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1、北方城镇采暖能耗
我国北方城镇采暖能耗占全国建筑总能耗的36%,为建筑能源消耗的最大组成部分。单位面积采暖平均能耗折合标准煤为20kg/m2·年,为北欧等同纬度条件下建筑采暖能耗的2~4倍。能耗高的主要原因有3个。一是围护结构保温不良。二是供热系统效率不高,各输配环节热量损失严重。三是热源效率不高。由于大量小型燃煤锅炉效率低下,热源目前的平均节能潜力在15%~20%.
2、大型公共建筑能耗
目前我国有5亿m2左右的大型公共建筑。耗电量为70~300kwh/m2·年,为住宅的10~20倍,是建筑能源消耗的高密度领域。调查结果表明,这类建筑能源浪费现象仍较严重,有很大的节能潜力。
3、住宅与一般公共建筑的非采暖能耗
我国城镇的住宅总面积约为100亿m2.除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活热水、家电、空调等,折合用电量为10~30kwh/m2·年,用电总量约占我国全年供电量的10%.一般公共建筑总面积约55亿m2.用电总量约占我国全年供电量的8%.
目前这两类建筑的能耗水平低于发达国家,这主要是由于建筑提供的服务水平不高。由于我国能源费用相对于居民收入偏高,绝大部分城镇住宅的用电水平较低,生活热水用量远小于发达国家水平。
随着生活水平的提高,住宅和一般公共建筑内用户提出了更高的建筑服务水平要求。此外,近年来在一些大城市出现了一批高档豪华住宅,户均用电水平几倍甚至几十倍于普通住宅,此类高能耗住宅有大幅增长的趋势。对于能耗原本较低的一般办公建筑进行二次装修和加装中央空调系统,盲目提高建筑内部的“豪华性”,也会造成此类建筑能耗的成倍增长。
4、农村生活能耗
我国农村建筑面积约为240亿m2,总耗电约900亿度/年,生活用标准煤0.3亿吨/年。
目前我国农村的煤炭、电力等商品能源消耗量很低。根据调查,目前农村建筑使用初级生物质能源的能源利用效率很低,并在陆续被燃煤等常规商品能源所替代。如果这类非商品能源完全被常规商品能源所替代,则我国建筑能耗将增加一倍。
5、长江流域采暖需求
我国长江流域以往的建筑设计都没有考虑采暖。目前夏季空调已广泛普及,而建设采暖系统、改善冬季室内热环境的要求也日趋增长。
预计到2020年,长江地区将有50亿m2左右的建筑面积需要采暖。预计每年将新增采暖煤1亿吨标煤左右,接近目前我国北方建筑每年的采暖能耗总和。
我国建筑能耗发展趋势
我国能源供给和经济发展必须考虑新增建筑所需的能源供给问题。按照目前的建筑能耗状况,到2020年我国建筑能耗将比2004年增加2.5亿吨/年标煤和新增耗电5800~6300亿度/年,总计折合电力约1.3万亿度,新增量相当于目前建筑总能耗的1.3倍。
根据发达国家经验,随着城市发展,建筑将超越工业、交通等其它行业而最终居于社会能源消耗的首位,达到33%左右。我国城市化进程如果按照发达国家发展模式,使人均建筑能耗接近发达国家的人均水平,需要消耗全球目前消耗的能源总量的1/4来满足中国建筑的用能要求。因此,必须探索一条不同于世界上其他发达国家的节能途径,大幅度降低建筑能耗,实现城市建设的可持续发展。
当前建筑节能的重要问题
当前我国各级政府高度重视建筑节能。我们认为,要研究建筑节能的突破点,优化配置有限资源,进而推动我国建筑节能事业取得重大进展。
1、走出集中供热分户计量改革的困境
改变供热计量按面积收费的方式,实行“分户计量,按热量收费”的目的一是促进建筑保温,二是鼓励行为节能。但分户计量不易操作。
采用分楼计量可以使计量改革工作走出困境。如果对每座建筑的用热总量进行计量并据其收费,楼内各户按面积分摊,计量工作可大大简化,可操作性强,分户墙传热等各种问题也可迎刃而解。按整座建筑供热量计量收费同样可激励新建建筑采用保温措施和推进既有建筑的节能改造。为了减少楼内局部空间过热的问题,可推行“供水温度分楼可调”新技术,采用混水或换热的方式调节每座建筑入口的供水温度,在建筑内实行“大流量、小温差、低水温”供热方式,在室外管网实行“小流量、大温差”的循环方式。可大幅度降低集中供热系统的热损失,从而显著降低北方地区集中供热能耗。
2、长江流域不宜发展大规模集中供热或热电冷三联供
目前在长江流域建设大型热电联产集中供热和热电冷三联供项目,无论是以燃煤还是以燃气为动力,都存在很多的能耗不合理问题。长江流域地区冬季短夏季长,而夏季使用发电余热制冷时的制冷效率仅为电制冷效率的20%左右。采用集中供冷要依靠大型循环管网输送冷水,这直接导致循环水泵电耗增加。
长江流域的特点是:冬季短,室外温度多在0℃左右;夏季长,普遍需要空调;梅雨期需要除湿;地表水资源丰富。对于这种气候与自然条件,应该发展各种热泵方式,系统解决采暖和空调需求。
3、科学规划南方地区建筑节能工作
我国南方地区建筑节能重点在于改善围护结构的保温。针对南方的气候条件,应推广各种屋顶遮阳、外墙遮阳、窗户外遮阳等措施,以减少太阳辐射;加强各种自然通风手段,通过自然通风缩短空调运行时间;开发和推广主动或被动式除湿装置,降低室内湿度,适当提高室内空调温度等,都可以产生更大的节能效果。
4、探讨社会主义新农村的可持续发展的能源消耗模式
我国农村土地资源相对充足,建筑容积率低;秸秆、薪柴、粪便等生物质能源丰富,生物质能源的生成物可被充分利用。农村的能源供应方式应以可再生能源为主,按照循环经济方式,发展沼气、生物质的高温热解制气、太阳能光热和光电应用以及风力发电。发展可再生能源替代常规商品能源的经济效益和可操作性也远高于城市。
5、发展和推广低能耗大型公共建筑技术
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4.0.4:外窗(包括阳台门的透明部份)的面积不应过大。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗其传热系数应符合表4.0.4的规定。(表4.0.4略)
4.0.6外窗宜设置活动外遮阳。
该标准对外窗保温性能(传热系数K)作了具体规定,并建议外窗设置活动外遮阳,但标准对外窗隔热性能(遮阳系数SC或太阳传热因子SHGC)没有作出具体规定,不能不说是该标准的一个不足。实际上,我国夏热冬冷地区居住建筑的节能不仅与外窗的保温性能,而且与外窗的隔热性能紧密相关的。
本文首先确定了夏热冬冷地区基准性住宅和住宅节能方案,并选取上海、南京、武汉和重庆4个代表性城市作为分析对象,使用美国劳伦斯.伯克力国家实验室开发的DOE-2软件,对基准性住宅和3000多个节能方案进行摸拟计算,分析外窗传热系数(K)和遮阳系数(SC)对居住建筑能耗影响,并提出相应的看法和建议.
一、基准住宅的确定
(一)基准住宅模型是一座六层楼住宅,建筑平面如图1所示。
基准住宅热工参数和计算条件如下:
1、室内温度设定:冬季16℃,夏季26℃;
2、外墙:24cm粘土实心砖K=1.833W/(m2·K);
3、屋顶:砼板+保温板K=1.872W/(m2·K);
4、外墙面太阳辐射吸收系数ρ=0.7;
5、外窗:普通单玻铝合金窗,K=6.0W/(m2·K),SC=0.9;
6、建筑平均窗墙面积比:CM=0.3009;
7、换气次数:n=1.5;
8、设备能效比:冬季EER=1.0,夏季EER=2.2;
9、内热源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中显热180W,潜热71W)。
(二)4个城市基准住宅全年能耗值计算结果
从表1可看出,4个地区住宅夏季空调能耗均占全年采暖与空调总能耗20%或以上,而夏季空调能耗中外窗太阳辐射传热占了相当大的比例,因此夏热冬冷地区居住建筑节能中,外窗隔热性能是不可忽视的重要因素。
表1城市上海南京武汉重庆
年采暖空调总能耗P总(kWh/m2)146.67164.27157.60116.67
年采暖能耗P暖(kWh/m2)116.98131.88117.6079.38
年空调能耗P空(kWh/m2)29.6932.4040.0037.29
空调能耗占总能耗比例%20.2419.7225.3831.96
二、节能方案的选择
1.室内温度设定:冬季16℃,夏季26℃;
2.外墙:24cm粘土实心砖+保温K=1.0W/(m2·K)和K=1.5W/(m2·K);
3.外墙面太阳辐射吸收系数ρ=0.7;
4.屋顶:砼板+保温板K=1.0W/(m2·K);
5.换气次数:n=1.0;
6.设备能效比:冬季EER=1.9,夏季EER=2.3;
7.内热源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中显热180W,潜热71W);
8.建筑窗墙面积比CM变化范围:0.2498,0.3009、0.3535,0.3895,0.4256,0.4718;
9.外窗K和SC变化范围:
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、外窗保温隔热性能(K、SC)对住宅能耗的影响
本文通过3000多个节能方案的摸拟计算,选取代表性数据,绘制了外窗K值分别为3.0、4.5、6.0时的P-SC曲线图。图中,P总为全年采暖与空调总能耗,P空为夏季空调能耗,建筑平均窗墙面积比CM=0.3009。
从以上各地的P—SC曲线图可看出:
1.当建筑平均窗墙比CM不变,外窗K值增大(保温性能减弱),住宅年总能耗也随之增大;当外窗K值从0.3增大到0.6时,全地区各地住宅年总能耗平均增大15%左右.但K值变化对住宅夏季空调能耗影响不大。
2.当建筑平均窗墙比CM不变,外窗SC值增大(隔热性能减弱),住宅年总能耗也随之增大;当外窗SC值从0.3增大到0.9时,全地区各地住宅年总能耗平均增大9%左右,但东部上海、南京等地增大值小于中西部武汉、重庆等地增大值;SC值变化对住宅夏季空调能耗影响甚大,如在重庆,SC从0.3值增大到0.9时,空调能耗增大约20%。总之,SC值的变化,不仅对住宅夏季空调能耗,而且对全年总能耗均有影响,因此夏热冬冷地区居住建筑节能应考虑外窗遮阳隔热性能的影响。
表2列出了外窗K、SC值变化对住宅全年采暖与空调总能耗影响的部分数据。
四、夏热冬冷地区外窗热工性能节能设计
通过分析,在保证住宅节能50%的目标下,本文提出夏热冬冷地区外窗传热系数K和遮阳系数SC(太阳得热因子SHGC)的限值表3,供设计人员和今后对该标准修改时参考。
夏热冬冷地区居住建筑外窗的传热系数和遮阳系数限值表3外墙外窗遮阳系数SC(SHGC)外窗的传热系数K[W/(m2·K)]
平均窗墙面积比CM≤0.25平均窗墙面积比0.25<CM≤0.30平均窗墙面积比0.30<CM≤0.35平均窗墙面积比0.35<CM≤0.40平均窗墙面积比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主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖主要是通过集热装置来吸收太阳能并由热媒将所吸收的热量送入储热装置并加以利用。它对太阳能的利用效率较高,不仅可以供暖、供应热水,还能用于制冷等方面,但存在阴雨天气集热效率严重下降等缺点。近几年已在我国的城乡得到了广泛的推广与使用。
1.1太阳能热水器系统
在民用建筑中主要使用的是热度不高的热水,而将太阳能转化为温度不高的热水只要用简单的装置即可实现,因此被广泛采用。供应热水可以采取集中的方式,也可以用于单独的住宅中。集中供应热水,需要有一定物业投资,可以采取染油或燃气锅炉的作为辅助加热系统,可以取得显著的经济和社会效益,适用于人口较集中的城镇小区、宾馆等民用建筑。单独供应热水,设备简单,不需要专门的管理人员,适用于城乡各类民用建筑。目前在我国市场上常见的太阳热水器按其集热装置的不同分为以下几类:
1.1.1平板式热水器
由平板式太阳能集热装置和储热水箱组成,一般采用自然循环运行方式。热效率高,金属管板式结构、免维护、长寿命、性价比高。对于珠江流域等冬天不结冰的南方地区,选取用平板式太阳能集热器是非常合适的。平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻。
1.1.2真空管热水器
由真空管太阳能集热装置和储热水箱构成,一般采用自然对流换热。真空集热管不但热损系数小,而且性价比也比热管、U型管等要高。对于长江、黄河流域冬天会结冰但冬天气温高于-20°C的地区,选用真空管太阳能集热器是比较合适的,既可以抗冻又具有较好的集热能力,但是真空管太阳能集热器的主要缺点是:不承压、易结水垢、易爆裂。
1.1.3闷晒式热水器
是集集热与贮热为一体的整体式热水器,一般由二至三个涂黑的圆筒组成,维护方便,结构简单、造价低廉,缺点是夜间散热大,热水不能过夜使用且在冬季也不能使用。目前在中国的产量正在逐步的减少,但在农村有较大的应用面积。
1.1.4热管式热水器
由热管太阳能集热装置和储热水箱构成,一般采用自然对流换热。具在-40℃的低温状态下也不会冻裂,热管内介质工作压力低,即使管壁温度高达300℃,也不会“爆管”。对于东北、内蒙、新疆等冬季气温低于-20℃地区的选用热管式热水器就比较适合。但缺点是热管的造价过高且热效率较低。
1.1.5U型管热水器
U型管式太阳集热器主要针对于温度要求较高温度工业热水,一般温度在70-90°C,它不但可承压而且产水温度高,价格又比热管低。但在民用建筑里的应用比较少。
1.1.6其他类型热水器
热管真空管热水器、真空管闷晒式热水器、U型管式真空管等,其原理不过是前面几种集热方式的综合,这里不再做专门的论述。
1.2太阳能热泵采暖系统
太阳能热泵采暖系统一般是指利用以太阳能直接辐射能量和空气中所储存的太阳能为作为蒸发器热源,辅以少量的电能驱动太阳能热泵而将换热器作为冷凝器的采暖系统。并可与制冷系统相结合用于夏季制冷。太阳能热泵采暖系统主要由热泵机组、辅助热源系统和太阳能集热系统三部分组成。太阳能集热板放置于室外平地或屋顶,板内有制冷剂流动,通过吸收太阳辐射能和空气中的热能汽化,再经压缩机压缩制热后,与管壳式热交换器中的水换热,将水加热到60℃用于供暖或生活用水。冬季太阳辐射量较小,环境温度很低,使用热泵进行太阳能低温集热,直接收集太阳能进行采暖。太阳能热泵采暖系统主要特点是花费少量电能就可以得到几倍于电能的热量,同时可以有效地利用低温热源,这是太阳能采暖的一种有效手段。例如利用双向式热泵技术,冬天向建筑供暖,投入1KWH的电力,可得到约4KWH的热能,夏天在向建筑提供冷能的同时提供卫生热水,投入1KWH的电力,可得到约7KWH的热能和冷能。热泵供热系统节能高达70%,节能效果非常显著。
2被动式太阳能采暖
最简单的被动式太阳能设计是那种之间获得式设计,即让阳光直接照射到建筑上并加热它。太阳光的热量储存在建筑物固有的蓄热体里,如混凝土、大理石地面或是石墙,都能储存并缓慢地释放热量。被动式太阳能采暖一个共同特征就是,朝南开一扇大窗,并采用保温性能好的建筑材料做墙体,且蓄热体一般置于这种好的保温材料做成的隔热墙之中。蓄热体一般指可以储存热量的集热体,多采用附属于隔热墙的形式存在于建筑物的墙体之间。隔热墙是由8到16英寸厚涂黑的石墙、热吸收材料、覆盖并距涂黑石墙3/4到6英寸距离的单层或双层玻璃。太阳光的热被储存在玻璃和黑材料之间的空气中,通过涂黑的石墙慢慢地传导到建筑物的内部。
3太阳能发电系统
家庭太阳能发电系统主要由逆变器、控制器、蓄电池组成,其光电转换率可达到19%-35%。逆变器是光伏发电系统的核心部件,负责把直流电转换为交流电以供交流负荷使用。控制器对所发的电能进行调节和控制,一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后,控制器要控制蓄电池不被过充电。当蓄电池所储存的电能放完时,控制器要控制蓄电池不被过放电,保护蓄电池,同时并网市政供电系统,保证用户的正常用电。
4太阳能在制冷方面的开发和设计
目前,利用太阳能制冷空调不外有两种方法,一是先实现光-电转换,再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换,以热能制冷。前者系统比较简单,但以目前的价格计算,其造价约为后者的3—4倍,因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主,而后者又多采用吸收式太阳能制冷系统,一般来说吸收式制冷是液体气化制冷的一种,它和蒸汽压缩式制冷一样,是利用液态制冷剂在低压低温下气化已达到制冷的目的,所不同的是:蒸汽压缩式制冷是靠消耗机械功使热量从低温物体向高温物体转移;而吸收式制冷则靠消耗热能来完成这种非自发过程。并且吸收式太阳能制冷系统具有对热源温度要求低,可以在比较大的热源温度波动范围内工作的优点。该类系统的研究和利用得到了国际上极大的关注。其他例如太阳能喷射式制冷系统近几年也取得了广泛的关注。
5今后太阳能利用的发展前景
现在太阳能的利用已得到世界各国的普遍重视,太阳能的利用也到了一个新的发展阶段,这一阶段是加上太阳电池应用,为建筑物提供采暖、空调、照明和用电,完全能满足这些要求,称为“零能房屋”,并采用新的建筑一体化和模块化的设计从而实现太阳能技术和建筑艺术完美结合。这种一体化的设计思想是由美国太阳能协会创始人施蒂文、斯特朗20年前所倡导的,由于当时太阳能电池过于昂贵,无法实施。如今随着太阳能技术的不断进步和完善,其一体化思想的实现已成为可能。目前已经在我国建成经过了特殊设计太阳能建筑,该建筑是完全依赖太阳能提供热水、制冷、取暖、照明的“零能耗”的新型太阳能建筑示范楼。其建筑物耗热量指标小于10W/m2,建筑自身节能水平达到75%,考虑太阳能等可再生能源的利用,综合节能率超过了90%。建筑热工设计指标远高于国家节能50%标准并且达到欧洲现行最高的节能标准。从建筑使用中节约的能源费用角度去计算是具有明显效益的经济和社会效益的。由于采用了一体化和模块化的设计思想,使太阳能技术和建筑艺术取得了完美的结合。
参考文献:
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2、《主动式太阳能建筑在西北地区的应用前景》赵敬源,郊永亮.西北建筑工程学院学报(自然科学版),2001,18(4):81-84
3、《太阳能在住宅中的应用》高芳藏.住宅科技,1989,2:33一35
4《我国太阳能建筑发展对策》陆维德.太阳能,1999,1:2一3
5、《新型太阳能吸附式制冷系统研究》李云苍,Eric,J.Hu等.新能源,2000,22(11):1一5,15
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引言
有人说建筑是凝固了的诗,其实,建筑比诗更华美,更厚重,更感人至深。建筑不仅是技术与艺术的结合,还渗透着由历史积淀而来的人文情怀。任何建筑,反映的不仅是那个时代的建筑科学与技术的发展水平。还折射出了那个时代人们的精神风貌与审美情趣,立体的反映出时代的价值观与生活方式。古代帝王与宫殿的恢宏精致凸显了皇权的威严与伦理的咄咄逼人;陵墓与坛庙的庄严肃穆昭示着古人对“慎终追远”的重视;叠山理水的山庄、园林,把山、水、石、树融汇一体,又是中国文化追求适意自然与诗意自然的表现;中国古代建筑不张扬的个性,而以建筑群体的和谐为至境,也是中国文化追求有序、和谐的绝佳体现。
1 我国古建筑的历史与现状
我国古建筑大部分采用木、砖瓦和土为主要建筑材料,尽管可以就地取材,但是很容易损坏,特别是木结构的建筑,其具有易燃、易腐蚀的特点,使得古建筑一旦受到火灾及长时间的腐蚀,就会整体倒塌,所以木结构的古建筑很难完整的保存下来。于公元782年建造的山西五台山的南禅寺大殿是目前保存下来最为久远的地上建筑,但是此建筑规模很小,而且不能代表唐代建筑技术的最高水平。我国木结构的历史相当悠久,最具有代表性的是浙江余姚河姆渡的木结构构件,但是大部分比较辉煌的木结构建筑比如秦朝的阿房宫、唐朝的大明宫等均剩下了一些难以辨认的土台。特别是在日本帝国主义侵略中国期间,我国的古建筑被大量的毁坏,比如山西境内的纯阳宫、三清殿、关帝庙、大佛寺,山东的寺庙、古塔等均被毁坏。而且在期间,在战争期间保留下来的古建筑由于种种原因很多又被毁坏。改革开放以来,人们开始认识到古建筑对于我们的历史和文化有着很重要的作用,我国开始对一些毁坏的古建筑进行修复,取得了一定的效果。比如,我国有名的园林城市苏州在得知常州将对荷花池地区的老街区进行改造后,及时的购得几处古建筑,并进行编号绘图,然后再苏州进行异地复建,从这件事情我们可以以看出,我国的古建筑正在从被视为破旧而拆除,到被视为新的资源而加以利用开发,实现了在保护的基础上进行综合的利用,这为我们保护古建筑提供了新的思路。
2 我国古建筑的历史文化价值
我国的古建筑具有丰富的文化内涵,在五千年来形成的建筑形式、建筑装饰等都是中国古建筑历史文化丰富的营养元素,为当今的城市化进程、城市的规划建设、城市环境绿化等提供了丰富的营养和借鉴的源泉。我国的古建筑是中华民族深厚的文化沉淀的载体,具有稀缺性和不可再生性的特征,需要我们用科学和发展的视角对其进行继承和保护。在我国目前经济社会发展十分迅速的时代,要研究并充分利用我国古建筑的文化,挖掘其中的文化精髓,以为建设中国特殊的社会主义经济和文化服务。我国的古建筑总结起来主要体现了如下几种文化:
2.1我国的古建筑一般都是充分利用自然条件,比如依山傍水、就地取材,因地制宜且尽能用丰富的风格和外形表达一种不强求、不攀比的一种地域性建筑历史文化。比如在黄河中游的黄土地带,由于土层厚,土质松软,且雨量比较丰富,曾经遍布森林,这使得古代人用木材和黄土架构房屋得以定居下来,这些房屋大多以木材为构架,以黄土为墙壁,屋顶铺有草泥;而在中国的南方,房屋的建筑材料除了土木外,多采用竹子和芦苇;而我国的山区则广泛运用石材,以条石筑壁,片石敷顶。我国古代这种因地制宜的这种建筑历史文化,对当代的价值就是借鉴古代的这种思想,实现丰富多彩的城市风格。在这个过程中,除了保护自然环境外,更主要的是根据当地的地方特色和民族特色,依据当地的建筑审美和生活习俗进行建筑的建造工作,避免出现在城市建设中千城一面的现象。
2.2我国的古建筑历史文化中讲求秩序,这与我国几千年来等级森严的封建制度有很大的关系,其是当时社会秩序的一种体现。而在当代这个经济和社会高度发达的情况下,我们借鉴中国古建筑这种秩序的特征的关键是构建科学有序的城市空间。对于当代社会来说,主要的是一个城市要有一个合理的建设规模、适当的城市密度及严格的城市管理制度。也只有在这种科学的秩序的约束下,城市各项生活才能有序的进行,比如,在城市的功能区划定下来后,我们必须服从;区域的容积率确定了,我们就应该按照这个容积率去进行建设活动,也只有这样,才能为和谐社会和宜居环境提供必要的保证。
2.3中国的古建筑的结构形式和空间布置都是以人性化为准则,一切为了方便生活,一切从方便生活出发。我国古建筑的这种历史文化价值,对当代的城市化建设有着很深远的影响。城市最基本的功能经济和人居,这两个基本功能之中,发展经济的目的是为了改善人们的生活质量,提高人们的居住环境。而在一个城市中要体现这种历史文化价值就需要在城市规划上,用满足和服务人民的生活需要作为基本思想,力求创造和谐的居住环境和人与自然和谐统一的生活环境,在进行各项建设的过程中,要围绕人的全面发展和需求,严禁为了发展经济而破坏人居环境。另外,在城市规划功能的定位上,必须充分考虑人居功能的需要,以经济建设为中心,这是社会主义初级阶段的中心工作,但是在城市的功能空间的划分中,人居功能是第一位的,因为发展经济的最终目的就是为了提高人民的生活质量和改善人民的生活环境。
2.4我国大部分古建筑都可以用简朴这个词来形容,这不仅是中国建筑历史文化的一个部分,也是社会生活的一个反映。中国古建筑的这种文化,对我们当代仍有很大的价值。比如,在城市建设中,不能一味的追求大广场、大马路;在城市的绿化上,追求一些名花名木,有的甚至将千年大树从外地移植过来;在建筑的形式上,追求外立面的标新立异,但是需要花费大量的资源和人力,在运营和维护过程中也需要大量的资金,这些违背我国几千年来的简朴的建筑历史文化,也不适应我国社会发展的需要,应严格审核,规范到我们政府倡导的节约低碳的生活上来。
3 如何能更好的继承好古建筑历史文化
我国古建筑历史文化的特点及对我们当代社会所具有的历史文化价值在前面已经进行了介绍,下面简要介绍更好的继承古建筑的历史文化的两点措施:
3.1对保存到现在的古建筑进行必要的保护,要在保护中进行修缮,这个修缮不是缝缝补补的概念也不是推倒了重来,是保证古建筑的原貌。这里需要注意的是,除了古建筑本身,还应切实保护好古建筑周围的那种历史文化氛围。
3.2不能滥用仿古措施,对于新建的工程,除了为配合古建筑及一些个别环境的情况下,需要建造仿古建筑外,应禁止出现克隆古建筑的现象,违背了我国古建筑的历史文化,也与我国政府倡导的因地制宜和简朴的建筑形式不相适应。
4 结束语
中国的古建筑不仅有外观的瑰丽华美,更具深深地文化内涵。无论是小桥流水的庭院,还是巍巍高耸的殿堂,无论是斑驳陆离的雕饰,还是长河落日的雄关,都能于其中品味到历史的沧桑,与古人进行精神的沟通。更是当时的社会和历史环境下的一种文化沉淀,具有很高的研究价值。
参考文献:
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关键词 :DeST软件;操作流程;能耗模拟计算
中图分类号:TU201.7 文献标志码:A 文章编号:1000-8775(2015)04-0068-03
稿日期:2015-01-20
作者简介:李阳驭(1990-),男,汉族,湖南长沙人,硕士研究生,专业:管理科学与工程。
1、引言
我国实行改革开放以来,经济实力得到了飞速增长,人们对于建筑功能的要求随着时代的变迁而发生改变,由以前功能比较单一的住房需求进而转向功能多元化的住宅需求模式。目前我国建筑行业耗能总量约占社会总能耗的三分之一以上,其中住宅耗能所占比重逐步加大,尤其以住宅围护结构方面的能耗损失更为严重,非常不利于经济可持续发展。所以,住宅能耗研究工作已经成为世界各国关注的焦点,同时也是各国关注的重要科研课题之一。目前,从国内外建筑评价体系的发展状况来看,针对住宅建筑的节能评价体系的研究尚处于起步阶段,目前涉及的建筑评价方法主要有建筑节能性能评价和绿色建筑评价体系。本文重点运用建筑能耗计算软件DeST(Designer´s Simulation Toolkit),采用动态模拟计算分析和数据比较的方法,定义住宅围护结构参数,构建住宅能耗量推理计算公式,为住宅工程建设项目能耗的动态模拟提供计算方法,为今后住宅建设项目节能设计方案提供借鉴。
2、DeST软件功能与操作流程
DeST软件主要用于住宅建筑的全年动态模拟分析计算、住宅建筑热环境影响效果研究、住宅建筑热环境指标的分析、其他终端设备经济性研究和住宅建筑功能区温度分析研究等领域。
为了将整个模拟建筑的不同部位单独分开模拟计算,DeST主要是通过对建筑不同部位单独进行参数设置来分开进行模拟计算的。
1、建筑绘图
描述建筑楼宇的拓扑结构:绘制建筑平面图、建立楼层、画分隔墙体、识别房间、添加门窗、房间标注。最后全楼拓扑检查,通过后即确定建筑构图形式。
2、建筑描述与系统描述
描述建筑物的各项参数,如外墙、内墙、屋面、楼板、门窗等参数;以及建筑方位、建筑朝向角度、建筑地理位置、通风换气频率、内扰参数等;还包括空调系统的各项参数,如空调开停时间、添加系统、系统风量变化范围、空气处理室属性等功能。
3、建筑计算预处理
执行“动态模拟计算”中的“建筑动态计算预处理”命令,可对整个建筑进行检查,确定整个建筑的完整性和门窗布置的合理性,自动删除一些歧异的围护结构,并且自动加入房间标识和内扰。若全楼检查未获通过,则要对存在问题的地方作相应的修改,直到检查通过,建筑构图和系统描述阶段的工作才告完成。
4、计算结果统计报表输出
计算结果统计报表输出命令是将DeST计算出的数据结果以Excel报表的形式表现出来,里面的数据大部分是关于能耗分析的数据。
3、建模与参数设置
DeST建筑能耗动态模拟软件是结合CAD图形处理的基础上进行参数设置的,是一款基于CAD图形画法的应用型研发软件,同时也对CAD的优点进一步优化,对其缺点进行改善,显得更加专业化和人性化,计算结果更为精准。
3.1 DeST建模步骤
建模的详细步骤为:先输入工程项目的具体名称,然后新建楼层,在新建楼层的基础上,设置每个楼层的层高,画出墙体,由于本软件特点,墙体的画法应根据图纸的相应尺寸大小进行设置;布置平面内房间的位置,设置房间的功能,根据这个定义可以区分不同房间不同的参数进行自动分配,包括室内温度控制、人们的各项环境要求;然后是对门窗进行设置,在软件中门窗的相对位置对于建筑的整体能耗影响比较小,可忽略不计,这是本软件应用的一个设置特点。描述建筑方位,包括地理位置,建筑各个朝向的角度等,这对太阳辐射角度的影响比较大。
3.2 住宅围护结构参数定义
所有的参数定义完成后进行建筑模拟计算预处理,软件可以根据不同功能区进行自动参数分配,最后输出一系列EXCEL能耗数据报表。DeST软件定义了住宅围护结构(墙体、屋面、门、窗)材料参数,下面以墙体材料参数为例列表如下,见表3.1。
住宅围护结构各部位材料参数表所列出的项目是平时建筑工程中应用较为广泛的传统材料和各个材料的相应性能参数,主要包括围护结构的外墙、内墙、门窗、楼板和屋面等。当这些参数被逐一输入到软件中进行计算时,由于不同的材料和不同的物理特性,经过计算后的各自平均传热系数都不一样。结合以上数据表格,可以得出:那些常规材料一般热阻较小,所使用这些材料的围护结构传热系数比较大,导致其热量的散失比较严重。
3.3 住宅能耗推理计算公式
为了便于理论的推导,假定建筑各楼层的面积相等,中间标准层的建筑功能分区和围护结构、窗墙面积比等也一样,根据建筑物传热原理,对于高层住宅建筑物的能耗计算,可采用下列公式进行推导分析:
建筑物为n层时的单位建筑面积耗能量指标Qn计算公式为:
式中:Qn代表建筑物在n层时单位面积的耗能量,单位为:(kW·h/m2);
Qm代表建筑物在m层时单位面积的耗能量,单位为:(kW·h/m2);
Q标准代表建筑物在标准层时单位面积的耗能量,单位为:(kW·h/m2);
f为建筑物计算楼层的面积;n,m为建筑物的层数,且m<n。
4 实证计算
4.1 项目概况
湖南省株洲市某小区住宅工程建设项目,项目总投资6.10亿元,规划总用地面积16265.7平方米,规划可建设用地面积16013.9平方米,总建筑面积83509平方米。本项目共包括6幢住宅建筑和相关配套公建、商业建筑,A1A2栋为一组有两栋16层的住宅组成的高层单元式住宅建筑;C栋为一栋31层的塔式高层住宅;D栋为一栋19层的塔式高层住宅;B1B2为一组由两栋31层高层住宅组成的单元式住宅;地下室一层和二层主要功能为车库。本项目计划工期为:2012年9月开工,2013年12月竣工。
4.2 节能措施前住宅模型能耗的动态模拟计算
本文采用居住能耗模拟计算软件DeST对建筑能耗进行模拟分析计算。由于本项目建设规模较大,故选取本项目中的A1栋住宅楼作为能耗比较对象。将A1栋住宅楼基本数据在软件建模时输入到各相应参数里面,从而可以得出相应的数据结果。
设定本项目建筑选材以常规材料为主,本模型设定墙体结构为:20mm水泥砂浆+240mm墙砖+20mm水泥砂浆;屋面结构:20mm内粉刷+100mm钢筋混凝土+20mm水泥砂浆+5mm隔汽层+25mm水泥膨胀珍珠岩350+20mm水泥砂浆+5mm卷材防水层+5mm砾砂外表层;户门:25mm松木云杉热流方向垂直木纹门;户窗:12mm平板玻璃。
所选取建筑模型按照我国相关节能标准执行,具体为:
(1)室内温度参数设定:夏季设计为26℃,冬季设定为18℃;
(2)室外温度的设定根据项目所处地气象典型年的数据进行设置;
(3)制冷和空调采暖时,换气通风次数根据实际情况设置,本项目采用1.0次/h;
(4)空调额定能效比系数选用2.5的;
(5)室内照明的热平均强度为0.0141kWh/(m2/d),室内其他得热平均强度为4.3W/m2。
由于A1座高层住宅共包含56户,为了便于计算结果的直观性,本次能耗分析模拟计算以一套标准户型作为基准。软件运算后可直接输出节能措施前建筑模型能耗EXCEL报表。
4.3 节能措施后住宅模型能耗的动态模拟计算
节能技术运用后,本模型设定墙体结构为:20mm水泥砂浆+100mm钢筋混凝土+35mm RE复合保温砂浆;屋面结构:20mm内粉刷+100mm钢筋混凝土+20mm水泥砂浆+5mm隔汽层+25mm水泥膨胀珍珠岩350+20mm水泥砂浆+5mm卷材防水层+20mm聚苯乙烯剂塑泡沫板+5mm砾砂外表层;户门:25mm松木云杉热流方向垂直木纹门;户窗:12mm平板玻璃。
同理,软件运算后可直接输出节能措施后建筑模型能耗EXCEL报表。
从节能前后(针对建筑围护结构材料和构造措施的改变)得出的能耗模拟数据对比中,节能前的采暖季热负荷指标和空调季冷负荷指标分别为95.66W/m2、109.76W/m2,节能后的采暖季热负荷指标和空调季冷负荷指标分别为78.45W/m2、81.23W/m2,节能潜力:采暖节能率和空调制冷节能率分别达17.99%和25.99%。这一数据仅仅只是一套标准户(下转73页)(上接69页)型的节能量,同理经过计算均可得出每套住房的模拟节能量,最后可以汇总得到整栋住宅能耗量。
5 结束语
DeST软件可以对围护结构的不同材料和结构构造自动计算其传热系数,经过修正后得到整体的平均传热系数,数据获取比较便利、直观。通过对建筑围护结构不同部位能耗计算公式进行定量分析,采用动态模拟计算分析和数据比较的方法就可以对住宅的围护结构节能前后进行详细的模拟计算和分析,并综合运用增量投资效益分析法对节能后增加的节能专项投资取得的节能效益进行经济性评价,对能耗的计算可视化程度较高,对建筑能耗的计算提供了较好的公式化运算模型。
参考文献:
[1] 权燕玲,岳敬平.论提高建筑外窗节能效果的途径[J].门窗, 2011(04).
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篇6
一、前言
改革开放以来,我国的建筑电气能耗逐渐增大,从我国国家建筑协会的统计数据显示得出,到目前为止,我国的建筑能耗已经达到中国全国能源总体消耗百分之三十多,而且,这一比例正在逐年增长。由此可以看出,我国的建筑电气设计上存在着很多问题,设计不合理,忽视环保节能设计研究,因此造成建筑电气消耗尤为严重,进一步加重了我国经济发展面临的巨大的能源压力和环境危机。要全面贯彻落实科学发展观,贯彻落实建设生态文明的发展理念,全面促进我国社会经济生态的和谐发展,就必须从建筑电气设计中探讨出节能设计技术,减少我国建筑能耗,提高能源利用效率,缓解我国的能源压力。
二、现代建筑电气节能设计的意义和应遵循的原则
1.现代建筑电气节能设计的意义
(一)我国经济的发展面临着巨大的能源压力,建筑能耗作为最大的能源消耗主体之一,其能耗几乎占据了我国整体能耗的三分之一还多,不科学的建筑电气设计加大了能源的消耗和浪费,增添了我国能源负担。因此,加强对能源的控制,提高对各种能源的利用效率,是我国可持续发展战略必须要坚持的策略。建筑电气设计是降低建筑能耗最为关键的环节,将节能环保的设计观念贯穿到整个电气设计中来,从而推进我国建筑降低能耗的进程,促进资源节约型社会的步伐。
(二)是提高居民生活水平,生活质量的客观要求。建筑电气设计,既可以据不同的实际状况满足建筑物所有的基本功能,而且还从建筑物的照度,温度,湿度,色差色温,气流,通风等各种细节作出合理科学的设计规划,既可以减少建筑的资源能源浪费,又大大提高了居民居住的舒适度,有助于身心健康,有助于居民生活质量的提高。
2.现代建筑电气节能设计要遵循的原则
(一)要遵循相关法律规定。随着我国电力系统的完善和建筑节能设计的要求,我国政府相关部门制定了《建筑照明设计标准(GB 50034—2004)》,并于2004年12月1日起实施。《公共建筑节能设计标准(GB 50189。2005)》已于2005年7月1日起实施。因此,在进行建筑电气设计时候,要严格按《公共建筑节能设计标准》要求进行建筑节能设计,降低消耗,提高能源利用效率。
(二)要从实际情况出发,既满足建筑功能,又经济节能。要立足国情,立足本地的发展实际情况,无需过多花费投资达到节能目的,而是要通过建筑电气的合理设计,采用合适的设备材料,完善运行方式,针对建筑物不同的 处所,不同的照度,温度,湿度,色温等一系列的建筑物功能要求,采取合理的设计,做到物尽其用,避免浪费。
(三)科学严谨设计,合理严格施工。要采用先进技术,降低能耗。要通过不断的观测和实验找出建筑物容易存在的能源浪费点,在这些和建筑物功能无关的能量消耗上重点关注,采用先进的技术,采取合理的施工措施,降低细节处的浪费,做到整体的节能。
三、现代建筑电气节能设计方案探讨
1.精确严密计算。对各种电气设备的负荷能力做出严密科学测试,得到准确数据,做出精确严格的核算。计算的结果将会对电气设备的设计和安全有着重大影响,同时,严密的计算,也是可以采取经济手段的前提。
2.科学设计建筑内的配电系统。鉴于每幢建筑的不同特点,要据实际情况对低压高压,供配系统做出科学合理的设计,既可以保证整个电力系统的正常运营,又可以保证供电用电的稳定和安全。
3.照度标准在电气设计中的选择
选择照度是照明设计的重点。照度太低,会损害工作人员视力,影响产品质量和生产效率,而且不合理的高照度则浪费电力。因此,选择照度必须与所进行的视觉工作环境相适宜,按国家颁布的《建筑照明设计标准(GB 50034—2004)》选择照度。
4.选择合理的照明方式
照明方式分为:一般照明、局部照明和混合照明。在满足标准照度的条件下为节约电力,应恰当选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。
5.科学设计电气设备的开关方式
要据不同情况选用开关方式。电气设计中有很多开关方式,在不同用途的建筑中安装不同的开关控制方式,有助于减少能源的消耗,更可以方便操作使用,提高居民使用的安全稳定性。右图是电气设计中常用的一些开关控制方式,根据不同的特点,加以对比,设计安装合理的开关程控措施,有助于贯彻落实节能措施,达到降低能耗,方便生活的目的。
6.设计合理的供电线路和导线截面
根据建筑的规模、用电负荷性质及容量,使电气间位置合理的靠近用电负荷中心,减少供电半径、减少电能的损耗。据统计,照明线路的损耗约占输入电能的4%左右,影响照明线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。
7.选择低能耗的电气设备
在对建筑用途有了深刻的了解的基础上,对照明做出科学设计,同时,使用光效高,能耗低,使用寿命较长的电气设备,同时,要保证设备的安全稳定,减少安全隐患。在设备设计过程中,可以采购一些高效节能设备,比如节能灯,这样一来,既可以保证建筑的功能完整,又可以提升居民生活质量,还大大降低了消耗,达到了节能的目的,可谓一举多得。
8.加强防护措施设计。高层建筑越来越多,且越建越高,遭到雷电的袭击概率也日益频繁,对建筑采取防雷设计,做好接地设计工作,可以有效保障整个建筑的安全性和稳定性。
9.减少电气能量损耗
(一)减少变压器的能量损耗。建筑电气对变压器的依赖性非常强,变压器在长时间的运转下造成的能耗也是相当可观的,因此在安装中最好选择合理的变压器如选用节能型变压器。综合考虑投资和设备运行费用,对负荷进行合理分配,选取容量与电力负荷相适应的变压器, 使其满负荷高效运转
(二)减少线路上的能量损耗。电气工程对线路的使用量和消耗量非常之巨,据有关统计, 线路的损耗约占输入电能的4%左右。因此设计时,在满足允许载流量运行电压损失等各种技术指标的前提下,根据建筑的规模用电负荷性质及容量,使电气位置合理的靠近用电负荷中心,另外应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面,从降低电能损耗。
四、结束语
建筑电气设计是降低建筑能耗最为关键的环节,将节能环保的设计观念贯穿到整个电气设计中来,从而推进我国建筑降低能耗的进程,促进资源节约型社会的步伐。随着科学技术的不断进步,建筑电气节能化技术设计,将会有着自动化和节能化的发展趋势,因此,我国的相关工作人员必须加强对自己综合素质的提高,更新设计理念,提高设计水平,对建筑电气设计做出合理规划,并采取合适措施,保证整个系统的政策运营,减少浪费,降低消耗,促进我国节能步伐,推进社会和谐。
参考文献:
[1]李蔚 在建筑电气设计中的节能技术措施 [期刊论文] 《电气应用》2007年5期
[2]龚国栋 浅谈建筑电气设计的节能 [期刊论文] 《浙江建筑》 -2007年1期
[3]张成明 浅谈建筑电气设计的特点及节能方案 [期刊论文] 《城市建设理论研究》 -2011年23期
篇7
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2014)06-0139-02
1 引言
体育馆建筑作为体育教育、竞技运动、身体锻炼和体育娱乐等活动之用的建筑,在城市现代化发展与百姓日常生活中占用很大的分量。但随着中国严寒地区各个城市对体育建筑投入的增加,其所带来的能源消耗也成为关注的热点。由于我国在建筑低能耗设计、生态化设计、绿色设计方面的研究起步较晚,相关设计理论及政策非常匮乏,造成严寒地区每平米建筑能耗达到欧美发达国家的三倍以上。一个综合性的体育馆建筑不仅因比赛项目的要求使得比赛场地面积较大,再加上四周观众坐席的布置,使得体育馆建筑成为超出一般公共建筑的大跨巨型建筑,因此对体育馆建筑进行基于低能耗的设计研究十分必要。
建筑低能耗是指建筑在满足室内环境(热环境、光环境与风环境)要求的条件下,合理使用能源,不断提高能源利用效率,尽可能降低能耗。由于体育馆建筑独特的建筑功能及建筑形态,使得其低能耗建筑设计与其他建筑类型有着极大的区别。为更加深入全面的研究严寒地区体育馆建筑的低能耗设计,首先需要分析研究严寒地区体育馆建筑特征对低能耗设计的影响。影响严寒地区体育馆低能耗设计的建筑特征要素有:比赛空间尺度的巨大化,室内物理环境的特殊化及体育经营模式的多样化。
2 比赛空间尺度的巨大化
本文所研究的体育馆是主要提供篮球比赛、训练的,其他项目为辅助的空间。为了满足篮球比赛的使用功能并且容纳众多观众,使其空间尺度非常巨大。概括起来体育馆具有跨度大、高度高及容积大的特征,这种明显区别与其他建筑类型的空间塑造特征也对建筑能耗造成了较大影响。
首先,体育馆的大尺度对热能耗的影响。体育馆跨度大、高度高及容积大的特征,造成了建筑外表面积的增加,因而增加了与外界对流换热的机会,造成建筑制冷与采暖的热能耗巨大。尤其是对于严寒地区体育馆而言,冬季漫长而寒冷,由于建筑外表面积过大而造成的冬季采暖能耗将进一步增加。依据董巧慧在论文《体育馆能耗调控分析》中的体育馆建筑能耗统计可知,中国严寒地区体育馆建筑是其他建筑类型建筑能耗的十倍以上。依据齐虹、李静等人发表的期刊论文《北方高校体育馆建筑能耗模拟分析》中的模拟计算,一座建筑面积11600m2,坐席数为3000人,冬季供暖时间为11月至次年3月的高校体育馆,在建筑供暖、制冷、照明三项能耗中,供暖能耗占到76.28%,制冷能耗占到11.16%,照明能耗占到12.56%。而将供暖能耗与制冷能耗这两个热系统能耗相加,竟然占到了全部能耗的87.44%,如图1所示。体育馆热能耗如此巨大,建筑空间尺度大是主因。
第二,体育馆的大尺度对室内天然采光带来的影响。如图2所示,由于体育馆建筑尺寸较大,造成室内天然采光的困难。体育馆的建筑跨度普遍在40m以上,最小级别的体育馆,即无坐席小型体育馆,建筑跨度也达到了至少20m。当体育馆内部出现观众坐席布置时,室内天然采光困难将进一步加大,从侧面采光窗进入的阳光很难到达篮球场地。虽然天窗采光可以缓解侧面采光的不足,但若体育馆高度过高,将会使得从天窗进入的阳光散光或衰减过于严重,到达篮球场地上方的阳光照度大幅减少。无坐席小型体育馆的建筑高度也达到了至少12.5m,而其他级别的体育馆建筑高度往往在20m以上,有的甚至达到了30m以上。当天然采光无法满足室内运动员的要求,只能通过人工照明进行弥补,这将造成建筑能耗增加。但高度的增加也不全是坏事,高侧窗高度的增加可以有效地提高阳光入射角,因而增加阳光进入体育馆室内的机会。因此应减少体育馆大尺度对于室内天然采光的不利影响,并最大化的增加高侧窗有利影响。
第三,体育馆的大尺度对室内自然通风带来的影响。体育馆的大跨度对于其室内自然通风影响巨大。尤其是当体育馆室内存在观众坐席时,通风窗口处的风速在到达篮球场地上前,往往被观众区域衰减至无风,因而体育馆自然通风对于观众区域影响更大。若体育馆建筑尺寸较小,例如小型无坐席体育馆,其室内自然通风还是可以实现的,因而本论文研究体育馆的低能耗适风设计,主要针对的是小型体育馆。体育馆较高的建筑高度对于自然通风而言是一个有利条件。这是因为自然通风的一个形成因素是进出风口之间的高度差所形成的风压差,由于体育馆建筑高度较高且侧墙面积大,因此可以通过设计高度相差较大的自然通风窗未形成室内空气流动,进而减少体育馆空调能耗。
3 室内物理环境的特殊化
由于体育馆功能的特殊性与复杂性,其对室内热环境、光环境及风环境也有着特殊、复杂的要求。
首先,体育馆内部温度环境对体育运动竞技水平、运动员及观众的身体健康都有着重要的影响,而不同的体育比赛项目对体育馆内的温度要求也不尽相同。体育馆室内温度的控制是以运动员在比赛活动时的心理及生理需要为核心的。人体运动时新陈代谢速度加剧,因此对所处环境要求也会有相应的变化。运动时由于人体肌肉的物质代谢增强,人体产热量增加,虽然通过人体自身的调节机能,如排汗可以进行一定的散热,但在比赛较为激烈的情况下,产热量会大于散热量,导致人体温度上升。体温升高能够促进呼吸和血液循环,降低肌肉的粘滞性,从而有助于肌肉收缩和力量的爆发,进而提高比赛成绩。但是如果体育馆室内温度与运动员体温相差较大,就会使皮肤上的神经感受器不断受到刺激,于是通过中枢神经系统引起肌肉挛缩,造成抽筋甚至受伤。另外在运动员活动停止后,皮肤表面的大量汗水快速挥发,如果体育馆室内温度较低,会导致运动员感冒受凉。由此可见控制体育馆室内温度是十分重要的。
2003年10月1日国家颁布了《体育建筑设计规范》,对体育馆室内环境要素做了一些概括的规定,但是由于体育比赛项目较多,国内目前还没有比较详细的执行标准。目前的体育建筑室内环境标准,都是按照卫生标准和比赛项目要求,参照国外标准规范和手册规定,结合实际情况和经验来确定的。体育馆比赛大厅空气调节参数如表1所示。
其次,体育馆室内各功能空间大小差异性较大,使用功能多样,不同的使用者和空间大小直接导致了光环境需求的差异。例如运动员和观众要求光环境质量较高,照度较大;办公室及会议室内的工作人员对光环境要求较小,往往自然采光就可以满足。另一方,体育馆按照使用模式可以分成比赛模式和训练模式,这两种模式对光环境要求也不尽相同。比赛模式要求繁复,需要兼顾运动员、现场观众、电视转播等不同需求。运动员需要光环境能够满足整场比赛要求,不论现场观众还是电视机前的观众则希望能够看清运动员的比赛体态、动作甚至表情等。训练模式相对比较简单,只要能够满足场地上的正常训练要求即可,往往自然采光就可以达到效果。由此可见由于功能需求的不同,体育馆自身光环境需求也不同。本论文主要研究比赛大厅内的天然采光。
我国的体育馆室内照明标准可以参照多项国家标准,如《民用建筑照明设计标准GBJl33》、《建筑采光设计标准GB/T50033-2001》、《建筑照明设计标准GB50034-2004》;甲级以上体育馆还应负荷有关国际单项体育组织的规定。综合以上标准及使用要求,列出体育馆照明照度及照度均匀度要求如表2所示。
再次,现代化的体育馆不仅需要为观众提供舒适卫生的风环境,还要达到运动员比赛训练的风速、湿度要求。风速与湿度的不同会对运动员的比赛项目造成较大干扰,其中以羽毛球和乒乓球这两个比赛项目要求最为苛刻。对于篮球比赛的要求也较为严格,以防止风速过大时对比赛的正常运行造成干扰。同时对于非正式比赛及训练使用,最好能够有一定的自然通风以尽快散发运动员皮肤表面的汗液,为运动员提供较好的比赛舒适性。同时由于体育馆内往往观众较多,适量的自然通风可以为观众提供新鲜空气与观赏比赛的舒适性。
不同的比赛项目有着不同的风环境要求:篮球、排球等比赛项目运动员活动量较大,需要将运动员身上的余热尽快带走,因此风速要求不能太低,一般应达到0.5m/s左右。羽毛球、乒乓球等小型球类项目,若风速太高会将球吹偏,因而风度不能太低,一般不应超过0.2m/s左右。对于观众坐席而言,最良好的状态是风环境较为均匀分布,无吹风感并避免吹到后脑部位,风速一般应控制在0.15-0.3m/s左右。另外风环境中对湿度的控制也比较重要,以游泳和跳水等室内水上项目为例,夏季室内温度较高时会产生大量湿气,此时若不能及时将湿气排除,会对观众和运动员的舒适性造成干扰。综上所述,体育馆室内风环境技术指标应符合表3要求。
4 体育经营模式的多样化
体育馆按照使用模式特征多样化,可以分为校园体育馆、社区体育馆与奥体中心体育馆。
第一,校园体育馆使用模式的影响。校园体育馆可以进一步划分为高校体育馆和中小学体育馆,这两者的使用模式也不尽相同。中小学体育馆由于使用人数有限,以小型无坐席体育馆为主。白天根据学生上体育馆时间自由开闭,并且为了便于学校管理,在晚间体育馆不对外开放,因而全年体育馆真正开启的时间较少。根据这一特性,有些严寒地区中小学校体育馆为减少体育馆运行费用,不设置空调系统,人工照明系统也较为简单。在进行中小学体育馆建筑设计时,应该格外注重对天然采光及自然通风的设计。高校体育馆由于学生及教师数量较多,往往是全年白天及夜晚均对外开放,体育馆开启时间较长。且高校体育馆为便于开展各项比赛及社会活动,均设有观众坐席,以中型体育馆居多。高校体育馆对自然通风设计可以慎重对待。
第二,社区体育馆使用模式影响。社区体育馆的建筑尺度差异性较大,以小型及中性体育馆为主。为了服务社区居民,社区体育馆往往是全年白天及夜晚均对外开放。在进行社区体育馆建筑设计时,可以依据其具体建筑尺度及管理时间灵活设计。小型体育馆仍然要注重天然采光及自然通风,中性体育馆注重天然采光设计即可。
篇8
0.引言
随着我国经济持续快速发展,能源紧张、环境恶化的问题日益突出,节约能源,改善环境质量已成为我国可持续发展亟待解决的问题。采暖空调系统能耗约占建筑总能耗的40~60%[1],合理选择冷热源可以达到节能效果。
?1. 供热采暖系统的热源选择形式[3]
目前所存在的众多采暖方式中,集中供暖占据着主要地位,大部分地区都采用这种取暖方式。集中供暖不仅能够保持室内温度的均匀与稳定,而且不需要用户进行任何操作,非常适合有老人和小孩的家庭。但集中供暖受住房条件限制,且具有使用费用较高等弊端,用户还不能根据自身情况控制温度高低,控制使用时间,同时还越来越多地受到节约资源、保护环境等方面的限制但是有不少家庭仍然面临着这样一种尴尬:不管家里有没有人,不管所有的房间是否都需要供暖,但只要你选择了集中供暖方式,就必须按照住房面积支付费用,这对于每天在外奔波的上班族来说,是很不经济的一种取暖方式。建筑采暖系统的选择是建筑节能的重要措施之一。论文格式。
就建筑物而言,严格执行建筑墙体保温、门窗的热工性能、屋顶保温、分户热计量是彻底减少建筑用能的关键方法。我国国情是,在建筑节能方面超标准投入只有少数地区和项目才能做到的,因此,我们更应提倡在建筑上推广使用投资低、节能效果好的采暖系统。
1.1建筑供暖分户热计量
建筑供暖分户热计量是建筑节能的最终结果。分户热计量的首要目的,是为了使供暖运行节能,是要为热用户提供调节控制手段,使他们可以根据热舒适度的需要,调节控制采暖量。论文格式。为此,供热就必须是高质量的。只有供热的高质量,使热用户有热可调,也才有节能运行的可能,否则,分户热计量将成为一种摆设。所以,供热的高质量是集中供暖系统分户热计量的前提条。
供暖采暖系统节能是实现建筑节能50%目标的主要途径,供热采暖系统节能主要措施有:水力平衡,管道保温,提高锅炉热效率,提高供热采暖系统运行维护管理水平,室温控制调节和热量按户计费。
我国长期以来实行福利制供暖,耗能多少与用户利益无关。根据国家的节能法,生活用能必须计量向用户收费。发达国家的经验告诉我们:实行供热采暖计量收费,可节能20~30%。
1.2地面辐射供暖系统
地面辐射供暖系统以其节能、舒适性高等突出特点,公认为最理想、最舒适、最先进的采暖方式之一。在相同的室内设定温度下,采用地面辐射供暖系统的房间墙壁内表面温度明显高于其它采暖形式的房间,室内各表面温度的提高也使得平均辐射温度升高,提高了人体的热舒适感,同时在保证同样的实感温度前提下可以略降低室内空气温度,达到节能的目的,根据实际使用情况来看节能率在10%以上。
地面辐射供暖方式按敷设材质和发热媒介的不同可分为低温热水地面辐射供暖系统和发热电缆地面辐射供暖系统两种。后者把发热的电缆埋在地面下,直接利用电力加热地面垫层而供暖。由于用发热电缆直接发热传递热量,它集热源和终端设备为一体,具有的优势更加明显。近年来,发热电缆地面辐射供暖应用技术正在逐步推广应用,很多住宅小区大面积采用,收到了较好的采暖节能效果。
2 .空调系统冷热源选择[4] [5][6]
集中式空调系统冷热源方式的选择对国民经济的总能耗、工程投资、运行效益、环境都有重要影响。
中央空调耗能一般包括三部分,即空调冷热源、空调机组及末端设备及水或空气输送系统。这三部分能耗中,冷热源能耗约占总能耗的一半左右,是空调节能的主要内容。
常用的冷热源方式主要有:电动式制冷机组加锅炉、溴化锂吸收式制冷机加锅炉、水源热泵式机组、直燃式溴化锂吸收式制冷机组、电动式制冷机组加锅炉加冰蓄冷系统。这几种冷热源方案在不同环境下都能起到节能作用。就这几种冷热源设备分别从性能特点、能耗、一次性投资、环境污染、适用条件进行分析比较,在不同环境条件下如何合理选择空调冷热源起到节能作用。
2.1从性能特点方面考虑
主要是设备运行的可靠性,技术先进性,节能性,结构紧凑性,安装操作维修方便性,噪声振动性等。总的说来,电动式冷热水机组在技术上比热力式冷热水机组成熟可靠,在调试、运行维护方面比热力式机组方便。而热源以城市热网供热为首选。
2.2从投资方面考虑
在选择空调冷热源设备时,需要对设备的初投资和运行费用进行综合分析。溴化锂吸收式制冷机组耗电少、电力增容费低、无运动部件,振动噪音小,但价格比同等产冷量的电制冷机组高。从初投资、一次能耗、运行成本来看,电动式优于热力式。风冷热泵机组比常规的制冷机加锅炉方案一般节省初投资25%。
2.3从能耗方面考虑
吸收式冷水机组的一次能耗比电动式制机组高,其中蒸气型或热水型双效吸收式制冷机的能耗为电动式的2~3倍。直燃式约为电动式的1.6~2.1倍。若无余热可利用热水型机组一般情况下应尽量少用,无特殊情况不宜提介用锅炉新蒸汽作吸收式制冷机组的热源。制冷机制冰时COP值降低,所以蓄冷空调比常规空调要消耗更多的电能,不能称为节能。但就电力供应系统而言,蓄冷所起到的移峰填谷作用,均衡了电网负荷,提高了电网的供电能力。
2.4从对环境污染方面考虑
热电厂烟尘对环境的污染源比分散锅炉房造成的污染要小,同时应考虑电动式机组的CFC对臭氧层的影响,以及热力式机组温室气体CO2排放和SO2的排放问题。论文格式。
2.5从设备适用性件方面考虑
由于不同的空调冷热源设备具有各自不同的性能特点,各适用于一定的外部条件。在电力紧张地区,溴化锂吸收式机组可作为空调冷源的优先选择,其中直燃式机组一般采用轻柴油或城市煤气为燃料,污染物排放量小但燃料成本高。当环保要求高、地价昂贵、电力增容费较高、冬季需采暖、又经技术经济比较较为合理时,可采用直燃式机组。对实行分时电价政策的地区,蓄冷空调有较广阔的发展前景。对缺水地区可考虑风冷冷水机组。
3.小结
采暖空调的节能涉及的范围非常广泛较广,无论如何提高节能性,都应从提高能量利用效率来采取对策解决问题,这才是科学的采暖空调节能途径。
参考文献
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[3]任朝辉,李晓斌.空调冷热源设计方案经济性分析[J].制冷与空调,2005,(03).
[4]雷红兵.空调冷热源方案价值分析[J].暖通空调,1999,(05).
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据资料显示,我国新增采暖能耗以每年6×109kg标准煤的速度在增长。我国北方城镇采暖人口只占全国人口总数的13.6%,但北方集中采暖地区的房屋建筑的建筑面积约占全国采暖房屋面积的50%,且每年有3~6个月的采暖期。在80年代末期,寒冷地区采暖能耗占到当时全国年总能耗的11.5%,占采暖地区全社会能耗的20%以上,在一些严寒地区城镇建筑能耗则高达当地社会总能耗的50%以上。因此,我国建筑节能中心工作首先是围绕着降低北方寒冷地区城镇的采暖能耗展开的。寒冷地区的建筑能耗主要是以供热为主,所以,建筑节能绝大部分是供热节能。
二、建筑物能耗消耗的途径
寒冷地区建筑物的能耗主要取决于围护结构的热传导和冷风渗透,建筑围护结构的散热量,往往要占采暖热耗的1/3以上,如果建筑围护结构具有良好的保温隔热性能,便可减少冬季室内传出室外的热量和夏季室外传入室内的热量,从而减少为维持室内舒适热环境提供的采暖和制冷能量。
建筑节能按围护结构界面划分主要包括墙体节能、门窗节能和屋面节能。如何改善建筑围护结构的保温隔热性,节约能源,开发和利用太阳能,保证人们生活在良好的环境中,是建筑设计中应重点考虑的。
三、寒冷地区建筑节能设计
笔者认为寒冷地区的建筑节能设计应着重做好以下三方面的工作:一是要从建筑物的规划设计之初进行节能控制;二是要发展高效的保温隔热材料,做好屋面保温隔热防止室内外热交换,从而减少建筑能耗;三是要控制建筑物的体形系数、选择适宜的朝向及采用合理的构造措施。下面将详细论述。
(一)建筑的规划节能设计
现在说建筑节能,人们往往只考虑建筑的构造、材料、围护结构的热工性能,而忽略了建筑规划设计创作阶段的节能控制。我们应该在设计之初将建筑设计创作与规划、构造、材料等方面进行综合考虑,从而全面提高住宅建筑的节能效果和建筑品质。
1、住宅选址与规划布局
国内住宅建筑多以小区形式出现,住宅建筑选址的好坏、规划的合理性是决定住宅节能设计的先决条件。住宅小区选址应根据地形特点,选择避风向阳的朝南坡地或平原,避开迎风的水域岸边或容易形成风道的山谷、山顶等,因为冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。
2、道路设计与小区通风
为使建筑单体争取更好的朝向,我们在设计初通常将小区道路的布局与用地结合布置。除施工便利、方便使用,道路也是整个小区的通风道。道路设计时应便于组织小区通风,并与城市、小区绿化空间结合,把新鲜空气引入小区,从而提高居住区内的小气候环境质量。
3、景观绿化设计
小区环境绿化要突出居住条件的均好性和共享性,为居民提供户外休闲、观赏和改善生态环境的绿化空间。景观绿化可以有效降低气温、调节湿度、防风抗风、改善通风质量,从而抑制热岛效应,改善住宅建筑外维护结构的热工性能。绿化应以绿植物为主,形成点、线、面相结合的完整绿化系统,形成良好适应气候特点的植物群落。
4、雨水收集利用。
在现代住宅的节能设计中,应建立雨水收集与中水利用系统,并使其用量达到总用水量的30%。一般住宅小区,屋面与路面面积之和约占地面面积40%,做好屋面和路面收集将是雨水收集的重要部分。屋面雨水收集主要是通过水落管将雨水收集引流,进入小区内中水处理系统。小区路面通常采用铺贴渗水砖和设置路面排水沟,这样雨水可以通过渗水砖和水沟进入小区的中水系统中,为小区的绿化灌溉和中水使用提供水源。
(二)建筑外围体系节能设计
建筑物耗热量主要由通过围护结构的传热耗量构成,其数值约占总耗热量的1/3以上,所以改善围护体系节能对于提高住宅节能设计有着深远的影响。住宅建筑围护体系的节能设计重点在其外墙、门窗和屋面三大部分。
1、外墙保温设计
(1)外墙节能构造
目前外墙节能的主要方式是采取复合墙,即在墙体不同部位设置高效保温隔热层,形成外墙内保温、外墙夹心保温、外墙外保温3种复合墙体。
(2)外墙内部保温
外墙内保温是用保温材料置于外墙的内侧,它的优点在于:对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不高;内保温材料被楼板所分隔,仅在一个层高范围内施工,不需搭设脚手架,施工方便。
(3)外墙夹心保温
外墙夹心保温是将保温材料置于外墙的中间部位,内外侧墙均可采用传统的砖、混凝土空心砌块等,这些传统材料的防水、耐候等性能均较好,对内侧墙和保温材料形成有效的保护,对保温材料的选材要求不高,聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等保温材料均可使用。夹心保温墙施工季节和施工条件的要求不十分高,不影响冬期施工,近年来在严寒地区得到一定的应用。
(4)外墙外保温
由于对节约能源与保护环境的需求不断提高,建筑围护结构的保温也在日益加强,其中以外墙外保温的发展最为迅速。外保温墙体适用于有采暖和空调要求的工业与民用建筑,既可用于新建建筑,又可用于既有建筑节能改造。其对主体结构具有保护作用,有效避免了室外气候变化引起墙体内部温度变化,使结构主体寿命延长;有利于消除或减弱冷、热桥的影响;可避免室温发现较大波动;对原有建筑改造时,减少对室内的干扰;不占用室内空间,在二次装修时,避免对保温层进行破坏;增加了立面装饰效果;适用范围广泛,综合效益显著。
外墙外保温技术在国内已有良好的基础,特别是在北方寒冷地区推广应用中已取得了成效。因此应成为日后寒冷地区外墙保温的首选设计。
2、窗体节能设计
窗户是建筑外围结构重要的组成部分,也是外围护结构中能量损失最大的部位。一般住宅的外窗(包括阳台门)面积约占建筑面积的20%左右,其中通过外窗传热散失的能量约占建筑能耗的28%左右,通过外窗透气散失的能量占建筑能耗的27%左右。
(1)合理选择玻璃类型
玻璃是窗户中面积最大的组件.改进这部分的热工性能对整个窗户的节能性能有很大的影响。随着技术的发展和人们节能意识的提高,窗户玻璃材料发生了巨大的技术进步。从透明玻璃到有色玻璃、镀膜玻璃,从单层玻璃到双层玻璃以及中空、真空玻璃。使用节能型窗玻璃,是提高整个窗户保温性能的一大重要措施。目前节能效果好、具有推广价值的节能型玻璃有中空玻璃、镀膜玻璃等功能性玻璃。
(2)提高外窗气密性
如门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封。框与扇之间的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等。
(3)选择节能的窗型
目前常用的窗型有外平开窗、左右推拉窗、固定窗、亮窗和上下悬窗,还有内开下悬翻转窗、上下提拉窗等。固定窗如果安装合理是气密性最好的,且造价低,但是在要求有良好通风的地方不能使用,故一般用于工业建筑中。安装了密封条的外平开窗、下悬翻转窗有适度的气密性,在开启时还有良好的通风性能,但开启时需占用空间。平开窗由上部固定扇和下部推拉扇组成,平开窗能移动的窗扇越少气密性相对越好。平开窗在窗扇关闭后,窗扇和窗框之间压条压得较紧,很难形成对流,节能优势明显。
3、屋面的节能设计
从保温原理来说,热气流是向上运动的,而冷气流则向下运动,屋顶可截住热气流使热量不散出室外,屋顶作为建筑的主要围护构件比其他界面更要起到保温、隔热作用,是建筑节能的主要部位之一。
屋面节能措施应主要选择密度大,传热系数小的保温材料,不宜选择吸水率大的保温材料,以防止保温层大量吸水而降低保温效果。北方地区经常采用的水泥珍珠岩、加气混凝土砌块及水泥聚乙烯苯板等保温材料上铺防水层方法,经过多年使用效果很好。
结语
节能降耗是目前建筑业发展的趋势,寒冷地区建筑节能的主要途径就是要加强外围结构的保温设计,应用高效保温隔热材料并改进建筑构造。使中国建筑业不断走向可持续发展的道路,为创造节约型社会做贡献。
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一.引言
节能减排是确保我国可持续发展的基本要求,同时也是我国推进社会和谐社会建设的必然选择。建筑的能源消耗,占据资源消耗的较大部分,其中暖通空调是建筑能源消耗的重要因素。暖通空调在为居民提供舒适环境的同时,也造成能源的消耗。为降低暖通空调的能源消耗,要从设计开始,在满足基本供暖需求基础上,采用先进理念,应用先进技术,通过优化施工管理,最大限度提供资源利用率。
二.暖通空调采用节能技术的意义
1.暖通空调节能技术的意义
随着科技的进步,新的空调节能技术和节能产品也不断涌现,在确定空调系统以及选择设备时,应综合考虑建筑物的功能,空调系统运行状况、设备初投资、运行维护费用等因素,经过技术经济分析合理可行时,应大胆创新,尝试运用新的空调节能技术方案与设备,可以达到很好的节能效果。
将节能技术应用于暖通空调系统中,首先,在节能减排方面,满足了国家“十二五”规划的要求,这对于企业落实、贯彻、执行科学发展观意义重大,对调整我国的产业结构,转变经济增长方式也有重要的影响。其次,在建筑方面,建筑反映一个国家某个时代的经济发展水平和科技发展水平,加大暖通空调技术的应用,对建筑系统节能以及提高我国建筑业发展的水平具有不可忽视的作用。最后,在文化方面,在暖通空调系统中运用节能技术,符合人们当今时代流行的环保节能理念,同时也为人们的生活提供优质保障。通过推广新的节能技术的应用,不仅可以有效地降低能耗,而且改善了爱染环境,有效保护了有限的自然资源,有着自然和社会的双重意义,而且对振兴经济等都有着重要的推动作用,而且是社会发展的必然趋势。
2.暖通空调系统节能的设计首要考虑的问题
要合理的选择冷热源型式。在设计暖通空调节能系统时,要根据具体的工程建筑选择实用有效的冷热源系统。一般来说,当前国内市场上的热源种类主要有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、小型锅炉、区域锅炉房等。而从能量利用效率上来看,其中以热电站的效率最高,其次是热泵技术。
目前应用最广的是以电力驱动压缩机制冷机组,也有少部分采用内燃机驱动压缩机的制冷机组。按冷凝器冷却方式有水冷式冷水机组、风冷式冷水机组、蒸发冷凝式冷水机组。蒸发冷凝式结合了水冷式冷却效率高和风冷式机组外形紧凑可室外安装的优点,且相比风冷机组节能效果显著,应用越来越广泛。
设计时根据当地的气候、地表水、地下水、工厂废热资源等情况,在无市政热源且需制热的项目中有条件时优先采用热泵系统。通过科学的分析,设计人员在设计时,就可以根据建筑自特点,选择合理可行的热源系统。
三. 暖通空调技术节能技术在建筑设计中的应用
1.将节能设计融合到整体建筑设计中
目前的很多建筑为了追求视觉上的美感,大量使用玻璃幕墙和玻璃顶棚,而这些材料的保温性能相对较差,这就加大了建筑使用过程中的能源消耗量。好的围护系统是可以锁住室内能量的,从而大大降低建筑总能耗量,达到节能减排的目的。暖通空调的节能设计根据这个原理,从建筑设计着手,尤其是的屋顶导热系数及外墙导热系数的设定上,设计人员应积极听取暖通专业人员建议,参考暖通专业人员意见,在不是很大程度影响建筑方案的基础上,做出暖通空调的节能设计,还要尽量避免建筑方案中的硬伤,这就要求设计人员在设计时做严谨周密的计算和考虑。
2.采用复合供暖系统
在供暖系统上的优化必不可少,合理的供暖系统可以在保证环境舒适度的前提下大大降低能源消耗量。对于室内空间较高的建筑,我们建议使用复合供暖方式,即以散热器为主,空调为辅的供暖设施。若单一使用散热器,虽然保证了供暖舒适度,但空间布置上比较困难;若单一使用空调供暖,虽然也可保证室内温度,但其运行费用高,管理复杂,能耗非常大。综合考虑,使用复合供暖方式比较节能且实际,其优点显而易见:初期投资较少,不但保证供暖舒适性,而且运行灵活、便于管理,也达到很好的节能效果;供暖模式灵活,可应用南北环路设计。可把散热系统按南北两个方向设计两个不同环路,根据温度控制供暖。在人们活动的密集区可调节为大流量高温状态,而在不需要大量供暖的区域则可以调节为小流量供暖,这样灵活调节很大程度避免了供热能源的不必要浪费。
3. 根据不同空间高度,采用合理空调配置
暖通空调的设计内容以两米为界限,一般来说,不到 2 米的室内以维持温度和湿度为主,建议使用热源辐射的供暖方式,较空调供暖而言,可降低水分蒸发速度,保证室内有舒适的温度和湿度 ;而高于 2 米的室内,设计则以防止热量外泄为主,设计时注意不要有送风口或回风口,通过减少空气对流,防止热量外泄。此外,对于天窗或屋顶网架,为防止其结露,需设置高速风喷口进行辅热。
4.新技术与新设备的运用
人类发展至今,对于能源的需求已经达到了空前的程度,而能源和资源的紧缺也到了最严峻的时刻,所以,要解决这种供需关系,最有效的办法只能是新的能源的开发和使用,我们的科研人员多年来在这方面的努力也取得了一定的成绩,一些新型能源,如风能,水能,太阳能等等已经在一定程度上被投入使用,虽然现阶段这些可再生能源在我国的总的能源消耗中所占的比例较低,但毫无疑问,它们有很好的发展前景,并最终成为最主要的能源。
建筑空调负荷是时刻变化的。据统计,空调制冷系统只有 20%~30% 的时间在满负荷状态下运行,其余大部分时间在部分负荷状态下运行。部分负荷状态下让设备满负荷运行必然造成能源浪费。变流量技术是通过采用变频水泵、变频风机、变频压缩机以及可调节容量主机等设备,调节管路中冷(热)媒的流量来适应空调负荷变化,从而降低设备的能耗,以达到节能的目的。
建筑在方案设计之初,应对建筑的总平面布置、平面、外立面形式、各朝向的太阳辐射照度、自然通风迎风面角度等因素对建筑能耗的影响作用进行分析。在夏季最大限度地减少日照时间,并充分利用夏季主导风进行自然通风散热降温;在冬季多获得足够的日照热量,并避免冬季主导风向。
建筑围护结构热工性能设计应满足国家节能规范的要求,对于护结构应优先采用热阻大、传热系数小的材料,严格控制建筑的形体系数和窗墙比,尽量不采用玻璃幕墙或玻璃屋面。对于太阳辐射强度大、日照时间长的外窗,还应考虑增加内、外遮阳,有条件还可以考虑在建筑物外墙及屋顶增加立体绿化植被等措施,尽可能提高建筑物的被动式节能特征,从建筑自身的构造来完善建筑节能措施。
四.结束语
要做好建筑节能设计,需要各专业工种相互配合,综合考虑地理、气候、技术经济性等多方面因素。在建筑方案设计时应充分利用自然通风、外遮阳、垂直绿化等措施增加建筑的被动节能特征;在确定空调冷热源时优先考虑利用可再生能源;在空调系统设计时,应经过精心地设计、严格地论证和仔细地计算。在技术经济分析合理的前提下,使用节能效果更好的新型节能技术和能效比更高的新型节能设备,最终达到降低建筑能耗的目的。
参考文献
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[3] 张峰,段兴红.简述暖通空调系统中环保节能技术的应用. [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年2期
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一、引言
每当冬季,生活在北方城市的人们经常会抱怨家里的暖气不热,可能很少有人注意到,由于建筑的保温和隔热性能差,使我们房屋内的热能损失了一半甚至更多。同样,炎热的夏季建筑里的冷气也因为建筑的总体热工性能差而大量散失。建筑能耗浪费相当严重,原因也是多方面的,如技术落后,供暖设计不科学,管理不当,采暖收费不合理,缺乏节能意识等。尤其突出的表现在过分强调降低建筑物的一次性投资和对某些建材制品的要求不严,结果节省了一次性投资,却造成了长久的能源浪费,得不偿失。如不赶紧采取坚决有效的措施来控制建筑能耗的浪费,那么用不了多久,我们就会受到大自然的惩罚。因而在能源日益深刻地成为人类社会的支撑体系的今天,建筑节能势在必行。
二、我国实施建筑节能的一般途径
我国目前建筑节能途径主要包括以下几个方面:
(1)门窗的保温隔热。
在建筑围护结构中,与墙体、屋面相比,门窗的保温隔热能力较差。我们可以通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。
(2)墙体的保温隔热:
墙体是外围护结构的主体,我们可以采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块墙体,如加气混凝土砌块。也可以采用复合墙体的形式,如内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等。但内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大,国家已经开始限制使用内保温复合墙体使用。而且从长远来看,外墙外保温的效果明显高于内保温。由于复合墙体能满足围护结构各种功能的要求,因此这种采用高效保温材料与砖砌的复合墙体,有着更多的优越性。论文格式。
(3)屋面的保温隔热:
屋面作为外围护结构的一部分,它的保温隔热也是不可或缺的。我们可以采用高效保温材料作为屋面的保温层,也可采用架空型保温屋面或倒置式屋面等方式来达到提高屋面保温隔热性能的目的。
(4)采暖系统的节能
城市供暖实行城市集中供暖和区域供暖,可以大大提高热效率。在管网系统中,安设平衡阀,可以使管网系统达到水力平衡,与未安平衡阀的不平衡系统相比,在保证所有房间满足规定室温的条件下,可以相对的降低所供暖区域的平均室内温度,从而节约能源。
三、对未来建筑节能的几点建议
建筑业是典型的资源与能源高消耗产业,当前我国经济持续稳定高速增长,经济体制改革正处于关键时期。建筑业在迅猛发展的同时也带来了大量的能耗,面对全球经济一体化,结合我国的可持续发展战略,建筑节能已迫在眉睫。节能绝对不等同于能耗绝对数量的降低,绝对不应该以牺牲室内环境质量为代价。随着经济和科技、文化的发展,在未来一段时间内,建筑能耗绝对值将有所上升,建筑室内环境标准也将提高;节能的关键在于能源使用效率的提高,最终的目标是实现室内人工环境与自然环境的和谐统一,这需要政府,全社会各个行业、企业及各位公民在达成共识的基础上,以国家政策为宏观调控、以科技发展为载体,通过一段时间的努力才能全面实现建筑节能目标。论文格式。建筑节能应从以下几个方面着手:
(1)发挥政府在建筑节能工作中的主导作用
确定可持续建筑的战略目标;制定相关的政策和法规;组织和协调全国范围或各地区的可持续建筑运动;修订相应的技术标准和规范;建立新的建筑环境评价体系;组织和协调可持续建筑的教育和培训;促进与国际可持续建筑运动的交流与合作。在充分发挥政府主导作用的同时,也要充分重视和利用高等院校和科研机构力量。
(2)开展建筑节能宣传教育培训
必须使建筑节能深入人心,形成浓厚的舆论氛围。设法筹集经费,组织拍摄建筑节能电视宣传片,在电视和网上宣传播放。教育部加大对建筑节能的教书宣传经费的投资。建设部主管报纸、杂志、网站、出版社要加强建筑节能宣传介绍,要多宣传建筑节能典型,介绍建筑节能技术和知识。
(3)推动建筑节能技术进步
尽快开发并形成不同地区不同建筑适用的多种建筑节能配套技术,包括既有建筑节能改造技术;推广当地适用的建筑节能配套技术。可从经过实践考验的成熟技术中先挑选出一些编印成建筑节能技术指南。还要继续研发先进适用的建筑围护结构保温隔热技术,特别是外墙外保温技术、节能窗技术和采暖计量及控制技术以及太阳能、地热能技术。当前建筑节能市场中,以假冒伪劣产品和技术低价竞争的情况相当普遍,影响工程质量和寿命,应通过市场和行政手段,加以规范,淘汰落后技术和产品。继续组织以企业为主,产学研结合从事建筑节能技术研发。要重视建筑节能技术的基础研究。
(4)组织建筑能耗调查,建立能耗数据库
利用现代化技术建立建筑能耗数据,进一步了解建筑运行情况、进行建筑节能工作的基本依据。国内少数单位做过一些建筑能耗调查统计分析工作,但这不可能是全面系统的。从已有的调查资料来看,同一地区同类建筑单位面积能耗差距很大,说明能源浪费大,节能潜力也大。如果如果能够掌握不同地区不同建筑的实际能耗数据,将大大促进建筑节能事业发展。为建筑的节能提供很大的帮助。
(5)加大推广使用节能材料的力度
积极引导新型墙体材料的发展,促进新型建筑材料的推广应用。引导墙材生产企业通过科技进步和产品结构调整,发展利废及建筑垃圾等再生墙材,促进循环经济发展;大力发展利用粉煤灰、钢渣、工业废石膏、石屑等各类工业废渣,生产粉煤灰加气混凝土砌块、石膏砌块、蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖、混凝土多孔砖、陶粒砌块和各类建筑技术,推广应用散装水泥,节约宝贵的耕地资源和木材资源。做好新型墙体材料及建筑节能产品的备案管理,进一步规范市场行为。
四、结语
建筑节能是一项系统工程。在策划、实施及取得实效的长时间过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节。目前,国家已制定了《公共建筑节能设计标准》 、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等行业标准,对建筑节能做出了明确的政策规定。论文格式。可以预见,随着建筑节能工作的开展,以及人们对改善建筑热环境的迫切要求,建筑节能技术必将得到迅速发展。
参考文献:
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【3】中国建筑业协会建筑节能专业委员会.建筑节能技术.中国计划出版社,1996.
篇12
关键词: 小区规划 微气候 建筑节能
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
中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:
随着社会的进步与发展,节能已是人类谋求可持续发展的一个重要保证。而作为能耗最大的行业,建筑节能由于它在建筑建造过程及建筑使用过程的能
耗占比大,耗能时间长,因此成为实现节能的最重要一个环节。
建筑是否节能,节能效果如何,是由很多因素造成的。本人认为影响主要体现在两个方面:一是建筑单体本身的属性,如建筑物外形、建筑围护结构材料的选用、窗墙比的大小等;二是小区规划是否科学合理。
目前,由于在建筑使用过程中采暖能耗北方地区达60%~65%,南方地区达到40%~55%,比率较高,所以我国实现建筑节能,视野主要集中于如何革新墙材,做好外墙保温和窗户保温上。特别是近几年,墙材革新的力度很大,相关的法律法规也逐步建立健全,却忽略了建筑单体外的微气候对采暖能耗的影响。
所谓微气候是指在建筑周围地面上及屋面、墙面、窗台等特定地点的风、阳光、辐射、气温与湿度条件。室外微气候是人类直接感受到的室外气候,它不仅仅只是给人们提供一个舒适的人居环境,而且也能为建筑物营造一个良好的
外环境。如在一个小区中,受建筑选址、建筑密度、建筑布局、绿化率及建筑朝向等的影响,建筑室外气温在可能出现小区内气温高于小区外其他地方的气温的现象,我们称之为“热岛现象”。出现热岛现象好比把建筑放在一个蒸笼上,特别是在夏季,空调能耗大大增加,对建筑节能极为不利,而且大大影响居住的舒适度。
因此利用建筑物所处的自然及地理特点,进行科学合理的小区规划,对单体建筑节能有显著的影响。
一、小区规划对建筑能耗的影响
小区规划的内容很广范,研究它的节能问题是比较复杂的,本人仅从以下几个方面看小区规划对能耗的影响。
(一)小区选址对建筑能耗的影响
小区的选址对建筑的微气候的形成有着决定性的作用。对于严寒地区,把小区布置在山谷、洼地等凹处,由于冷空气比重大,冬季冷空气聚集造成该处气温低于地面上的空气温度而形成“霜洞”现象,形成一个低温的建筑微气候,势必造成居民采暖能耗加大。而相反,在酷热的地区,把小区布置在山谷、洼地等凹处,沉积下来的冷空气形成一个相对低温的建筑微气候则可以降低建筑的采暖能耗。
(二)小区内建筑朝向对建筑能耗的影响
建筑朝向对建筑节能的影响是多方面的,概括起来可以分为两个方面。
首先是对个体建筑的影响,即建筑物本身内环境的影响。一个科学、合理
的建筑朝向能最大限度地利用自然通风和自然光,取得最有效的通风效果,从
而降低对空调或采暧的依赖。
其次是建筑朝向的设置,特别是大型建筑或高密度建筑群的朝向设置布局,将直接改变建筑物周边通风状况,即对建筑微气候产生影响,进而影响建筑物的能耗。
(三)小区绿化对建筑能耗的影响
小区绿化不仅可以美化环境,净化空气,对降低建筑能耗的作用也是十分明显的。夏天通过树木的遮阳作用,改变环境的热湿平衡,降低建筑的空调制冷负荷;冬天又可以阻挡冬季风,有效地减小风速,降低风压,这样冷空气的渗入也随之减弱,从而降低建筑的采暖负荷。还有绿色植物其自身的蒸发降温作用,也能为小区贡献2度左右的温差,提高小区人居舒适度的同时,降低建筑能耗。
二、科学合理的小区设计原则
节能设计首先要从规划入手,在总体规划和单体设计中应根据建筑功能要求和当地气候情况,改善建筑外环境,包括冬季防风、夏季及过渡季节促进自然通风以及夏季室外热岛效应的控制。同时合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型、间距、层高及对建筑周围环境进行绿化设计,以改善建筑的微气候环境,最大限度减少建筑能耗量,获得理想的节能效果。
(一) 建筑选址及空间布局建筑选址需注意向阳问题。在规划设计中应注意合理利用太阳辐射。建筑选址还应注意冬季防风和夏季有效利用自然通风的问题。冬季为防止冷风渗透而增加采暖能耗,建筑应选择避风基址建造;夏季则应顺应当地的盛行风向,尽可能利用自然通风。由于冬夏两季盛行风向的不同,建筑群体的选址和规划布局可通过协调和权衡来解决防风和通风的问题,从而实现节能的目标。
(二)建筑朝向选择合理的建筑朝向是建筑布置中优先考虑的问题。朝向选择为建筑节能贡献力量所需考虑的因素主要有:冬季日照和防风、夏季防晒和自然通风。
建筑朝向的选择,涉及到当地气候条件、地理环境、建筑用地情况等,必须全面考虑。选择的总原则是:单体建筑要满足冬季能争取较多的日照,夏季避免过多的日照,并有利于自然通风的要求。整个建筑群在总体规划时,最好是建筑朝向与主导风向形成一定的角度,以便后排的建筑也能获得较好的通风。在建筑设计时,建筑朝向受各方面条件的制约,这就应结合各种设计条件,因地制宜地确定合理建筑朝向的范围,以满足生产和生活的要求。
(三)环境绿化对改善建筑群体的气候条件十分重要,它能调节气温,降
低温室效应,减少大气污染,消减噪声,遮阳隔热,是改善建筑群体微小气候、优化建筑室内环境、节约建筑能耗的有效措施。
由此可知,合理的小区规划对建筑节能有着长远意义。如何综合各方面因
素,做出科学合理的小区规划是一个系统问题,需要我们更多的努力。
《参考文献》:
1李振霞:《建筑节能在推广应用中存在的问题探析》,《新建筑》,2003年第3期
篇13
1建筑节能知识在土木工程专业课程设置及课程教学中的现状及必要性
能源问题是己成为世界各国普遍关注的问题。在社会能耗的三大能耗中,不管是发达国家,还是发展中国家,建筑能耗己占社会总能耗的大户(约占30%~40%)。为实现可持续发展的战略,建筑节能己成为我国一项基本国策。高校土木工程专业作为培养未来建筑师与工程师的摇篮,如何培养土木工程专业学生的建筑节能理念与工程素养,是一个亟待解决的现实问题。
房屋建筑学是土木工程专业的一门非常重要的专业课,建筑节能知识与房屋建筑学教学息息相关。但在以往房屋建筑学的教学中,建筑节能知识主要体现在墙体与屋面的保温隔热构造这部分内容,有些教材中甚至把保温隔热这部分内容分别融入到墙体和和屋面,没有独立的知识体系,在课时分配是这部分知识占比重较少,强化不够,所以在土木工程整个专业体系学习中,这部分内容给学生留下的印象并不深。
2教学设计原则
研究在传统教学设计原则的基础上,笔者认为还应针对建筑保温隔热这部分知识的特点,注意以下问题。
2.1培养学生节能意识,树立节能理念
在教学中,明确保温隔热的目标:即在保证室内基本的热环境质量,同时建筑节能。围绕三要素的关系:即人、环境与建筑之间的关系;协调好三因素之间的关系,即协调好建筑、环境c人三者之间的协调关系,引导学生建立节能理念;讲课以设问开始,然后探究原因,解析机理,重点难点突出。不同层次知识层层展开,最后得出解决问题对策
讲解中首先让学生认识当前建筑能耗现状及存在的问题,比较分析分析节能潜力,导入建筑构造应与建筑节能相结合,潜移默化,引导学生建立建筑节能理念。比如,比较分析我国某地区与气候环境相近的发达国家在建筑能耗方面差距,探究其原因――分析两者在建筑材料应用和建筑构造设计上的差异,最后提出改进措施。
2.2体现先进性、地域性、灵活性原则
第一,体现先进性原则,保温隔热部分不仅要学习基本的保温隔热构造原理,同时,随着时代的发展,新的节能设计理念,新的节能构造技术,新的节能构造原理不断涌现,教师在教学中在讲清基本原则的同时介绍建筑节能新理、念新技术及新材料,分析其发展趋势,引导学生去思考,去探索。第二,体现地域性原则:自然环境影响很大程度上影响着建筑节能设计,在讲解中应分析本地区气候特征,当地传统节能构造技术,在此基础上引导提出适宜当地的建筑节能构造技术。在讲课中不拘泥与课本内容,同时不拘泥课堂形式,体现教学的灵活性原则。
3教学设计
3.1教学目标
教学目标指导着教师的教学行为,在教学设计中起着举足轻重的作用。教学目标主要包括:知识与技能、过程与方法、情感与态度三个层面。
在传统的房屋建筑学教学中,教师多还停留在知识传授与技能层面,对教学“过程与方法设计”不够重视,更缺乏在教学过程中对学生情感及价值观的培养,导致学生仅掌握理论知识,而忽略学生其他方面的发展。而在建筑节能这一章的教学中,笔者认为唤起学生的节能意识,树立节能理念的情感和价值观的培养尤为重要。
3.2教学策略
为达到教学目标,教师应采取一定的教学策略。本章节的教学策略主要采用理论讲授,知识问答、课堂讨论、引导探究等。
3.3教学设计示例
【教学目的】
(1)保温隔热的目标;(2)保温隔热的途径;(3)常见的保温材料。
【过程目的】
(1)通过学习,增强学生的节能意识,树立建筑节能理念,掌握建筑节能构造技术;(2)通过激发学生的创新意识。
【教学思想】
介绍我国能源现状,目前我国建筑节能现状及建筑设计需求,国外建筑节能发展历程及发展趋势,引出现阶段保温隔热目标。通过我国建筑热工区划,明确当地保温隔热设计要求。
通过热量在建筑中传递的原理。得出减少热量损失的途径。再介绍水蒸气对建筑保温的危害,及解决的途径。通过图片认识现有的建筑保温材料,启发学生如何利用当地的资源,开发建筑保温材料。
【教学内容】
(1)建筑保温隔热基本目标;(2)我国建筑热工区划;(3)降低建筑护结构热损失的方法;(4)建筑隔热保温基本概念掌握;(5)水汽对建筑热工性能的影响。
【重点难点分析】
(1)建筑保温目标;(2)水蒸气在建筑护结构中的传递及对保温的危害。
【教学策略及方法】
课堂教学以教师为主导、但充分调动学生的主体作用,教学方式采用多媒体,教师首先讲解基本原理,再结合实际提出问题,引发学生创新思考,师生共同讨论,最后提出对策等策略,在教学过程中尽量营造宽松愉快的学习氛围,引导学生进入情景,激发其思考的积极性,最后达到满意的教学效果。