作的監督管理。
各有關職能部門應在項目立項、可行性研究、規劃、設計、施工、監理、竣工驗收和備案等環節中,依據法律法規和工程建設強制性標準,加強對建筑節能的監督管理,確保節能標準規范的落實。
需經核準或者審批的建設工程項目,項目申請報告或項目建議書以及可行性研究報告應當包括建筑節能的專題論證。凡無建筑節能專題論證的,計劃發展行政管理部門應當不予受理。
規劃行政管理部門審查的建筑工程項目規劃設計方案,應當含有建筑節能內容,對不符合要求的,不予審查通過。
建設單位要嚴格按照建筑節能設計標準委托工程項目設計,并在項目建設的各個階段嚴格執行;不得以任何理由要求設計單位、施工單位修改經審查合格的節能設計文件,降低建筑節能標準;在組織竣工驗收時,應當同時驗收建筑節能實施情況,向建設行政主管部門備案的工程竣工驗收報告中,應當注明建筑節能的實施內容。
設計單位要遵循建筑節能法規、節能設計標準和有關要求,嚴格按照建筑節能設計標準和節能要求進行設計。施工圖設計文件中建筑節能內容應包括:建筑熱工計算書、節能設計主要技術措施,以及相關節能材料、產品的技術參數等。
施工圖審查機構要嚴格按照建筑節能強制性標準和《省施工圖設計文件節能審查要點》的要求,對施工圖設計文件中建筑節能設計進行專項審查,對不符合建筑節能強制性標準的,施工圖設計審查結論應為不合格,不得頒發施工圖審查合格書。對施工圖設計審查合格的工程項目,填寫《民用建筑節能設計審查表》,報送市建委建筑節能管理機構備案。
施工單位要嚴格按照審查合格的施工圖設計文件和施工規程進行施工,將建筑節能技術標準、規范和工藝落實在施工中,并在施工現場公示,不得擅自變更、修改工程設計,確保工程符合節能標準和設計質量。
監理單位應當依照法律法規以及建筑節能標準、審查合格的施工圖設計文件、建設工程合同和監理合同實施監理,對建筑節能的施工質量承擔監理責任。監理單位應當在工程質量評估報告中明確建筑節能標準的實施情況。
節能建筑和產品檢測單位應當按照有關建筑節能檢測規程進行檢測,不得出具虛假檢測報告。
建設工程質量監督機構在提交的建設工程質量監督報告中,應當包括有關建筑節能的專項監督意見。對達不到節能設計標準的或檢測不符合節能設計標準的工程,應當不予備案。
房地產開發單位應將建筑節能情況載入房地產開發項目手冊,在房屋銷售過程中,應當在銷售現場顯著位置公示節能措施、圍護結構保溫隔熱材料及性能指標等基本信息,并在《住宅使用說明書》中予以載明。
房產管理部門要審查房地產開發單位是否將建筑能耗說明載入《住宅使用說明書》。
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2)無日照分析圖或日照標準不滿足相關規范的規定。有日照要求的住宅、醫院、中小學、托兒所、幼兒園、養老院、宿舍等建設項目,應當進行日照分析并滿足國家日照標準規范要求。日照分析圖要注明所用軟件、日照標準日、日照時數、有效日照時間帶、日照時間計算點(公共建筑可不用)。按不同類型的建筑有不同的日照要求及日照間距,貴陽地區住宅日照間距系數為1.1,舊城改造項目新建住宅日照間距系數為1.0,且不應低于大寒日日照1h的要求。
2建筑施工圖設計中的主要問題
目前仍然有些工程送審的建筑施工圖設計文件無《建筑節能設計》獨立篇章,售樓部、汽車銷售店或4S店、值班室等建筑均應嚴格執行節能設計標準。而有些工程雖然有《建筑節能設計》獨立篇章,但也存在設計內容不全、指標不全或指標超限值未做權衡判斷、編制深度達不到要求等問題。
根據《建筑工程設計文件編制深度規定》(2008年版)及《貴州省建筑節能設計審查要點》,建筑節能設計說明應該包含以下內容:a.建筑節能設計依據:GB50189-2005公共建筑節能設計標準(居住建筑不列此條)、DBJ52-49-2008貴州省居住建筑節能設計標準(公共建筑不列此條)、GB50176-93民用建筑熱工設計規范;b.項目所在地的氣候分區及圍護結構的熱工性能限值;c.建筑的節能設計概況、圍護結構的屋面(包括天窗)、外墻(非透明幕墻)、外窗(透明幕墻)、架空或外挑樓板、分戶墻和戶間樓板(居住建筑)等構造組成和節能技術措施,明確外窗和透明幕墻的氣密性等級;d.建筑體形系數計算、窗墻面積比(包括天窗屋面比)計算和圍護結構熱工性能計算,確定設計值。
3《建筑節能設計》專篇內容與節能計算書內容不一致
1)保溫材料名稱、厚度等不一致。這種情況會導致部分節能設計指標不能滿足規范的要求,同時也會在施工時造成混亂,給建設單位的工作帶來不少麻煩。
2)設計指標不一致。常體現為節能計算書中窗墻面積比、體形系數、材料的導熱系數的取值、圍護結構傳熱系數等指標的計算值與《建筑節能設計》專篇內容中的相應指標不一致。
3)引用的設計參數不正確。計算書中某些材料的導熱系數、窗戶的傳熱系數等取值錯誤或提供的數據來源不明,會造成部分設計指標不滿足要求,影響節能效果。例如普通鋼鋁合金單框中空白玻璃6+9A+6窗的傳熱系數為K=3.9W/(m2•K),設計中卻標為2.8W/(m2•K),有的甚至更低。
4)某些保溫部位做法與構造表做法不符。
4容易忽略的問題
1)同一棟建筑既有公共建筑部分又有居住建筑部分,應分別進行節能設計。
2)居住空間樓板、分戶墻未做節能設計。不少建設單位、設計單位反映,若建筑物已經是滿足節能標準的節能建筑,居住空間樓板、分戶墻若不做保溫設計,也不會影響到該建筑物的節能效果。節能體系以一棟樓來考慮,南方地區為非集中采暖區則以一戶來考慮,計算書是對整棟建筑進行整體耗能量計算,樓板、分戶墻不參與計算,其數值大小對整棟建筑耗能量結果沒有影響。居住空間樓板、分戶墻不做保溫,戶與戶之間會存在傳熱量損失,由于溫度梯度的影響,室內溫度一般底部比較低,頂部較高,上下樓所對應的房間溫度往往會存在較大的差異。而在分戶墻、樓板上采取一定的保溫措施,所增加的造價并不大。《貴州省居住建筑節能設計標準》第5.2.1條表5.2.1-2溫和地區圍護結構限值中對居住空間樓板、居住空間分戶墻的傳熱系數均要求不應大于2.0W/(m2•K)。計算表明,一般的樓地面的傳熱系數均大于2.0W/(m2•K)的要求,故設計單位在編制設計文件時要設計具體做法措施,不應標注如“用戶自理”等這類不規范的說明。應該根據不同地區的氣候特點加以區分。
5)屋面采用聚苯板保溫材料,屋面與外墻交接處、屋面開口部位四周應設置寬度不小于500的A級保溫材料隔離帶。
6)應有節能設計平面示意圖,標明節能設計位置、范圍、做法、材料傳熱系數的出處。
7)要防止冷(熱)橋部位發生結露。節能設計在滿足地方標準的同時,更應該滿足國家標準的要求,《民用建筑熱工設計規范》和《貴州省居住建筑節能設計標準》都有相關條文規定,在保證達到室內溫度要求的同時,要保證外墻內表面不結露,因而短肢剪力墻和厚度小于500mm的混凝土外墻必須做保溫,方能保證內表面溫度大于室內空氣的露點溫度。混凝土框架梁的內表面溫度相應校核計算。一般情況下,厚度不小于200mm厚混凝土、保溫材料厚度不小于20mm(保溫材料導熱系數不大于0.07W/(m•K))即可滿足保溫墻體內表面不結露的要求。
8)導熱系數可以不加修正系數。GB50176-93民用建筑熱工設計規范表中有建筑材料的導熱系數修正系數附表3.2,且該表的修正系數也有使用條件,該系數是為了解決工程中一些不可避免的現象采取的修正值,如沒有外粉刷的清水墻面,由于下雨和冷凍氣候,材料容易吸水致使材料的導熱系數加大,采用的砌筑砂漿和墻體材料的不一致性等影響。但是隨著經濟和技術的進步,這些“不可避免的現象”已經不再現有建筑體系中出現,外墻都有外粉刷層且具有一定的防水功能,主體墻體受水侵蝕的可能性已經減少,加上貴州省《居住建筑節能設計標準》中附表3.1中的傳熱系數計算值中,均按復合墻體的傳熱系數計算法計算,已經把灰縫的傳熱系數計入,并和實際熱工檢測結果基本相符。在實際工程中如果仍采用導熱系數修正系數修正得到的傳熱系數只會比貴州省標準提出的傳熱系數更好,本著對節能有利的精神,用也沒問題,但本著節約的精神,應該執行貴州省節能標準中的數據為好。
9)無架空樓板保溫做法。
10)居住空間外門應有保溫措施,應計算空調冷負荷、采暖熱負荷。
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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
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Key words: energy-efficient buildings; Building energy conservation; Planning; technology
中圖分類號:TU201.5 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)04-0000-00
引 言
伴隨著全球人口和經濟規模的持續增長, 能源的過度使用給環境帶來的問題日益顯著,由此帶來的環境問題也越來越多,比如全球氣候變暖這一嚴重的環境問題給人類的生存與發展帶來了嚴峻的挑戰。因此產生了“低碳經濟”這一觀念, 為了保護環境,人類必須堅持可持續發展的方針, 并且把這種理念運用到各個領域中去。低碳經濟最重要的是考慮最省錢減排方法。
1節能建筑和建筑節能概述
1.1.1節能建筑
節能建筑是指遵循氣候設計和節能的基本方法, 對建筑規劃分區、群體和單體、建筑朝向、間距、太陽輻射、風向以及外部空間環境進行研究后, 設計出的在使用過程中能顯著降低能耗的建筑。
1.1.2建筑節能
建筑節能指的是在建筑物的規劃、設計、新建、改造和使用過程中, 嚴格執行節能標準, 并且采用節能型的技術、工藝、設備、材料和產品來提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調制冷制熱系統效率, 加強建筑物用能系統的運行管理, 利用可再生能源, 在保證室內熱環境質量的前提下, 最終減少供熱、空調制冷制熱、照明、熱水供應的能耗。
1.2 我國現階段建筑節能現狀
我國建筑能耗的現狀有四個基本特點:
建筑能源消費水平低
能源浪費嚴重
用能效率不高
能耗增長潛力大
隨著近幾年來市場經濟的快速發展,建筑能耗作為為滿足建筑功能和建筑舒適所必需的能耗,現階段在我國總能耗中仍然低于發達國家平均水平,帶來的結果就是我國建筑能耗對能耗總量的相對值和絕對值都面臨持續增長的壓力;另一方面, 由于持續增長的需求和城市能源結構的調整,全國范圍內能源供應形勢趨于緊張, 能源供應已不能滿足經濟和環境可持續發展的需要, 能源已經成為制約我國經濟進一步發展的障礙。
1.3 我國節能建筑的發展
我國1980 年制定了建筑用能水平節能三步走的計劃,從1998 年至今頒布了多項建筑節能設計標準計劃。到2010 年新建建筑分步驟普遍實施節能率為50%的5民用建筑節能設計標準( 采暖居住建筑部分)6( JGJ2- 95) 、5夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準6( JGJ134- 2001) 、5夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準6( JGJ75- 2003) 、5公共建筑節能設計標準6 以及5建筑照明節能標準6。近年來, 隨著國家宣傳力度的加大, 節能建筑發展迅速。但由于我國推行節能建筑的時間較短, 節能建筑在總建筑面積中所占的比例仍然較低。由此可見, 我國節能建筑的推廣工作還有很長的路要走。
2 節能建筑和建筑節能關系
建筑是一個整體,節能應貫穿其中, 兩者不可或缺。
(1)節能建筑是反映建筑本體的一種特性,是建筑節能的必要而不充分條件。建筑節能必須依靠使用者落實, 節能建筑依靠建設者實現;
(2)建筑節能更需依靠管理和宣傳, 節能建筑更多依靠技術和材料;
(3) 推進建筑節能需要真正落實節能建筑, 節能建筑是建筑節能的基礎, 但并不是建筑節能的全部意思。
3 發展建筑節能的有效措施
我國建筑節能的途徑, 不單單要從建筑體形、建筑物的朝向和建筑物的平面布置來考慮, 重點還需從以下幾方面入手:
3.1門窗的保溫隔熱
由于門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占住宅總能耗的比例較大, 所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下, 要盡量減小外門窗洞口的面積, 提高外門窗的氣密性, 減少冷風滲透, 提高外門窗本身的保溫性能, 減少外門窗本身的傳熱量。
3.2墻體的保溫隔熱
墻體是建筑護結構的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。因此可以采用保溫性能好、蓄熱能力及強度較低的砌塊或復合墻體。
3.3屋面的保溫隔熱
屋面作為護結構的一部分,其保溫隔熱是不可缺少的一部分。屋面節能主要措施有:
(1)不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料, 以免屋面重量、厚
度過大;
(2)不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果, 屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。目前, 采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規的瀝青或水泥珍珠巖工藝,其優點是密度較小, 導熱系數較低, 而且吸水率和蒸汽滲透系數也較低。
3.4 采暖系統的節能
城市供暖實行城市集中和區域供暖, 可大幅提高熱效率。在保證所有房間滿足規定室溫的條件下, 可以相對地降低所供暖區域的平均室內溫度,從而節約能源。
3.5綠化與節能
近年來, 由于城市綠地不斷減少,由于空調的大量使用和汽車尾氣等問題, 由此引發“熱島效應”, 導致空氣環境日益惡化, 給建筑節能帶來負效應。綠地每天蒸發大量水分, 吸收大量熱量, 為建筑物創造了十分有利的周圍環境條件。因此, 在城市規劃和建設的同時, 大力發展庭院綠化也是發展建筑節能重要的舉措。
4 發展建筑節能的方法
4.1注重節能建筑的落實工作
我國雖然已經頒布了居住建筑和公共建筑等一系列節能設計標準政策, 但由于監督管理措施滯后,最后導致實施的效果并不理想, 節能建筑在總建筑中的比例仍然較低。現階段最重要的不是提高節能設計標準,而是要保證現行節能設計標準的全面落實和達標, 要保證完善節能設計標準和建筑改造的實施細則,并完善節能建筑的責任追訴制。
4.2加強建筑節能
要區分公共和居住建筑, 分別以限制和激勵引導為主,對城市中單位面積能耗較大的公共建筑則應根據地域和用途制定建筑能耗的上限, 防止浪費。而對于住宅建筑節能, 應盡快實行產品準入和能效標識制度等市場調節機制的力度。
4.3 正確利用國外新技術
對于從國外引進的新技術、新材料和新設備, 我們要具體問題具體分析,需要分析其對于我國氣候、使用習慣、經濟性、可維護性等方面的適用性, 適合的才是最好的。
4.4 建立健全相關制度
建立和完善建筑能耗的檢測、統計、審計和披露制度, 將建筑壽命周期內的能耗統計和披露制度化、規范化、透明化。這對推動建筑節能落實、政策制定和提高老百姓的認知程度都有積極意義。
5 結 語
節能建筑是一項正在蓬勃發展的興起產業, 這也體現了當前建筑節能的發展趨勢。因此在此形勢下, 我們要做好建筑方面的節能, 促進建筑技術和建筑產業的發展, 為合理利用資源、保護生態環境、提高人民生活質量為目標而努力。
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我國正在經歷歷史上前所未有的建筑繁榮,我國建筑用能已經超過全國能源消耗總量的1/4,建筑節能已是國家的重大戰略問題。1996年施行了《民用建筑節能設計標準》(采暖居住建筑部分),2005年實施了《公共建筑節能設計標準》。
二、建筑節能概念設計的提出
1、目前提出“建筑節能概念設計”,從建筑方案設計開始,使建筑設計符合節能設計的基本原則,提高設計效率。
2、建筑節能建筑設計應全面考慮周邊環境,通過改變建造方式和充分利用自然的能量,提高建筑室內環境的舒適度,達到節能的目的。
三、建筑節能概念設計的基本內容
1、建筑節能設計必須因地制宜,充分利用自然資源,從建筑方式、建筑熱工、采暖、通風、空氣調節、照明設備等多方面綜合考慮,做到多管齊下。
1)在全年能耗中大約50%~60%消耗于空調制冷與采暖系統,20%~30%用于照明,僅靠建筑本身的節能設計,往往很難滿足節能的總體要求。只有綜合考慮節能設計,才能達到節能標準規定的全年采暖、通風、空氣調節和照明的總能耗減少50%的要求。
2)照明用電能耗的比例也較大,應采取電氣節能措施,如設計選用高效照明光源、燈具和電器附件。采用高效變壓器、降低損耗。采用建筑照明分區開關控制,達到照明節能的目的。
3)采暖燃氣(煤)能耗、通風與空調用電能耗在建筑總能耗中比重較大,應精確設計采暖、通風和空調系統,避免超量設計。此外,應選用節能的設備和供熱系統,做好供熱管道敷設和保溫。
4)關注給排水節能措施。生活供水采用節能的變頻供水設備,節水感應式衛生潔具、小便斗感應式沖水龍頭,二段式沖水節水馬桶等節水型衛生設備在內地已經廣泛使用。現在許多建筑工程已經廣泛使用太陽能熱水供應等節能措施。
2、嚴寒地區在建筑總平面設計時,建筑單體應盡量南北向布置,建筑平面布置應當按功能進行區分。
1)嚴寒地區冬季漫長,春季多風沙。在建筑總平面和建筑平面設計時,應考慮冬季最大限度的利用太陽能,并避開冬季風的主導方向。夏季能利用自然通風并防止太陽輻射。建筑平面布置應當按功能進行區分。將日照、采光、保溫、隔熱、隔聲、自然通風、公共衛生和居住方便作為衡量住宅質量的主要指針,其中的大部分內容與節能設計有關。
3、重視綠化的節能效果。
1)國家現在對建筑小區的綠地率提出了明確的要求,新區建設不低于30%,舊區改造不宜低于25%。應充分利用綠化環境,組織有效通風,加強建筑的夏季防熱。
2)充分利用綠化節能,種植成片高大的楊樹,夏季枝密葉繁的楊樹遮擋了強烈的陽光直射,頂層的夏季室內溫度也比同類型的建筑低。充分利用了自然資源,達到了節能的目的。
4、建筑設計嚴格控制體形系數,可有效減少護結構的采暖能耗。
1)建筑的體形系數與建筑的熱損耗成正比,體形系數越大,單位面積對應的外表面積越大,建筑的熱損失就越大。有關研究表明,體形系數每增大0.01,能耗指標約增加2.5%。建筑的體系應當緊湊,減少平面和立面上的凹凸,控制合理的體形系數,是減少建筑外表面熱損失的有效措施。
2)嚴格把住宅建筑的體形系數控制在小于等于0.30,公共建筑的體形系數控制在小于等于0.40條式辦公建筑的體形系數小于等于0.35,點式建筑的體形系數小于等于0.40,應從建筑方案設計時起,就應該綜合考慮各制約因素,權衡節能利弊,兼顧建筑造型,盡可能的減少護面積,使建筑體形不要太復雜,在建筑節能、使用功能布置和建筑造型的諸矛盾中取得平衡。
5、控制建筑窗地面積比,是建筑節能的重要手段。
1)建筑窗戶面積越大,冬季采暖熱損耗越大。現在建筑設計中仍然流行的大面積透明玻璃幕墻,是最典型的耗能實例。一般情況下,應當根據采暖季節和制冷季節性能的熱平衡來決定開窗面積。建筑外窗應有良好的密閉性和隔熱性,減少窗與墻之間空隙的空氣滲透和對流,減小窗和透明玻璃幕墻的傳熱系數,抑制溫差傳熱是降低窗口和透明幕墻熱損失的主要途徑之一。
2)近年來公共建筑的窗地面積比有越來越大的趨勢,住宅設計中客廳大面積落地窗也屢見不鮮。建筑設計在滿足采光要求的前提下應盡量控制開窗面積。在建筑方案設計時,可采用窗地面積比對采光進行估算,滿足節能標準控制的不同朝向的窗墻面積比要求。
3)除控制開窗面積之外,選用保溫性能好、密封性強的窗戶,減少空氣滲透,也是節能的有效技術措施。嚴寒地區應選用“斷熱型材”的門窗框料,使用鍍膜玻璃、中空玻璃等高性能的材料。
6、建筑節能設計必須充分考慮護結構的轉熱性能
建筑設計常用的護墻和一般的內外抹灰做法,遠遠達不到節能標準規定的傳熱系數限值;對護結構不采取有效的保溫措施,根本達不到節能標準的要求。構造的護墻,在磚墻外側增加80mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板后滿足要求。
7、建筑護墻上盡量不留設暖氣壁龕,充分考慮鋼筋混凝土圈梁、過梁、構造柱等“熱橋”作用。
在護磚墻傳熱系數計算時若考慮熱橋作用后求其平均傳熱系數,即使在磚墻外側增加80mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板,平均轉熱系數也會大于0.45 ,不滿足節能標準要求。
8、有效的屋面保溫和隔熱措施是建筑節能設計的重要內容。
以前我們常用厚度的屋面保溫材料加氣混凝土、水泥蛭石、水泥珍珠巖不能滿足要求,只有水泥聚苯板、巖棉板的合格產品才能滿足要求。故在以后屋面保溫材料選用時,應優先用兩種合格產品。
2)夏季炎熱的地區,黑色屋面的蓄熱量非常大,建筑設計時應該考慮有效的屋面隔熱技術措施。
9、加設門斗、住宅保溫門設置
1)公共建筑的性質決定了它的門外開的頻繁,在嚴寒地區的冬季,建筑物外門頻繁,的開啟造成冷空氣大量侵入室內,導致采暖能耗增加。設置門斗可以避免冷風直接進入室內,在節能的同時,也提高門廳的熱舒適性。整個西北地區春節多風沙,加設門斗也可有效的防止風沙進入室內。
2)以前設計的住宅建筑的樓梯間一般沒有進行采暖設計,由于樓梯間入口門頻繁開啟,導致冬季冷空氣直接進入樓梯間,樓梯間保溫尤差。現在建筑設計和采暖設計中,已適當考慮樓梯間的保溫。
四、結語
建筑節能充分體現節能設計的理念,盡量給使用者創造一個健康、舒適、溫馨、節能的工作和生活環境,是我國當前正在發展綠色和節能建筑的方向。
參考文獻:
[1]《青海省建筑節能管理辦法》 青海省建設廳 2005.7.26
[2]《公共建筑節能設計標準》 2008.05.01實施
[3]《民用建筑節能設計標準》(采暖居住建筑部分) 1996.07.01施行
篇11
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。
篇12
2、既有居住建筑節能改造設計中目前存在的問題
(1)北京地區的既有居住建筑不同年代建造的種類多,圍護結構的性能確定比較困難。(2)外窗和陽臺有住戶已自行更換或封閉,傳熱系數沒達到新建居住建筑的規定性指標,在各朝向的透明圍護結構中都占有一定比例,對達到規定的建筑供暖能耗指標有影響。(3)如果依據節能設計標準不同,圍護結構的熱工性能規定性指標不同,計算方法不同,太陽輻射對能耗指標影響也不同。(4)根據以上情況,無法完全按照新建建筑的節能設計標準的規定性要求進行設計,或者說按照規定性指標設計,由于上述問題的存在,有一些建筑比較容易達到耗熱量指標的要求,還有一些建筑的整體能耗無法控制在規定的建筑耗熱量指標要求內。
二、《既有居住建筑節能改造技術規程》
北京市地方標準《既有居住建筑節能改造技術規程》DB11/381正在修編,其中第3.0.4條“節能改造前,應以建筑物耗熱量指標為判據進行建筑物圍護結構性能化設計。實施全面節能改造后的建筑,在保證室內熱舒適水平的前提下,建筑物耗熱量指標不應高于表3.0.4的要求。實施部分節能改造后的建筑,其改造部分的性能或效果應不低于現行行業標準《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ26)的規定。”表3.0.4是行業標準JGJ26權衡判斷的控制指標,修編技術規程以國家行業標準JGJ26給出的建筑物能耗指標做為設計目標,根據節能改造項目的現狀情況進行圍護結構的性能化設計。建筑圍護結構的性能化設計是節能設計的發展方向,但根據有關的經驗和計算,還應結合北京地區的具體情況,給出具體的計算表和主要圍護結構的控制指標,以避免有建筑圍護結構的保溫性能偏低的情況。
三、節能改造的設計方法及計算案例
1、根據北京地方標準《居住建筑節能設計標準》DB11/891-2012的權衡判斷計算表,結合既有居住建筑的特點修改為建筑耗熱量計算表,對實際建筑進行驗算。一些建筑(多層建筑),按照規定項指標設計,可以滿足JGJ26規定的建筑耗熱量指標,但當住戶保留的外窗比例比較大或窗的傳熱系數比較差時,則會達不到GJ26規定的建筑耗熱量指標。
2、一些建筑,按規定性指標達不到GJ26規定的建筑耗熱量指標,要提高外墻或新更換外窗的傳熱系數。
3、一些體型系數比較大的建筑,按規定性指標達不到GJ26規定的建筑耗熱量指標,要提高外墻或新更換外窗的傳熱系數,還可以調整外窗的遮陽系數。
4、一些既有建筑外形比較整齊,體型系數小,按照JGJ26或地方標準的規定性指標,完全滿足JGJ26規定的建筑耗熱量指標,包括由于封閉陽臺使窗墻比加大,或有部分住戶保留自己的外窗時,也可以滿足JGJ26規定的建筑耗熱量指標。如下例一棟高層住宅,如果按照規定耗熱量指標進行性能化設計,圍護結構的保溫性能指標會比較低,所有用控制指標進行計算。
四、結論及建議
根據以上計算分析,建議對北京地區既有居住建筑節能改造的設計目標和方法可以按以下方法確定:
1、既有建筑節能改造的節能目標按照行業標準JGJ26的建筑物耗熱量指標確定。
2、既有居住建筑節能改造性能化設計方法按照根據北京地方標準《居住建筑節能設計標準》DB11/891-2012的權衡判斷計算表修改的建筑耗熱量計算表,根據外窗(包括封閉陽臺)的更新比例進行設計計算。
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隨著我國經濟快速發展,“節能減排”已成為當今社會主要問題。2004年統計我國建筑總面積為389×109 m2,建筑商品能源總消耗約517Mtce(1Mtce=29.31×109MJ),占整個社會總能耗的25.5%[1]。當前我國正處于高速發展時期,每年建筑總量約增加16―20億立方米,達到世界總建筑面積的一半左右[2],其中新建建筑90%不能達到節能標準,導致我國高速發展過程中能源保障工作苦難重重。我國建筑增長速度較快,到2020年建筑總量將是2000年的兩倍,如果不解決好建筑能耗問題,將會嚴重制約我國經濟的快速發展以及可持續戰略。建筑能耗高、能源利用率低是制約我國發展的弊病。研究如何利用相關政策以及綜合節能技術最大限度地降低建筑能耗具有非常重大的現實意義。
一、頒布相關政策機制
1、通過制定和頒布實施建筑節能設計標準,法律法規,頒布了強制性行政命令,屬于典型的計劃經濟管理手段。節能建筑除了需要基本節能設計外,還需要政府頒布相關的政策與條文,用來鼓勵和約束人們對建筑的節能設計。建設部目前已頒布的建筑節能設計標準有:《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)、《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB50019-2005)、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134-2010)、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》(JGJ75-2012)、《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-1993)、《民用建筑節能設計標準》(JGJ26-2010)、《采暖居住建筑節能設計標準》(JGJ132-2009)等標準。
2、隨著社會的快速發展,建筑節能應該嚴格根據市場的產品化前進,通過節能的標準對市場的產品加以評價,實現產品的節能化。建立一種產品的節能管理手段,最大限度的推廣節能產品,增加節能設備的投入。
3、在管理方面。節能部分的管理者應該做好自己職責范圍內的事情,充分保障廣大人民的群體利益,將節能管理涉及到生活的方方面面,呈多元化的趨勢。同時管理者應該對于節能有關的信息加以公開,用以提醒廣大人民的節能意識,使用懲罰與獎勵的制度促進大家節能。
二、綜合節能技術
(一)建筑物本身的節能
建筑節能(包括狹義的建筑節能和廣義建筑節能)的設計應該即包括基礎的節能設計,和電氣、暖通和排水等方面的節能設計,綜合考慮各方面的因素,各個終端設備的使用,機組的確定,以及建筑本體的節能。在建筑的設計過程中,首先根據建筑本身所處的環境與條件確定建筑本體的節能,使建筑負荷降到最低,建筑應以綠色設計,綠色施工為原則,建筑外形采用簡單的造型,盡量減小建筑體形系數,避免建筑過多熱損失。充分利用太陽能、地熱能等可再生能源,大大地降低化石能源消耗。此外,考慮供暖、通風與空氣調節的設計。
(二)建筑設備的節能
社會經濟的快速發展,人們生活條件的提高,由此帶來的設備能耗也不斷增加。其主要體現在:人們對室內環境要求的不斷提高,導致很多用電設備的出現,包括室內取暖設備、室內照明設備和室內加濕設備等,對這些設備的使用無疑會增加建筑能耗,此外,有的人們還會延長設備的使用時間,能耗隨之增大。選擇合適的節能技術能夠保證環境的質量,設備的使用越發起著關鍵性作用,把握好設備的節能,能夠很大減少電能的消耗。
有關建筑使用設備的節能設計,最基本的就是要保證室內環境的舒適性參數,在這基礎上降低設備的能耗,增加設備使用效率。同時開發可再生能源的利用,世界上各個國家都在積極的發展利用可再生能源。可再生能源是可以循環利用的一種能源形式,自然界中可再生能源主要包括太陽能、風能、潮汐能、地熱能、水能、風能、生物質能等。這些能源在世界上儲存的能量非常豐富,取之不盡用之不竭,同時也不存在對環境造成污染等問題。將可再生能源合理的加以利用可以代替或補充大部分煤炭、石油等常規能源,可以解決燃燒常規能源造成環境污染的問題,對于保護環境和降低建筑能耗具有重要的意義。
1、合適、合理地降低設計參數
合理的室內設計參數能夠滿足人們舒適性條件,在滿足人們舒適性條件下,對室內的各種參數進行適當的降低,以健康為前提,可以降低設備的能耗。例如夏季空調的設計參數可以提高一些,如26~27℃,冬季可以適當的降低一些。
2、建筑設備規模要合理
對設備功率進行最優設計。大功率的設備,如果一旦在滿負荷的狀態下運行,導致能源的浪費。功率過小,可能達不到所要求的環境滿意度,就有可能進行二次整修,這樣就會間接增加設備成本。建筑物的供冷范圍和外界熱擾量基本是固定的,出現變化的主要是人員熱擾和設備熱擾,因此選擇空調系統時主要考慮這些因素。同時,應考慮社會經濟的發展,新的電器產品正在出現,應注意在使用的能力,滿足發展周期與發展的需要。
3、建筑設備設計應綜合考慮
在建筑設備使用的同時應考慮到設備的散熱量,如果室大型設備或耗電設備很多,那么它所釋放的熱量會嚴重影響室內環境,建筑設備的散熱量有時會與冷量抵消,能夠起到節能作用。如夏季照明設備所散發的能量將直接轉化為房間熱擾,消耗更多冷量。而冬季照明設備會增加室內溫度,減少加熱的熱量。所以,滿足合理的照明,應采用節能燈光通量高,夏季和冬季能源需求的照明燈具。
4、建筑能源管理系統自動化
建筑能源管理系統(EMS,Building Automation System)是建立在建筑自動化系統(BAS,Building Automatic System)的平臺之上,是以節能和能源的有效利用為目標來控制建筑設備的運行。根據能源供應系統工作特點,研究制定能源系統控制策略,降低建筑能耗。運行能耗是建筑能耗重要組成部分,優質高效的管理可以大幅度降低能耗。目前建筑能源供應系統普遍存在長時間的大流量小溫差運行的問題,相關設備也造成巨大的能源浪費,要實現能源系統的運行節能,必須形成一整套良好的控制策略,精準的監控系統和高效的執行系統。
(三)建筑節能中的行為節能
節能是一個具有中國特色的新概念,這意味著在人們的需求方向發展的能源消費系統中減少不必要的能源浪費行為有利于節能。
行為節能和我們:1)節能洗衣;2)節能裝修;3)農村住宅使用節能材料;4)合理使用空調設備;5)合理使用電風扇;6)合理采暖;7)農村住宅使用太陽能供暖;8)采用節能的家用照明燈;9)采用節能的公共照明方式。
(作者單位:天津城建大學經濟與管理學院學院)