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在不同气候特征环境下的地区具有不同的建筑节能设计标准,根据我国相关的节能设计标准在夏热冬冷地区具有不同的建筑设计方案计划、施工任务以及具体工作内容,对于南北方来说建筑节能设计标准不同,北方由于地理位置和环境气候的原因采暖能耗远远超过南方,所以在建筑设计上的围护结构和保暖结构设计需要具有更高的标准要求。建筑节能设计一般涉及以下三个方面:一是围护结构,指的是对门窗结构的设计标准;二是生活方式,例如温度和湿度造成了不同的生活方式,建筑的设计结构要符合温度和湿度要求;三是设备系统,建筑在进行节能设计时需要具备一定应对突发事件的能力,能够自我保护和独立运行。制定建筑节能设计标准的根本目的在于良好地控制建筑的能耗大小,但是在建筑节能设计中涉及到的建筑者使用方式和设备很难用准确地标准去衡量并加以控制针对同类型的地区出台了不同的建筑节能设计标准,对于北方夏热冬冷和夏热冬暖地区的建筑来说,采暖系统在大范围内覆盖,注重提高建筑本身的保暖性尤其是围护结构保温的隔热性能,以便减少空调设备的使用达到节能的效果,与未采取节能设计的建筑相比在空调设备和采暖设备上的能耗应节约到一半以上,在2010年出台的相关节设计标准来看,将“采暖和空调能耗”作为能耗基准值,但在居民生活方式的影响之下最后得到的实际水平与能耗目标还有有所差异。对于严寒和寒冷地区的建筑来说,节能百分比目标和能耗基准值又不同的含义,在以往的建筑节能设计标准中要求采暖能耗在百分百的基础之上节能30%、50%和65%,要实现这些节能目标主要依靠对围护结构进行节能设计创新,这一地区的居民生活方式与假设的生活方式差异较小,所以对于节能量的计算数据上的差异较小,在严寒和寒冷地区建筑的设计和施工过程中集中采暖系统管网和热源并没有被包括在内,所以要确保围护结构承担起节能设计的任务需要这一地区的城市规划建设和供热相关部门共同制定方案与贯彻落实。
2建筑节能量估算
建筑消耗的能源成为国内能源消耗的主要部分,尤其是在未来几年内建筑能耗将达到总能耗的30%及以上,能源的急剧消耗会带来能源危机,越来越多的人们开始意识到绿色环保可持续发展的重要性,在房屋建筑和公共建筑中实行节能设计来减少能源消耗,尤其是在采暖、空调、照明、热水供应等方面,在实际的建筑施工过程中需要按照既定的设计图纸进行建造,同时也要关注建筑节能设计并对建筑进行节能量估算,确保其符合相关节能设计标准。
2.1对建筑节能量的估算条件
建筑通过节能设计之后减少的能源消耗量而增加了部分收益就是这个建筑的节能量,要遵循相关规定内容明确需要进行计算和分析的数据,例如当要计算的内容含有100%的能耗基准值,需要将所有数值计算在内,不同的地区必须具备的要素不同,北方地区是采暖设计结构,南方地区是空调设备系统。
2.2相关数据计算
在对围护结构包括外墙、门窗、屋顶等保温性能进行计算时都需要运用到热传导系数,如果在一种材料之中热量的传导速度越大,说明这种材料具备较差的隔热性能,用K0表示传热系数,其公式为K0=1/R0。R0是隔热材料中的传热阻,由内外表面的换热阻大小所决定,R0=Ri+∑R+Re,其中∑R是各个材料中的热阻和,需要计算出材料的热阻、厚度和导热系数,当导热系数较小时该材料为绝热材料。对于外窗等围护结构的节能量进行估算时,要运用到窗墙比系数、传热系数和遮阳系数等数据,如果窗墙比越小那么建筑的自然采光效果越好,能够有效节省建筑的照明能耗,在目前的建筑节能技术中利用铝合金断热型材能够建造出效果和性能最好的窗,其窗体的传热系数用K表示,数值为1.5W/m2•K,相较于普通材料的传热系数6.4W/m2•K是它的六倍。窗体部分热量的流失是建筑能源消耗较大的部分,所以根据建筑节能设计相关标准来看,窗墙比要小于0.7,虽然在建筑外观的设计上会有所影响,但利用较好地材料能够满足标准要求和设计的外观需求。除了窗墙比之外还有对当阳光的遮挡效果,即遮阳系数,SC值。在夏热冬冷地区一般要进行外遮阳设计,遮阳系数为玻璃的遮阳系数与外遮阳的遮阳系数相乘,如果没有外遮阳设计时,遮阳系数就等于玻璃的遮阳系数,要想去的较好地采光效果就需要具备较大的遮阳系数,将3mm的标准白玻璃作为计算基础,其太阳光的透过率为0.89,建筑物使用的材料太阳光透过率除以0.89就可以获得所使用材料的遮阳系数,对于SC的标准要求大于0.4,小于0.6。
2.3举例说明
以东北地区某民用建筑为例子,建筑所在的热工分区为严寒地区,建筑设计节能标准中规定的节能目标为50%,结合当地居民生活的具体方式和生活环境,包括空调设备、水电等能量的消耗,发现该地区建筑的平均能耗数值与实际能耗较为详尽,节能百分比相一致,小区的建筑面积为5300×104m2,,根据节能设计标准估算节能量计算方法来看,结合热源传播效果和供热系统的运行功率,该小区的平均耗能为24kgce/m2,其节能量为53.23×104tce,达到了50%的节能设计目标。
3结语
节能是当前建筑工程中最重要的任务和目标,不但节省大量的建筑资源和建筑成本,而且能够有效为居民提供一个绿色环保舒适的生存空间,对建筑进行科学正确的节能量估算,明确节能百分比的构成条件和影响因素,就能在设计环节对建筑工程进行改善和调整,促进建筑施工节能目标的实现,满足建筑节能设计标准要求。
参考文献
篇2
一、引言
近些年以来,对能源问题的探讨,始终没有停过,这和当前能源短缺等问题是紧密联系的。而其中的建筑节能问题,不得不引起我们的重视。作为长久之计来看,我国在建筑行业也普遍实施了建筑节能措施。事实证明,实行节能措施,可以有效提高对资源的高效利用、节约成本并取得相应的经济效益。
众所周知,我国的严寒和寒冷地区几乎占了国土面积的三分之二,其建筑节能的地位更是不容忽视。而建筑门窗普遍都占建筑墙体的30%-50%的面积,因此,其是探讨建筑节能的重要部分。在JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》中对寒冷和严寒地区的建筑围护结构等节能设计都做了详细的规定,下文均简称为“标准”。接下来,将着重对严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准实施细则对门窗提出高要求进行详细探讨。
二、严寒和寒冷地区居住建筑保温性能现状
1.严寒和寒冷地区的划分
在我国,所谓严寒和寒冷地区在标准中得到了进一步划分,通过区域划分,我们可以进一步了解各自区域的气候特征,以便采取有效的节能措施。相关划分如下表所示:
表1标准中对严寒和寒冷地区的划分
2.严寒和寒冷地区居住建筑门窗的保温影响因素
在严寒和寒冷地区,由于室内供暖,室外温度低,从而造成室内外的温差往往很大。而室内外的冷热空气对流更会导致结露、结霜或者结冰,更有甚者会导致门窗变形。笔者经过实践得出,对这些地方门窗的保温性能产生影响的主要有以下几个方面。
(1)门窗玻璃
门窗玻璃一般占到了门窗的70%~80%左右,它在门窗的节能设计中占有重要作用,其热辐射进行的热传导是一个重要因素。
(2)门窗框材料
同理,门窗框一般占门窗的20%~30%,其热辐射进行的热传导再加上室内外温差的作用可以导致门窗变形。因此,要注意在门窗框材料强度、腔体构成以及导热系数方面下功夫。
(3)门窗框扇与玻璃
由于门窗框扇和玻璃之间的密封不严,会带来不同程度的渗透,有渗透就会带来热量的交换,以至于产生对流放热损失情况的发生。那么如何进行有效地防止渗透现象的发生,当前主要应用对它们之间缝隙的密封和多腔体来实现,这样的话,就可以有效降低门窗的线传热系数,以避免热量的损失,而控制的重点务必要放到对中竖挺型材的强度而导致的变形进行控制上。
(4)门窗框与门窗扇
门窗框与窗扇之间形成空气渗透随之带来的热量交换及渗漏会造成对流放热损失。门窗的出入和通风主要靠门窗扇来实现,它们之间的密封程度是节能设计的重点。在实际中,不仅要保证门窗扇的开关灵活,也要注意其关闭后的密封情况。
(5)门窗框与墙体
有时,门窗框与墙体之间也会由于渗透而发生对热放热损失,这种渗透主要是空气渗透,其也是由于它们之间存在缝隙而产生的。那么影响出现渗透的主要因素除了墙体和门窗框之间使用的不同密封材料外,还存在线膨胀系数于墙体和门窗材料之间的不同,当然,墙体和门窗框材料之间的抗变形能力和粘接能力等,也是一个比较关键的影响因素。
3.严寒和寒冷地区门窗节能设计
根据该标准和国家现行的其他标准,对严寒和寒冷地区的居住建筑节能设计要重点考虑以下几个方面,并通过计算和执行标准以达到相应的建筑节能设计要求:(1)门窗在冬季室内外温差的影响下所产生的变形;(2)季节温差引起的窗框、扇的伸缩与墙体接缝处理;(3)控制室内的健康环境,注意合适的温度、湿度等系数;(4)门窗的保温;(5)气密性能对窗的保温性能的影响等。
三、严寒和寒冷地区居住建筑的门窗节能措施
根据现行标准,结合笔者的实践经验,对严寒和寒冷地区居住建筑门窗节能的设计,可以通过采取以下措施进行。
1.门窗玻璃的选择
作为一种非金属材料,玻璃的导热系数和金属相比,远远落后于后者,且厚度也较小。在严寒和寒冷地区,使用玻璃可以达到良好的采光效果和保温性能,由于占用门窗面积较大,其对热量的传递也成为门窗节能的一个关键点。当前应用的主要玻璃结构有单层、双层中空、三玻双层中空和真空玻璃等几种。而在严寒和寒冷地区,对玻璃的选用,可以优先选择高透光的无色透明玻璃。这可以通过中空玻璃或者真空玻璃来达到目的,而不宜采用会减少光照的镀膜玻璃或者对玻璃进行贴膜等。
2.门窗型材及其结构的选择
玻璃纤维增强塑料型材,也就是所谓的玻璃钢,因其具有导热系数低、强度高和耐候性强等一系列优点而成为严寒和寒冷地区的优先选择。玻璃钢型材具有轻质高强的优良性能,其拉伸强度是铝合金的两倍,接近于钢材,强度更是比铝或钢大上若干倍,因此,在实际使用中,不需要在玻璃钢门窗上增加突出抗折和抗变形钢衬。因此,这种材料在寒冷、严寒或者多台风区地区使用最佳,它可以有效地改善热胀冷缩造成的变形问题。
3.门窗玻璃周边
门窗玻璃周边是保温的薄弱环节,结露和结霜现象都往往出现在这个地方。根据笔者实践经验,这主要和门窗玻璃的框边材料以及密封处理、玻璃与窗框直接的腔体处理和玻璃与框之间的密封有关。
针对以上原因,可以将中空玻璃采用暖边双道密封,这样就可以保证良好的密封效果。也可以在玻璃钢框和玻璃周边之间的空隙之间采用类似H型的三元乙丙包条式结构,这样可以实现两腔或三腔,以形成间隔来阻断冷热空气交换和渗透等。另外,门窗的玻璃与玻璃钢框室内侧采用了三元乙丙胶条进行密封, 室外侧采用中性密封胶进行密封,三元乙丙胶条和中性密封胶具有较强耐候性和抗老化能力,较长的使用寿命保证了门窗的长期密封性能。
4.门窗开启扇的密封与结构
门窗开启扇具有通风换气的重要功能,这就对其开关的灵活性和关闭后的无渗漏性提出了较高要求。在严寒和寒冷地区,开启扇气密性能是整窗气密性能的关键部位,不仅要保证开启扇与开启框配合结构的合理性,还要保证其密封的有效性。
因此,可以采用这样的三道密封以及两腔结构:将室内侧密封胶条、中间等压胶条和和室外密封胶条进行构造;新型开启扇与框搭接的台阶式结构,增加了气流进入腔体的阻力,可以更加有效的阻隔气体流动,实现腔体结构的更加合理性,从而保证了开启部位的气密性和保温性能。三元乙丙密封胶条和等压胶条的使用,保证了其具有较好的弹性性能、密封性能和耐候持久性保证长期密封有效,也提高了对气密性能的保证。
5.墙体与门窗的连接与密封
由于门窗都是安装在建筑墙体上,而它们之间因为材质的不同,且施工也往往是由两个以上单位完成,这就造成了接口问题的出现。尤其在严寒和寒冷地区,接口问题往往会造成墙体开裂或开缝等一系列比较严重的问题,因此,要注意对接口的处理,可以通过各种措施避免问题产生。比如有效保证安装方式、安装密封构造和统一所用材料等。
6.门窗的自然通风
根据国家现行标准,建筑室内的新风量不应小于30m3/(h·人),根据严寒和寒冷地区的实际情况,传统通过开启门窗的开启扇来达到自然通风的方法已经不再适用,它不仅会造成建筑能源浪费,而且也会将外界的灰尘、噪音等带入室内,这样就产生了窗用自然通风器,使门窗也成为了会“呼吸”的门窗。当然,在通风器的设计中对通风器面积等参数都有详细要求,这些要根据相关标准和实际情况来进行制定。
四、结语
综上所述,对严寒和寒冷地区的居住建筑进行节能设计,对节约能源和提高经济效益等方面都有着重要意义,特别是其中的门窗设计,更是提出了较高要求。因此,本文在研究现行JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》的基础上,结合严寒和寒冷地区实际情况,对门窗的节能设计要求与措施进行了详细探讨,相信可以为实践提供借鉴。
【参考文献】
[1]JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》.中国建筑工业出版社,2010.
[2]李兴华,王海.寒冷地区PVC塑料门窗制作与安装的质量控制[J].门窗,2009(07):47-49.
[3]李孝勤.寒冷地区门窗在建筑节能中的应用[J].中国西部科技,2010(9).
[4]宗小丹.严寒与寒冷地区塑料门窗基本安装方法及注意事项[J].新型建筑材料, 2004(01): 42-44.
篇3
GB50189-2005给出了节能设计计算参数,如室内采暖设计温度、新风量设计。在加热的情况下,室内温度每降低1度,能耗可降低5%~10%。根据温度与节能的关系可以设置温度,但同时还要考虑室内的功能划分,不同室内,温度规定在不同的范围。
热传系数对建筑耗能影响很大,寒冷地区,护结构热传系数限值要求较高,夏热冬冷地区,主要考虑隔热,综合我国不同地区的情况,本标准认为屋面传热系数定为0.7w/(m2・K),外墙为1.0w/(m2・K)较为合适。
对于建筑在设计时要对平面、朝向、太阳辐射、通风等对能耗的影响进行分析,降低冬季采暖的能耗,尽可能利用太阳能取暖,多获得热能,降低热损失。夏季最大限度地减少热对室内温度的影响,通过自然来降温冷却。建筑的朝向是获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并防止太阳辐射,要想真正做到通过建筑物朝向获得夏季防热,冬季保温时要考虑多方面的因素。因地制宜地选择朝向,尤其是根据本地区或本地址的特性选择朝向,尽可能避免东西朝向。建筑物的体形越复杂、护结构面积越大,传热损失或受热影响就越大,因此,在设计体形时,要多方面考虑其耗能与体形的关系。
近年来,公共建筑的窗墙比有越来越大的趋势,窗户越来越大,这是由于人们希望公共建筑更加明亮,建筑整体更加美观,建筑视野更加宽阔,但窗户比墙体传热能力高许多,要想维持室内正常温度,需要采暖设备和空调的工作才能达到。本标准对窗墙比进行了规定,不大于0.7。
有些建筑为了追求视觉效果和保持建筑整体风格,整个建筑设计成全封闭式,或外窗开启率逐渐下降,这种做法不利于室内空气的流通和散热,室内温度、湿度完全靠采暖和空调控制,不利于节能。
GB50189-2005还对采暖通风及空气调节节能设计进行了规范,比如对空调冷负荷进行逐时计算,作为施工时依据,避免装机容量大,投资成本高,能量消耗增加等想象,热水集中采暖系统是比较合适的节能措施。
GB50189-2005中附录A是关于建筑外遮阳系数计算方法;附录B是围护结构热工性能的权衡计算;附录C是建筑物内的空调冷热水管道绝热厚度表,该表是从节能的解读出发,按经济厚度的原则制定的。
GB50189-2005对档案馆建筑的启示
GB50189-2005于2005年7月实施,其中10项条款为强制性条文,用黑体字注明,必须严格执行。建筑设计时必须要满足各式各样的规范,其中包括建筑设计的规范,节能规范,结构的规范等,是强制性的,这些规范有很多条文和基本内容与建筑可持续发展相关,比如施工图设计阶段,必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。其中很多条款并不是强制性的,只起规定或建议的作用。
而对谓绿色建筑评价标准,比如我们国家推出了中国绿色标准标识,覆盖了住宅、公共建筑。GB50189-2005的许多条款及我国绿色建筑评价标准不属于强制性是强制性的,因为对于目前整个基本建筑行业的现状来讲,满足基本要求规范前提下,强制要求所有建筑项目都朝这个标准靠,可能有一定的困难,要有一个逐渐进步的过程。另外,国家的绿色建筑评价标准,比如住宅,对于风环境、自然采光、通风、节水、节地、节能、节材等等都有很明确的指标,国际通行的评价标准也基本如此,都有相当多非常明确的指标。
档案馆建筑设计规范(JGJ25-2000)为强制性标准,见下表。其中对档案馆馆址、面积、建筑设计、用房、建筑防护等作了规定。强制性标准要求在设计和建设时需要满足标准的要求,但从实际情况看,每一项都符合JGJ25-2000很难做到,与其这样,倒不如将此标准中的部分条款定为强制性条款,如防震等级为7级可列为强制性条款,部分内容只作为规定或建议,尤其是如今后加上节能评价参数,可否考虑将其列为非强制性标准或条款。因为各级档案馆建筑基础条件不同,需要根据自己的实际情况制定其节能的目标。
档案馆建筑设计规范(JGJ25-2000)实施已有10年时间,按标准建设的要求,标准实施5年后可以修订。JGJ25-2000部分内容已经不能满足当今建筑的要求。如通风方式,过去主要采用的是自然通风,现在很多档案馆是利用空调系统进行通风,通风的计算方法也不同,通风量的规定不统一无法指导实际操作。另外JGJ25-2000缺失部分内容,对指导目前档案馆建筑设计规划和建设有一定影响。比如建筑节能参数、节能建筑设计计算方法、节能措施如冷暖设备、通风、遮阳节能等都没有涉及。近些年来,档案馆的业务工作也做了部分调整,建筑用房功能需要重新考虑和定位,比如数字化业务是目前档案馆正常工作任务之一,建筑用房需要将其考虑其中。这些内容的调整、补充都需要在档案馆建筑设计规范中体现出来。
档案馆建筑设计规范(JGJ25-2000)需要参考GB50189-2005的部分内容,但要考虑其自身的特殊性。比如保存对象的特殊性。档案馆建筑设计时需要考虑节约化、有利于档案保存、无害化、集约化。这些原则服务于可持续档案馆建筑
的最终目标。实现档案馆建筑的可持续发展就要以建筑结构功能的灵活使用、可拓展性与现实可行性为基本准则,实现最大限度的统一;节能降耗,尽量减少营运成本是档案馆建筑可持续发展的必要条件;讲究环境效益是档案馆建筑设计可持续发展的主要标准;结构化综合布线是满足图书馆建筑可持续发展的一个重要环节。
中国的传统档案馆建筑或藏书楼建筑,比如北京的皇史成、需要关注它的护结构、采光、通风、照明,是否做到防光,是不是自然的对流,建筑方向是不是南北,防潮。现代档案建筑对防光、防潮、采光、地面承重、密闭与通风等有一定的要求,在建筑设计时要考虑这一特点。
档案馆建筑的节能措施
GB50189-2005节能的目标是在保证相同的环境条件下,与未采取节能措施相比,全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少50%。第一个阶段,到2010年,全国新建建筑争取三分之一以上能够达到节能建筑和绿色建筑的标准,同时,全国城镇建筑的总耗能要实现节能50%;第二个阶段,到2020年,要通过进一步推广绿色建筑和节能建筑,使全社会建筑的总能耗能够达到节能65%的总目标。
节能档案馆的功能是要实现在没有使用任何采暖或制冷设备的前提下,让一年四季的室内气温尽可能地维持或接近档案库房保管的要求范围内,即温度14℃~24℃(±2℃),湿度45%~60%(±5%)。这一基本原理可以运用在每个档案馆,并能指导以尽可能小的功率和能耗设计满足的档案馆建筑的要求。
我国大部分地区属于寒冷地区,冬季时间长,不论是冬季采暖,还是夏季防热,都离不开能源,怎样使冬季室内热量传出的少一些,夏季室外热量传人的少一些?采暖能耗投入非常大。低温对纸质档案、胶片档案、磁性载体、光盘等保存是非常有益的,在冬季,对于夏热冬暖地区的档案馆可以不使用采暖设备,对于夏热冬冷地区的档案馆,尽量低标准地使用采暖设备,只要保证室内温度不在0℃以下即可。对于单独的档案库房,可以整体关闭采暖设备或尽可能降低采暖温度,对于档案库房与办公楼在同一楼的档案馆,可以完全或部分关闭采暖设备。我国北方档案馆冬季遇到的突出问题是档案馆建筑湿度严重偏小,这与使用采暖设备息息相关,采暖时间越长,采暖设置的库内温度越高,湿度会越小,库房内长期湿度低,会导致纸张水分减少,纸张发脆,严重影响纸张寿命。尤其是冬季的长期干燥和夏季的湿度增大这种忽高忽低的变化对纸张档案的长期保存是非常不利的。冬季可以适当降低室内温度,保证一定湿度,不但有利于保存档案,还有利于节能。
人们对夏热冬暖地区,从3月到6月,9月到11月,室外温度不高于28℃的天数占总天数的比例较大,有的可达60%以上,完全可以利用自然室外温度达到控制室内温度的目的,这样可以大大减少空调运行的时间,节约能源,同时也不会影响档案馆保存的档案。
档案馆建能源消耗最大的是采暖和制冷空调,其次是照明,前者约占60%~70%,而采暖和空调耗能中,50%以上是被护结构传热而消耗,要做到节能,需要从护结构设计和照明措施等入手。
减少建筑物的外表面积和加强围护结构保温,以减少传热耗热量;提高门窗的气密性,以减少空气渗透耗热量。在减少建筑物总失热量的前提下,尽量利用太阳辐射的热和建筑物内部的热,最终达到节约采暖设备供热量的目的。对于采暖供热系统来说,建筑节能的主要途径:改善采暖供热系统的设计和运行管理,以提高锅炉的运行效率;加强管道的保温,以提高室外管道的输送效率。
节能是点点滴滴的行为。新加坡用雨水收集系统灌溉花草节约了大量的淡水;广东省立中山图书馆新馆装置“雨水采集系统”,―方面回收生活用水,一方面收集雨水,经过处理后,用于卫生间冲洗和园林绿化灌溉等方面,以达到节水的目的;在档案馆建筑的周围种植绿色植物,尤其在建筑物的东西墙方向种植高大的绿树,一方面可以遮挡阳光,另一方面可以明显改变空气质量;沈阳市图书馆在屋顶种植草坪和花草,也起到了屋顶隔热的作用;有的单位将空调热回收,节能约25%;广东省立中山图书馆新馆设计中除广泛使用室外低负荷太阳能供电系统,为路灯、庭院灯、广告灯路牌导向灯提供照明电源外,还安装了大量的太阳能光伏发电系统,利用玻璃窗来收集太阳能,解决图书馆白天的照明问题。湖北省图书馆面积10万平方米,空调耗能是“大户”。为此在设计时考虑了两种空调模式“接力”省电:中央空调冷热系统采用地源热泵,节能40%。到峰谷电价最低值时,再“切换”到冰蓄冷系统空调,可以省电费30%。
按照瑞士的标准。完全依靠技术,节能率达到60%-70%不是梦想。档案馆建筑节能设计除了上面谈到的护结构,照明节能也是一条途径。档案馆照明规定应选择白炽灯,从实际使用情况看,很多档案馆选用日光灯。日光灯照明发光度高,均匀,但释放紫外线。近些年来,节能灯越来越普及,被应用于室内照明。节能灯的最大优点是节省能源,一般可以达到节能80%,而在公共建筑特别是档案馆还为被采用,原因是多方面的。但其中之一是人们还未建立节能的意识。
篇4
2 设计规范与节能标准采暖部分的基本介绍
在与节能标准进行比较分析时,新旧设计规范相近的部分以设计规范进行表述,而有差异的地方则以旧设计规范和新设计规范进行单独表述。
2.1 设计规范采暖设计热负荷指标计算方法
采暖设计热负荷指标q(W/m2)。采暖设计热负荷指标是指在采暖室外计算温度条件下,为保持室内计算温度,单位建筑面积在单位时间内需由锅炉房向其它供热设施供给的热量。采暖设计热负荷指标q计算公式如下:
q=Q/Ao
(1)
式中Q,Ao分别为冬季采暖通风系统的热负荷(W)和建筑面积(m2),且Q值应根据建筑物下列散失的获得的热量确定:
1) 围护结构的耗热量,包括基本耗热量和附加耗热量,且基本大批量计算公式为
Q1=Afk(tn-twn)
(2)
式中Q1、F、K、a、tn、twn分别表示围护结构的基本耗热量(W)、面积(m2)、传热系数[W/(m2·K)]、温差修正系数及冬季室内计算温度(℃)、采暖室外(℃)。
围护结构附加耗热量,包括朝向附加、风力附加、外门附加和高度附加,各项附加应按其占基本耗热量的百分比确定。
2) 加热由门窗隙渗入室内的冷空气的耗热量
旧设计规范中的计算公式为:
Q2=acpρwnLlm(tn-twn)
(3)
式中Q2表示由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量(W)、a表示单位换算系数、cp表示空气的定压比热容[kJ/(kg·K)]、L表示在基准高度(10m)风压的单独作用一,通过每米门缝进入室内的空气量[m3/(m·h)]、l表示门窗缝隙的计算长度(m)
、tn和twn与上同、ρwn表示采暖室外计算温度下的空气温度(kg/m3)、m表示综合修正系数。
新设计规范中的计算公式为:
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
(4)
式中tn和twn、ρwn与上同,L表示渗透空气量(m3/h)、其计算公式如下:
L=L0lmb
(5)
式中L0表示在基准高度(10m)风压的单独作用下,通过每米门缝进入室内的空气量[m3/(m·h)] 、l表示门窗缝隙的计算长度(m)、m表示冷风渗透压差综合修正系数,b表示门窗缝渗风指数,b=0.56~0.78。
由式(4)和式(5)可知,新设计规范对公式的形式及有关参数的确定上都进行了较大的修订,加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量的计算将更加合理和精确。
3)加热由门、孔沿及相邻房间浸入的冷空气的耗热量;
4)建筑内部设备得热;
5)通过其他途径散失或获得的热量;
2.2 节能标准建筑大批量指标计算方法
建筑物耗热量指标qH(W/ m2)。建筑物耗热量指标是指在采暖期间平均温度条件下,为保持室内计算温度,单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖供给的热量。建筑物耗热量指标qH计算公式如下:
qH = qH·T + qINF - qI·H
(6)
1) qH·T为单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量,应分别按屋顶、外墙、外窗、外门、阳台门下部门芯板、地面、楼梯间隔墙、户门等分项计算后汇总,且计算公式如下:
(7)
式中ti、te、εi、Ki、Fi、Ao为全部房间平均室内计算温度(℃),采暖期间室外平均温度(℃),围护结构传热的修正系数,传热系数(W/ m2·K)、面积(m2)及建筑面积(m2)。
2) qINF为单位建筑面积的空气渗透耗热量(W/ m2),且计算公式如下:
(8)
式中CP、ρ、N、V分别是空气比热容、密度,换气次数和换气体积(m3)。
3)qI·H为单位建筑面积的建筑物内部得热(W/ m2),包括炊事、照明、家电和人体散热,住宅建筑取3.80W/ m2。
3 设计规范与节能标准差异比较分析
3.1 概念差异
1)采暖设计热负荷指标和建筑物耗热量指标是不完全相同的两个概念。前者是在设计室内外条件下能耗量,其值是按设计规范计算得到的为确定最不利工况时达到室内温度所必须设计的采暖设备的依据,北京地区其值不宜超过52.0 W/ m2;后者是在全采暖期间内的耗热量的平均值,其值是按节能标准计算得到的,可用以计算全年采暖能耗量,北京地区其值不应超过20.6 W/ m2
2)在计算围护结构传热和冷风渗透耗热量时,设计规范中都用到了最大温差(tn-twn),而节能标准中都用到了平均温差(ti-te),二者的差异是很大的。以北京地区为例,前者一般为27℃(厨房为24℃,卫生间为34℃),后者统一为17.6℃,前者为后者的1.534倍;
篇5
1中原地区建筑节能设计的现状分析
1.1既有建筑节能设计现状
改革开放以来,各行各业迅猛发展,建筑业也不例外,以多层住宅和小高层住宅为主的集体式住宅建筑骤然增多,但由于当时经济条件的限制,为了节省造价,集体式住宅建筑存在建筑设计标准偏低、围护结构构造简单、居住舒适度较差、环境效应差等缺点,这类建筑已不能满足人们日益增长的物质文化和节能理念的要求。并且此类建筑能耗过大,与周围城市环境不协调,更与当前所倡导的建筑绿色化的理念相违背。
1.2新建建筑节能设计现状
中原地区气候特殊,夏季湿热、冬季阴冷,所以该地区建筑节能设计既要满足冬季保暖又要满足夏季隔热的要求。做好新建建筑的节能设计工作,不仅需要建筑师从实践中总结经验,开拓创新,更需要政府的政策支持和监管保障。河南省人口总量大,人均占有资源少,经济发展与能源资源供应的矛盾日益加剧。“十二五”期间,河南省省政府重点抓好新建建筑节能,深化供热体制改革,推进墙体材料革新,加强公共建筑用电管理,指导开展农村住房节能,抓好低能耗、绿色建筑示范带动等工作,并强化新建建筑执行建筑节能标准,都取得了显著成效。(1)制定了建筑节能设计标准。按照《河南省人民政府办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》(豫政办〔2005〕86号)要求,全省县级以上城市全面执行居住建筑65%、公共建筑50%的节能设计标准。凡属财政补贴或拨款建筑,在严格执行节能设计标准基础上,鼓励执行低能耗和绿色建筑标准。并在2012年编制了《河南省居住建筑节能设计标准(夏热冬冷地区)》、《河南省居住建筑节能设计标准(寒冷地区)》,这两部地方标准吸收了外省居住建筑节能设计标准的先进经验,为该省新建住宅建筑节能设计提供了新的标准依据。(2)加强了建筑节能监督管理。河南省各级工程质量监督机构要按照《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB50411-2007)要求,严格进行建筑节能分部工程或专项验收,对验收不合格的项目不得进行竣工验收备案。达不到节能标准的建筑不准销售使用。房地产开发企业在销售房屋时,应当向购买人明示所售房屋的节能措施、保温工程保修期等信息,在房屋买卖合同、质量保证书和使用说明书中予以载明,并对其真实性、准确性负责。(3)加大了建筑节能执法监督力度。河南省各级政府及住房城乡建设部门着力加强对建筑节能工作的监督检查,依据《中华人民共和国节约能源法》和《民用建筑节能条例》(国务院令第530号)等法律、法规监督不执行或擅自降低建筑节能设计标准的现象。进一步加大建筑节能执法监督力度,保证绿色建筑的顺利建成和节能减排工作的顺利开展。尽管政府在建筑节能方面做了很多努力,但在建筑节能起步发展时期仍然存在一些不足:建设各参与方的建筑节能意识及法制意识较为薄弱、区县单位的建筑节能设计和施工等能力不足、建筑节能产业支撑体系不够完善、建筑节能经济激励机制尚未建立等,种种弊端都会阻碍新建建筑节能的发展。
2高层建筑节能设计的必要性
2.1既有建筑能耗高,改造价值总量大
新建建筑大多都是高层和超高层,此类建筑的建筑节能设计在政策的严格要求下,建筑能耗严格按照低碳建筑进行设计,能耗不高。既有建筑多层和小高层居多,而且大多既有建筑的布局不合理,外墙材料保温隔热效果差,门窗未考虑保温隔热。此类建筑存量多,改造价值总量大,如果加以改造,对建筑能耗的降低贡献巨大。
2.2既有建筑不能满足当前居民的生活舒适性
传统小高层建筑建造时由于条件限制,房屋夏季没有制冷设施,冬季没有取暖设施,室内环境极为不适。现在由于人们生活条件提高,大多居民会自行选择采取措施降温或取暖。在夏季,空调通过将室内热空气排出室外的方式给室内降温,然后再将空调冷凝水排到室外,但这都是以牺牲室外环境为代价。而且,空调调温时间过长,室内舒适性也会降低。与人们生活水平提高相适应的环境改善较为迫切,包含室内环境和室外环境,所以既有建筑节能改造和新建建筑节能设计尤为关键。
2.3新建建筑应与国家倡导的绿色建筑发展相适应
国务院印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》明确了“十三五”节能减排工作的主要目标和重点任务即强化建筑节能。编制绿色建筑建设标准,开展绿色生态城区建设示范,到2020年,城镇绿色建筑面积占新建建筑面积比重提高到50%。实施绿色建筑全产业链发展计划,推行绿色施工方式,推广节能绿色建材、装配式和钢结构建筑。强化既有居住建筑节能改造,实施改造面积5亿平方米以上,2020年前基本完成北方采暖地区有改造价值城镇居住建筑的节能改造。推动建筑节能宜居综合改造试点城市建设,鼓励老旧住宅节能改造与抗震加固改造、加装电梯等适老化改造同步实施,完成公共建筑节能改造面积1亿平方米以上。推进利用太阳能、浅层地热能、空气热能、工业余热等解决建筑用能需求。既有建筑进行节能改造,新建建筑能耗控制,这与我国的环境保护发展战略相一致,同时也与国家倡导的绿色建筑发展相适应。
3建筑节能设计的重要意义
从我国国情出发,建筑节能设计师建筑师运用科学合理的建筑节能措施完成作品,不仅仅能够实现对资源的节俭,同时也能保护环境,消耗相同的资源完成更多的建筑,节约我国有限的能源资源,降低建筑能耗在总能耗中的比重,提高利用率。从居民的生活质量上来讲,随着居民生活物质水平和精神水平的提高,人民更希望生活在自然、干净、卫生的环境中,建筑节能设计能够有效减少建筑垃圾、减少建筑污染,保护环境卫生,从而实现自然环境和能源资源的可持续发展。
4建筑节能设计的主要方法
4.1整体设计方案
当前对于环境保护的呼声越来越高,许多专家学者对绿色建筑节能设计的研究也越来越深入。天津大学对基于大数据的节能设计进行研究分析,准确瞬时确定建筑物内部若干设备的运行状态和故障原因,并能够依据业主的个人喜好做出改变,再计算运行,并能够动态自我修复,形成内部系统之间相互配合的智能建筑。此外,在全面提倡环境保护的大背景下,广州某设计公司提出基于低碳节能理念的建筑节能设计方法,选取低碳建筑材料并增加其使用率,设计出低碳建筑节能系统,并且在建筑设计过程中要坚持绿色意识、树立绿色观念,节约资源,实现建筑美学、环境保护和低碳节能理念的统一。清华大学开展了基于整体能量需求的方案阶段建筑节能设计方法,建立了一套建筑方案阶段节能设计方法体系和方案阶段节能设计导则的形式,力求为建筑设计者指明方向。天津大学综合考虑城市和建筑多层面设计因子的系统化整合,进行了基于能耗模拟的建筑节能设计方法研究,转变原有的设计思维模式,最大限度地提高节能效率。
4.2细化节能设计
建筑设计人员往往从建筑本身进行细化设计,降低建筑能耗。对于建筑规划与布局,建筑群之间有利于自然通风,平面形状为长矩形的建筑应该跟主导风向保持在30°~60°之间,并保证一定的间距便于日照和通风;进行小区规划时,尽量避免周边式和混合式,要留出通风通道,利于建筑群中的空气流动。对于建筑围护结构,最基本的设计方向是在材料和构造上尽量减小热阻,即主要致力于降低屋顶结构、门窗和墙体结构的传热系数,减少热传导,进而降低能耗。
5结语
中原地区气候特殊,设计人员在兼顾冬季保暖和夏季隔热的同时,又在平衡建筑能耗降低、环境保护、建筑造价等三个方面做出了很多努力,也有许多较为成熟的设计方法。相信在国家大力推行绿色建筑发展的大背景下,我们能够在节能设计的实践工作中探索出更高效的方案,为我国的绿色建筑发展做出贡献。
参考文献:
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[5]詹治国.建筑项目中节能技术的运用研究[J].住宅与房地产,2016(3):218.
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建筑节能工作坚持以科学发展观为指导,以建设节约型社会为目标,以实施公共建筑和居住建筑节能为重点,以加强节能和提高资源能源利用效率为核心,通过经济、行政、法律等手段,推进技术进步,完善政策措施,强化节能意识,建立健全促进建筑节能的有效体制和机制,切实降低建筑使用能耗和提高能源的利用效率,促进我市能源、经济、环境的可持续发展。
建筑节能工作的目标:市区、开发区新建民用建筑(指居住和公共建筑)从年4月1日起,全面施行建筑节能50%的设计标准;从年起,施行节能65%的设计标准。到年,高耗能的既有公共建筑的改造完成30%,到2020年,既有建筑节能改造完成70%,全市民用建筑建造和使用的能源资源消耗接近或达到现阶段中等发达国家水平。
市建委应会同规划、建管、房产、墙改等有关部门,按照全市建筑节能工作目标,制定建筑节能阶段实施规划,确定近期建筑节能工作重点,明确新建居住建筑、新建公共建筑和既有建筑改造实施计划,全面推进全市建筑节能工作。各县要根据本地实际和全市建筑节能工作目标,制定本地区的建筑节能规划,既要确定总体目标,又要制定具有可操作性的近期目标,有效地指导本地区的建筑节能工作。
三、推进建筑节能工作的主要措施
(一)宣传培训,增强全民建筑节能意识。
要充分利用电视、广播、报刊等新闻媒体和现代网络技术,广泛开展建筑节能专题宣传活动和科普知识教育,努力营造推进建筑节能的良好氛围,提高全民建筑节能意识,提高全社会参与建筑节能的自觉性和主动性,为建筑节能工作创造条件。市建委要加强对设计、施工、监理、施工图审查、质量监督等专业技术人员和管理人员的建筑节能知识、技术培训,并与绩效、技术晋升挂钩,使参加专业知识的更新教育培训作为每一位从业人员的自觉行为。通过技术培训,使技术和管理人员都能熟悉和掌握节能设计标准,提高专业技术水平,保证建筑节能的推进质量。
(二)加强领导,建立完善建筑节能工作机制。
建筑节能是一个涉及多部门的系统工程,需要发展计划、规划、建设、建管、房产、墙改等多部门的共同配合和协作,为确保我市建筑节能工作的顺利推进,成立建筑节能工作领导小组,负责组织落实国家和省建筑节能有关法律法规和政策、技术标准的贯彻执行,研究制定建筑节能发展目标、推广重点和政策措施,指导建筑节能的推广应用,协调解决建筑节能工作中存在的问题。领导小组组长由主管建设工作的副市长担任,副组长由市建委负责人担任,成员单位包括市建委、发展计划委、经贸委(墙改办)、规划局、建管局、房地产局、科技局、财政局、环保局、工商局、质监局、地税局、物价局等部门。领导小组在市建委下设办公室。市建委负责全市建筑节能监督管理工作,直接管理市区(包括开发区)范围内的建筑节能工作。各县也要尽快成立相应机构,加强对建筑节能工作的组织领导,建立建筑节能工作机制,明确责任,组织好本地区的建筑节能工作。
(三)加强建筑节能的政策配套工作,完善建筑节能的技术保障体系。
通过制定相关政策,鼓励建筑节能,引导房屋开发、建设和消费的节能趋向。市建委等有关部门要研究制定节能建筑认定制度,制定实施推进建筑节能工作的奖励制度。通过制定行政管理和激励政策,积极鼓励实施建筑节能,有效扶持从事建筑节能技术开发与应用的企业和研究单位,确保建筑节能科研、推广、应用的资金投入,培育节能技术和产品市场的形成。同时,对在建筑节能工作方面做出突出贡献的单位和个人实施奖励,并把建筑节能作为参评“琥珀杯”、“黄山杯”及省、市科技进步奖等各类奖项的必要条件。
市建委等有关部门要根据我市建筑节能发展状况,按照技术先进、经济合理的原则,组织编制适用于现有建筑节能技术标准要求的施工规程、验评规范和评估标准。要尽快全面实施《居住建筑节能设计标准实施细则》,组织编制《公共建筑节能设计标准实施细则》和《建筑节能评估验收规程》,制订和实施节能建筑及其围护结构节能产品的认定和标识制度,培育发展节能建筑专业技术评定机构和节能建筑检测机构,组织推进节能建筑性能测评工作。组织节能新产品、新技术的推广应用,定期鼓励推广应用、限制和淘汰建筑节能的产品和技术目录,为建筑节能标准的实施提供技术保障。
(四)加强对建筑节能工作的监督管理。
各有关职能部门应在项目立项、可行性研究、规划、设计、施工、监理、竣工验收和备案等环节中,依据法律法规和工程建设强制性标准,加强对建筑节能的监督管理,确保节能标准规范的落实。
需经核准或者审批的建设工程项目,项目申请报告或项目建议书以及可行性研究报告应当包括建筑节能的专题论证。凡无建筑节能专题论证的,计划发展行政管理部门应当不予受理。
规划行政管理部门审查的建筑工程项目规划设计方案,应当含有建筑节能内容,对不符合要求的,不予审查通过。
建设单位要严格按照建筑节能设计标准委托工程项目设计,并在项目建设的各个阶段严格执行;不得以任何理由要求设计单位、施工单位修改经审查合格的节能设计文件,降低建筑节能标准;在组织竣工验收时,应当同时验收建筑节能实施情况,向建设行政主管部门备案的工程竣工验收报告中,应当注明建筑节能的实施内容。
设计单位要遵循建筑节能法规、节能设计标准和有关要求,严格按照建筑节能设计标准和节能要求进行设计。施工图设计文件中建筑节能内容应包括:建筑热工计算书、节能设计主要技术措施,以及相关节能材料、产品的技术参数等。
施工图审查机构要严格按照建筑节能强制性标准和《省施工图设计文件节能审查要点》的要求,对施工图设计文件中建筑节能设计进行专项审查,对不符合建筑节能强制性标准的,施工图设计审查结论应为不合格,不得颁发施工图审查合格书。对施工图设计审查合格的工程项目,填写《民用建筑节能设计审查表》,报送市建委建筑节能管理机构备案。
施工单位要严格按照审查合格的施工图设计文件和施工规程进行施工,将建筑节能技术标准、规范和工艺落实在施工中,并在施工现场公示,不得擅自变更、修改工程设计,确保工程符合节能标准和设计质量。
监理单位应当依照法律法规以及建筑节能标准、审查合格的施工图设计文件、建设工程合同和监理合同实施监理,对建筑节能的施工质量承担监理责任。监理单位应当在工程质量评估报告中明确建筑节能标准的实施情况。
节能建筑和产品检测单位应当按照有关建筑节能检测规程进行检测,不得出具虚假检测报告。
建设工程质量监督机构在提交的建设工程质量监督报告中,应当包括有关建筑节能的专项监督意见。对达不到节能设计标准的或检测不符合节能设计标准的工程,应当不予备案。
房地产开发单位应将建筑节能情况载入房地产开发项目手册,在房屋销售过程中,应当在销售现场显著位置公示节能措施、围护结构保温隔热材料及性能指标等基本信息,并在《住宅使用说明书》中予以载明。
房产管理部门要审查房地产开发单位是否将建筑能耗说明载入《住宅使用说明书》。
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2)无日照分析图或日照标准不满足相关规范的规定。有日照要求的住宅、医院、中小学、托儿所、幼儿园、养老院、宿舍等建设项目,应当进行日照分析并满足国家日照标准规范要求。日照分析图要注明所用软件、日照标准日、日照时数、有效日照时间带、日照时间计算点(公共建筑可不用)。按不同类型的建筑有不同的日照要求及日照间距,贵阳地区住宅日照间距系数为1.1,旧城改造项目新建住宅日照间距系数为1.0,且不应低于大寒日日照1h的要求。
2建筑施工图设计中的主要问题
目前仍然有些工程送审的建筑施工图设计文件无《建筑节能设计》独立篇章,售楼部、汽车销售店或4S店、值班室等建筑均应严格执行节能设计标准。而有些工程虽然有《建筑节能设计》独立篇章,但也存在设计内容不全、指标不全或指标超限值未做权衡判断、编制深度达不到要求等问题。
根据《建筑工程设计文件编制深度规定》(2008年版)及《贵州省建筑节能设计审查要点》,建筑节能设计说明应该包含以下内容:a.建筑节能设计依据:GB50189-2005公共建筑节能设计标准(居住建筑不列此条)、DBJ52-49-2008贵州省居住建筑节能设计标准(公共建筑不列此条)、GB50176-93民用建筑热工设计规范;b.项目所在地的气候分区及围护结构的热工性能限值;c.建筑的节能设计概况、围护结构的屋面(包括天窗)、外墙(非透明幕墙)、外窗(透明幕墙)、架空或外挑楼板、分户墙和户间楼板(居住建筑)等构造组成和节能技术措施,明确外窗和透明幕墙的气密性等级;d.建筑体形系数计算、窗墙面积比(包括天窗屋面比)计算和围护结构热工性能计算,确定设计值。
3《建筑节能设计》专篇内容与节能计算书内容不一致
1)保温材料名称、厚度等不一致。这种情况会导致部分节能设计指标不能满足规范的要求,同时也会在施工时造成混乱,给建设单位的工作带来不少麻烦。
2)设计指标不一致。常体现为节能计算书中窗墙面积比、体形系数、材料的导热系数的取值、围护结构传热系数等指标的计算值与《建筑节能设计》专篇内容中的相应指标不一致。
3)引用的设计参数不正确。计算书中某些材料的导热系数、窗户的传热系数等取值错误或提供的数据来源不明,会造成部分设计指标不满足要求,影响节能效果。例如普通钢铝合金单框中空白玻璃6+9A+6窗的传热系数为K=3.9W/(m2•K),设计中却标为2.8W/(m2•K),有的甚至更低。
4)某些保温部位做法与构造表做法不符。
4容易忽略的问题
1)同一栋建筑既有公共建筑部分又有居住建筑部分,应分别进行节能设计。
2)居住空间楼板、分户墙未做节能设计。不少建设单位、设计单位反映,若建筑物已经是满足节能标准的节能建筑,居住空间楼板、分户墙若不做保温设计,也不会影响到该建筑物的节能效果。节能体系以一栋楼来考虑,南方地区为非集中采暖区则以一户来考虑,计算书是对整栋建筑进行整体耗能量计算,楼板、分户墙不参与计算,其数值大小对整栋建筑耗能量结果没有影响。居住空间楼板、分户墙不做保温,户与户之间会存在传热量损失,由于温度梯度的影响,室内温度一般底部比较低,顶部较高,上下楼所对应的房间温度往往会存在较大的差异。而在分户墙、楼板上采取一定的保温措施,所增加的造价并不大。《贵州省居住建筑节能设计标准》第5.2.1条表5.2.1-2温和地区围护结构限值中对居住空间楼板、居住空间分户墙的传热系数均要求不应大于2.0W/(m2•K)。计算表明,一般的楼地面的传热系数均大于2.0W/(m2•K)的要求,故设计单位在编制设计文件时要设计具体做法措施,不应标注如“用户自理”等这类不规范的说明。应该根据不同地区的气候特点加以区分。
5)屋面采用聚苯板保温材料,屋面与外墙交接处、屋面开口部位四周应设置宽度不小于500的A级保温材料隔离带。
6)应有节能设计平面示意图,标明节能设计位置、范围、做法、材料传热系数的出处。
7)要防止冷(热)桥部位发生结露。节能设计在满足地方标准的同时,更应该满足国家标准的要求,《民用建筑热工设计规范》和《贵州省居住建筑节能设计标准》都有相关条文规定,在保证达到室内温度要求的同时,要保证外墙内表面不结露,因而短肢剪力墙和厚度小于500mm的混凝土外墙必须做保温,方能保证内表面温度大于室内空气的露点温度。混凝土框架梁的内表面温度相应校核计算。一般情况下,厚度不小于200mm厚混凝土、保温材料厚度不小于20mm(保温材料导热系数不大于0.07W/(m•K))即可满足保温墙体内表面不结露的要求。
8)导热系数可以不加修正系数。GB50176-93民用建筑热工设计规范表中有建筑材料的导热系数修正系数附表3.2,且该表的修正系数也有使用条件,该系数是为了解决工程中一些不可避免的现象采取的修正值,如没有外粉刷的清水墙面,由于下雨和冷冻气候,材料容易吸水致使材料的导热系数加大,采用的砌筑砂浆和墙体材料的不一致性等影响。但是随着经济和技术的进步,这些“不可避免的现象”已经不再现有建筑体系中出现,外墙都有外粉刷层且具有一定的防水功能,主体墙体受水侵蚀的可能性已经减少,加上贵州省《居住建筑节能设计标准》中附表3.1中的传热系数计算值中,均按复合墙体的传热系数计算法计算,已经把灰缝的传热系数计入,并和实际热工检测结果基本相符。在实际工程中如果仍采用导热系数修正系数修正得到的传热系数只会比贵州省标准提出的传热系数更好,本着对节能有利的精神,用也没问题,但本着节约的精神,应该执行贵州省节能标准中的数据为好。
9)无架空楼板保温做法。
10)居住空间外门应有保温措施,应计算空调冷负荷、采暖热负荷。
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据相关权威部门不完全统计,建筑能耗已经占据社会总能耗的27%。而在建筑能耗中,暖通系统所占据的比例最高,因此如何提高暖通系统的工作效率,降低暖通工作系统的能耗对于我国建设资源节约型社会和走新型工业化道路有着至关重要的作用。下面本人结合多年工作经验,就暖通节能设计方面做简要探讨,仅供参考研究。
1 暖通系统节能设计概述
1.1设计依据
(1)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)
(2)《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)
(3)《住宅建筑规范》(GB50368-2005)
(4)《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)
(5)《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26―2010)
(6)国家与地方其他相关设计规范、标准
1.2 设计内容
一般包括以下方面:(1)设计施工说明;(2)负荷计算书;(3)主要设备与材料表;(4)有关设计图纸;(5)节能报审表
1.3设计审查要点
(1)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.1.1条:关于负荷计算的规定;(2)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.4.2条:关于电热锅炉、电热水器限制应用的规定;(3)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.4.3条:关于锅炉效率(燃煤78%,燃油、燃气89%等)下限的规定;(4)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.4.5条:关于冷水机组及空气源热泵冷热水机组COP下限(制冷量1163kW以上的活塞机4.2,螺杆机4.6,离心机5.1;活塞热泵2.6,螺杆热泵2.8等)的规定;(5)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.4.8条:关于单元式空调器、风管机式、屋顶式空调机组能效比下限(风冷不接风管2.6, 风冷接风管2.3等)的规定;(6)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.4.9条:关于溴化锂机组性能参数下限(0.6MPa蒸汽双效蒸汽耗量1.31kg/kW・h;直燃机制冷1.1,制热0.9等)的规定;(7)《住宅建筑规范》(GB 50368-2005)第8.3.1条及《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001)第6.0.2条:关于住宅集中采暖系统分室(户)温度调节与分户(单元)计量的规定;(8)《住宅建筑规范》(GB50368-2005)第8.3.2条:关于室内采暖计算温度的规定;(9)《住宅建筑规范》(GB 50368-2005)第8.3.3条:关于住宅集中采暖应以热水为热媒的规定;(10)《住宅建筑规范》(GB 50368-2005)第8.3.5条:关于严寒与寒冷地区住宅不应直接电热采暖的规定;(11)《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.3.20条:关于冷却水处理与通风及补水计量的规定;(12) 《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.5.12条:关于建筑群每栋楼及其冷热源站房能源计量的规定。
2 暖通节能技术体系的现状问题
2.1暖通节能体系包含设计不完善、施工浪费、运行管控不佳等问题。在设计管控层面,其节能效果尤为显著,然而实践设计阶段中,工作人员却没有施以充分重视。再加上暖通工程规划设计持续周期时间较短,较多设计方为了提升工作效率,追求数量,忽视设计质量,造成一些设计方案在施工建设中暖通系统耗费了很多投资成本,一些工程能耗甚至高出国家标准。
2.2伴随环保节能标准要求水平的持续提升,一些新型设计方案持续涌现,各类方案均包含一定的自身优势与缺陷。在丰富的设计方案面前,基于观察考量问题的视角、基点存在差异性,因此令各层面评价结论存在一定差异,还会引发较大出入的现象。基于欠缺客观、公正、科学良好的方案设计评价方式,令设计工作人员常常无所适从,不知晓如何在较多方案之中寻找最为适合的节能手段策略。
2.3一些建筑工程维护体系结构保温功能并没有受到工作人员的充分重视,他们在设计规划阶段中常常仅注重外观效果,形成了过大的窗墙比,且由于大量应用玻璃幕墙,令维护体系结构呈现出不佳的保温性能,并形成了维护体系的较大传热损耗。同时,暖通工程运行管理阶段中,一些工作人员并没有经过专项培训,较多操作人员欠缺暖通节能的必要常识与技能,无法在系统工作阶段中,依据人员变更、实际负荷标准以及室外参数更新做好适应性调控,进一步形成了显著的能量耗费现象。通过实践调查我们发现,应用同一类运行管控系统,由于管理人员的差异会令系统能耗呈现高达50%的差距。
3 提高建筑暖通节能的措施
3.1加强热能的回收利用
设计师在方案设计时,应首先深入了解业主对空调的使用情况以及是否有余热、废气、蒸发冷却等利用条件,并综合对比各种能源方案。在热能的回收利用方面也要重点考虑节能的方案,首先,是回收制冷机组的冷凝热,与生活用热水结合起来,可以把水加热到洗澡的标准,同时又环保和节省锅炉附属设备的资金。其次,回收空调的排风余热,可以采用转轮全热交换器、板式显热交换器和板翘式全热交换器来回收显热和余热,实现对新风的预热和预冷。
3.2采用地源热泵空调技术
地源热泵空调,是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量,向建筑提热能,夏天向天然资源释放热量,给建筑物供冷的一种高效节能的空调系统。主要用于居民住宅、别墅、学校以及商业建筑。地源热泵系统按照自然资源的形式主要分为地表水热泵系统和地下水热泵系统。而地下水热泵系统又分为开式和闭式两种形式,其中开式的主要原理就是将地下水直接供应到热泵机组,之后将井水再回灌到地下;而闭式的基本原理是将地下水输送至换热器中,进行二次换热。很多的空调系统以水源作媒介进行换热。
3.3加强其他新兴能源的利用
(1)采用天然气作为空调制冷设备的能源,天然气是继煤炭和石油之后的第三大常规能源,能够有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量,减少环境污染,对人体健康危害降低。使用天然气为能源的制冷空调市场前景广阔。
(2)利用各种可再生资源。如地下水、太阳能、自然风、海洋能等自然资源。太阳能空调利用太阳光的辐射为能源进行制冷工作。 它的使用,弥补了供电不足的缺口,缓解了供电压力,也非常环保,不会带来传统电空调使用过程中所带来的城市热岛效应,并且由于太阳能空调的使用原理中并不包括氟利昂,就不会产生相关的有害物质致使大气环境遭受破坏,是名副其实的绿色节能空调。
3.4提高建筑围护结构的保温性能
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Key words: energy-efficient buildings; Building energy conservation; Planning; technology
中图分类号:TU201.5 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)04-0000-00
引 言
伴随着全球人口和经济规模的持续增长, 能源的过度使用给环境带来的问题日益显著,由此带来的环境问题也越来越多,比如全球气候变暖这一严重的环境问题给人类的生存与发展带来了严峻的挑战。因此产生了“低碳经济”这一观念, 为了保护环境,人类必须坚持可持续发展的方针, 并且把这种理念运用到各个领域中去。低碳经济最重要的是考虑最省钱减排方法。
1节能建筑和建筑节能概述
1.1.1节能建筑
节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法, 对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后, 设计出的在使用过程中能显著降低能耗的建筑。
1.1.2建筑节能
建筑节能指的是在建筑物的规划、设计、新建、改造和使用过程中, 严格执行节能标准, 并且采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品来提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率, 加强建筑物用能系统的运行管理, 利用可再生能源, 在保证室内热环境质量的前提下, 最终减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。
1.2 我国现阶段建筑节能现状
我国建筑能耗的现状有四个基本特点:
建筑能源消费水平低
能源浪费严重
用能效率不高
能耗增长潜力大
随着近几年来市场经济的快速发展,建筑能耗作为为满足建筑功能和建筑舒适所必需的能耗,现阶段在我国总能耗中仍然低于发达国家平均水平,带来的结果就是我国建筑能耗对能耗总量的相对值和绝对值都面临持续增长的压力;另一方面, 由于持续增长的需求和城市能源结构的调整,全国范围内能源供应形势趋于紧张, 能源供应已不能满足经济和环境可持续发展的需要, 能源已经成为制约我国经济进一步发展的障碍。
1.3 我国节能建筑的发展
我国1980 年制定了建筑用能水平节能三步走的计划,从1998 年至今颁布了多项建筑节能设计标准计划。到2010 年新建建筑分步骤普遍实施节能率为50%的5民用建筑节能设计标准( 采暖居住建筑部分)6( JGJ2- 95) 、5夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准6( JGJ134- 2001) 、5夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准6( JGJ75- 2003) 、5公共建筑节能设计标准6 以及5建筑照明节能标准6。近年来, 随着国家宣传力度的加大, 节能建筑发展迅速。但由于我国推行节能建筑的时间较短, 节能建筑在总建筑面积中所占的比例仍然较低。由此可见, 我国节能建筑的推广工作还有很长的路要走。
2 节能建筑和建筑节能关系
建筑是一个整体,节能应贯穿其中, 两者不可或缺。
(1)节能建筑是反映建筑本体的一种特性,是建筑节能的必要而不充分条件。建筑节能必须依靠使用者落实, 节能建筑依靠建设者实现;
(2)建筑节能更需依靠管理和宣传, 节能建筑更多依靠技术和材料;
(3) 推进建筑节能需要真正落实节能建筑, 节能建筑是建筑节能的基础, 但并不是建筑节能的全部意思。
3 发展建筑节能的有效措施
我国建筑节能的途径, 不单单要从建筑体形、建筑物的朝向和建筑物的平面布置来考虑, 重点还需从以下几方面入手:
3.1门窗的保温隔热
由于门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占住宅总能耗的比例较大, 所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下, 要尽量减小外门窗洞口的面积, 提高外门窗的气密性, 减少冷风渗透, 提高外门窗本身的保温性能, 减少外门窗本身的传热量。
3.2墙体的保温隔热
墙体是建筑护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。因此可以采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块或复合墙体。
3.3屋面的保温隔热
屋面作为护结构的一部分,其保温隔热是不可缺少的一部分。屋面节能主要措施有:
(1)不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料, 以免屋面重量、厚
度过大;
(2)不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果, 屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。目前, 采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青或水泥珍珠岩工艺,其优点是密度较小, 导热系数较低, 而且吸水率和蒸汽渗透系数也较低。
3.4 采暖系统的节能
城市供暖实行城市集中和区域供暖, 可大幅提高热效率。在保证所有房间满足规定室温的条件下, 可以相对地降低所供暖区域的平均室内温度,从而节约能源。
3.5绿化与节能
近年来, 由于城市绿地不断减少,由于空调的大量使用和汽车尾气等问题, 由此引发“热岛效应”, 导致空气环境日益恶化, 给建筑节能带来负效应。绿地每天蒸发大量水分, 吸收大量热量, 为建筑物创造了十分有利的周围环境条件。因此, 在城市规划和建设的同时, 大力发展庭院绿化也是发展建筑节能重要的举措。
4 发展建筑节能的方法
4.1注重节能建筑的落实工作
我国虽然已经颁布了居住建筑和公共建筑等一系列节能设计标准政策, 但由于监督管理措施滞后,最后导致实施的效果并不理想, 节能建筑在总建筑中的比例仍然较低。现阶段最重要的不是提高节能设计标准,而是要保证现行节能设计标准的全面落实和达标, 要保证完善节能设计标准和建筑改造的实施细则,并完善节能建筑的责任追诉制。
4.2加强建筑节能
要区分公共和居住建筑, 分别以限制和激励引导为主,对城市中单位面积能耗较大的公共建筑则应根据地域和用途制定建筑能耗的上限, 防止浪费。而对于住宅建筑节能, 应尽快实行产品准入和能效标识制度等市场调节机制的力度。
4.3 正确利用国外新技术
对于从国外引进的新技术、新材料和新设备, 我们要具体问题具体分析,需要分析其对于我国气候、使用习惯、经济性、可维护性等方面的适用性, 适合的才是最好的。
4.4 建立健全相关制度
建立和完善建筑能耗的检测、统计、审计和披露制度, 将建筑寿命周期内的能耗统计和披露制度化、规范化、透明化。这对推动建筑节能落实、政策制定和提高老百姓的认知程度都有积极意义。
5 结 语
节能建筑是一项正在蓬勃发展的兴起产业, 这也体现了当前建筑节能的发展趋势。因此在此形势下, 我们要做好建筑方面的节能, 促进建筑技术和建筑产业的发展, 为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活质量为目标而努力。
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我国正在经历历史上前所未有的建筑繁荣,我国建筑用能已经超过全国能源消耗总量的1/4,建筑节能已是国家的重大战略问题。1996年施行了《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分),2005年实施了《公共建筑节能设计标准》。
二、建筑节能概念设计的提出
1、目前提出“建筑节能概念设计”,从建筑方案设计开始,使建筑设计符合节能设计的基本原则,提高设计效率。
2、建筑节能建筑设计应全面考虑周边环境,通过改变建造方式和充分利用自然的能量,提高建筑室内环境的舒适度,达到节能的目的。
三、建筑节能概念设计的基本内容
1、建筑节能设计必须因地制宜,充分利用自然资源,从建筑方式、建筑热工、采暖、通风、空气调节、照明设备等多方面综合考虑,做到多管齐下。
1)在全年能耗中大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统,20%~30%用于照明,仅靠建筑本身的节能设计,往往很难满足节能的总体要求。只有综合考虑节能设计,才能达到节能标准规定的全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗减少50%的要求。
2)照明用电能耗的比例也较大,应采取电气节能措施,如设计选用高效照明光源、灯具和电器附件。采用高效变压器、降低损耗。采用建筑照明分区开关控制,达到照明节能的目的。
3)采暖燃气(煤)能耗、通风与空调用电能耗在建筑总能耗中比重较大,应精确设计采暖、通风和空调系统,避免超量设计。此外,应选用节能的设备和供热系统,做好供热管道敷设和保温。
4)关注给排水节能措施。生活供水采用节能的变频供水设备,节水感应式卫生洁具、小便斗感应式冲水龙头,二段式冲水节水马桶等节水型卫生设备在内地已经广泛使用。现在许多建筑工程已经广泛使用太阳能热水供应等节能措施。
2、严寒地区在建筑总平面设计时,建筑单体应尽量南北向布置,建筑平面布置应当按功能进行区分。
1)严寒地区冬季漫长,春季多风沙。在建筑总平面和建筑平面设计时,应考虑冬季最大限度的利用太阳能,并避开冬季风的主导方向。夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。建筑平面布置应当按功能进行区分。将日照、采光、保温、隔热、隔声、自然通风、公共卫生和居住方便作为衡量住宅质量的主要指针,其中的大部分内容与节能设计有关。
3、重视绿化的节能效果。
1)国家现在对建筑小区的绿地率提出了明确的要求,新区建设不低于30%,旧区改造不宜低于25%。应充分利用绿化环境,组织有效通风,加强建筑的夏季防热。
2)充分利用绿化节能,种植成片高大的杨树,夏季枝密叶繁的杨树遮挡了强烈的阳光直射,顶层的夏季室内温度也比同类型的建筑低。充分利用了自然资源,达到了节能的目的。
4、建筑设计严格控制体形系数,可有效减少护结构的采暖能耗。
1)建筑的体形系数与建筑的热损耗成正比,体形系数越大,单位面积对应的外表面积越大,建筑的热损失就越大。有关研究表明,体形系数每增大0.01,能耗指标约增加2.5%。建筑的体系应当紧凑,减少平面和立面上的凹凸,控制合理的体形系数,是减少建筑外表面热损失的有效措施。
2)严格把住宅建筑的体形系数控制在小于等于0.30,公共建筑的体形系数控制在小于等于0.40条式办公建筑的体形系数小于等于0.35,点式建筑的体形系数小于等于0.40,应从建筑方案设计时起,就应该综合考虑各制约因素,权衡节能利弊,兼顾建筑造型,尽可能的减少护面积,使建筑体形不要太复杂,在建筑节能、使用功能布置和建筑造型的诸矛盾中取得平衡。
5、控制建筑窗地面积比,是建筑节能的重要手段。
1)建筑窗户面积越大,冬季采暖热损耗越大。现在建筑设计中仍然流行的大面积透明玻璃幕墙,是最典型的耗能实例。一般情况下,应当根据采暖季节和制冷季节性能的热平衡来决定开窗面积。建筑外窗应有良好的密闭性和隔热性,减少窗与墙之间空隙的空气渗透和对流,减小窗和透明玻璃幕墙的传热系数,抑制温差传热是降低窗口和透明幕墙热损失的主要途径之一。
2)近年来公共建筑的窗地面积比有越来越大的趋势,住宅设计中客厅大面积落地窗也屡见不鲜。建筑设计在满足采光要求的前提下应尽量控制开窗面积。在建筑方案设计时,可采用窗地面积比对采光进行估算,满足节能标准控制的不同朝向的窗墙面积比要求。
3)除控制开窗面积之外,选用保温性能好、密封性强的窗户,减少空气渗透,也是节能的有效技术措施。严寒地区应选用“断热型材”的门窗框料,使用镀膜玻璃、中空玻璃等高性能的材料。
6、建筑节能设计必须充分考虑护结构的转热性能
建筑设计常用的护墙和一般的内外抹灰做法,远远达不到节能标准规定的传热系数限值;对护结构不采取有效的保温措施,根本达不到节能标准的要求。构造的护墙,在砖墙外侧增加80mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板后满足要求。
7、建筑护墙上尽量不留设暖气壁龛,充分考虑钢筋混凝土圈梁、过梁、构造柱等“热桥”作用。
在护砖墙传热系数计算时若考虑热桥作用后求其平均传热系数,即使在砖墙外侧增加80mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板,平均转热系数也会大于0.45 ,不满足节能标准要求。
8、有效的屋面保温和隔热措施是建筑节能设计的重要内容。
以前我们常用厚度的屋面保温材料加气混凝土、水泥蛭石、水泥珍珠岩不能满足要求,只有水泥聚苯板、岩棉板的合格产品才能满足要求。故在以后屋面保温材料选用时,应优先用两种合格产品。
2)夏季炎热的地区,黑色屋面的蓄热量非常大,建筑设计时应该考虑有效的屋面隔热技术措施。
9、加设门斗、住宅保温门设置
1)公共建筑的性质决定了它的门外开的频繁,在严寒地区的冬季,建筑物外门频繁,的开启造成冷空气大量侵入室内,导致采暖能耗增加。设置门斗可以避免冷风直接进入室内,在节能的同时,也提高门厅的热舒适性。整个西北地区春节多风沙,加设门斗也可有效的防止风沙进入室内。
2)以前设计的住宅建筑的楼梯间一般没有进行采暖设计,由于楼梯间入口门频繁开启,导致冬季冷空气直接进入楼梯间,楼梯间保温尤差。现在建筑设计和采暖设计中,已适当考虑楼梯间的保温。
四、结语
建筑节能充分体现节能设计的理念,尽量给使用者创造一个健康、舒适、温馨、节能的工作和生活环境,是我国当前正在发展绿色和节能建筑的方向。
参考文献:
[1]《青海省建筑节能管理办法》 青海省建设厅 2005.7.26
[2]《公共建筑节能设计标准》 2008.05.01实施
[3]《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分) 1996.07.01施行
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在这个能源紧缺、能留给后代的能源越来越少的国内形势下,我国的建设部也相继出台了几本节能设计规范,来宣传节能、贯彻国家节能法规和方针政策、提高能源利用效率。
其中的几本主要的设计规范如下(按现行规范的实施日期排列):
(1)《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003(2003年10月1实施)。
(2)《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005(2005年7月1日实施)。
(3)《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010(2010-年8月1日实施)。
(4)《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010(2010-年8月1日实施)。
这几本规范按公共建筑和居住建筑分类,其中居住建筑又按建筑所处城市的建筑气候分区划分成了夏热冬暖地区、夏热冬冷地区、严寒和寒冷地区三个不同的区域规范,但以上几本规范均对外墙的传热系数做了严格的要求,也就是说对外墙保温技术提出了更高的标准。拿《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005举例来说,对于新建公共建筑的外墙(包括非透明幕墙)传热系数的限值,见表1:
我国北方严寒、寒冷地区,必须首先考虑建筑物的冬季保温问题。建筑围护结构传热系数的限值对建筑的采暖能耗影响非常大,传热系数的要求低了,采暖能耗会白白损耗掉。因此,必须对严寒、寒冷地区对围护结构传热系数的限值要求高一些。
我们假设一个在山东省内最常见的公共建筑,框架结构,加气混凝土砌块墙砌体,外墙外保温体系。设其体形系数>0.3,且≤0.4,因为山东地处寒冷地区,根据国家《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005和山东省地方标准《公共建筑节能设计标准》DBJ-14-036-2006,均要求其外墙传热系数≤0.50 W/(m2・k)。那么根据上表可以满足传热系数限制要求的保温层做法是:50mm聚苯板,35mm挤塑型聚苯板,30mm和35mm硬泡聚氨酯板,65mm机械固定EPS钢丝网架板和56mm预制复合保温板。当该公共建筑的体形系数不变,而地处严寒地区B区(如长春、乌鲁木齐、沈阳、西宁等地)时,根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005,其外墙传热系数要求≤0.45W/(m2・k),上表中只有35mm硬泡聚氨酯板能勉强接近要求(35mm硬泡聚氨酯板的主体墙实际传热系数为0.453)。但当该公共建筑地处严寒地区A区(如齐齐哈尔、哈尔滨、克拉玛依、佳木斯等地)时,上表中没有一个构造满足公建节能外墙传热系数≤0.40W/(m2・k)的要求。如果还是想要使用外墙外保温,一个常用的、有效的办法就是加厚保温层,直到其厚度满足外墙传热系数限制的要求为止。在其它保温构造不变的情况下,为满足要求,需要的最小保温层厚度见表2。由表2可见,大部分保温材料所需的保温层厚度的数值是比较大的。
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2、既有居住建筑节能改造设计中目前存在的问题
(1)北京地区的既有居住建筑不同年代建造的种类多,围护结构的性能确定比较困难。(2)外窗和阳台有住户已自行更换或封闭,传热系数没达到新建居住建筑的规定性指标,在各朝向的透明围护结构中都占有一定比例,对达到规定的建筑供暖能耗指标有影响。(3)如果依据节能设计标准不同,围护结构的热工性能规定性指标不同,计算方法不同,太阳辐射对能耗指标影响也不同。(4)根据以上情况,无法完全按照新建建筑的节能设计标准的规定性要求进行设计,或者说按照规定性指标设计,由于上述问题的存在,有一些建筑比较容易达到耗热量指标的要求,还有一些建筑的整体能耗无法控制在规定的建筑耗热量指标要求内。
二、《既有居住建筑节能改造技术规程》
北京市地方标准《既有居住建筑节能改造技术规程》DB11/381正在修编,其中第3.0.4条“节能改造前,应以建筑物耗热量指标为判据进行建筑物围护结构性能化设计。实施全面节能改造后的建筑,在保证室内热舒适水平的前提下,建筑物耗热量指标不应高于表3.0.4的要求。实施部分节能改造后的建筑,其改造部分的性能或效果应不低于现行行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26)的规定。”表3.0.4是行业标准JGJ26权衡判断的控制指标,修编技术规程以国家行业标准JGJ26给出的建筑物能耗指标做为设计目标,根据节能改造项目的现状情况进行围护结构的性能化设计。建筑围护结构的性能化设计是节能设计的发展方向,但根据有关的经验和计算,还应结合北京地区的具体情况,给出具体的计算表和主要围护结构的控制指标,以避免有建筑围护结构的保温性能偏低的情况。
三、节能改造的设计方法及计算案例
1、根据北京地方标准《居住建筑节能设计标准》DB11/891-2012的权衡判断计算表,结合既有居住建筑的特点修改为建筑耗热量计算表,对实际建筑进行验算。一些建筑(多层建筑),按照规定项指标设计,可以满足JGJ26规定的建筑耗热量指标,但当住户保留的外窗比例比较大或窗的传热系数比较差时,则会达不到GJ26规定的建筑耗热量指标。
2、一些建筑,按规定性指标达不到GJ26规定的建筑耗热量指标,要提高外墙或新更换外窗的传热系数。
3、一些体型系数比较大的建筑,按规定性指标达不到GJ26规定的建筑耗热量指标,要提高外墙或新更换外窗的传热系数,还可以调整外窗的遮阳系数。
4、一些既有建筑外形比较整齐,体型系数小,按照JGJ26或地方标准的规定性指标,完全满足JGJ26规定的建筑耗热量指标,包括由于封闭阳台使窗墙比加大,或有部分住户保留自己的外窗时,也可以满足JGJ26规定的建筑耗热量指标。如下例一栋高层住宅,如果按照规定耗热量指标进行性能化设计,围护结构的保温性能指标会比较低,所有用控制指标进行计算。
四、结论及建议
根据以上计算分析,建议对北京地区既有居住建筑节能改造的设计目标和方法可以按以下方法确定:
1、既有建筑节能改造的节能目标按照行业标准JGJ26的建筑物耗热量指标确定。
2、既有居住建筑节能改造性能化设计方法按照根据北京地方标准《居住建筑节能设计标准》DB11/891-2012的权衡判断计算表修改的建筑耗热量计算表,根据外窗(包括封闭阳台)的更新比例进行设计计算。
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随着我国经济快速发展,“节能减排”已成为当今社会主要问题。2004年统计我国建筑总面积为389×109 m2,建筑商品能源总消耗约517Mtce(1Mtce=29.31×109MJ),占整个社会总能耗的25.5%[1]。当前我国正处于高速发展时期,每年建筑总量约增加16―20亿立方米,达到世界总建筑面积的一半左右[2],其中新建建筑90%不能达到节能标准,导致我国高速发展过程中能源保障工作苦难重重。我国建筑增长速度较快,到2020年建筑总量将是2000年的两倍,如果不解决好建筑能耗问题,将会严重制约我国经济的快速发展以及可持续战略。建筑能耗高、能源利用率低是制约我国发展的弊病。研究如何利用相关政策以及综合节能技术最大限度地降低建筑能耗具有非常重大的现实意义。
一、颁布相关政策机制
1、通过制定和颁布实施建筑节能设计标准,法律法规,颁布了强制性行政命令,属于典型的计划经济管理手段。节能建筑除了需要基本节能设计外,还需要政府颁布相关的政策与条文,用来鼓励和约束人们对建筑的节能设计。建设部目前已颁布的建筑节能设计标准有:《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)、《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2005)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75-2012)、《民用建筑热工设计规范》(GB50176-1993)、《民用建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)、《采暖居住建筑节能设计标准》(JGJ132-2009)等标准。
2、随着社会的快速发展,建筑节能应该严格根据市场的产品化前进,通过节能的标准对市场的产品加以评价,实现产品的节能化。建立一种产品的节能管理手段,最大限度的推广节能产品,增加节能设备的投入。
3、在管理方面。节能部分的管理者应该做好自己职责范围内的事情,充分保障广大人民的群体利益,将节能管理涉及到生活的方方面面,呈多元化的趋势。同时管理者应该对于节能有关的信息加以公开,用以提醒广大人民的节能意识,使用惩罚与奖励的制度促进大家节能。
二、综合节能技术
(一)建筑物本身的节能
建筑节能(包括狭义的建筑节能和广义建筑节能)的设计应该即包括基础的节能设计,和电气、暖通和排水等方面的节能设计,综合考虑各方面的因素,各个终端设备的使用,机组的确定,以及建筑本体的节能。在建筑的设计过程中,首先根据建筑本身所处的环境与条件确定建筑本体的节能,使建筑负荷降到最低,建筑应以绿色设计,绿色施工为原则,建筑外形采用简单的造型,尽量减小建筑体形系数,避免建筑过多热损失。充分利用太阳能、地热能等可再生能源,大大地降低化石能源消耗。此外,考虑供暖、通风与空气调节的设计。
(二)建筑设备的节能
社会经济的快速发展,人们生活条件的提高,由此带来的设备能耗也不断增加。其主要体现在:人们对室内环境要求的不断提高,导致很多用电设备的出现,包括室内取暖设备、室内照明设备和室内加湿设备等,对这些设备的使用无疑会增加建筑能耗,此外,有的人们还会延长设备的使用时间,能耗随之增大。选择合适的节能技术能够保证环境的质量,设备的使用越发起着关键性作用,把握好设备的节能,能够很大减少电能的消耗。
有关建筑使用设备的节能设计,最基本的就是要保证室内环境的舒适性参数,在这基础上降低设备的能耗,增加设备使用效率。同时开发可再生能源的利用,世界上各个国家都在积极的发展利用可再生能源。可再生能源是可以循环利用的一种能源形式,自然界中可再生能源主要包括太阳能、风能、潮汐能、地热能、水能、风能、生物质能等。这些能源在世界上储存的能量非常丰富,取之不尽用之不竭,同时也不存在对环境造成污染等问题。将可再生能源合理的加以利用可以代替或补充大部分煤炭、石油等常规能源,可以解决燃烧常规能源造成环境污染的问题,对于保护环境和降低建筑能耗具有重要的意义。
1、合适、合理地降低设计参数
合理的室内设计参数能够满足人们舒适性条件,在满足人们舒适性条件下,对室内的各种参数进行适当的降低,以健康为前提,可以降低设备的能耗。例如夏季空调的设计参数可以提高一些,如26~27℃,冬季可以适当的降低一些。
2、建筑设备规模要合理
对设备功率进行最优设计。大功率的设备,如果一旦在满负荷的状态下运行,导致能源的浪费。功率过小,可能达不到所要求的环境满意度,就有可能进行二次整修,这样就会间接增加设备成本。建筑物的供冷范围和外界热扰量基本是固定的,出现变化的主要是人员热扰和设备热扰,因此选择空调系统时主要考虑这些因素。同时,应考虑社会经济的发展,新的电器产品正在出现,应注意在使用的能力,满足发展周期与发展的需要。
3、建筑设备设计应综合考虑
在建筑设备使用的同时应考虑到设备的散热量,如果室大型设备或耗电设备很多,那么它所释放的热量会严重影响室内环境,建筑设备的散热量有时会与冷量抵消,能够起到节能作用。如夏季照明设备所散发的能量将直接转化为房间热扰,消耗更多冷量。而冬季照明设备会增加室内温度,减少加热的热量。所以,满足合理的照明,应采用节能灯光通量高,夏季和冬季能源需求的照明灯具。
4、建筑能源管理系统自动化
建筑能源管理系统(EMS,Building Automation System)是建立在建筑自动化系统(BAS,Building Automatic System)的平台之上,是以节能和能源的有效利用为目标来控制建筑设备的运行。根据能源供应系统工作特点,研究制定能源系统控制策略,降低建筑能耗。运行能耗是建筑能耗重要组成部分,优质高效的管理可以大幅度降低能耗。目前建筑能源供应系统普遍存在长时间的大流量小温差运行的问题,相关设备也造成巨大的能源浪费,要实现能源系统的运行节能,必须形成一整套良好的控制策略,精准的监控系统和高效的执行系统。
(三)建筑节能中的行为节能
节能是一个具有中国特色的新概念,这意味着在人们的需求方向发展的能源消费系统中减少不必要的能源浪费行为有利于节能。
行为节能和我们:1)节能洗衣;2)节能装修;3)农村住宅使用节能材料;4)合理使用空调设备;5)合理使用电风扇;6)合理采暖;7)农村住宅使用太阳能供暖;8)采用节能的家用照明灯;9)采用节能的公共照明方式。
(作者单位:天津城建大学经济与管理学院学院)