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一、我國寒冷地區建筑能耗現狀
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。
作者:張國強 來源:云南建筑 2013年4期
所謂的建筑節能則主要指的是利用科學技術與一定手段,對建筑中的照明系統、采暖系統等進行一定的改進,以達到降低能源消耗的目的;對建筑周圍的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,從而在很大程度上促進綠色建筑的發展。供暖系統是建筑必不可少的系統之一,也是建筑耗能最多的系統,如果能夠將建筑損失的熱量降低,便可以在很大程度上減少采暖系統對能源的消耗,具體來講,想要實現建筑節能,可以從以下幾方面入手:第一,充分利用太陽輻射熱能與建筑的內部熱能;第二,提升建筑門窗的密封性,以減少因空氣滲透所造成的熱量消耗;第三,在一定程度內減少建筑外表面積,以及提升建筑維護結構的保溫性能也可以減少建筑因傳熱所造成的熱量消耗。
2建材節能與建筑節能問題的關聯性
2.1建材節能的相關問題
在建材節能領域中,主要存在的問題有以下兩個方面:其一,建筑的生產相關環節存在不達標現象,由于當前市場上的節能建材價格相對較高,導致一部分施工人員在施工過程中對建筑材料偷工減料、以次充好,忽略建筑材料之間搭配的合理性,而相關的管理者也并沒有及時系統的進行監督與審查,造成很多建筑中的建筑材料不能達到節能的標準[2]。而與其他相同用途的建筑材料相比,節能建材的性價比相對較低,礙于經濟因素,當前在建筑市場中大規模推行節能建材仍然存在一定難度。另外,對節能理念的認識不足也是當前建材節能領域存在的主要問題之一,很多人還沒有意識到使用節能建材的好處與重要性。其二,建筑的施工環節不到位,當前很多建筑施工工人不能對節能建材合理科學的進行設計與施工,也在一定程度上限制了節能建材優勢的充分發揮。
2.2建筑節能的相關問題
在建筑節能領域,建筑耗能是最核心的問題,當前很多建筑的能源消耗量過大,且存在能源利用率較低的現象。以北方地區為例,冬季建筑都要進行采暖,而當前絕大多數建筑的采暖系統都是以消耗煤資源為主,每年都會耗費很多不可再生資源,也對大氣等自然環境產生嚴重污染,在很大程度上制約著我國經濟的進一步發展。而且,在很多城市建筑中,供熱所用的空調有很多都會出現供熱效率不高、相關維護裝置沒有足夠氣密性以及保溫性等現象。另外,我國當前還有相當一部分建筑人員沒有足夠的建筑節能意識,早在上個世紀八十年代,西方許多發達國家在進行經濟發展的同時,便已經在建筑節能的技術方面非常有建樹了,而我國卻沒有在這方面考慮太多[3]。
2.3兩者的關聯性
從上述情況看,在當前建材節能領域與建筑節能領域中,都存在著能源上的浪費現象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪費嚴重,也會在很大程度上影響建筑的節能性。另外,在建材節能與建筑節能領域,還都存在著意識不足現象,這在一定程度上反映了我國當前在節能建筑觀念的普及方面仍然沒有做到位。
3建材節能與建筑節能施工措施的關聯性
3.1建材節能的施工措施
在建筑建造過程中合理應用可再生能源,如在建筑的設計過程中,將太陽能合理利用便能夠實現太陽能的光伏發電。另外,還可以對建筑材料產生的廢棄物充分利用,不僅能夠節省一部分建筑成本,還能夠減少建筑垃圾對環境的污染,如將已經廢棄的橡膠打碎成顆粒,融入到建筑部混凝土中,不僅能夠提升混凝土的抗裂性,還能夠節省建筑成本、減少環境污染。
3.2建筑節能的施工措施
建筑節能主要表現在使建筑供熱系統的供熱效率得到有效提升,以及減少建筑圍欄保護結構的散熱兩方面[4]。在建筑過程中,可以對建筑的墻體與門窗的保溫性能加以改善,還需要對建筑的題型系數加以控制,與此同時,還可以對建筑的布局進行科學合理的調整,以提升建筑的節能效果。
3.3兩者的關聯性
建材節能是建筑節能中非常重要的組成部分,如果沒有做好建材節能,那么建筑節能也就無從談起,如果可以將具備節能效果的建筑材料運用到建筑節能的相關設計當中,不僅僅可以使能源的消耗有所降低,還能夠充分發揮祝建筑自身的保溫隔熱功能,使建筑更加符合節能環保的新型理念。
4結論
面對景觀設計這個名詞,水體、綠色植被、建筑、小品鋪裝等巧妙融合在一起的景色就會隱射在我的腦海中,想象著自己設計的別墅搖曳在大自然這片碩大的綠葉上,徜徉在清澈的空氣中,蔚藍的天空中,或者漫無邊際的深邃海洋中,一陣陣原生態的微風拂過,一股涼爽沁人心脾的感覺油然而生。我不禁深吸一口氣,沉浸其中。節能是我設計該建筑的重點,而景觀就是我的左膀右臂。隨著時代與科技的不斷進步,立體綠化這個辛欣的詞語已經逐漸滲透進我們的生活中并且正在深刻的影響著我們的生活。我們都知道綠色植物是天然的光合作用過的植物,為我們吸進二氧化碳排出有益的氧氣,對我們居住的局部氣候起著十分重要的作用,因為它能夠有效地節約了我們建筑的能效損耗。對建筑而言,若從節能的角度考慮最重要的就是太陽照射帶來的建筑室內外溫度差過大的問題,而恰恰景觀綠化在這方面起到了至關重要的作用。
我們應當對立體綠化的構建樹立起高度的重視,并不斷采取適當的措施,使我們生活的環境更加節能,更加健康。綜上所述,面對我所設計的這幢節能建筑,我會將立體綠化景觀完全的運用進來。首先最重要的就是墻面的綠化,墻面就像是別墅的外衣,如果外衣不透氣或者溫度很高,相信內部也會悶熱不堪。而墻面綠化就是一種很現代的綠化模式通常被稱為垂直綠化,這種垂直綠化我們最常見的就是爬山虎了,他不僅美觀了空洞的建筑外表面,最重要的是做到了環保的效果,改善了居住環境的生態效果。面對別墅的東西南北四個方向,我通過根據不同朝向、風向等微氣候環境可適當的選擇不同的植物來種植。該別墅的南面和東面的陽光照射比較充足,我可以選擇喜歡陽光溫暖濕潤的植物例如爬山虎或者凌霄等,這樣可以在冬季吸收較多的太陽光照增加建筑外表面的溫度。而北面和西面的陽光照射比較弱,我選擇忌陽光照射好陰處生長的常春藤或者扶芳藤,這樣可以在夏季反射較多太陽光的照射從而減輕建筑物外表面的溫度。所以說墻面的綠化固然重要,但同時也需要考慮不同朝向墻面的材料,需要因地制宜的進行選擇,這樣才能達到節能的效果。據相關數據顯示,建筑物外墻有綠色植物的包裹其表面晝夜的平均溫度會由35.1度降到30.7度,此處相差了4.4度。而墻體內部的溫度會由30度降到29度,此處相處1度。
綠色植物外墻的室內溫度比無綠色外墻的室內溫度要低3—5度。這表明墻面綠化在環保、節能方面所起的作用是及其顯著的,綠植墻體不占用地面空間的同時還突出綠色環保,保溫隔熱且降噪除塵,這些已取代了高技派建筑通過高科技的方式來降低溫度得節能效果,更通俗地說取代了空調等設備夜間工作所消耗的能量,而且做到了低成本,高能效的雙重目標。其次屋頂綠化也對建筑節能做出了巨大的貢獻,對于我的別墅來說它也是一項很好地節能措施。屋頂上面的綠色植物可以通過光合作用和蒸騰作用有效地在夏季為我的建筑降低由陽光照射所引起的過高的溫度,減少室內的熱量從而降低室內溫度。在冬季,由于綠色植物的土壤層有較好的保溫效果,可以調節室內的溫度降低建筑的熱能耗。這就是通過綠色植物的景觀設計來達到節能的效果,這對城市環境的改善有著不可估量的影響。上述是墻面綠化和屋頂綠化對節能建筑的研究,然而面對墻體綠化和屋頂綠化的綜合體立體綠化,也同樣對其做了詳細的研究與測量,在夏季,裸建筑的外表溫度在32℃—49.5℃度之間變化,但是立體化的建筑外表溫度在28.8—33度之間變化。
通過這些數據強有力的證明了立體綠化的景觀設計溫度方面及能量消耗的綜合效果方面都非常有優勢。隨著時代的進步與科技的發展,我們對自己的生活要求越來越高,節能的意識也不斷注入我們的思想中。本篇通過列舉高技派的建筑節能與低技派的建筑節能的知識了解,從而鋪墊出立體化景觀設計對我們日常住宅的節能效果的重要性,它遮陽、降溫保濕、隔噪音、凈化空氣、美化環境,最重要的是造價低符合我們百姓的需求,通過景觀設計來打造我們節能、健康、舒適的環境的確物美價廉,值得期待與更好的發展!
作者:蘇會人 杜嬌陽
標準主要技術內容包括:第一章總則,第二章術語,第三章建筑節能設計計算指標,第四章建筑和建筑熱工節能設計,第五章建筑節能設計的綜合評價,第六章空調采暖供暖通風節能設計,第七章給排水節能設計,第八章電氣節能設計,第九章可再生能源建筑應用,第十章建筑節能設計審查技術要求,以及10個附錄A~M。標準強制性條文設置如下:第四章“建筑和建筑熱工節能設計”15條,第六章“空調采暖供暖通風節能設計”3條,第七章“給排水節能設計”1條,第八章“電氣節能設計”1條,第九章“可再生能源建筑應用”1條;第4.1.8條關于凸窗的規定內容和和第4.2.4條關于夏熱冬冷地區建筑圍護結構性能的規定內容,雖未列為強制性條文,但仍按強制性條文要求執行。因此整個標準共設置了23條強制性條文。
2《設計標準》與《實施細則》、現行行業標準相比技術內容有哪些變化?
《設計標準》在現行兩本居住建筑節能設計行業標準基礎上,結合我省建筑節能技術和產業發展水平,對《實施細則》進行修編完成的。標準主要技術內容既符合現行行業標準對節能設計的基本要求,又根據我省實際,有所創新。主要歸納為以下幾個方面:
2.1對我省居住建筑范圍作了界定。《民用建筑設計通則》JGJ37-87(舊標準)條文說明對居住建筑范圍作了界定:居住建筑包括住宅建筑和宿舍建筑?!断臒岫貐^居住建筑節能設計標準》JGJ75-2012第1.0.2條的條文說明對居住建筑范圍作了說明:居住建筑主要包括住宅建筑(約占90%)和集體宿舍、招待所、旅館以及托幼建筑等?!断臒岫涞貐^居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010第1.0.2條文說明中,居住建筑包括住宅建筑、集體宿舍、住宅式公寓、商住樓的住宅部分、托兒所、幼兒園等。本標準結合我省實際情況,為便于建筑節能工作的統一開展,參照《民用建筑設計通則》JGJ37-87規定,將居住建筑界定為住宅建筑和宿舍兩個部分,宿舍建筑包括集體宿舍、學生宿舍等,未包括招待所、旅館以及托幼建筑。
2.2我省重新劃定節能設計氣候分區,夏熱冬冷地區不再執行夏熱冬暖地區北區節能規定。福建省居住建筑節能設計氣候區劃分為夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區北區和夏熱冬暖地區南區;寧德、南平和三明屬夏熱冬冷地區,福州、平潭、莆田和龍巖屬夏熱冬暖地區北區,泉州、廈門和漳州屬夏熱冬暖地區南區;平潭原為福州市的縣級市,現為國家綜合試驗區,氣候分區仍沿用以往規定,劃入夏熱冬暖地區北區內。見圖1。我省2004年頒布《實施細則》時,考慮到我省夏熱冬冷地區建筑節能工作剛啟動,經驗不足,且該地區建筑規模不大,規定了夏熱冬冷地區節能設計按夏熱冬暖地區北區節能要求執行?,F在我省建筑節能形勢發生了很大變化,經過10年的建筑節能實踐,我省夏熱冬冷地區已積累了豐富的建筑節能經驗,已形成一批成熟的節能設計隊伍,已具備條件執行夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準相關規定。本標準對我省夏熱冬冷地區的節能設計要求單獨列出,不再按夏熱冬暖地區北區節能設計要求執行。
2.3制定福州市市轄區和廈門市更高的節能水平標準《實施細則》和現行兩本行業標準是按節能50%水平規定了節能設計一系列措施和方法?!对O計標準》對福州市市轄區和廈門市提出了節能水平更高的一系列技術措施,包括提高圍護結構性能、通風、遮陽、綠化等,經過較科學的測算,與現行行業標準《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75相比,圍護結構節能水平提高接近5%,輔以其它節能措施,總體節能水平接近60%。福州市市轄區指福州市的鼓樓區、臺江區、倉山區、馬尾區和晉安區。今后如有區劃調整,則按調整后的市轄區范圍執行。福州市市轄區和廈門市居住建筑節能設計執行更高節能水平是基于以下考慮:國務院辦公廳以〔2013〕1號轉發的國家發展改革委、住房城鄉建設部制訂的《綠色建筑行動方案》提出:“鼓勵有條件的地區執行更高能效水平的建筑節能標準”;住建部頒布的《“十二五”建筑節能專項規劃》要求:“有條件的地方要執行更高水平的建筑節能標準和綠色建筑標準”;《福建省建筑節能“十二五”專項規劃》要求;“福州和廈門率先開展節能率65%的工程示范”。福州市是福建省省會,廈門市是計劃單列市,長期以來建筑節能工作均走在全省前列,形成了一支較強的建筑節能科技隊伍,經濟發展水平較高,節能產業實力較雄厚,有條件執行更高能效水平的設計標準,為全省做出示范。為與綠色建筑工作相銜接,福州市市轄區和廈門市居住建筑節能設計按以下原則掌握:(1)執行本標準;(2)若不執行本標準,則可轉按綠色建筑標準進行設計。即二選一設計,兩者等同。
2.4在現行行業標準基礎上調整了墻體熱工性能要求?,F行行業標準《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》和《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》對所屬氣候區的外墻體性能有不同的要求,夏熱冬冷地區根據建筑體型系數,要求墻體傳熱系數K=1.0~1.5(體型系數≤0.4時)或K=0.8~1.0(體型系數>0.4時),夏熱冬暖地區北區要求K≤2.0,南區K≤2.5。《設計標準》考慮到南方地區建筑節能重點在于圍護結構的遮陽與隔熱,同時我省夏熱冬冷地區(寧德、南平、三明)與夏熱冬暖北區(福州、莆田、龍巖)接壤,其氣候條件相近,以及我省夏熱冬暖南區(泉州、廈門、漳州)與廣州地區的差異,適當調整我省建筑墻體保溫要求,統一規定我省各氣候區的建筑墻體性能K≤2.0,其中,夏熱冬冷地區當建筑體型系數>0.4時,則要求墻體K≤1.0。這樣要求更切合我省實際,有利于標準執行和進一步推廣自保溫節能墻體技術。
2.5提高對外窗的性能要求。我省圍護結構中墻體與外窗相比,外窗的隔熱與保溫性能應更重要,是節能重點?!对O計標準》編制時,適當放寬墻體性能要求,提高對門窗性能的要求,表1給出了我省各氣候區(城市)外窗性能限值要求,與《實施細則》和現行行業標準相比,對外窗的傳熱系數和遮陽系數要求均有了較大的提高。
2.6明確規定外墻體傳熱系數為平均傳熱系數。《設計標準》規定建筑外墻的傳熱系數和熱惰性指標應考慮結構性熱橋的影響,取平均傳熱系數和平均熱惰性指標?!秾嵤┘殑t》對外墻體傳熱系數計算方法未明確,因此我省各地區對墻體傳熱系數取值不盡相同,有的取主墻體傳熱系數,有的取平均傳熱系數?!对O計標準》附錄C給出了外墻的傳熱系數和熱惰性指標的計算方法。
2.7合理控制窗墻面積比。普通窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫性能比外墻差很多,尤其是夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射得熱也比外墻多得多。一般而言,窗墻面積比越大,則采暖和空調的能耗也越大。因此,從節約的角度出發,必須限制窗墻面積比。在一般情況下,應以滿足室內采光、通風等要求作為窗墻面積比的確定原則。我省人們無論是過渡季節還是冬、夏兩季普遍有開窗加強房間通風的習慣。一是自然通風改善了室內空氣品質;二是夏季在兩個連晴高溫期間的陰雨降溫過程或降雨后連晴高溫開始升溫過程的夜間,室外氣候涼爽宜人,加強房間通風能帶走室內余熱和積蓄冷量,可以減少空調運行時的能耗,因此本標準在南、北朝向有允許較大的開窗面積。而對東、西向窗墻面積比限制較嚴,因為夏季太陽輻射在東、西面最大。不同朝向墻面太陽輻射強度的峰值,以東、西向墻面為最大,西南(東南)向墻面次之,西北(東北)向又次之,南向墻更次之,北向墻為最小,因此,嚴格控制東、西向窗墻面積比限值是合理的。表2給出了各氣候區(城市)的窗墻面積比限值,總體上看比《實施細則》和現行行業標準更嚴格。設計建筑的窗墻面積比突破限值規定是允許的,但是為了滿足建筑節能設計的要求,需進行建筑圍護結構熱工性能的綜合評價。
2.8對建筑設置凸窗提出限制要求。《設計標準》參考了《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010中的強制性條文第4.0.5條和一般條文第4.0.10條內容,結合我省實際做了調整,對各氣候區凸窗板傳熱系數系數限值作了規定,見表3。《設計標準》對《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》規定的凸窗板的傳熱系數作調整,提出新的限值要求,主要基于以下幾個考慮:一是我省居住建筑使用凸窗較多,凸窗熱工性能薄弱,對建筑節能不利;二是我省建筑節能主要以隔熱為主兼顧保溫,同時建筑墻體節能以自保溫為主,熱橋局部采用無機保溫砂漿的做法,經多年工程實踐,證明該做法是切實可行的。三是凸窗側板一般以鋼筋混凝土形式出現,若按行標要求,則要使凸窗板傳熱系數不低于外墻傳熱系數限值[K≤1.0W/(㎡•K)],保溫砂漿厚度勢必超過30mm,不利保溫砂漿施工且易引發工程質量問題,故本標準調整了凸窗板的傳熱系數要求,同時采用“凸窗面積按照展開面積計算”等措施進行補償。四是凸窗下底板,在其下底面進行保溫砂漿施工難度較大,且該部位不受太陽輻射影響,其隔熱性能能夠滿足要求,故不對下底板提出要求。五是在本標準在編制過程中、綜合考慮各方意見,凸窗板保溫太厚,比較難執行,建議設定凸窗板超過400mm的情況下做保溫處理,旨在限制凸窗的過渡做法。經研究討論本標準采納該意見。本條在具體實施時,上頂板可以采用在挑出構件上方用保溫砂漿抹灰,在側板可以采用保溫砂漿進行外保溫處理。
(1)監理單位所派出到工程中的監理人員,對節能的相關技術以及節能產品并不了解;
(2)有些監理單位的監理人員專業能力較低;
(3)建筑監理人員在監理的過程中存在違規等情況。總體來講,建筑節能施工的監理工作必須要根據建筑設計圖紙來進行,但同時又不能一味地被建筑圖紙束縛,需要充分地發揮出監理的主動性。
2在建筑節能施工過程中監理人員的主要工作
在建筑節能施工過程中,監理人員應切實履行監理職責,嚴格按照建筑節能條例及管理規定、建筑節能工程施工質量驗收規范、建筑節能標準及施工圖設計文件等開展工作,從施工準備環節、施工環節及竣工環節入手,做好建筑節能質量控制的事前、事中、事后控制,確保建筑節能分部工程質量合格,從而確保整個單位工程質量合格。具體如下:
2.1建筑施工準備工作
在節能建筑的施工準備階段,作為建筑監理單位來講主要需要通過以下對施工的準備工作進行嚴格管控。
2.1.1作為節能建筑的施工監理單位,其首先要做的就是對節能建筑施工方的施工資質進行審查,以確保施工單位有能力滿足甲方的要求,同時可以達到建筑節能的目的。
2.1.2作為節能建筑的施工監理單位,需要對節能建筑項目方案的可行性進行論證,并且對設計圖紙進行評審,并且還要依據施工的圖紙進行審查;并且作為建筑監理單位來講,需要對實際的建筑施工隊伍提出明確的要求,在施工前期避免由于施工單位雇傭非專業的勞務人員對整個工程產生不良的影響。
2.2施工環節
2.2.1對原材料及施工設施設備的進場嚴格把關。對所有原材料及設施設備的規格、品種及質量等各方面內容嚴格審核,以保證其能滿足節能的目標。材料及設施設備在進場前,需接受檢測機構的檢測,并要求出具檢驗報告。
2.2.2規范節能工程項目驗收工作。建筑節能監理方應根據建筑施工方的節能施工方案及驗收質量準則對項目進行驗收。
2.3節能建筑的竣工環節
對于工程的施工驗收工作來講,是由很多有序的步驟所組成的,當項目建設完成以后,由總監理工程師帶隊,對各建設工程進行驗收以及審核,并且在進行項目驗收的過程中要求節能建筑的設計單位、建設單位、施工單位以及監理單位的相關負責人員都要參加,并且對建筑的建設質量進行客觀、科學、準確的評價。同時還需要注意在進行項目驗收的過程中,需要認真填寫節能建筑的驗收報告。對于建筑監理人員來講,還需要認真地做好建筑節能工作的階段性總結工作,同時將施工過程中的資料、文件進行分類整理,并且為今后的建筑監理工作打下堅實的基礎。此外,建設單位與施工單位應負責落實環保部門的環保要求及環保措施,加強環境管理,防止對自然環境造成不應有的破壞。
3結語
論文摘要:分析了我國北方農村地區建筑現狀,針對農村建筑的特點,提出一些建筑節能設計措施以及能源綜合利用方式。強調農村建筑規劃體系建立和建筑節能的管理,以期為北方廣大農村農民提供一個健康、舒適的節能建筑。
隨著現代化建設的發展,我國農民的生活水平不斷的提高,他們對自己的居住條件的要求也越來越高。長期以來,我國北方農村地區建筑特點是占地多,建造技術水平低,缺乏科學性,甚至是忽視最基本的建筑熱工性能和舒適性要求,特別是缺乏統一的建筑規劃,能源利用率低,導致其建筑土地利用率低,保溫隔熱性能差,能耗大,舒適度低。因此,為了提高農民生活質量,應以改善居住條件為重點,科學制定農村建筑規劃體系,因地制宜地在廣大北方農村地區推廣建筑節能技術,發展節能建筑。
1農村建筑節能設計
1.1北方農村建筑現狀分析
我國北方地區農村建筑要適應日常居住生活和農副業生產的雙重需要,居民建筑類型大多為單戶、雙戶以及多戶并聯的建筑類型。長期以來,我國農村建筑大多為個人建造,農民隨意建設,農村建筑缺乏規劃和設計,造成建筑的功能劃分不合理,用地浪費。在房屋建設的過程中,由于技術和施工條件的限制以及經濟條件的制約,農民建房時多選用一些落后的建材,圍護結構的設計仍采用傳統的做法,致使其建筑能耗大,不利于節能。
1.2建筑規劃布局
我國北方農村大多地區冬季寒冷,夏季炎熱。建筑規劃選址中應充分利用當地的自然地理優勢,根據當地的氣候特點,合理地安排建筑與周圍環境因素之間的關系。在建筑平面的布局時,要充分考慮當地農民的生活習慣,合理地安排建筑物功能分區。
1.2.1建筑選址應避免在山谷、溝底等區域,這主要考慮冬季氣流在這些區域里形成對建筑物的“霜洞”效應,會使其能耗增加。建筑朝向應根據當地的地理條件和氣候條件,選擇最有利的自然采光和通風的區域,注意冬季防風和夏季有效利用自然通風,減少能耗。
1.2.2建筑類型上應多采用兩戶或多戶并聯的布置形式,減少建筑體系系數,有利于降低建筑能耗。
1.2.3根據當地農民生活習慣,將居住建筑和農副業生產用房進行合理的劃分。例如將臥室、大堂宜布置在南向,飼養室、農副產品加工室宜布置在北向。
1.2.4規劃中應注重綠化環境。綠化可以改善建筑群體的氣候條件,可以調節氣溫、降低溫室效應、隔熱遮陽、減少噪聲,是優化建筑室內環境、減少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑圍護結構節能設計
1.3.1外墻
外墻散失的熱量約占整個圍護結構總能耗的25~28%,因此應在寒冷地區的北方農村建筑外墻設計中應采用外墻外保溫。依據當地已有的原材料,合理選擇建筑外墻材料,推廣使用空心磚或混凝土空心小砌塊等節能磚。同時在建造時靈活選取構造措施,利用農村地區容易獲得的材料(稻殼,麥秸等)作為外墻保溫材料,使外墻獲得良好的隔熱效果。
1.3.2屋面與地面
北方地區農村建筑屋面散熱量占總散熱量的15%左右,地面約為6%。在屋面建造時應采用坡屋頂,設置架空層或平屋頂,設置吊頂層。選用導熱系數小,吸水率低,易于就地取材的保溫材料。重視地面保溫,在地面墊層下鋪設廉價的爐渣等其他保溫材料,并注意地面防潮設計,減少地面散熱量。
1.3.3門與外窗
長期以來,北方農村建筑的門窗建造較為簡陋,大部分為單層,而且密封性較差。外窗的熱損失量,約占整個房屋的30%。為了減少外窗的熱損失,在滿足自然通風和采光的要求下,減少窗墻比,應采用雙層窗或單框雙玻璃窗,增強其密封性,以此來提高窗的總熱阻。外門應采用雙層,若采用單層應作保溫處理,提高外門的隔熱性能。尺寸較大的門窗應在室內加裝門窗簾,也有利于減少門窗的熱損失。
2能源的綜合開發與應用
2.1太陽能開發與應用
北方農村地區有著豐富的太陽能資源,建造太陽能綜合利用建筑,在屋頂放置太陽能利用設備可提供生活熱水、采暖系統以及照明等綜合應用。特別是近年來太陽能低溫地板輻射采暖系統的應用,適合應用在無集中供暖的農村建筑。在過渡季節,利用太陽能熱水還可以強化自然通風。
2.2沼氣開發與應用
沼氣是一種清潔的可再生能源。在北方廣大農村地區各種農作物的秸稈,牲畜的糞便等都可以作為產生沼氣的原料。沼氣不僅用來解決農村燃料缺乏問題,也可以應用沼氣進行采暖和照明等綜合利用。另外沼液和沼渣可以作為有機肥料,施在農田和果園里。沼氣建設與種養殖業結合,通過資源的優化配置,延伸了經濟鏈,使能源得到有效的循環利用。目前我國農村大多采用單戶的沼氣建設,受技術條件的限制經常沼氣產量不足,而且安全性較差。建議采用多戶集中建造高效的沼氣設施,集中管理,有效利用資源,這樣能使沼氣設施能源利用率高,便于為廣大農民提供高效、潔凈、安全的沼氣能源。2.3其他能源的開發與應用
我國有著豐富的淺層地熱能源,在北方農村地區可以開發利用當地的地熱資源,為集中規劃建造的村鎮建筑群提供熱源,宜于集中熱水供應和采暖設施建造,從而節約燃料的使用。在北方農村的一些地區風能資源也較為豐富,利用其建造風力發電,供應日常的生活和照明用電,既方便又廉價,節約用電。
3農村建筑節能管理
農村建筑的節能不僅僅是在體現在節能設計,節能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑節能管理機制,是落實建筑節能規劃設計的前提。首先,在新建農村建筑時應注重改變觀念,統一規劃建設,進行初期的建筑項目可行性論證報告以及綜合利用能源的可行性方案設計。要按照節能設計和規范進行建造,加強節能設計,充分利用當地易于取得的廉價又節能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重農民節能意識培養,統一管理一些集中的公用能源設施,例如集中的沼氣設施或采暖系統。
4結束語
目前,在我國北方農村地區由于經濟條件的制約,多數農村建筑未能使用節能設計,這就需要國家和當地政府提供政策和經濟支持,開發出適合在農村地區的廉價節能的建筑材料和能源利用設備,樹立可持續發展觀念,建立農村建筑規劃管理體系,在農村地區大力推廣節能建筑,為廣大農民創造一個健康、舒適的居住環境。
參考文獻:
[1]牛明成,谷延霞,韓璐.新農村住宅節能研究[J].山西建筑,2007,33(22):238-239.
【關鍵詞】:高層建筑;圍護結構;節能;
復合墻體節能是我國的國策,建筑節能是節能中的重中之重,應該列為我國建設工作中的重要位置。建筑能論文耗在我國整個能耗中的地位也越來越重要。1996年中國建筑年消耗3·3億噸標準煤,占能源消耗總量的24%,到2001年已達到3·76億噸,占總量消耗的27·6%,年增長比例千分之五;隨著建筑業的高速發展和人民生活質量的改善,建筑能耗占全社會總能耗的比例還會繼續增長。據有關數據顯示,我國當前的房屋建設規??胺Q世界第一。目前全國房屋數量有400億m2左右,房屋建筑規模看來已超過所有發達國家,僅去年一年房屋竣工面積是19·7億m2,這幾年差不多都是接近這個數字。而據預測,到2010年,我國房屋總建筑面積將達到519億m2,其中城市171億m2。然而,截至到去年,我國節能建筑的總面積還只有2·3億m2,在每年近20億m2的竣工面積當中,只有五六千萬平方米是節能建筑,只占3%左右,也就是說有97%屬于高耗能建筑。我國的高層建筑有近七十年的歷史,然而城市中任何建筑都是城市設計、規劃的一部分,城市設計是一項十分復雜的工作,我國在這方面的經驗不多,而且管理機制尚不健全,往往受一些因素的影響,工作不甚周密和協調,甚至失去控制,有許多的問題等待我們去解決,有待于探索和改進,所以說,今天的高層建筑設計仍處在一個不太成熟的階段。
高層建筑體形龐大,如容積率過高,相鄰建筑互相遮擋、不通透,形成大面積陰影區,城市人居環境質量下降,市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外,近些年在某些城市建高層建筑已成風氣,設計者往往貪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生態環境的保護、建筑設計節能意識淡薄,造成高能耗、低效益,影響常年使用,浪費巨大。
建筑節能包含兩部分內容,一部分是加強圍護結構的保溫隔熱能力,另一部分就是從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實現方式來節約能源。一般的房子里,30%的熱量從窗戶跑掉了。如果選用雙層玻璃,中間再充上惰性氣體,就可在一定程度上阻斷熱量散發。35%熱量從墻體散發,如采用隔熱材料,增加保溫層,節能效果就很明顯。智能化建筑首先要達到節能的標準和良好的居住舒適度,其次才是家具的智能化和安全保衛的智能化。實際上,智能化建筑不一定就是豪華的,但它必須是低能耗的。美國有些智能化建筑造價比普通建筑還低15%,因為它們追求合理的結構,講究實用功能和外觀的簡潔,利用了可回收材料,而不追求豪華裝飾。還可以充分利用地熱泵技術,如冰島等國家,建筑房子時先在地上打兩個洞,通過電泵將地下水循環起來,為整座房子供熱。惟一耗能的就是電泵。而在丹麥等國,由于地處海邊,太陽能和風能的利用條件得天獨厚,使用熱泵技術時結合風能與太陽能,用風能與太陽能來帶動電泵就可以做到“零能耗”。所以建筑節能不僅是建筑本身的節能,且由城市的綜合環境、氣候條件、總體布局;建筑物的形體變化、朝向;護結構保溫、隔熱的性能;門窗質量等許多綜合性因素構成,因此,高層建筑的節能首先應為設計者重視。
1優化建筑位置及朝向設計高層建筑的定位首先應考慮對城市環境的影響容積率過高很難滿足日照要求,陽光有著巨大輻射能量。據有關資料分析,地球每年接收的能量有60億億千瓦,這么大能量棄之可惜,從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽能接收器,陽光不僅對人的身體健康有著很大影響,對建筑的節能也有著十分重要意義。城市規劃應注重應用日照原理,合理的確定建筑位置與朝向,使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能,因此,建筑的方位與節能有著直接關系。如,在北緯40°~45°度地區,冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍,而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季節,建筑物所得到的太陽輻射熱能量不同,熱損失也不同,尤其是在冬至前后,由于太陽高度角低,房間所接收的太陽光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應考慮環境情況,按其太陽高度角做出日影響圖,以確定冬季每天的日照時間,建筑南向開窗面積盡可能大些,在滿足采光條件下,北向、東向窗盡可能小些,從而獲得更多的太陽光線,減少熱損失,保持室內舒適的溫度環境。
2優化圍護結構墻體設計(1)外墻是圍護結構的主體部分,高層建筑的圍護結構不同于磚石結構房屋,前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承重,因此,圍護結構屬于填充材料,為了減輕荷載,達到保溫、隔熱要求,采用輕質高效保溫材料,目前在寒冷地區常用的墻體做法有:頁巖陶?;炷量招钠鰤K;粘土空心磚與實心磚復合墻體;粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等。但存在問題較多,節能的效果仍達不到標準的要求。圍護結構的材料布置分外側和內側,在寒冷地區的同一氣候條件下,由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同,為防止墻體內產生冷凝水,保溫層設在外側更為妥些。
(2)高層建筑的圍護墻體不宜采用外側保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂板、PG板),巖棉板等輕質保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年,多則上百年,材料的應用與建筑整體的壽命應同步。對于輕質的外保溫復合墻體,筆者認為存在以下不足之處:1)抗震能力差,易松散,與結構構件結合不好,整體性能差。2)不能承受外部裝修貼、掛荷載,如:貼石材,安裝裝飾構件等。3)不能承受有振動的鑿、刨的裝修,如:剁斧石面層、予留洞、槽易出現冷橋。4)墻表面易出現裂紋。除此之外,復合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入,墻體內容易造成冷橋,是保溫、隔熱的薄弱環節。據測定,高層建筑所出現的冷橋約占整個熱損失的5%~13%,因此應引起設計者重視,采取有效構造措施盡可能避免產生冷橋。(3)國外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護結構保溫,歐、美各國取得不少先進經驗。如:美國研制的TB型保溫隔熱復合砌塊;波蘭的咬合式保溫砌塊,兩塊組合成320厚墻體,在空心砌塊內填入高效保溫材料,墻體傳熱系數K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬蘭研制的一種空心砌塊,空隙之間填入聚胺脂保溫材料,300厚,傳熱系數K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些歐美國家50%左右的建筑已應用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好,又具有一定強度,避免了輕質復合材料墻體的一些弊端。
3影響建筑節能的其他因素(1)高層建筑護墻體耗能量較大,占整個建筑耗能的25%左右。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一,體形系數越大耗能越多,國外的一些高層建筑造成圓塔形,比如美國洛杉磯的好運飯店、法國戴高樂機場候機樓、紐約第三大街53號辦公樓都是圓型或橢圓形,我們知道,相同的面積,圓的周長最短,這樣使建筑外露面積較小。因此,基于能量損耗的考慮,高層建筑的形體變化不宜過多、復雜。(2)高層建筑的“風環境”是影響建筑耗能因素之一。在冬季,風力對建筑的熱損失很大,增大冷空氣的滲透量,使室內熱損失加大。由于建筑某些部位處理不當,墻體內部易產生冷凝水。因此,建筑保溫材料的選用,建筑構造的合理性應建立在科學、可靠的基礎上。3·6恢復補償功能將試件放入水中養護14天測其膨脹率,然后放空氣中任其干燥28天。失水后的試件產生微量干縮,重新放入水中后試件恢復失去的膨脹和自應力值,經試驗,第一天恢復20%~30%;第3天恢復40%~50%,14天基本全部恢復。3·7微小裂縫自愈合性能如果蓄水池或建筑物地下室墻板由于某種原因出現微小裂縫,膨脹纖維防水劑中部分成分的AI3+和SO42-在CaSO4、Ca(OH)2溶液中形成針柱狀鈣礬石晶體。當重新接觸水后繼續增長,經過一段時間會發生物理和化學的結合,晶體大量填充縫隙,使裂縫愈合。