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1、北方城鎮采暖能耗
我國北方城鎮采暖能耗占全國建筑總能耗的36%,為建筑能源消耗的最大組成部分。單位面積采暖平均能耗折合標準煤為20kg/m2·年,為北歐等同緯度條件下建筑采暖能耗的2~4倍。能耗高的主要原因有3個。一是圍護結構保溫不良。二是供熱系統效率不高,各輸配環節熱量損失嚴重。三是熱源效率不高。由于大量小型燃煤鍋爐效率低下,熱源目前的平均節能潛力在15%~20%.
2、大型公共建筑能耗
目前我國有5億m2左右的大型公共建筑。耗電量為70~300kwh/m2·年,為住宅的10~20倍,是建筑能源消耗的高密度領域。調查結果表明,這類建筑能源浪費現象仍較嚴重,有很大的節能潛力。
3、住宅與一般公共建筑的非采暖能耗
我國城鎮的住宅總面積約為100億m2.除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活熱水、家電、空調等,折合用電量為10~30kwh/m2·年,用電總量約占我國全年供電量的10%.一般公共建筑總面積約55億m2.用電總量約占我國全年供電量的8%.
目前這兩類建筑的能耗水平低于發達國家,這主要是由于建筑提供的服務水平不高。由于我國能源費用相對于居民收入偏高,絕大部分城鎮住宅的用電水平較低,生活熱水用量遠小于發達國家水平。
隨著生活水平的提高,住宅和一般公共建筑內用戶提出了更高的建筑服務水平要求。此外,近年來在一些大城市出現了一批高檔豪華住宅,戶均用電水平幾倍甚至幾十倍于普通住宅,此類高能耗住宅有大幅增長的趨勢。對于能耗原本較低的一般辦公建筑進行二次裝修和加裝中央空調系統,盲目提高建筑內部的“豪華性”,也會造成此類建筑能耗的成倍增長。
4、農村生活能耗
我國農村建筑面積約為240億m2,總耗電約900億度/年,生活用標準煤0.3億噸/年。
目前我國農村的煤炭、電力等商品能源消耗量很低。根據調查,目前農村建筑使用初級生物質能源的能源利用效率很低,并在陸續被燃煤等常規商品能源所替代。如果這類非商品能源完全被常規商品能源所替代,則我國建筑能耗將增加一倍。
5、長江流域采暖需求
我國長江流域以往的建筑設計都沒有考慮采暖。目前夏季空調已廣泛普及,而建設采暖系統、改善冬季室內熱環境的要求也日趨增長。
預計到2020年,長江地區將有50億m2左右的建筑面積需要采暖。預計每年將新增采暖煤1億噸標煤左右,接近目前我國北方建筑每年的采暖能耗總和。
我國建筑能耗發展趨勢
我國能源供給和經濟發展必須考慮新增建筑所需的能源供給問題。按照目前的建筑能耗狀況,到2020年我國建筑能耗將比2004年增加2.5億噸/年標煤和新增耗電5800~6300億度/年,總計折合電力約1.3萬億度,新增量相當于目前建筑總能耗的1.3倍。
根據發達國家經驗,隨著城市發展,建筑將超越工業、交通等其它行業而最終居于社會能源消耗的首位,達到33%左右。我國城市化進程如果按照發達國家發展模式,使人均建筑能耗接近發達國家的人均水平,需要消耗全球目前消耗的能源總量的1/4來滿足中國建筑的用能要求。因此,必須探索一條不同于世界上其他發達國家的節能途徑,大幅度降低建筑能耗,實現城市建設的可持續發展。
當前建筑節能的重要問題
當前我國各級政府高度重視建筑節能。我們認為,要研究建筑節能的突破點,優化配置有限資源,進而推動我國建筑節能事業取得重大進展。
1、走出集中供熱分戶計量改革的困境
改變供熱計量按面積收費的方式,實行“分戶計量,按熱量收費”的目的一是促進建筑保溫,二是鼓勵行為節能。但分戶計量不易操作。
采用分樓計量可以使計量改革工作走出困境。如果對每座建筑的用熱總量進行計量并據其收費,樓內各戶按面積分攤,計量工作可大大簡化,可操作性強,分戶墻傳熱等各種問題也可迎刃而解。按整座建筑供熱量計量收費同樣可激勵新建建筑采用保溫措施和推進既有建筑的節能改造。為了減少樓內局部空間過熱的問題,可推行“供水溫度分樓可調”新技術,采用混水或換熱的方式調節每座建筑入口的供水溫度,在建筑內實行“大流量、小溫差、低水溫”供熱方式,在室外管網實行“小流量、大溫差”的循環方式。可大幅度降低集中供熱系統的熱損失,從而顯著降低北方地區集中供熱能耗。
2、長江流域不宜發展大規模集中供熱或熱電冷三聯供
目前在長江流域建設大型熱電聯產集中供熱和熱電冷三聯供項目,無論是以燃煤還是以燃氣為動力,都存在很多的能耗不合理問題。長江流域地區冬季短夏季長,而夏季使用發電余熱制冷時的制冷效率僅為電制冷效率的20%左右。采用集中供冷要依靠大型循環管網輸送冷水,這直接導致循環水泵電耗增加。
長江流域的特點是:冬季短,室外溫度多在0℃左右;夏季長,普遍需要空調;梅雨期需要除濕;地表水資源豐富。對于這種氣候與自然條件,應該發展各種熱泵方式,系統解決采暖和空調需求。
3、科學規劃南方地區建筑節能工作
我國南方地區建筑節能重點在于改善圍護結構的保溫。針對南方的氣候條件,應推廣各種屋頂遮陽、外墻遮陽、窗戶外遮陽等措施,以減少太陽輻射;加強各種自然通風手段,通過自然通風縮短空調運行時間;開發和推廣主動或被動式除濕裝置,降低室內濕度,適當提高室內空調溫度等,都可以產生更大的節能效果。
4、探討社會主義新農村的可持續發展的能源消耗模式
我國農村土地資源相對充足,建筑容積率低;秸稈、薪柴、糞便等生物質能源豐富,生物質能源的生成物可被充分利用。農村的能源供應方式應以可再生能源為主,按照循環經濟方式,發展沼氣、生物質的高溫熱解制氣、太陽能光熱和光電應用以及風力發電。發展可再生能源替代常規商品能源的經濟效益和可操作性也遠高于城市。
5、發展和推廣低能耗大型公共建筑技術
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4.0.4:外窗(包括陽臺門的透明部份)的面積不應過大。不同朝向、不同窗墻面積比的外窗其傳熱系數應符合表4.0.4的規定。(表4.0.4略)
4.0.6外窗宜設置活動外遮陽。
該標準對外窗保溫性能(傳熱系數K)作了具體規定,并建議外窗設置活動外遮陽,但標準對外窗隔熱性能(遮陽系數SC或太陽傳熱因子SHGC)沒有作出具體規定,不能不說是該標準的一個不足。實際上,我國夏熱冬冷地區居住建筑的節能不僅與外窗的保溫性能,而且與外窗的隔熱性能緊密相關的。
本文首先確定了夏熱冬冷地區基準性住宅和住宅節能方案,并選取上海、南京、武漢和重慶4個代表性城市作為分析對象,使用美國勞倫斯.伯克力國家實驗室開發的DOE-2軟件,對基準性住宅和3000多個節能方案進行摸擬計算,分析外窗傳熱系數(K)和遮陽系數(SC)對居住建筑能耗影響,并提出相應的看法和建議.
一、基準住宅的確定
(一)基準住宅模型是一座六層樓住宅,建筑平面如圖1所示。
基準住宅熱工參數和計算條件如下:
1、室內溫度設定:冬季16℃,夏季26℃;
2、外墻:24cm粘土實心磚K=1.833W/(m2·K);
3、屋頂:砼板+保溫板K=1.872W/(m2·K);
4、外墻面太陽輻射吸收系數ρ=0.7;
5、外窗:普通單玻鋁合金窗,K=6.0W/(m2·K),SC=0.9;
6、建筑平均窗墻面積比:CM=0.3009;
7、換氣次數:n=1.5;
8、設備能效比:冬季EER=1.0,夏季EER=2.2;
9、內熱源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中顯熱180W,潛熱71W)。
(二)4個城市基準住宅全年能耗值計算結果
從表1可看出,4個地區住宅夏季空調能耗均占全年采暖與空調總能耗20%或以上,而夏季空調能耗中外窗太陽輻射傳熱占了相當大的比例,因此夏熱冬冷地區居住建筑節能中,外窗隔熱性能是不可忽視的重要因素。
表1城市上海南京武漢重慶
年采暖空調總能耗P總(kWh/m2)146.67164.27157.60116.67
年采暖能耗P暖(kWh/m2)116.98131.88117.6079.38
年空調能耗P空(kWh/m2)29.6932.4040.0037.29
空調能耗占總能耗比例%20.2419.7225.3831.96
二、節能方案的選擇
1.室內溫度設定:冬季16℃,夏季26℃;
2.外墻:24cm粘土實心磚+保溫K=1.0W/(m2·K)和K=1.5W/(m2·K);
3.外墻面太陽輻射吸收系數ρ=0.7;
4.屋頂:砼板+保溫板K=1.0W/(m2·K);
5.換氣次數:n=1.0;
6.設備能效比:冬季EER=1.9,夏季EER=2.3;
7.內熱源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中顯熱180W,潛熱71W);
8.建筑窗墻面積比CM變化范圍:0.2498,0.3009、0.3535,0.3895,0.4256,0.4718;
9.外窗K和SC變化范圍:
K—6.0,5.5,5.0,4.5,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0;
SC—0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3。
三、外窗保溫隔熱性能(K、SC)對住宅能耗的影響
本文通過3000多個節能方案的摸擬計算,選取代表性數據,繪制了外窗K值分別為3.0、4.5、6.0時的P-SC曲線圖。圖中,P總為全年采暖與空調總能耗,P空為夏季空調能耗,建筑平均窗墻面積比CM=0.3009。
從以上各地的P—SC曲線圖可看出:
1.當建筑平均窗墻比CM不變,外窗K值增大(保溫性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗K值從0.3增大到0.6時,全地區各地住宅年總能耗平均增大15%左右.但K值變化對住宅夏季空調能耗影響不大。
2.當建筑平均窗墻比CM不變,外窗SC值增大(隔熱性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗SC值從0.3增大到0.9時,全地區各地住宅年總能耗平均增大9%左右,但東部上海、南京等地增大值小于中西部武漢、重慶等地增大值;SC值變化對住宅夏季空調能耗影響甚大,如在重慶,SC從0.3值增大到0.9時,空調能耗增大約20%。總之,SC值的變化,不僅對住宅夏季空調能耗,而且對全年總能耗均有影響,因此夏熱冬冷地區居住建筑節能應考慮外窗遮陽隔熱性能的影響。
表2列出了外窗K、SC值變化對住宅全年采暖與空調總能耗影響的部分數據。
四、夏熱冬冷地區外窗熱工性能節能設計
通過分析,在保證住宅節能50%的目標下,本文提出夏熱冬冷地區外窗傳熱系數K和遮陽系數SC(太陽得熱因子SHGC)的限值表3,供設計人員和今后對該標準修改時參考。
夏熱冬冷地區居住建筑外窗的傳熱系數和遮陽系數限值表3外墻外窗遮陽系數SC(SHGC)外窗的傳熱系數K[W/(m2·K)]
平均窗墻面積比CM≤0.25平均窗墻面積比0.25<CM≤0.30平均窗墻面積比0.30<CM≤0.35平均窗墻面積比0.35<CM≤0.40平均窗墻面積比0.40<CM≤0.45
K≤1.0D≥2.5ρ=0.70.9(0.80)≤6.0≤6.0≤5.0≤4.0≤3.0
0.8(0.71)≤6.0≤6.0≤5.5≤4.5≤3.0
0.7(0.62)≤6.0≤6.0≤5.5≤5.0≤4.0
0.6(0.53)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.0≤4.0
0.5(0.44)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.0≤4.0
0.4(0.36)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.5≤4.5
0.3(0.27)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.5≤4.5
K≤1.5D≥3.0ρ=0.70.9(0.80)≤5.5≤4.0≤3.5≤2.5---
0.8(0.71)≤5.5≤4.0≤4.0≤3.0≤2.0
0.7(0.62)≤5.5≤4.5≤4.0≤3.0≤2.5
0.6(0.53)≤6.0≤5.0≤4.5≤3.5≤3.0
0.5(0.44)≤6.0≤5.0≤4.5≤4.0≤3.5
0.4(0.36)≤6.0≤5.0≤4.5≤4.0≤3.5
0.3(0.27)≤6.0≤5.5≤4.5≤4.0≤3.5
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1主動式太陽能采暖
主動式太陽能采暖主要是通過集熱裝置來吸收太陽能并由熱媒將所吸收的熱量送入儲熱裝置并加以利用。它對太陽能的利用效率較高,不僅可以供暖、供應熱水,還能用于制冷等方面,但存在陰雨天氣集熱效率嚴重下降等缺點。近幾年已在我國的城鄉得到了廣泛的推廣與使用。
1.1太陽能熱水器系統
在民用建筑中主要使用的是熱度不高的熱水,而將太陽能轉化為溫度不高的熱水只要用簡單的裝置即可實現,因此被廣泛采用。供應熱水可以采取集中的方式,也可以用于單獨的住宅中。集中供應熱水,需要有一定物業投資,可以采取染油或燃氣鍋爐的作為輔助加熱系統,可以取得顯著的經濟和社會效益,適用于人口較集中的城鎮小區、賓館等民用建筑。單獨供應熱水,設備簡單,不需要專門的管理人員,適用于城鄉各類民用建筑。目前在我國市場上常見的太陽熱水器按其集熱裝置的不同分為以下幾類:
1.1.1平板式熱水器
由平板式太陽能集熱裝置和儲熱水箱組成,一般采用自然循環運行方式。熱效率高,金屬管板式結構、免維護、長壽命、性價比高。對于珠江流域等冬天不結冰的南方地區,選取用平板式太陽能集熱器是非常合適的。平板型太陽能集熱器的缺點是不抗凍。
1.1.2真空管熱水器
由真空管太陽能集熱裝置和儲熱水箱構成,一般采用自然對流換熱。真空集熱管不但熱損系數小,而且性價比也比熱管、U型管等要高。對于長江、黃河流域冬天會結冰但冬天氣溫高于-20°C的地區,選用真空管太陽能集熱器是比較合適的,既可以抗凍又具有較好的集熱能力,但是真空管太陽能集熱器的主要缺點是:不承壓、易結水垢、易爆裂。
1.1.3悶曬式熱水器
是集集熱與貯熱為一體的整體式熱水器,一般由二至三個涂黑的圓筒組成,維護方便,結構簡單、造價低廉,缺點是夜間散熱大,熱水不能過夜使用且在冬季也不能使用。目前在中國的產量正在逐步的減少,但在農村有較大的應用面積。
1.1.4熱管式熱水器
由熱管太陽能集熱裝置和儲熱水箱構成,一般采用自然對流換熱。具在-40℃的低溫狀態下也不會凍裂,熱管內介質工作壓力低,即使管壁溫度高達300℃,也不會“爆管”。對于東北、內蒙、新疆等冬季氣溫低于-20℃地區的選用熱管式熱水器就比較適合。但缺點是熱管的造價過高且熱效率較低。
1.1.5U型管熱水器
U型管式太陽集熱器主要針對于溫度要求較高溫度工業熱水,一般溫度在70-90°C,它不但可承壓而且產水溫度高,價格又比熱管低。但在民用建筑里的應用比較少。
1.1.6其他類型熱水器
熱管真空管熱水器、真空管悶曬式熱水器、U型管式真空管等,其原理不過是前面幾種集熱方式的綜合,這里不再做專門的論述。
1.2太陽能熱泵采暖系統
太陽能熱泵采暖系統一般是指利用以太陽能直接輻射能量和空氣中所儲存的太陽能為作為蒸發器熱源,輔以少量的電能驅動太陽能熱泵而將換熱器作為冷凝器的采暖系統。并可與制冷系統相結合用于夏季制冷。太陽能熱泵采暖系統主要由熱泵機組、輔助熱源系統和太陽能集熱系統三部分組成。太陽能集熱板放置于室外平地或屋頂,板內有制冷劑流動,通過吸收太陽輻射能和空氣中的熱能汽化,再經壓縮機壓縮制熱后,與管殼式熱交換器中的水換熱,將水加熱到60℃用于供暖或生活用水。冬季太陽輻射量較小,環境溫度很低,使用熱泵進行太陽能低溫集熱,直接收集太陽能進行采暖。太陽能熱泵采暖系統主要特點是花費少量電能就可以得到幾倍于電能的熱量,同時可以有效地利用低溫熱源,這是太陽能采暖的一種有效手段。例如利用雙向式熱泵技術,冬天向建筑供暖,投入1KWH的電力,可得到約4KWH的熱能,夏天在向建筑提供冷能的同時提供衛生熱水,投入1KWH的電力,可得到約7KWH的熱能和冷能。熱泵供熱系統節能高達70%,節能效果非常顯著。
2被動式太陽能采暖
最簡單的被動式太陽能設計是那種之間獲得式設計,即讓陽光直接照射到建筑上并加熱它。太陽光的熱量儲存在建筑物固有的蓄熱體里,如混凝土、大理石地面或是石墻,都能儲存并緩慢地釋放熱量。被動式太陽能采暖一個共同特征就是,朝南開一扇大窗,并采用保溫性能好的建筑材料做墻體,且蓄熱體一般置于這種好的保溫材料做成的隔熱墻之中。蓄熱體一般指可以儲存熱量的集熱體,多采用附屬于隔熱墻的形式存在于建筑物的墻體之間。隔熱墻是由8到16英寸厚涂黑的石墻、熱吸收材料、覆蓋并距涂黑石墻3/4到6英寸距離的單層或雙層玻璃。太陽光的熱被儲存在玻璃和黑材料之間的空氣中,通過涂黑的石墻慢慢地傳導到建筑物的內部。
3太陽能發電系統
家庭太陽能發電系統主要由逆變器、控制器、蓄電池組成,其光電轉換率可達到19%-35%。逆變器是光伏發電系統的核心部件,負責把直流電轉換為交流電以供交流負荷使用。控制器對所發的電能進行調節和控制,一方面把調整后的能量送往直流負載或交流負載,另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存,當所發的電不能滿足負載需要時,控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后,控制器要控制蓄電池不被過充電。當蓄電池所儲存的電能放完時,控制器要控制蓄電池不被過放電,保護蓄電池,同時并網市政供電系統,保證用戶的正常用電。
4太陽能在制冷方面的開發和設計
目前,利用太陽能制冷空調不外有兩種方法,一是先實現光-電轉換,再以電力推動常規的壓縮式制冷機制冷;二是進行光一熱轉換,以熱能制冷。前者系統比較簡單,但以目前的價格計算,其造價約為后者的3—4倍,因此國內外的太陽能空調系統至今仍以第二種為主,而后者又多采用吸收式太陽能制冷系統,一般來說吸收式制冷是液體氣化制冷的一種,它和蒸汽壓縮式制冷一樣,是利用液態制冷劑在低壓低溫下氣化已達到制冷的目的,所不同的是:蒸汽壓縮式制冷是靠消耗機械功使熱量從低溫物體向高溫物體轉移;而吸收式制冷則靠消耗熱能來完成這種非自發過程。并且吸收式太陽能制冷系統具有對熱源溫度要求低,可以在比較大的熱源溫度波動范圍內工作的優點。該類系統的研究和利用得到了國際上極大的關注。其他例如太陽能噴射式制冷系統近幾年也取得了廣泛的關注。
5今后太陽能利用的發展前景
現在太陽能的利用已得到世界各國的普遍重視,太陽能的利用也到了一個新的發展階段,這一階段是加上太陽電池應用,為建筑物提供采暖、空調、照明和用電,完全能滿足這些要求,稱為“零能房屋”,并采用新的建筑一體化和模塊化的設計從而實現太陽能技術和建筑藝術完美結合。這種一體化的設計思想是由美國太陽能協會創始人施蒂文、斯特朗20年前所倡導的,由于當時太陽能電池過于昂貴,無法實施。如今隨著太陽能技術的不斷進步和完善,其一體化思想的實現已成為可能。目前已經在我國建成經過了特殊設計太陽能建筑,該建筑是完全依賴太陽能提供熱水、制冷、取暖、照明的“零能耗”的新型太陽能建筑示范樓。其建筑物耗熱量指標小于10W/m2,建筑自身節能水平達到75%,考慮太陽能等可再生能源的利用,綜合節能率超過了90%。建筑熱工設計指標遠高于國家節能50%標準并且達到歐洲現行最高的節能標準。從建筑使用中節約的能源費用角度去計算是具有明顯效益的經濟和社會效益的。由于采用了一體化和模塊化的設計思想,使太陽能技術和建筑藝術取得了完美的結合。
參考文獻:
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引言
有人說建筑是凝固了的詩,其實,建筑比詩更華美,更厚重,更感人至深。建筑不僅是技術與藝術的結合,還滲透著由歷史積淀而來的人文情懷。任何建筑,反映的不僅是那個時代的建筑科學與技術的發展水平。還折射出了那個時代人們的精神風貌與審美情趣,立體的反映出時代的價值觀與生活方式。古代帝王與宮殿的恢宏精致凸顯了皇權的威嚴與倫理的咄咄逼人;陵墓與壇廟的莊嚴肅穆昭示著古人對“慎終追遠”的重視;疊山理水的山莊、園林,把山、水、石、樹融匯一體,又是中國文化追求適意自然與詩意自然的表現;中國古代建筑不張揚的個性,而以建筑群體的和諧為至境,也是中國文化追求有序、和諧的絕佳體現。
1 我國古建筑的歷史與現狀
我國古建筑大部分采用木、磚瓦和土為主要建筑材料,盡管可以就地取材,但是很容易損壞,特別是木結構的建筑,其具有易燃、易腐蝕的特點,使得古建筑一旦受到火災及長時間的腐蝕,就會整體倒塌,所以木結構的古建筑很難完整的保存下來。于公元782年建造的山西五臺山的南禪寺大殿是目前保存下來最為久遠的地上建筑,但是此建筑規模很小,而且不能代表唐代建筑技術的最高水平。我國木結構的歷史相當悠久,最具有代表性的是浙江余姚河姆渡的木結構構件,但是大部分比較輝煌的木結構建筑比如秦朝的阿房宮、唐朝的大明宮等均剩下了一些難以辨認的土臺。特別是在日本帝國主義侵略中國期間,我國的古建筑被大量的毀壞,比如山西境內的純陽宮、三清殿、關帝廟、大佛寺,山東的寺廟、古塔等均被毀壞。而且在期間,在戰爭期間保留下來的古建筑由于種種原因很多又被毀壞。改革開放以來,人們開始認識到古建筑對于我們的歷史和文化有著很重要的作用,我國開始對一些毀壞的古建筑進行修復,取得了一定的效果。比如,我國有名的園林城市蘇州在得知常州將對荷花池地區的老街區進行改造后,及時的購得幾處古建筑,并進行編號繪圖,然后再蘇州進行異地復建,從這件事情我們可以以看出,我國的古建筑正在從被視為破舊而拆除,到被視為新的資源而加以利用開發,實現了在保護的基礎上進行綜合的利用,這為我們保護古建筑提供了新的思路。
2 我國古建筑的歷史文化價值
我國的古建筑具有豐富的文化內涵,在五千年來形成的建筑形式、建筑裝飾等都是中國古建筑歷史文化豐富的營養元素,為當今的城市化進程、城市的規劃建設、城市環境綠化等提供了豐富的營養和借鑒的源泉。我國的古建筑是中華民族深厚的文化沉淀的載體,具有稀缺性和不可再生性的特征,需要我們用科學和發展的視角對其進行繼承和保護。在我國目前經濟社會發展十分迅速的時代,要研究并充分利用我國古建筑的文化,挖掘其中的文化精髓,以為建設中國特殊的社會主義經濟和文化服務。我國的古建筑總結起來主要體現了如下幾種文化:
2.1我國的古建筑一般都是充分利用自然條件,比如依山傍水、就地取材,因地制宜且盡能用豐富的風格和外形表達一種不強求、不攀比的一種地域性建筑歷史文化。比如在黃河中游的黃土地帶,由于土層厚,土質松軟,且雨量比較豐富,曾經遍布森林,這使得古代人用木材和黃土架構房屋得以定居下來,這些房屋大多以木材為構架,以黃土為墻壁,屋頂鋪有草泥;而在中國的南方,房屋的建筑材料除了土木外,多采用竹子和蘆葦;而我國的山區則廣泛運用石材,以條石筑壁,片石敷頂。我國古代這種因地制宜的這種建筑歷史文化,對當代的價值就是借鑒古代的這種思想,實現豐富多彩的城市風格。在這個過程中,除了保護自然環境外,更主要的是根據當地的地方特色和民族特色,依據當地的建筑審美和生活習俗進行建筑的建造工作,避免出現在城市建設中千城一面的現象。
2.2我國的古建筑歷史文化中講求秩序,這與我國幾千年來等級森嚴的封建制度有很大的關系,其是當時社會秩序的一種體現。而在當代這個經濟和社會高度發達的情況下,我們借鑒中國古建筑這種秩序的特征的關鍵是構建科學有序的城市空間。對于當代社會來說,主要的是一個城市要有一個合理的建設規模、適當的城市密度及嚴格的城市管理制度。也只有在這種科學的秩序的約束下,城市各項生活才能有序的進行,比如,在城市的功能區劃定下來后,我們必須服從;區域的容積率確定了,我們就應該按照這個容積率去進行建設活動,也只有這樣,才能為和諧社會和宜居環境提供必要的保證。
2.3中國的古建筑的結構形式和空間布置都是以人性化為準則,一切為了方便生活,一切從方便生活出發。我國古建筑的這種歷史文化價值,對當代的城市化建設有著很深遠的影響。城市最基本的功能經濟和人居,這兩個基本功能之中,發展經濟的目的是為了改善人們的生活質量,提高人們的居住環境。而在一個城市中要體現這種歷史文化價值就需要在城市規劃上,用滿足和服務人民的生活需要作為基本思想,力求創造和諧的居住環境和人與自然和諧統一的生活環境,在進行各項建設的過程中,要圍繞人的全面發展和需求,嚴禁為了發展經濟而破壞人居環境。另外,在城市規劃功能的定位上,必須充分考慮人居功能的需要,以經濟建設為中心,這是社會主義初級階段的中心工作,但是在城市的功能空間的劃分中,人居功能是第一位的,因為發展經濟的最終目的就是為了提高人民的生活質量和改善人民的生活環境。
2.4我國大部分古建筑都可以用簡樸這個詞來形容,這不僅是中國建筑歷史文化的一個部分,也是社會生活的一個反映。中國古建筑的這種文化,對我們當代仍有很大的價值。比如,在城市建設中,不能一味的追求大廣場、大馬路;在城市的綠化上,追求一些名花名木,有的甚至將千年大樹從外地移植過來;在建筑的形式上,追求外立面的標新立異,但是需要花費大量的資源和人力,在運營和維護過程中也需要大量的資金,這些違背我國幾千年來的簡樸的建筑歷史文化,也不適應我國社會發展的需要,應嚴格審核,規范到我們政府倡導的節約低碳的生活上來。
3 如何能更好的繼承好古建筑歷史文化
我國古建筑歷史文化的特點及對我們當代社會所具有的歷史文化價值在前面已經進行了介紹,下面簡要介紹更好的繼承古建筑的歷史文化的兩點措施:
3.1對保存到現在的古建筑進行必要的保護,要在保護中進行修繕,這個修繕不是縫縫補補的概念也不是推倒了重來,是保證古建筑的原貌。這里需要注意的是,除了古建筑本身,還應切實保護好古建筑周圍的那種歷史文化氛圍。
3.2不能濫用仿古措施,對于新建的工程,除了為配合古建筑及一些個別環境的情況下,需要建造仿古建筑外,應禁止出現克隆古建筑的現象,違背了我國古建筑的歷史文化,也與我國政府倡導的因地制宜和簡樸的建筑形式不相適應。
4 結束語
中國的古建筑不僅有外觀的瑰麗華美,更具深深地文化內涵。無論是小橋流水的庭院,還是巍巍高聳的殿堂,無論是斑駁陸離的雕飾,還是長河落日的雄關,都能于其中品味到歷史的滄桑,與古人進行精神的溝通。更是當時的社會和歷史環境下的一種文化沉淀,具有很高的研究價值。
參考文獻:
篇5
關鍵詞 :DeST軟件;操作流程;能耗模擬計算
中圖分類號:TU201.7 文獻標志碼:A 文章編號:1000-8775(2015)04-0068-03
稿日期:2015-01-20
作者簡介:李陽馭(1990-),男,漢族,湖南長沙人,碩士研究生,專業:管理科學與工程。
1、引言
我國實行改革開放以來,經濟實力得到了飛速增長,人們對于建筑功能的要求隨著時代的變遷而發生改變,由以前功能比較單一的住房需求進而轉向功能多元化的住宅需求模式。目前我國建筑行業耗能總量約占社會總能耗的三分之一以上,其中住宅耗能所占比重逐步加大,尤其以住宅圍護結構方面的能耗損失更為嚴重,非常不利于經濟可持續發展。所以,住宅能耗研究工作已經成為世界各國關注的焦點,同時也是各國關注的重要科研課題之一。目前,從國內外建筑評價體系的發展狀況來看,針對住宅建筑的節能評價體系的研究尚處于起步階段,目前涉及的建筑評價方法主要有建筑節能性能評價和綠色建筑評價體系。本文重點運用建筑能耗計算軟件DeST(Designer´s Simulation Toolkit),采用動態模擬計算分析和數據比較的方法,定義住宅圍護結構參數,構建住宅能耗量推理計算公式,為住宅工程建設項目能耗的動態模擬提供計算方法,為今后住宅建設項目節能設計方案提供借鑒。
2、DeST軟件功能與操作流程
DeST軟件主要用于住宅建筑的全年動態模擬分析計算、住宅建筑熱環境影響效果研究、住宅建筑熱環境指標的分析、其他終端設備經濟性研究和住宅建筑功能區溫度分析研究等領域。
為了將整個模擬建筑的不同部位單獨分開模擬計算,DeST主要是通過對建筑不同部位單獨進行參數設置來分開進行模擬計算的。
1、建筑繪圖
描述建筑樓宇的拓撲結構:繪制建筑平面圖、建立樓層、畫分隔墻體、識別房間、添加門窗、房間標注。最后全樓拓撲檢查,通過后即確定建筑構圖形式。
2、建筑描述與系統描述
描述建筑物的各項參數,如外墻、內墻、屋面、樓板、門窗等參數;以及建筑方位、建筑朝向角度、建筑地理位置、通風換氣頻率、內擾參數等;還包括空調系統的各項參數,如空調開停時間、添加系統、系統風量變化范圍、空氣處理室屬性等功能。
3、建筑計算預處理
執行“動態模擬計算”中的“建筑動態計算預處理”命令,可對整個建筑進行檢查,確定整個建筑的完整性和門窗布置的合理性,自動刪除一些歧異的圍護結構,并且自動加入房間標識和內擾。若全樓檢查未獲通過,則要對存在問題的地方作相應的修改,直到檢查通過,建筑構圖和系統描述階段的工作才告完成。
4、計算結果統計報表輸出
計算結果統計報表輸出命令是將DeST計算出的數據結果以Excel報表的形式表現出來,里面的數據大部分是關于能耗分析的數據。
3、建模與參數設置
DeST建筑能耗動態模擬軟件是結合CAD圖形處理的基礎上進行參數設置的,是一款基于CAD圖形畫法的應用型研發軟件,同時也對CAD的優點進一步優化,對其缺點進行改善,顯得更加專業化和人性化,計算結果更為精準。
3.1 DeST建模步驟
建模的詳細步驟為:先輸入工程項目的具體名稱,然后新建樓層,在新建樓層的基礎上,設置每個樓層的層高,畫出墻體,由于本軟件特點,墻體的畫法應根據圖紙的相應尺寸大小進行設置;布置平面內房間的位置,設置房間的功能,根據這個定義可以區分不同房間不同的參數進行自動分配,包括室內溫度控制、人們的各項環境要求;然后是對門窗進行設置,在軟件中門窗的相對位置對于建筑的整體能耗影響比較小,可忽略不計,這是本軟件應用的一個設置特點。描述建筑方位,包括地理位置,建筑各個朝向的角度等,這對太陽輻射角度的影響比較大。
3.2 住宅圍護結構參數定義
所有的參數定義完成后進行建筑模擬計算預處理,軟件可以根據不同功能區進行自動參數分配,最后輸出一系列EXCEL能耗數據報表。DeST軟件定義了住宅圍護結構(墻體、屋面、門、窗)材料參數,下面以墻體材料參數為例列表如下,見表3.1。
住宅圍護結構各部位材料參數表所列出的項目是平時建筑工程中應用較為廣泛的傳統材料和各個材料的相應性能參數,主要包括圍護結構的外墻、內墻、門窗、樓板和屋面等。當這些參數被逐一輸入到軟件中進行計算時,由于不同的材料和不同的物理特性,經過計算后的各自平均傳熱系數都不一樣。結合以上數據表格,可以得出:那些常規材料一般熱阻較小,所使用這些材料的圍護結構傳熱系數比較大,導致其熱量的散失比較嚴重。
3.3 住宅能耗推理計算公式
為了便于理論的推導,假定建筑各樓層的面積相等,中間標準層的建筑功能分區和圍護結構、窗墻面積比等也一樣,根據建筑物傳熱原理,對于高層住宅建筑物的能耗計算,可采用下列公式進行推導分析:
建筑物為n層時的單位建筑面積耗能量指標Qn計算公式為:
式中:Qn代表建筑物在n層時單位面積的耗能量,單位為:(kW·h/m2);
Qm代表建筑物在m層時單位面積的耗能量,單位為:(kW·h/m2);
Q標準代表建筑物在標準層時單位面積的耗能量,單位為:(kW·h/m2);
f為建筑物計算樓層的面積;n,m為建筑物的層數,且m<n。
4 實證計算
4.1 項目概況
湖南省株洲市某小區住宅工程建設項目,項目總投資6.10億元,規劃總用地面積16265.7平方米,規劃可建設用地面積16013.9平方米,總建筑面積83509平方米。本項目共包括6幢住宅建筑和相關配套公建、商業建筑,A1A2棟為一組有兩棟16層的住宅組成的高層單元式住宅建筑;C棟為一棟31層的塔式高層住宅;D棟為一棟19層的塔式高層住宅;B1B2為一組由兩棟31層高層住宅組成的單元式住宅;地下室一層和二層主要功能為車庫。本項目計劃工期為:2012年9月開工,2013年12月竣工。
4.2 節能措施前住宅模型能耗的動態模擬計算
本文采用居住能耗模擬計算軟件DeST對建筑能耗進行模擬分析計算。由于本項目建設規模較大,故選取本項目中的A1棟住宅樓作為能耗比較對象。將A1棟住宅樓基本數據在軟件建模時輸入到各相應參數里面,從而可以得出相應的數據結果。
設定本項目建筑選材以常規材料為主,本模型設定墻體結構為:20mm水泥砂漿+240mm墻磚+20mm水泥砂漿;屋面結構:20mm內粉刷+100mm鋼筋混凝土+20mm水泥砂漿+5mm隔汽層+25mm水泥膨脹珍珠巖350+20mm水泥砂漿+5mm卷材防水層+5mm礫砂外表層;戶門:25mm松木云杉熱流方向垂直木紋門;戶窗:12mm平板玻璃。
所選取建筑模型按照我國相關節能標準執行,具體為:
(1)室內溫度參數設定:夏季設計為26℃,冬季設定為18℃;
(2)室外溫度的設定根據項目所處地氣象典型年的數據進行設置;
(3)制冷和空調采暖時,換氣通風次數根據實際情況設置,本項目采用1.0次/h;
(4)空調額定能效比系數選用2.5的;
(5)室內照明的熱平均強度為0.0141kWh/(m2/d),室內其他得熱平均強度為4.3W/m2。
由于A1座高層住宅共包含56戶,為了便于計算結果的直觀性,本次能耗分析模擬計算以一套標準戶型作為基準。軟件運算后可直接輸出節能措施前建筑模型能耗EXCEL報表。
4.3 節能措施后住宅模型能耗的動態模擬計算
節能技術運用后,本模型設定墻體結構為:20mm水泥砂漿+100mm鋼筋混凝土+35mm RE復合保溫砂漿;屋面結構:20mm內粉刷+100mm鋼筋混凝土+20mm水泥砂漿+5mm隔汽層+25mm水泥膨脹珍珠巖350+20mm水泥砂漿+5mm卷材防水層+20mm聚苯乙烯劑塑泡沫板+5mm礫砂外表層;戶門:25mm松木云杉熱流方向垂直木紋門;戶窗:12mm平板玻璃。
同理,軟件運算后可直接輸出節能措施后建筑模型能耗EXCEL報表。
從節能前后(針對建筑圍護結構材料和構造措施的改變)得出的能耗模擬數據對比中,節能前的采暖季熱負荷指標和空調季冷負荷指標分別為95.66W/m2、109.76W/m2,節能后的采暖季熱負荷指標和空調季冷負荷指標分別為78.45W/m2、81.23W/m2,節能潛力:采暖節能率和空調制冷節能率分別達17.99%和25.99%。這一數據僅僅只是一套標準戶(下轉73頁)(上接69頁)型的節能量,同理經過計算均可得出每套住房的模擬節能量,最后可以匯總得到整棟住宅能耗量。
5 結束語
DeST軟件可以對圍護結構的不同材料和結構構造自動計算其傳熱系數,經過修正后得到整體的平均傳熱系數,數據獲取比較便利、直觀。通過對建筑圍護結構不同部位能耗計算公式進行定量分析,采用動態模擬計算分析和數據比較的方法就可以對住宅的圍護結構節能前后進行詳細的模擬計算和分析,并綜合運用增量投資效益分析法對節能后增加的節能專項投資取得的節能效益進行經濟性評價,對能耗的計算可視化程度較高,對建筑能耗的計算提供了較好的公式化運算模型。
參考文獻:
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篇6
一、前言
改革開放以來,我國的建筑電氣能耗逐漸增大,從我國國家建筑協會的統計數據顯示得出,到目前為止,我國的建筑能耗已經達到中國全國能源總體消耗百分之三十多,而且,這一比例正在逐年增長。由此可以看出,我國的建筑電氣設計上存在著很多問題,設計不合理,忽視環保節能設計研究,因此造成建筑電氣消耗尤為嚴重,進一步加重了我國經濟發展面臨的巨大的能源壓力和環境危機。要全面貫徹落實科學發展觀,貫徹落實建設生態文明的發展理念,全面促進我國社會經濟生態的和諧發展,就必須從建筑電氣設計中探討出節能設計技術,減少我國建筑能耗,提高能源利用效率,緩解我國的能源壓力。
二、現代建筑電氣節能設計的意義和應遵循的原則
1.現代建筑電氣節能設計的意義
(一)我國經濟的發展面臨著巨大的能源壓力,建筑能耗作為最大的能源消耗主體之一,其能耗幾乎占據了我國整體能耗的三分之一還多,不科學的建筑電氣設計加大了能源的消耗和浪費,增添了我國能源負擔。因此,加強對能源的控制,提高對各種能源的利用效率,是我國可持續發展戰略必須要堅持的策略。建筑電氣設計是降低建筑能耗最為關鍵的環節,將節能環保的設計觀念貫穿到整個電氣設計中來,從而推進我國建筑降低能耗的進程,促進資源節約型社會的步伐。
(二)是提高居民生活水平,生活質量的客觀要求。建筑電氣設計,既可以據不同的實際狀況滿足建筑物所有的基本功能,而且還從建筑物的照度,溫度,濕度,色差色溫,氣流,通風等各種細節作出合理科學的設計規劃,既可以減少建筑的資源能源浪費,又大大提高了居民居住的舒適度,有助于身心健康,有助于居民生活質量的提高。
2.現代建筑電氣節能設計要遵循的原則
(一)要遵循相關法律規定。隨著我國電力系統的完善和建筑節能設計的要求,我國政府相關部門制定了《建筑照明設計標準(GB 50034—2004)》,并于2004年12月1日起實施。《公共建筑節能設計標準(GB 50189。2005)》已于2005年7月1日起實施。因此,在進行建筑電氣設計時候,要嚴格按《公共建筑節能設計標準》要求進行建筑節能設計,降低消耗,提高能源利用效率。
(二)要從實際情況出發,既滿足建筑功能,又經濟節能。要立足國情,立足本地的發展實際情況,無需過多花費投資達到節能目的,而是要通過建筑電氣的合理設計,采用合適的設備材料,完善運行方式,針對建筑物不同的 處所,不同的照度,溫度,濕度,色溫等一系列的建筑物功能要求,采取合理的設計,做到物盡其用,避免浪費。
(三)科學嚴謹設計,合理嚴格施工。要采用先進技術,降低能耗。要通過不斷的觀測和實驗找出建筑物容易存在的能源浪費點,在這些和建筑物功能無關的能量消耗上重點關注,采用先進的技術,采取合理的施工措施,降低細節處的浪費,做到整體的節能。
三、現代建筑電氣節能設計方案探討
1.精確嚴密計算。對各種電氣設備的負荷能力做出嚴密科學測試,得到準確數據,做出精確嚴格的核算。計算的結果將會對電氣設備的設計和安全有著重大影響,同時,嚴密的計算,也是可以采取經濟手段的前提。
2.科學設計建筑內的配電系統。鑒于每幢建筑的不同特點,要據實際情況對低壓高壓,供配系統做出科學合理的設計,既可以保證整個電力系統的正常運營,又可以保證供電用電的穩定和安全。
3.照度標準在電氣設計中的選擇
選擇照度是照明設計的重點。照度太低,會損害工作人員視力,影響產品質量和生產效率,而且不合理的高照度則浪費電力。因此,選擇照度必須與所進行的視覺工作環境相適宜,按國家頒布的《建筑照明設計標準(GB 50034—2004)》選擇照度。
4.選擇合理的照明方式
照明方式分為:一般照明、局部照明和混合照明。在滿足標準照度的條件下為節約電力,應恰當選用一般照明、局部照明和混合照明三種方式。
5.科學設計電氣設備的開關方式
要據不同情況選用開關方式。電氣設計中有很多開關方式,在不同用途的建筑中安裝不同的開關控制方式,有助于減少能源的消耗,更可以方便操作使用,提高居民使用的安全穩定性。右圖是電氣設計中常用的一些開關控制方式,根據不同的特點,加以對比,設計安裝合理的開關程控措施,有助于貫徹落實節能措施,達到降低能耗,方便生活的目的。
6.設計合理的供電線路和導線截面
根據建筑的規模、用電負荷性質及容量,使電氣間位置合理的靠近用電負荷中心,減少供電半徑、減少電能的損耗。據統計,照明線路的損耗約占輸入電能的4%左右,影響照明線路損耗的主要是供電方式和導線截面積。
7.選擇低能耗的電氣設備
在對建筑用途有了深刻的了解的基礎上,對照明做出科學設計,同時,使用光效高,能耗低,使用壽命較長的電氣設備,同時,要保證設備的安全穩定,減少安全隱患。在設備設計過程中,可以采購一些高效節能設備,比如節能燈,這樣一來,既可以保證建筑的功能完整,又可以提升居民生活質量,還大大降低了消耗,達到了節能的目的,可謂一舉多得。
8.加強防護措施設計。高層建筑越來越多,且越建越高,遭到雷電的襲擊概率也日益頻繁,對建筑采取防雷設計,做好接地設計工作,可以有效保障整個建筑的安全性和穩定性。
9.減少電氣能量損耗
(一)減少變壓器的能量損耗。建筑電氣對變壓器的依賴性非常強,變壓器在長時間的運轉下造成的能耗也是相當可觀的,因此在安裝中最好選擇合理的變壓器如選用節能型變壓器。綜合考慮投資和設備運行費用,對負荷進行合理分配,選取容量與電力負荷相適應的變壓器, 使其滿負荷高效運轉
(二)減少線路上的能量損耗。電氣工程對線路的使用量和消耗量非常之巨,據有關統計, 線路的損耗約占輸入電能的4%左右。因此設計時,在滿足允許載流量運行電壓損失等各種技術指標的前提下,根據建筑的規模用電負荷性質及容量,使電氣位置合理的靠近用電負荷中心,另外應按經濟電流密度合理選擇電纜及導線的截面,從降低電能損耗。
四、結束語
建筑電氣設計是降低建筑能耗最為關鍵的環節,將節能環保的設計觀念貫穿到整個電氣設計中來,從而推進我國建筑降低能耗的進程,促進資源節約型社會的步伐。隨著科學技術的不斷進步,建筑電氣節能化技術設計,將會有著自動化和節能化的發展趨勢,因此,我國的相關工作人員必須加強對自己綜合素質的提高,更新設計理念,提高設計水平,對建筑電氣設計做出合理規劃,并采取合適措施,保證整個系統的政策運營,減少浪費,降低消耗,促進我國節能步伐,推進社會和諧。
參考文獻:
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[3]張成明 淺談建筑電氣設計的特點及節能方案 [期刊論文] 《城市建設理論研究》 -2011年23期
篇7
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2014)06-0139-02
1 引言
體育館建筑作為體育教育、競技運動、身體鍛煉和體育娛樂等活動之用的建筑,在城市現代化發展與百姓日常生活中占用很大的分量。但隨著中國嚴寒地區各個城市對體育建筑投入的增加,其所帶來的能源消耗也成為關注的熱點。由于我國在建筑低能耗設計、生態化設計、綠色設計方面的研究起步較晚,相關設計理論及政策非常匱乏,造成嚴寒地區每平米建筑能耗達到歐美發達國家的三倍以上。一個綜合性的體育館建筑不僅因比賽項目的要求使得比賽場地面積較大,再加上四周觀眾坐席的布置,使得體育館建筑成為超出一般公共建筑的大跨巨型建筑,因此對體育館建筑進行基于低能耗的設計研究十分必要。
建筑低能耗是指建筑在滿足室內環境(熱環境、光環境與風環境)要求的條件下,合理使用能源,不斷提高能源利用效率,盡可能降低能耗。由于體育館建筑獨特的建筑功能及建筑形態,使得其低能耗建筑設計與其他建筑類型有著極大的區別。為更加深入全面的研究嚴寒地區體育館建筑的低能耗設計,首先需要分析研究嚴寒地區體育館建筑特征對低能耗設計的影響。影響嚴寒地區體育館低能耗設計的建筑特征要素有:比賽空間尺度的巨大化,室內物理環境的特殊化及體育經營模式的多樣化。
2 比賽空間尺度的巨大化
本文所研究的體育館是主要提供籃球比賽、訓練的,其他項目為輔助的空間。為了滿足籃球比賽的使用功能并且容納眾多觀眾,使其空間尺度非常巨大。概括起來體育館具有跨度大、高度高及容積大的特征,這種明顯區別與其他建筑類型的空間塑造特征也對建筑能耗造成了較大影響。
首先,體育館的大尺度對熱能耗的影響。體育館跨度大、高度高及容積大的特征,造成了建筑外表面積的增加,因而增加了與外界對流換熱的機會,造成建筑制冷與采暖的熱能耗巨大。尤其是對于嚴寒地區體育館而言,冬季漫長而寒冷,由于建筑外表面積過大而造成的冬季采暖能耗將進一步增加。依據董巧慧在論文《體育館能耗調控分析》中的體育館建筑能耗統計可知,中國嚴寒地區體育館建筑是其他建筑類型建筑能耗的十倍以上。依據齊虹、李靜等人發表的期刊論文《北方高校體育館建筑能耗模擬分析》中的模擬計算,一座建筑面積11600m2,坐席數為3000人,冬季供暖時間為11月至次年3月的高校體育館,在建筑供暖、制冷、照明三項能耗中,供暖能耗占到76.28%,制冷能耗占到11.16%,照明能耗占到12.56%。而將供暖能耗與制冷能耗這兩個熱系統能耗相加,竟然占到了全部能耗的87.44%,如圖1所示。體育館熱能耗如此巨大,建筑空間尺度大是主因。
第二,體育館的大尺度對室內天然采光帶來的影響。如圖2所示,由于體育館建筑尺寸較大,造成室內天然采光的困難。體育館的建筑跨度普遍在40m以上,最小級別的體育館,即無坐席小型體育館,建筑跨度也達到了至少20m。當體育館內部出現觀眾坐席布置時,室內天然采光困難將進一步加大,從側面采光窗進入的陽光很難到達籃球場地。雖然天窗采光可以緩解側面采光的不足,但若體育館高度過高,將會使得從天窗進入的陽光散光或衰減過于嚴重,到達籃球場地上方的陽光照度大幅減少。無坐席小型體育館的建筑高度也達到了至少12.5m,而其他級別的體育館建筑高度往往在20m以上,有的甚至達到了30m以上。當天然采光無法滿足室內運動員的要求,只能通過人工照明進行彌補,這將造成建筑能耗增加。但高度的增加也不全是壞事,高側窗高度的增加可以有效地提高陽光入射角,因而增加陽光進入體育館室內的機會。因此應減少體育館大尺度對于室內天然采光的不利影響,并最大化的增加高側窗有利影響。
第三,體育館的大尺度對室內自然通風帶來的影響。體育館的大跨度對于其室內自然通風影響巨大。尤其是當體育館室內存在觀眾坐席時,通風窗口處的風速在到達籃球場地上前,往往被觀眾區域衰減至無風,因而體育館自然通風對于觀眾區域影響更大。若體育館建筑尺寸較小,例如小型無坐席體育館,其室內自然通風還是可以實現的,因而本論文研究體育館的低能耗適風設計,主要針對的是小型體育館。體育館較高的建筑高度對于自然通風而言是一個有利條件。這是因為自然通風的一個形成因素是進出風口之間的高度差所形成的風壓差,由于體育館建筑高度較高且側墻面積大,因此可以通過設計高度相差較大的自然通風窗未形成室內空氣流動,進而減少體育館空調能耗。
3 室內物理環境的特殊化
由于體育館功能的特殊性與復雜性,其對室內熱環境、光環境及風環境也有著特殊、復雜的要求。
首先,體育館內部溫度環境對體育運動競技水平、運動員及觀眾的身體健康都有著重要的影響,而不同的體育比賽項目對體育館內的溫度要求也不盡相同。體育館室內溫度的控制是以運動員在比賽活動時的心理及生理需要為核心的。人體運動時新陳代謝速度加劇,因此對所處環境要求也會有相應的變化。運動時由于人體肌肉的物質代謝增強,人體產熱量增加,雖然通過人體自身的調節機能,如排汗可以進行一定的散熱,但在比賽較為激烈的情況下,產熱量會大于散熱量,導致人體溫度上升。體溫升高能夠促進呼吸和血液循環,降低肌肉的粘滯性,從而有助于肌肉收縮和力量的爆發,進而提高比賽成績。但是如果體育館室內溫度與運動員體溫相差較大,就會使皮膚上的神經感受器不斷受到刺激,于是通過中樞神經系統引起肌肉攣縮,造成抽筋甚至受傷。另外在運動員活動停止后,皮膚表面的大量汗水快速揮發,如果體育館室內溫度較低,會導致運動員感冒受涼。由此可見控制體育館室內溫度是十分重要的。
2003年10月1日國家頒布了《體育建筑設計規范》,對體育館室內環境要素做了一些概括的規定,但是由于體育比賽項目較多,國內目前還沒有比較詳細的執行標準。目前的體育建筑室內環境標準,都是按照衛生標準和比賽項目要求,參照國外標準規范和手冊規定,結合實際情況和經驗來確定的。體育館比賽大廳空氣調節參數如表1所示。
其次,體育館室內各功能空間大小差異性較大,使用功能多樣,不同的使用者和空間大小直接導致了光環境需求的差異。例如運動員和觀眾要求光環境質量較高,照度較大;辦公室及會議室內的工作人員對光環境要求較小,往往自然采光就可以滿足。另一方,體育館按照使用模式可以分成比賽模式和訓練模式,這兩種模式對光環境要求也不盡相同。比賽模式要求繁復,需要兼顧運動員、現場觀眾、電視轉播等不同需求。運動員需要光環境能夠滿足整場比賽要求,不論現場觀眾還是電視機前的觀眾則希望能夠看清運動員的比賽體態、動作甚至表情等。訓練模式相對比較簡單,只要能夠滿足場地上的正常訓練要求即可,往往自然采光就可以達到效果。由此可見由于功能需求的不同,體育館自身光環境需求也不同。本論文主要研究比賽大廳內的天然采光。
我國的體育館室內照明標準可以參照多項國家標準,如《民用建筑照明設計標準GBJl33》、《建筑采光設計標準GB/T50033-2001》、《建筑照明設計標準GB50034-2004》;甲級以上體育館還應負荷有關國際單項體育組織的規定。綜合以上標準及使用要求,列出體育館照明照度及照度均勻度要求如表2所示。
再次,現代化的體育館不僅需要為觀眾提供舒適衛生的風環境,還要達到運動員比賽訓練的風速、濕度要求。風速與濕度的不同會對運動員的比賽項目造成較大干擾,其中以羽毛球和乒乓球這兩個比賽項目要求最為苛刻。對于籃球比賽的要求也較為嚴格,以防止風速過大時對比賽的正常運行造成干擾。同時對于非正式比賽及訓練使用,最好能夠有一定的自然通風以盡快散發運動員皮膚表面的汗液,為運動員提供較好的比賽舒適性。同時由于體育館內往往觀眾較多,適量的自然通風可以為觀眾提供新鮮空氣與觀賞比賽的舒適性。
不同的比賽項目有著不同的風環境要求:籃球、排球等比賽項目運動員活動量較大,需要將運動員身上的余熱盡快帶走,因此風速要求不能太低,一般應達到0.5m/s左右。羽毛球、乒乓球等小型球類項目,若風速太高會將球吹偏,因而風度不能太低,一般不應超過0.2m/s左右。對于觀眾坐席而言,最良好的狀態是風環境較為均勻分布,無吹風感并避免吹到后腦部位,風速一般應控制在0.15-0.3m/s左右。另外風環境中對濕度的控制也比較重要,以游泳和跳水等室內水上項目為例,夏季室內溫度較高時會產生大量濕氣,此時若不能及時將濕氣排除,會對觀眾和運動員的舒適性造成干擾。綜上所述,體育館室內風環境技術指標應符合表3要求。
4 體育經營模式的多樣化
體育館按照使用模式特征多樣化,可以分為校園體育館、社區體育館與奧體中心體育館。
第一,校園體育館使用模式的影響。校園體育館可以進一步劃分為高校體育館和中小學體育館,這兩者的使用模式也不盡相同。中小學體育館由于使用人數有限,以小型無坐席體育館為主。白天根據學生上體育館時間自由開閉,并且為了便于學校管理,在晚間體育館不對外開放,因而全年體育館真正開啟的時間較少。根據這一特性,有些嚴寒地區中小學校體育館為減少體育館運行費用,不設置空調系統,人工照明系統也較為簡單。在進行中小學體育館建筑設計時,應該格外注重對天然采光及自然通風的設計。高校體育館由于學生及教師數量較多,往往是全年白天及夜晚均對外開放,體育館開啟時間較長。且高校體育館為便于開展各項比賽及社會活動,均設有觀眾坐席,以中型體育館居多。高校體育館對自然通風設計可以慎重對待。
第二,社區體育館使用模式影響。社區體育館的建筑尺度差異性較大,以小型及中性體育館為主。為了服務社區居民,社區體育館往往是全年白天及夜晚均對外開放。在進行社區體育館建筑設計時,可以依據其具體建筑尺度及管理時間靈活設計。小型體育館仍然要注重天然采光及自然通風,中性體育館注重天然采光設計即可。
篇8
0.引言
隨著我國經濟持續快速發展,能源緊張、環境惡化的問題日益突出,節約能源,改善環境質量已成為我國可持續發展亟待解決的問題。采暖空調系統能耗約占建筑總能耗的40~60%[1],合理選擇冷熱源可以達到節能效果。
?1. 供熱采暖系統的熱源選擇形式[3]
目前所存在的眾多采暖方式中,集中供暖占據著主要地位,大部分地區都采用這種取暖方式。集中供暖不僅能夠保持室內溫度的均勻與穩定,而且不需要用戶進行任何操作,非常適合有老人和小孩的家庭。但集中供暖受住房條件限制,且具有使用費用較高等弊端,用戶還不能根據自身情況控制溫度高低,控制使用時間,同時還越來越多地受到節約資源、保護環境等方面的限制但是有不少家庭仍然面臨著這樣一種尷尬:不管家里有沒有人,不管所有的房間是否都需要供暖,但只要你選擇了集中供暖方式,就必須按照住房面積支付費用,這對于每天在外奔波的上班族來說,是很不經濟的一種取暖方式。建筑采暖系統的選擇是建筑節能的重要措施之一。論文格式。
就建筑物而言,嚴格執行建筑墻體保溫、門窗的熱工性能、屋頂保溫、分戶熱計量是徹底減少建筑用能的關鍵方法。我國國情是,在建筑節能方面超標準投入只有少數地區和項目才能做到的,因此,我們更應提倡在建筑上推廣使用投資低、節能效果好的采暖系統。
1.1建筑供暖分戶熱計量
建筑供暖分戶熱計量是建筑節能的最終結果。分戶熱計量的首要目的,是為了使供暖運行節能,是要為熱用戶提供調節控制手段,使他們可以根據熱舒適度的需要,調節控制采暖量。論文格式。為此,供熱就必須是高質量的。只有供熱的高質量,使熱用戶有熱可調,也才有節能運行的可能,否則,分戶熱計量將成為一種擺設。所以,供熱的高質量是集中供暖系統分戶熱計量的前提條。
供暖采暖系統節能是實現建筑節能50%目標的主要途徑,供熱采暖系統節能主要措施有:水力平衡,管道保溫,提高鍋爐熱效率,提高供熱采暖系統運行維護管理水平,室溫控制調節和熱量按戶計費。
我國長期以來實行福利制供暖,耗能多少與用戶利益無關。根據國家的節能法,生活用能必須計量向用戶收費。發達國家的經驗告訴我們:實行供熱采暖計量收費,可節能20~30%。
1.2地面輻射供暖系統
地面輻射供暖系統以其節能、舒適性高等突出特點,公認為最理想、最舒適、最先進的采暖方式之一。在相同的室內設定溫度下,采用地面輻射供暖系統的房間墻壁內表面溫度明顯高于其它采暖形式的房間,室內各表面溫度的提高也使得平均輻射溫度升高,提高了人體的熱舒適感,同時在保證同樣的實感溫度前提下可以略降低室內空氣溫度,達到節能的目的,根據實際使用情況來看節能率在10%以上。
地面輻射供暖方式按敷設材質和發熱媒介的不同可分為低溫熱水地面輻射供暖系統和發熱電纜地面輻射供暖系統兩種。后者把發熱的電纜埋在地面下,直接利用電力加熱地面墊層而供暖。由于用發熱電纜直接發熱傳遞熱量,它集熱源和終端設備為一體,具有的優勢更加明顯。近年來,發熱電纜地面輻射供暖應用技術正在逐步推廣應用,很多住宅小區大面積采用,收到了較好的采暖節能效果。
2 .空調系統冷熱源選擇[4] [5][6]
集中式空調系統冷熱源方式的選擇對國民經濟的總能耗、工程投資、運行效益、環境都有重要影響。
中央空調耗能一般包括三部分,即空調冷熱源、空調機組及末端設備及水或空氣輸送系統。這三部分能耗中,冷熱源能耗約占總能耗的一半左右,是空調節能的主要內容。
常用的冷熱源方式主要有:電動式制冷機組加鍋爐、溴化鋰吸收式制冷機加鍋爐、水源熱泵式機組、直燃式溴化鋰吸收式制冷機組、電動式制冷機組加鍋爐加冰蓄冷系統。這幾種冷熱源方案在不同環境下都能起到節能作用。就這幾種冷熱源設備分別從性能特點、能耗、一次性投資、環境污染、適用條件進行分析比較,在不同環境條件下如何合理選擇空調冷熱源起到節能作用。
2.1從性能特點方面考慮
主要是設備運行的可靠性,技術先進性,節能性,結構緊湊性,安裝操作維修方便性,噪聲振動性等。總的說來,電動式冷熱水機組在技術上比熱力式冷熱水機組成熟可靠,在調試、運行維護方面比熱力式機組方便。而熱源以城市熱網供熱為首選。
2.2從投資方面考慮
在選擇空調冷熱源設備時,需要對設備的初投資和運行費用進行綜合分析。溴化鋰吸收式制冷機組耗電少、電力增容費低、無運動部件,振動噪音小,但價格比同等產冷量的電制冷機組高。從初投資、一次能耗、運行成本來看,電動式優于熱力式。風冷熱泵機組比常規的制冷機加鍋爐方案一般節省初投資25%。
2.3從能耗方面考慮
吸收式冷水機組的一次能耗比電動式制機組高,其中蒸氣型或熱水型雙效吸收式制冷機的能耗為電動式的2~3倍。直燃式約為電動式的1.6~2.1倍。若無余熱可利用熱水型機組一般情況下應盡量少用,無特殊情況不宜提介用鍋爐新蒸汽作吸收式制冷機組的熱源。制冷機制冰時COP值降低,所以蓄冷空調比常規空調要消耗更多的電能,不能稱為節能。但就電力供應系統而言,蓄冷所起到的移峰填谷作用,均衡了電網負荷,提高了電網的供電能力。
2.4從對環境污染方面考慮
熱電廠煙塵對環境的污染源比分散鍋爐房造成的污染要小,同時應考慮電動式機組的CFC對臭氧層的影響,以及熱力式機組溫室氣體CO2排放和SO2的排放問題。論文格式。
2.5從設備適用性件方面考慮
由于不同的空調冷熱源設備具有各自不同的性能特點,各適用于一定的外部條件。在電力緊張地區,溴化鋰吸收式機組可作為空調冷源的優先選擇,其中直燃式機組一般采用輕柴油或城市煤氣為燃料,污染物排放量小但燃料成本高。當環保要求高、地價昂貴、電力增容費較高、冬季需采暖、又經技術經濟比較較為合理時,可采用直燃式機組。對實行分時電價政策的地區,蓄冷空調有較廣闊的發展前景。對缺水地區可考慮風冷冷水機組。
3.小結
采暖空調的節能涉及的范圍非常廣泛較廣,無論如何提高節能性,都應從提高能量利用效率來采取對策解決問題,這才是科學的采暖空調節能途徑。
參考文獻
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篇9
據資料顯示,我國新增采暖能耗以每年6×109kg標準煤的速度在增長。我國北方城鎮采暖人口只占全國人口總數的13.6%,但北方集中采暖地區的房屋建筑的建筑面積約占全國采暖房屋面積的50%,且每年有3~6個月的采暖期。在80年代末期,寒冷地區采暖能耗占到當時全國年總能耗的11.5%,占采暖地區全社會能耗的20%以上,在一些嚴寒地區城鎮建筑能耗則高達當地社會總能耗的50%以上。因此,我國建筑節能中心工作首先是圍繞著降低北方寒冷地區城鎮的采暖能耗展開的。寒冷地區的建筑能耗主要是以供熱為主,所以,建筑節能絕大部分是供熱節能。
二、建筑物能耗消耗的途徑
寒冷地區建筑物的能耗主要取決于圍護結構的熱傳導和冷風滲透,建筑圍護結構的散熱量,往往要占采暖熱耗的1/3以上,如果建筑圍護結構具有良好的保溫隔熱性能,便可減少冬季室內傳出室外的熱量和夏季室外傳入室內的熱量,從而減少為維持室內舒適熱環境提供的采暖和制冷能量。
建筑節能按圍護結構界面劃分主要包括墻體節能、門窗節能和屋面節能。如何改善建筑圍護結構的保溫隔熱性,節約能源,開發和利用太陽能,保證人們生活在良好的環境中,是建筑設計中應重點考慮的。
三、寒冷地區建筑節能設計
筆者認為寒冷地區的建筑節能設計應著重做好以下三方面的工作:一是要從建筑物的規劃設計之初進行節能控制;二是要發展高效的保溫隔熱材料,做好屋面保溫隔熱防止室內外熱交換,從而減少建筑能耗;三是要控制建筑物的體形系數、選擇適宜的朝向及采用合理的構造措施。下面將詳細論述。
(一)建筑的規劃節能設計
現在說建筑節能,人們往往只考慮建筑的構造、材料、圍護結構的熱工性能,而忽略了建筑規劃設計創作階段的節能控制。我們應該在設計之初將建筑設計創作與規劃、構造、材料等方面進行綜合考慮,從而全面提高住宅建筑的節能效果和建筑品質。
1、住宅選址與規劃布局
國內住宅建筑多以小區形式出現,住宅建筑選址的好壞、規劃的合理性是決定住宅節能設計的先決條件。住宅小區選址應根據地形特點,選擇避風向陽的朝南坡地或平原,避開迎風的水域岸邊或容易形成風道的山谷、山頂等,因為冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜洞”效應。
2、道路設計與小區通風
為使建筑單體爭取更好的朝向,我們在設計初通常將小區道路的布局與用地結合布置。除施工便利、方便使用,道路也是整個小區的通風道。道路設計時應便于組織小區通風,并與城市、小區綠化空間結合,把新鮮空氣引入小區,從而提高居住區內的小氣候環境質量。
3、景觀綠化設計
小區環境綠化要突出居住條件的均好性和共享性,為居民提供戶外休閑、觀賞和改善生態環境的綠化空間。景觀綠化可以有效降低氣溫、調節濕度、防風抗風、改善通風質量,從而抑制熱島效應,改善住宅建筑外維護結構的熱工性能。綠化應以綠植物為主,形成點、線、面相結合的完整綠化系統,形成良好適應氣候特點的植物群落。
4、雨水收集利用。
在現代住宅的節能設計中,應建立雨水收集與中水利用系統,并使其用量達到總用水量的30%。一般住宅小區,屋面與路面面積之和約占地面面積40%,做好屋面和路面收集將是雨水收集的重要部分。屋面雨水收集主要是通過水落管將雨水收集引流,進入小區內中水處理系統。小區路面通常采用鋪貼滲水磚和設置路面排水溝,這樣雨水可以通過滲水磚和水溝進入小區的中水系統中,為小區的綠化灌溉和中水使用提供水源。
(二)建筑外圍體系節能設計
建筑物耗熱量主要由通過圍護結構的傳熱耗量構成,其數值約占總耗熱量的1/3以上,所以改善圍護體系節能對于提高住宅節能設計有著深遠的影響。住宅建筑圍護體系的節能設計重點在其外墻、門窗和屋面三大部分。
1、外墻保溫設計
(1)外墻節能構造
目前外墻節能的主要方式是采取復合墻,即在墻體不同部位設置高效保溫隔熱層,形成外墻內保溫、外墻夾心保溫、外墻外保溫3種復合墻體。
(2)外墻內部保溫
外墻內保溫是用保溫材料置于外墻的內側,它的優點在于:對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術指標的要求不高;內保溫材料被樓板所分隔,僅在一個層高范圍內施工,不需搭設腳手架,施工方便。
(3)外墻夾心保溫
外墻夾心保溫是將保溫材料置于外墻的中間部位,內外側墻均可采用傳統的磚、混凝土空心砌塊等,這些傳統材料的防水、耐候等性能均較好,對內側墻和保溫材料形成有效的保護,對保溫材料的選材要求不高,聚苯乙烯、玻璃棉、巖棉等保溫材料均可使用。夾心保溫墻施工季節和施工條件的要求不十分高,不影響冬期施工,近年來在嚴寒地區得到一定的應用。
(4)外墻外保溫
由于對節約能源與保護環境的需求不斷提高,建筑圍護結構的保溫也在日益加強,其中以外墻外保溫的發展最為迅速。外保溫墻體適用于有采暖和空調要求的工業與民用建筑,既可用于新建建筑,又可用于既有建筑節能改造。其對主體結構具有保護作用,有效避免了室外氣候變化引起墻體內部溫度變化,使結構主體壽命延長;有利于消除或減弱冷、熱橋的影響;可避免室溫發現較大波動;對原有建筑改造時,減少對室內的干擾;不占用室內空間,在二次裝修時,避免對保溫層進行破壞;增加了立面裝飾效果;適用范圍廣泛,綜合效益顯著。
外墻外保溫技術在國內已有良好的基礎,特別是在北方寒冷地區推廣應用中已取得了成效。因此應成為日后寒冷地區外墻保溫的首選設計。
2、窗體節能設計
窗戶是建筑外圍結構重要的組成部分,也是外圍護結構中能量損失最大的部位。一般住宅的外窗(包括陽臺門)面積約占建筑面積的20%左右,其中通過外窗傳熱散失的能量約占建筑能耗的28%左右,通過外窗透氣散失的能量占建筑能耗的27%左右。
(1)合理選擇玻璃類型
玻璃是窗戶中面積最大的組件.改進這部分的熱工性能對整個窗戶的節能性能有很大的影響。隨著技術的發展和人們節能意識的提高,窗戶玻璃材料發生了巨大的技術進步。從透明玻璃到有色玻璃、鍍膜玻璃,從單層玻璃到雙層玻璃以及中空、真空玻璃。使用節能型窗玻璃,是提高整個窗戶保溫性能的一大重要措施。目前節能效果好、具有推廣價值的節能型玻璃有中空玻璃、鍍膜玻璃等功能性玻璃。
(2)提高外窗氣密性
如門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封。框與扇之間的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等。
(3)選擇節能的窗型
目前常用的窗型有外平開窗、左右推拉窗、固定窗、亮窗和上下懸窗,還有內開下懸翻轉窗、上下提拉窗等。固定窗如果安裝合理是氣密性最好的,且造價低,但是在要求有良好通風的地方不能使用,故一般用于工業建筑中。安裝了密封條的外平開窗、下懸翻轉窗有適度的氣密性,在開啟時還有良好的通風性能,但開啟時需占用空間。平開窗由上部固定扇和下部推拉扇組成,平開窗能移動的窗扇越少氣密性相對越好。平開窗在窗扇關閉后,窗扇和窗框之間壓條壓得較緊,很難形成對流,節能優勢明顯。
3、屋面的節能設計
從保溫原理來說,熱氣流是向上運動的,而冷氣流則向下運動,屋頂可截住熱氣流使熱量不散出室外,屋頂作為建筑的主要圍護構件比其他界面更要起到保溫、隔熱作用,是建筑節能的主要部位之一。
屋面節能措施應主要選擇密度大,傳熱系數小的保溫材料,不宜選擇吸水率大的保溫材料,以防止保溫層大量吸水而降低保溫效果。北方地區經常采用的水泥珍珠巖、加氣混凝土砌塊及水泥聚乙烯苯板等保溫材料上鋪防水層方法,經過多年使用效果很好。
結語
節能降耗是目前建筑業發展的趨勢,寒冷地區建筑節能的主要途徑就是要加強外圍結構的保溫設計,應用高效保溫隔熱材料并改進建筑構造。使中國建筑業不斷走向可持續發展的道路,為創造節約型社會做貢獻。
篇10
一.引言
節能減排是確保我國可持續發展的基本要求,同時也是我國推進社會和諧社會建設的必然選擇。建筑的能源消耗,占據資源消耗的較大部分,其中暖通空調是建筑能源消耗的重要因素。暖通空調在為居民提供舒適環境的同時,也造成能源的消耗。為降低暖通空調的能源消耗,要從設計開始,在滿足基本供暖需求基礎上,采用先進理念,應用先進技術,通過優化施工管理,最大限度提供資源利用率。
二.暖通空調采用節能技術的意義
1.暖通空調節能技術的意義
隨著科技的進步,新的空調節能技術和節能產品也不斷涌現,在確定空調系統以及選擇設備時,應綜合考慮建筑物的功能,空調系統運行狀況、設備初投資、運行維護費用等因素,經過技術經濟分析合理可行時,應大膽創新,嘗試運用新的空調節能技術方案與設備,可以達到很好的節能效果。
將節能技術應用于暖通空調系統中,首先,在節能減排方面,滿足了國家“十二五”規劃的要求,這對于企業落實、貫徹、執行科學發展觀意義重大,對調整我國的產業結構,轉變經濟增長方式也有重要的影響。其次,在建筑方面,建筑反映一個國家某個時代的經濟發展水平和科技發展水平,加大暖通空調技術的應用,對建筑系統節能以及提高我國建筑業發展的水平具有不可忽視的作用。最后,在文化方面,在暖通空調系統中運用節能技術,符合人們當今時代流行的環保節能理念,同時也為人們的生活提供優質保障。通過推廣新的節能技術的應用,不僅可以有效地降低能耗,而且改善了愛染環境,有效保護了有限的自然資源,有著自然和社會的雙重意義,而且對振興經濟等都有著重要的推動作用,而且是社會發展的必然趨勢。
2.暖通空調系統節能的設計首要考慮的問題
要合理的選擇冷熱源型式。在設計暖通空調節能系統時,要根據具體的工程建筑選擇實用有效的冷熱源系統。一般來說,當前國內市場上的熱源種類主要有熱電站、熱泵、直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組、小型鍋爐、區域鍋爐房等。而從能量利用效率上來看,其中以熱電站的效率最高,其次是熱泵技術。
目前應用最廣的是以電力驅動壓縮機制冷機組,也有少部分采用內燃機驅動壓縮機的制冷機組。按冷凝器冷卻方式有水冷式冷水機組、風冷式冷水機組、蒸發冷凝式冷水機組。蒸發冷凝式結合了水冷式冷卻效率高和風冷式機組外形緊湊可室外安裝的優點,且相比風冷機組節能效果顯著,應用越來越廣泛。
設計時根據當地的氣候、地表水、地下水、工廠廢熱資源等情況,在無市政熱源且需制熱的項目中有條件時優先采用熱泵系統。通過科學的分析,設計人員在設計時,就可以根據建筑自特點,選擇合理可行的熱源系統。
三. 暖通空調技術節能技術在建筑設計中的應用
1.將節能設計融合到整體建筑設計中
目前的很多建筑為了追求視覺上的美感,大量使用玻璃幕墻和玻璃頂棚,而這些材料的保溫性能相對較差,這就加大了建筑使用過程中的能源消耗量。好的圍護系統是可以鎖住室內能量的,從而大大降低建筑總能耗量,達到節能減排的目的。暖通空調的節能設計根據這個原理,從建筑設計著手,尤其是的屋頂導熱系數及外墻導熱系數的設定上,設計人員應積極聽取暖通專業人員建議,參考暖通專業人員意見,在不是很大程度影響建筑方案的基礎上,做出暖通空調的節能設計,還要盡量避免建筑方案中的硬傷,這就要求設計人員在設計時做嚴謹周密的計算和考慮。
2.采用復合供暖系統
在供暖系統上的優化必不可少,合理的供暖系統可以在保證環境舒適度的前提下大大降低能源消耗量。對于室內空間較高的建筑,我們建議使用復合供暖方式,即以散熱器為主,空調為輔的供暖設施。若單一使用散熱器,雖然保證了供暖舒適度,但空間布置上比較困難;若單一使用空調供暖,雖然也可保證室內溫度,但其運行費用高,管理復雜,能耗非常大。綜合考慮,使用復合供暖方式比較節能且實際,其優點顯而易見:初期投資較少,不但保證供暖舒適性,而且運行靈活、便于管理,也達到很好的節能效果;供暖模式靈活,可應用南北環路設計。可把散熱系統按南北兩個方向設計兩個不同環路,根據溫度控制供暖。在人們活動的密集區可調節為大流量高溫狀態,而在不需要大量供暖的區域則可以調節為小流量供暖,這樣靈活調節很大程度避免了供熱能源的不必要浪費。
3. 根據不同空間高度,采用合理空調配置
暖通空調的設計內容以兩米為界限,一般來說,不到 2 米的室內以維持溫度和濕度為主,建議使用熱源輻射的供暖方式,較空調供暖而言,可降低水分蒸發速度,保證室內有舒適的溫度和濕度 ;而高于 2 米的室內,設計則以防止熱量外泄為主,設計時注意不要有送風口或回風口,通過減少空氣對流,防止熱量外泄。此外,對于天窗或屋頂網架,為防止其結露,需設置高速風噴口進行輔熱。
4.新技術與新設備的運用
人類發展至今,對于能源的需求已經達到了空前的程度,而能源和資源的緊缺也到了最嚴峻的時刻,所以,要解決這種供需關系,最有效的辦法只能是新的能源的開發和使用,我們的科研人員多年來在這方面的努力也取得了一定的成績,一些新型能源,如風能,水能,太陽能等等已經在一定程度上被投入使用,雖然現階段這些可再生能源在我國的總的能源消耗中所占的比例較低,但毫無疑問,它們有很好的發展前景,并最終成為最主要的能源。
建筑空調負荷是時刻變化的。據統計,空調制冷系統只有 20%~30% 的時間在滿負荷狀態下運行,其余大部分時間在部分負荷狀態下運行。部分負荷狀態下讓設備滿負荷運行必然造成能源浪費。變流量技術是通過采用變頻水泵、變頻風機、變頻壓縮機以及可調節容量主機等設備,調節管路中冷(熱)媒的流量來適應空調負荷變化,從而降低設備的能耗,以達到節能的目的。
建筑在方案設計之初,應對建筑的總平面布置、平面、外立面形式、各朝向的太陽輻射照度、自然通風迎風面角度等因素對建筑能耗的影響作用進行分析。在夏季最大限度地減少日照時間,并充分利用夏季主導風進行自然通風散熱降溫;在冬季多獲得足夠的日照熱量,并避免冬季主導風向。
建筑圍護結構熱工性能設計應滿足國家節能規范的要求,對于護結構應優先采用熱阻大、傳熱系數小的材料,嚴格控制建筑的形體系數和窗墻比,盡量不采用玻璃幕墻或玻璃屋面。對于太陽輻射強度大、日照時間長的外窗,還應考慮增加內、外遮陽,有條件還可以考慮在建筑物外墻及屋頂增加立體綠化植被等措施,盡可能提高建筑物的被動式節能特征,從建筑自身的構造來完善建筑節能措施。
四.結束語
要做好建筑節能設計,需要各專業工種相互配合,綜合考慮地理、氣候、技術經濟性等多方面因素。在建筑方案設計時應充分利用自然通風、外遮陽、垂直綠化等措施增加建筑的被動節能特征;在確定空調冷熱源時優先考慮利用可再生能源;在空調系統設計時,應經過精心地設計、嚴格地論證和仔細地計算。在技術經濟分析合理的前提下,使用節能效果更好的新型節能技術和能效比更高的新型節能設備,最終達到降低建筑能耗的目的。
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篇11
一、引言
每當冬季,生活在北方城市的人們經常會抱怨家里的暖氣不熱,可能很少有人注意到,由于建筑的保溫和隔熱性能差,使我們房屋內的熱能損失了一半甚至更多。同樣,炎熱的夏季建筑里的冷氣也因為建筑的總體熱工性能差而大量散失。建筑能耗浪費相當嚴重,原因也是多方面的,如技術落后,供暖設計不科學,管理不當,采暖收費不合理,缺乏節能意識等。尤其突出的表現在過分強調降低建筑物的一次性投資和對某些建材制品的要求不嚴,結果節省了一次性投資,卻造成了長久的能源浪費,得不償失。如不趕緊采取堅決有效的措施來控制建筑能耗的浪費,那么用不了多久,我們就會受到大自然的懲罰。因而在能源日益深刻地成為人類社會的支撐體系的今天,建筑節能勢在必行。
二、我國實施建筑節能的一般途徑
我國目前建筑節能途徑主要包括以下幾個方面:
(1)門窗的保溫隔熱。
在建筑圍護結構中,與墻體、屋面相比,門窗的保溫隔熱能力較差。我們可以通過提高門窗的氣密性,采用適當的窗墻面積比,增加窗玻璃層數,采用百葉窗簾、窗板等措施來提高門窗的保溫隔熱性能。
(2)墻體的保溫隔熱:
墻體是外圍護結構的主體,我們可以采用保溫性能好、蓄熱能力及強度較低的砌塊墻體,如加氣混凝土砌塊。也可以采用復合墻體的形式,如內保溫復合墻體、外保溫復合墻體、夾芯復合墻體等。但內保溫復合墻體由于熱橋對保溫的影響較大,國家已經開始限制使用內保溫復合墻體使用。而且從長遠來看,外墻外保溫的效果明顯高于內保溫。由于復合墻體能滿足圍護結構各種功能的要求,因此這種采用高效保溫材料與磚砌的復合墻體,有著更多的優越性。論文格式。
(3)屋面的保溫隔熱:
屋面作為外圍護結構的一部分,它的保溫隔熱也是不可或缺的。我們可以采用高效保溫材料作為屋面的保溫層,也可采用架空型保溫屋面或倒置式屋面等方式來達到提高屋面保溫隔熱性能的目的。
(4)采暖系統的節能
城市供暖實行城市集中供暖和區域供暖,可以大大提高熱效率。在管網系統中,安設平衡閥,可以使管網系統達到水力平衡,與未安平衡閥的不平衡系統相比,在保證所有房間滿足規定室溫的條件下,可以相對的降低所供暖區域的平均室內溫度,從而節約能源。
三、對未來建筑節能的幾點建議
建筑業是典型的資源與能源高消耗產業,當前我國經濟持續穩定高速增長,經濟體制改革正處于關鍵時期。建筑業在迅猛發展的同時也帶來了大量的能耗,面對全球經濟一體化,結合我國的可持續發展戰略,建筑節能已迫在眉睫。節能絕對不等同于能耗絕對數量的降低,絕對不應該以犧牲室內環境質量為代價。隨著經濟和科技、文化的發展,在未來一段時間內,建筑能耗絕對值將有所上升,建筑室內環境標準也將提高;節能的關鍵在于能源使用效率的提高,最終的目標是實現室內人工環境與自然環境的和諧統一,這需要政府,全社會各個行業、企業及各位公民在達成共識的基礎上,以國家政策為宏觀調控、以科技發展為載體,通過一段時間的努力才能全面實現建筑節能目標。論文格式。建筑節能應從以下幾個方面著手:
(1)發揮政府在建筑節能工作中的主導作用
確定可持續建筑的戰略目標;制定相關的政策和法規;組織和協調全國范圍或各地區的可持續建筑運動;修訂相應的技術標準和規范;建立新的建筑環境評價體系;組織和協調可持續建筑的教育和培訓;促進與國際可持續建筑運動的交流與合作。在充分發揮政府主導作用的同時,也要充分重視和利用高等院校和科研機構力量。
(2)開展建筑節能宣傳教育培訓
必須使建筑節能深入人心,形成濃厚的輿論氛圍。設法籌集經費,組織拍攝建筑節能電視宣傳片,在電視和網上宣傳播放。教育部加大對建筑節能的教書宣傳經費的投資。建設部主管報紙、雜志、網站、出版社要加強建筑節能宣傳介紹,要多宣傳建筑節能典型,介紹建筑節能技術和知識。
(3)推動建筑節能技術進步
盡快開發并形成不同地區不同建筑適用的多種建筑節能配套技術,包括既有建筑節能改造技術;推廣當地適用的建筑節能配套技術。可從經過實踐考驗的成熟技術中先挑選出一些編印成建筑節能技術指南。還要繼續研發先進適用的建筑圍護結構保溫隔熱技術,特別是外墻外保溫技術、節能窗技術和采暖計量及控制技術以及太陽能、地熱能技術。當前建筑節能市場中,以假冒偽劣產品和技術低價競爭的情況相當普遍,影響工程質量和壽命,應通過市場和行政手段,加以規范,淘汰落后技術和產品。繼續組織以企業為主,產學研結合從事建筑節能技術研發。要重視建筑節能技術的基礎研究。
(4)組織建筑能耗調查,建立能耗數據庫
利用現代化技術建立建筑能耗數據,進一步了解建筑運行情況、進行建筑節能工作的基本依據。國內少數單位做過一些建筑能耗調查統計分析工作,但這不可能是全面系統的。從已有的調查資料來看,同一地區同類建筑單位面積能耗差距很大,說明能源浪費大,節能潛力也大。如果如果能夠掌握不同地區不同建筑的實際能耗數據,將大大促進建筑節能事業發展。為建筑的節能提供很大的幫助。
(5)加大推廣使用節能材料的力度
積極引導新型墻體材料的發展,促進新型建筑材料的推廣應用。引導墻材生產企業通過科技進步和產品結構調整,發展利廢及建筑垃圾等再生墻材,促進循環經濟發展;大力發展利用粉煤灰、鋼渣、工業廢石膏、石屑等各類工業廢渣,生產粉煤灰加氣混凝土砌塊、石膏砌塊、蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚、混凝土多孔磚、陶粒砌塊和各類建筑技術,推廣應用散裝水泥,節約寶貴的耕地資源和木材資源。做好新型墻體材料及建筑節能產品的備案管理,進一步規范市場行為。
四、結語
建筑節能是一項系統工程。在策劃、實施及取得實效的長時間過程中涉及規劃、設計、施工、調試、運行、維修等諸多環節。目前,國家已制定了《公共建筑節能設計標準》 、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》 、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》等行業標準,對建筑節能做出了明確的政策規定。論文格式。可以預見,隨著建筑節能工作的開展,以及人們對改善建筑熱環境的迫切要求,建筑節能技術必將得到迅速發展。
參考文獻:
【1】韓建新,顏宏亮.21世紀建筑新技術論叢[M].上海:同濟大學出版社,2000 .
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【3】中國建筑業協會建筑節能專業委員會.建筑節能技術.中國計劃出版社,1996.
篇12
關鍵詞: 小區規劃 微氣候 建筑節能
Abstract: this paper, from the village of architectural environment planning, thus to influence on the individual impact of building energy consumption, the analysis of the reasonable planning area of effect of building energy should not be neglected.
Keywords: district planning micro climate energy conservation of the building
中圖分類號:TU201.5 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著社會的進步與發展,節能已是人類謀求可持續發展的一個重要保證。而作為能耗最大的行業,建筑節能由于它在建筑建造過程及建筑使用過程的能
耗占比大,耗能時間長,因此成為實現節能的最重要一個環節。
建筑是否節能,節能效果如何,是由很多因素造成的。本人認為影響主要體現在兩個方面:一是建筑單體本身的屬性,如建筑物外形、建筑圍護結構材料的選用、窗墻比的大小等;二是小區規劃是否科學合理。
目前,由于在建筑使用過程中采暖能耗北方地區達60%~65%,南方地區達到40%~55%,比率較高,所以我國實現建筑節能,視野主要集中于如何革新墻材,做好外墻保溫和窗戶保溫上。特別是近幾年,墻材革新的力度很大,相關的法律法規也逐步建立健全,卻忽略了建筑單體外的微氣候對采暖能耗的影響。
所謂微氣候是指在建筑周圍地面上及屋面、墻面、窗臺等特定地點的風、陽光、輻射、氣溫與濕度條件。室外微氣候是人類直接感受到的室外氣候,它不僅僅只是給人們提供一個舒適的人居環境,而且也能為建筑物營造一個良好的
外環境。如在一個小區中,受建筑選址、建筑密度、建筑布局、綠化率及建筑朝向等的影響,建筑室外氣溫在可能出現小區內氣溫高于小區外其他地方的氣溫的現象,我們稱之為“熱島現象”。出現熱島現象好比把建筑放在一個蒸籠上,特別是在夏季,空調能耗大大增加,對建筑節能極為不利,而且大大影響居住的舒適度。
因此利用建筑物所處的自然及地理特點,進行科學合理的小區規劃,對單體建筑節能有顯著的影響。
一、小區規劃對建筑能耗的影響
小區規劃的內容很廣范,研究它的節能問題是比較復雜的,本人僅從以下幾個方面看小區規劃對能耗的影響。
(一)小區選址對建筑能耗的影響
小區的選址對建筑的微氣候的形成有著決定性的作用。對于嚴寒地區,把小區布置在山谷、洼地等凹處,由于冷空氣比重大,冬季冷空氣聚集造成該處氣溫低于地面上的空氣溫度而形成“霜洞”現象,形成一個低溫的建筑微氣候,勢必造成居民采暖能耗加大。而相反,在酷熱的地區,把小區布置在山谷、洼地等凹處,沉積下來的冷空氣形成一個相對低溫的建筑微氣候則可以降低建筑的采暖能耗。
(二)小區內建筑朝向對建筑能耗的影響
建筑朝向對建筑節能的影響是多方面的,概括起來可以分為兩個方面。
首先是對個體建筑的影響,即建筑物本身內環境的影響。一個科學、合理
的建筑朝向能最大限度地利用自然通風和自然光,取得最有效的通風效果,從
而降低對空調或采曖的依賴。
其次是建筑朝向的設置,特別是大型建筑或高密度建筑群的朝向設置布局,將直接改變建筑物周邊通風狀況,即對建筑微氣候產生影響,進而影響建筑物的能耗。
(三)小區綠化對建筑能耗的影響
小區綠化不僅可以美化環境,凈化空氣,對降低建筑能耗的作用也是十分明顯的。夏天通過樹木的遮陽作用,改變環境的熱濕平衡,降低建筑的空調制冷負荷;冬天又可以阻擋冬季風,有效地減小風速,降低風壓,這樣冷空氣的滲入也隨之減弱,從而降低建筑的采暖負荷。還有綠色植物其自身的蒸發降溫作用,也能為小區貢獻2度左右的溫差,提高小區人居舒適度的同時,降低建筑能耗。
二、科學合理的小區設計原則
節能設計首先要從規劃入手,在總體規劃和單體設計中應根據建筑功能要求和當地氣候情況,改善建筑外環境,包括冬季防風、夏季及過渡季節促進自然通風以及夏季室外熱島效應的控制。同時合理地確定建筑朝向、平面形狀、空間布局、外觀體型、間距、層高及對建筑周圍環境進行綠化設計,以改善建筑的微氣候環境,最大限度減少建筑能耗量,獲得理想的節能效果。
(一) 建筑選址及空間布局建筑選址需注意向陽問題。在規劃設計中應注意合理利用太陽輻射。建筑選址還應注意冬季防風和夏季有效利用自然通風的問題。冬季為防止冷風滲透而增加采暖能耗,建筑應選擇避風基址建造;夏季則應順應當地的盛行風向,盡可能利用自然通風。由于冬夏兩季盛行風向的不同,建筑群體的選址和規劃布局可通過協調和權衡來解決防風和通風的問題,從而實現節能的目標。
(二)建筑朝向選擇合理的建筑朝向是建筑布置中優先考慮的問題。朝向選擇為建筑節能貢獻力量所需考慮的因素主要有:冬季日照和防風、夏季防曬和自然通風。
建筑朝向的選擇,涉及到當地氣候條件、地理環境、建筑用地情況等,必須全面考慮。選擇的總原則是:單體建筑要滿足冬季能爭取較多的日照,夏季避免過多的日照,并有利于自然通風的要求。整個建筑群在總體規劃時,最好是建筑朝向與主導風向形成一定的角度,以便后排的建筑也能獲得較好的通風。在建筑設計時,建筑朝向受各方面條件的制約,這就應結合各種設計條件,因地制宜地確定合理建筑朝向的范圍,以滿足生產和生活的要求。
(三)環境綠化對改善建筑群體的氣候條件十分重要,它能調節氣溫,降
低溫室效應,減少大氣污染,消減噪聲,遮陽隔熱,是改善建筑群體微小氣候、優化建筑室內環境、節約建筑能耗的有效措施。
由此可知,合理的小區規劃對建筑節能有著長遠意義。如何綜合各方面因
素,做出科學合理的小區規劃是一個系統問題,需要我們更多的努力。
《參考文獻》:
1李振霞:《建筑節能在推廣應用中存在的問題探析》,《新建筑》,2003年第3期
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1建筑節能知識在土木工程專業課程設置及課程教學中的現狀及必要性
能源問題是己成為世界各國普遍關注的問題。在社會能耗的三大能耗中,不管是發達國家,還是發展中國家,建筑能耗己占社會總能耗的大戶(約占30%~40%)。為實現可持續發展的戰略,建筑節能己成為我國一項基本國策。高校土木工程專業作為培養未來建筑師與工程師的搖籃,如何培養土木工程專業學生的建筑節能理念與工程素養,是一個亟待解決的現實問題。
房屋建筑學是土木工程專業的一門非常重要的專業課,建筑節能知識與房屋建筑學教學息息相關。但在以往房屋建筑學的教學中,建筑節能知識主要體現在墻體與屋面的保溫隔熱構造這部分內容,有些教材中甚至把保溫隔熱這部分內容分別融入到墻體和和屋面,沒有獨立的知識體系,在課時分配是這部分知識占比重較少,強化不夠,所以在土木工程整個專業體系學習中,這部分內容給學生留下的印象并不深。
2教學設計原則
研究在傳統教學設計原則的基礎上,筆者認為還應針對建筑保溫隔熱這部分知識的特點,注意以下問題。
2.1培養學生節能意識,樹立節能理念
在教學中,明確保溫隔熱的目標:即在保證室內基本的熱環境質量,同時建筑節能。圍繞三要素的關系:即人、環境與建筑之間的關系;協調好三因素之間的關系,即協調好建筑、環境c人三者之間的協調關系,引導學生建立節能理念;講課以設問開始,然后探究原因,解析機理,重點難點突出。不同層次知識層層展開,最后得出解決問題對策
講解中首先讓學生認識當前建筑能耗現狀及存在的問題,比較分析分析節能潛力,導入建筑構造應與建筑節能相結合,潛移默化,引導學生建立建筑節能理念。比如,比較分析我國某地區與氣候環境相近的發達國家在建筑能耗方面差距,探究其原因――分析兩者在建筑材料應用和建筑構造設計上的差異,最后提出改進措施。
2.2體現先進性、地域性、靈活性原則
第一,體現先進性原則,保溫隔熱部分不僅要學習基本的保溫隔熱構造原理,同時,隨著時代的發展,新的節能設計理念,新的節能構造技術,新的節能構造原理不斷涌現,教師在教學中在講清基本原則的同時介紹建筑節能新理、念新技術及新材料,分析其發展趨勢,引導學生去思考,去探索。第二,體現地域性原則:自然環境影響很大程度上影響著建筑節能設計,在講解中應分析本地區氣候特征,當地傳統節能構造技術,在此基礎上引導提出適宜當地的建筑節能構造技術。在講課中不拘泥與課本內容,同時不拘泥課堂形式,體現教學的靈活性原則。
3教學設計
3.1教學目標
教學目標指導著教師的教學行為,在教學設計中起著舉足輕重的作用。教學目標主要包括:知識與技能、過程與方法、情感與態度三個層面。
在傳統的房屋建筑學教學中,教師多還停留在知識傳授與技能層面,對教學“過程與方法設計”不夠重視,更缺乏在教學過程中對學生情感及價值觀的培養,導致學生僅掌握理論知識,而忽略學生其他方面的發展。而在建筑節能這一章的教學中,筆者認為喚起學生的節能意識,樹立節能理念的情感和價值觀的培養尤為重要。
3.2教學策略
為達到教學目標,教師應采取一定的教學策略。本章節的教學策略主要采用理論講授,知識問答、課堂討論、引導探究等。
3.3教學設計示例
【教學目的】
(1)保溫隔熱的目標;(2)保溫隔熱的途徑;(3)常見的保溫材料。
【過程目的】
(1)通過學習,增強學生的節能意識,樹立建筑節能理念,掌握建筑節能構造技術;(2)通過激發學生的創新意識。
【教學思想】
介紹我國能源現狀,目前我國建筑節能現狀及建筑設計需求,國外建筑節能發展歷程及發展趨勢,引出現階段保溫隔熱目標。通過我國建筑熱工區劃,明確當地保溫隔熱設計要求。
通過熱量在建筑中傳遞的原理。得出減少熱量損失的途徑。再介紹水蒸氣對建筑保溫的危害,及解決的途徑。通過圖片認識現有的建筑保溫材料,啟發學生如何利用當地的資源,開發建筑保溫材料。
【教學內容】
(1)建筑保溫隔熱基本目標;(2)我國建筑熱工區劃;(3)降低建筑護結構熱損失的方法;(4)建筑隔熱保溫基本概念掌握;(5)水汽對建筑熱工性能的影響。
【重點難點分析】
(1)建筑保溫目標;(2)水蒸氣在建筑護結構中的傳遞及對保溫的危害。
【教學策略及方法】
課堂教學以教師為主導、但充分調動學生的主體作用,教學方式采用多媒體,教師首先講解基本原理,再結合實際提出問題,引發學生創新思考,師生共同討論,最后提出對策等策略,在教學過程中盡量營造寬松愉快的學習氛圍,引導學生進入情景,激發其思考的積極性,最后達到滿意的教學效果。