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序論:在您撰寫建筑節能設計標準時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1建筑節能設計標準
在不同氣候特征環境下的地區具有不同的建筑節能設計標準,根據我國相關的節能設計標準在夏熱冬冷地區具有不同的建筑設計方案計劃、施工任務以及具體工作內容,對于南北方來說建筑節能設計標準不同,北方由于地理位置和環境氣候的原因采暖能耗遠遠超過南方,所以在建筑設計上的圍護結構和保暖結構設計需要具有更高的標準要求。建筑節能設計一般涉及以下三個方面:一是圍護結構,指的是對門窗結構的設計標準;二是生活方式,例如溫度和濕度造成了不同的生活方式,建筑的設計結構要符合溫度和濕度要求;三是設備系統,建筑在進行節能設計時需要具備一定應對突發事件的能力,能夠自我保護和獨立運行。制定建筑節能設計標準的根本目的在于良好地控制建筑的能耗大小,但是在建筑節能設計中涉及到的建筑者使用方式和設備很難用準確地標準去衡量并加以控制針對同類型的地區出臺了不同的建筑節能設計標準,對于北方夏熱冬冷和夏熱冬暖地區的建筑來說,采暖系統在大范圍內覆蓋,注重提高建筑本身的保暖性尤其是圍護結構保溫的隔熱性能,以便減少空調設備的使用達到節能的效果,與未采取節能設計的建筑相比在空調設備和采暖設備上的能耗應節約到一半以上,在2010年出臺的相關節設計標準來看,將“采暖和空調能耗”作為能耗基準值,但在居民生活方式的影響之下最后得到的實際水平與能耗目標還有有所差異。對于嚴寒和寒冷地區的建筑來說,節能百分比目標和能耗基準值又不同的含義,在以往的建筑節能設計標準中要求采暖能耗在百分百的基礎之上節能30%、50%和65%,要實現這些節能目標主要依靠對圍護結構進行節能設計創新,這一地區的居民生活方式與假設的生活方式差異較小,所以對于節能量的計算數據上的差異較小,在嚴寒和寒冷地區建筑的設計和施工過程中集中采暖系統管網和熱源并沒有被包括在內,所以要確保圍護結構承擔起節能設計的任務需要這一地區的城市規劃建設和供熱相關部門共同制定方案與貫徹落實。
2建筑節能量估算
建筑消耗的能源成為國內能源消耗的主要部分,尤其是在未來幾年內建筑能耗將達到總能耗的30%及以上,能源的急劇消耗會帶來能源危機,越來越多的人們開始意識到綠色環保可持續發展的重要性,在房屋建筑和公共建筑中實行節能設計來減少能源消耗,尤其是在采暖、空調、照明、熱水供應等方面,在實際的建筑施工過程中需要按照既定的設計圖紙進行建造,同時也要關注建筑節能設計并對建筑進行節能量估算,確保其符合相關節能設計標準。
2.1對建筑節能量的估算條件
建筑通過節能設計之后減少的能源消耗量而增加了部分收益就是這個建筑的節能量,要遵循相關規定內容明確需要進行計算和分析的數據,例如當要計算的內容含有100%的能耗基準值,需要將所有數值計算在內,不同的地區必須具備的要素不同,北方地區是采暖設計結構,南方地區是空調設備系統。
2.2相關數據計算
在對圍護結構包括外墻、門窗、屋頂等保溫性能進行計算時都需要運用到熱傳導系數,如果在一種材料之中熱量的傳導速度越大,說明這種材料具備較差的隔熱性能,用K0表示傳熱系數,其公式為K0=1/R0。R0是隔熱材料中的傳熱阻,由內外表面的換熱阻大小所決定,R0=Ri+∑R+Re,其中∑R是各個材料中的熱阻和,需要計算出材料的熱阻、厚度和導熱系數,當導熱系數較小時該材料為絕熱材料。對于外窗等圍護結構的節能量進行估算時,要運用到窗墻比系數、傳熱系數和遮陽系數等數據,如果窗墻比越小那么建筑的自然采光效果越好,能夠有效節省建筑的照明能耗,在目前的建筑節能技術中利用鋁合金斷熱型材能夠建造出效果和性能最好的窗,其窗體的傳熱系數用K表示,數值為1.5W/m2•K,相較于普通材料的傳熱系數6.4W/m2•K是它的六倍。窗體部分熱量的流失是建筑能源消耗較大的部分,所以根據建筑節能設計相關標準來看,窗墻比要小于0.7,雖然在建筑外觀的設計上會有所影響,但利用較好地材料能夠滿足標準要求和設計的外觀需求。除了窗墻比之外還有對當陽光的遮擋效果,即遮陽系數,SC值。在夏熱冬冷地區一般要進行外遮陽設計,遮陽系數為玻璃的遮陽系數與外遮陽的遮陽系數相乘,如果沒有外遮陽設計時,遮陽系數就等于玻璃的遮陽系數,要想去的較好地采光效果就需要具備較大的遮陽系數,將3mm的標準白玻璃作為計算基礎,其太陽光的透過率為0.89,建筑物使用的材料太陽光透過率除以0.89就可以獲得所使用材料的遮陽系數,對于SC的標準要求大于0.4,小于0.6。
2.3舉例說明
以東北地區某民用建筑為例子,建筑所在的熱工分區為嚴寒地區,建筑設計節能標準中規定的節能目標為50%,結合當地居民生活的具體方式和生活環境,包括空調設備、水電等能量的消耗,發現該地區建筑的平均能耗數值與實際能耗較為詳盡,節能百分比相一致,小區的建筑面積為5300×104m2,,根據節能設計標準估算節能量計算方法來看,結合熱源傳播效果和供熱系統的運行功率,該小區的平均耗能為24kgce/m2,其節能量為53.23×104tce,達到了50%的節能設計目標。
3結語
節能是當前建筑工程中最重要的任務和目標,不但節省大量的建筑資源和建筑成本,而且能夠有效為居民提供一個綠色環保舒適的生存空間,對建筑進行科學正確的節能量估算,明確節能百分比的構成條件和影響因素,就能在設計環節對建筑工程進行改善和調整,促進建筑施工節能目標的實現,滿足建筑節能設計標準要求。
參考文獻
[1]張濤,朱建雯.建筑節能設計標準與節能量估算[J].資源節約與環保,2015(3):122.
關鍵字:建筑節能 標準
我國20世紀60年代中期至70年代,由于片面的強調降低基本建設的造價和減輕結構自重,導致一再削弱維護結構的保溫隔熱水平,采暖和空調能耗大 ,經濟和社會效益都很差?,F我國建筑用能已接近全國能源消費總量的1/3。
建筑在我國分為工業建筑和民用建筑。工業建筑本身能耗不大,所以國家還未對工業建筑作節能方面的要求。民用建筑又分為兩大類:居住建筑和公共建筑.在各專家編寫規范之前的社會調查階段中由電業總局與燃氣公司提供的數據顯示:就目前
熱系數,單位是w/m .k。λ為此公式求值過程中的關鍵數據,也是每種材料的固有的屬性。她的名詞解釋為:1m厚的物體,兩側空氣溫度差為1℃,1h通過1m2面積傳遞的熱量,單位w/m.k 。通常把導熱系數λ小于0.3 w/m .k并能用于絕熱工程的材料,叫做絕熱材料。導熱系數是絕熱材料的最重要最基本的熱物理指標。例如:普通混凝土λ=1.74w/m .k,鋼筋混凝土λ=1.51w/m .k,多孔磚λ=0.58w/m .k,聚乙烯泡沫塑料λ=0.047w/m .k,聚氨酯硬泡沫塑料λ=0.0216w/m .k,(這種材料在全球范圍內尤其在歐美等發達國家作為建筑絕熱工程中最普遍使用的材料),而鑄鐵λ=49.9w/m .k。實際的工程應用中,卡特比勒辦公樓的外墻部分設計采用聚異氰脲酸酯(pir),這種更新型的材料λ=0.020w/m .k,屬絕熱材料。這便是維護結構的傳熱系數k值的求解過程。
778論文在線 / 下面結合《公共建筑節能設計標準》對上海地區的各部分圍護結的隔熱要求構逐一探討:
1.屋面:k≤0.70w/m2.k
我們的習慣做法一般可以滿足這個要求。例如:120厚現澆混凝土樓板+20厚水泥砂漿找平層+泡沫混凝土找坡層最薄30厚+40厚的λ=0.03w/m .k擠塑板(xps)+防水層+20厚水泥砂漿保護層,這樣的做法就可以達到k≤0.60w/m2.k。須注意關鍵的保溫層一般應選用40厚擠塑板,若選用聚苯板,厚度應增加至60。
2.外墻:k≤1.0w/m2.k
不作外墻保溫的習慣做法是絕對達不到這個新規范要求的。例如:20厚水泥砂漿+240厚多孔磚+20厚水泥砂漿的無外墻外保溫的傳統構造傳熱系數k=1.66w/m2.k,即便在前段時間簡易的外墻保溫做法-保溫砂漿,也達不到規范的新要求。經計算得知:在墻體與外墻砂漿之間增加20厚的λ=0.03w/m .k擠塑板,這樣的構造使得外墻整體的傳熱系數k=0.86w/m2.k<1.0w/m2.k。這叫做外墻外保溫技術,是業界內公認的一種效果很好的做法。他的優點是技術成熟,產品壽命較長,也可使外墻的主要部分受到保護,大大降低溫度應力的起伏,提高結構的耐久性。但他的缺點是在高層建筑中有安全隱患,外墻面磚的做法受到限制。外墻內保溫的做法不能很好的解決建筑熱橋的問題,同時房間內部使用和改造都受到很大的限制,所以現在工程上已很少用這種做法了。還有一種做法叫做中間保溫,做兩層墻,中間夾保溫材料,這種做法效果好,是建筑保溫的發展趨勢,國外的工程中這種做法早已普及,在我國的發展受到限制主要是因為一造價高,二構造做法與現行的做法差別太大,影響面廣,難以一時普及。
3.外窗部分
我國在80年代前,由于片面的強調降低基本建設的造價和減輕結構自重,導致一再削弱維護結構的保溫隔熱水平,采暖和空調能耗大,經濟和社會效益都很差,形成設置費與維持使用費嚴重失調局面。現我國建筑用能已接近全國能源消費總量的1/3。
建筑在我國分為工業建筑和民用建筑。工業建筑本身能耗不大,所以國家還未對工業建筑作出節能方面的要求。民用建筑又分為兩大類:居住建筑和公共建筑.在各專家編寫規范之前的社會調查階段中由電業總局與燃氣公司提供的數據顯示:就目前中國居民的消費水平和消費習慣而言,居住建筑能耗與公共建筑或國外居住建筑相比是非常少的。居住建筑提倡節能設計,目的是提高人們生活的舒適性。而公共建筑提倡節能設計才是建立集約型社會的關鍵環節。公共建筑分為以下幾類:辦公建筑(寫字樓、政府部門辦公樓),商業建筑(商場、金融建筑),旅游建筑(旅館、娛樂場所),科教文衛建筑(文化、教育、科研、醫療、衛生、體育),通信建筑(郵電、通訊、廣播)以及交通運輸(機場、車站等)。有數據顯示:就政府部門辦公樓每年所消耗能量相當于全國八億農民全年全部的能耗:辦公室里夏天穿毛衣御寒、冬天襯衣短袖解署、白天亮燈辦公、熱水機飲水機下班后沒人關。現在全球范圍內已開始能源緊張,尤以中國較為嚴重,隨著中國經濟的高速發展,對能源的使用和節約就更加迫切了。
以下著重介紹《公共建筑節能設計標準》對有關建筑部分的要求。《標準》比剛才提到以往的有關規范要嚴格些,按照本標準設計,與未采取節能措施前相比,全年能耗應減少50%?!稑藴省返恼鹿澆欢啵?頁17條,但簡明扼要,省去了復雜的熱工公式,歸納總結出來幾點要點,強調了規范的實用性。涉及到的基礎知識及術語結合規范本身展開敘述:
1 熱工設計的分區:
按照我國的氣候條件,劃分為五個分區:嚴寒地區,寒冷地區,夏熱冬冷地區,夏熱冬暖地區以及溫和地區。
熱工分區的基本規律是:嚴寒地區和寒冷地區基本是我國的三北地區:東北,華北,西北。這些地區的地域遼闊,面積大,建筑節能設計起步也比較早,經驗相對來說比較豐富,主要考慮的是冬季保溫。夏熱冬冷地區大體上是長江中下游地區,如:成都、武漢、南京、上海等,這些地區的建筑的節能設計由于歷史原因起步較晚,面積雖然不是最大,但人口密度高,也是我國經濟最發達地區,可以說這一地區的節能潛力最大,效果也會最明顯。設計考慮的是冬季保溫與夏季防熱兼顧。夏熱冬暖地區大體上是華南地區:福州、廣州、南寧、臺北等。這些地區的建筑設計主要考慮的是夏季防熱。溫和地區,冬暖夏涼,四季如春,如:昆明、西昌、元江等。一般可不考慮夏季防熱,部分地區注意冬季保溫。《公共建筑節能設計標準》在這五個分區的基礎上根據公共建筑節能的設計特點作了些調整:把嚴寒地區細分為嚴寒A區與嚴寒B區,而溫和地區不強制執行節能設計標準。
2 熱傳導系數:
這個概念是本標準的核心名詞.所有的圍護結構:門、窗、外墻、屋頂以及地面都圍繞這個概念展開的。圖紙審查或政府檢查部門的抽查也是這個數據。她的名詞解釋為:圍護結構兩側空氣溫度差為1℃,1h通過1m2面積傳遞的熱量,單位W/m2.k 。簡單的說便是熱量在某種材料里傳遞的速度,速度越小,那么這種材料的隔熱性能也就越好。怎樣求得這個數據呢? 傳熱系數K0=1/ R0 。
R0 ,傳熱阻 :R0 = Ri + ∑R + Re 單位:m2/K .W
Ri 與Re 分別是材料內外表面的換熱阻。他們是固定數據,可由表差得:0.11m2/K .W 0.04m2/K .W 。
∑R是各層材料的熱阻之和。某單層材料的熱阻R=δ/λ,δ為該材料的厚度,單位是m,λ為該材料的導熱系數,單位是W/m .K。λ為此公式求值過程中的關鍵數據,也是每種材料的固有的屬性。她的名詞解釋為:1m厚的物體,兩側空氣溫度差為1℃,1h通過1m2面積傳遞的熱量,單位W/m.k 。通常把導熱系數λ小于0.3 W/m .K并能用于絕熱工程的材料,叫做絕熱材料。導熱系數是絕熱材料的最重要最基本的熱物理指標。例如:普通混凝土λ=1.74W/m .K,鋼筋混凝土λ=1.51W/m .K,多孔磚λ=0.58W/m .K,聚乙烯泡沫塑料λ=0.047W/m .K,聚氨酯硬泡沫塑料λ=0.0216W/m .K,(這種材料在全球范圍內尤其在歐美等發達國家作為建筑絕熱工程中最普遍使用的材料),而鑄鐵λ=49.9W/m .K。實際的工程應用中,卡特比勒辦公樓的外墻部分設計采用聚異氰脲酸酯(PIR),這種更新型的材料λ=0.020W/m .K,屬絕熱材料。這便是維護結構的傳熱系數K值的求解過程。
下面結合《公共建筑節能設計標準》對上海地區的各部分圍護結的隔熱要求構逐一探討:
2.1 屋面:K≤0.70W/m2.k
我們的習慣做法一般可以滿足這個要求。例如:120厚現澆混凝土樓板+20厚水泥砂漿找平層+泡沫混凝土找坡層最薄30厚+40厚的λ=0.03W/m .K擠塑板(XPS)+防水層+20厚水泥砂漿保護層,這樣的做法就可以達到K≤0.60W/m2.k。須注意關鍵的保溫層一般應選用40厚擠塑板,若選用聚苯板,厚度應增加至60。
2.2 外窗部分
日常實際設計工作中,常常在按暖規計算出建筑冬季采暖通風系統的熱負荷后,計算采暖設計熱負荷指標q(W/)。采暖設計熱負荷指標是指在采暖室外計算溫度條件下,為保持室內計算溫度,單位建筑面積在單位時間內需由鍋爐房或其它供熱設施供給的熱量。采暖設計熱負荷指標q計算公式如下:
q=Q/Ao (1)
式中Q、Ao分別為冬季采暖通風系統的熱負荷(W)和建筑面積(),且Q值應根據建筑物下列散失和獲得的熱量確定:
1)圍護結構的耗熱量,包括基本耗熱量和附加耗熱量,且圍護結構的基本耗熱量應按下式計算:
Q1=αFK(tn-twn) (2)
式中Q1、α、F、K、tn、twn分別表示圍護結構的基本耗熱量(W)、溫差修正系數、面積()、傳熱系數[W/(?K)]、冬季采暖室內設計溫度(℃)及采暖室外計算溫度(℃)。
圍護結構的附加耗熱量應按其占基本耗熱量的百分率確定,包括朝向附加、風力附加、外門附加、高度附加和間歇附加。
2)加熱由外門、窗縫隙滲入室內的冷空氣耗熱量,計算公式為:
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn) (3)
式中Q2表示由門窗縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量(W)、cp表示空氣的定壓比熱容[kJ/(kg?K)]、ρwn表示采暖室外計算溫度下的空氣密度(kg/m3)、tn和twn與上同,L表示滲透冷空氣量(m3/h)、其計算公式如下:
L=L0l1mb (4)
式中L0表示在單純風壓作用下,不考慮朝向修正和建筑物內部隔斷情況時,通過每米門窗縫隙進入室內的理論滲透冷空氣量[m3/(m?h)] 、l1表示外門窗縫隙的長度(m)、m表示在風壓與熱壓共同作用下,考慮建筑體型、內部隔斷和空氣流通等因素后,不同朝向、不同高度的門窗冷風滲透壓差綜合修正系數、b表示門窗縫隙滲風指數,當無實測數據時,取b=0.67。
3)加熱由外門開啟時經外門進入室內的冷空氣耗熱量;
4)通風耗熱量;
5)通過其他途徑散失或獲得的熱量;
2.2 節能標準建筑物耗熱量指標計算方法
建筑物耗熱量指標qH(W/)。建筑物耗熱量指標是指在計算采暖期室外平均溫度條件下,為保持室內設計計算溫度,單位建筑面積在單位時間內消耗的需由室內采暖設備供給的熱量。其計算公式如下:
qH = qHT + qINF-qIH (5)
1)qHT為折合到單位建筑面積上單位時間內通過建筑圍護結構的傳熱量,應分別按折合到單位建筑面積上單位時間內通過外墻、屋面、地面、門窗、非采暖封閉陽臺等的傳熱量分項計算后匯總,且計算公式如下:
qHT = qHq+ qHw+ qHd+ qHmc+ qHy (6)
式中,qHq、 qHw、 qHd、 qHmc、 qHy分別表示折合到單位建筑面積上單位時間內通過外墻、屋面、地面、門窗、非采暖封閉陽臺的傳熱量,其計算公式及含義在此就不再一一列舉。
2)qINF為折合到單位建筑面積上單位時間內建筑物空氣滲透耗熱量(W/),且計算公式如下:
qINF =(tn-te)(CpρNV)/A0 (7)
式中CP、ρ、N、V分別是空氣的比熱容(取0.28Wh/kg.K)、空氣的密度(kg/m3)、換氣次數(取0.5h-1)和換氣體積(m3)。
3)qIH為折合到單位建筑面積上單位時間內建筑物內部得熱量(W/),包括炊事、照明、家電和人體等的散熱所得熱量,本標準居住建筑取3.8 W/。
3 暖規與節能標準差異比較及分析
3.1 概念差異
1)采暖設計熱負荷指標和建筑物耗熱量指標是不完全相同的兩個概念。前者是在建筑物室內外設計計算溫度條件下的能耗量,其值是按暖規計算得到的為確定最不利工況時達到室內溫度所必須選型、設計的采暖設備的依據,中華人民共和國地方標準《采暖居住建筑節能設計標準》DB62/T25-3033-2006規定,甘肅蘭州地區其值不應超過32.6 W/、白銀地區不應超過33.4 W/;后者是在采暖期內、在建筑物室外平均溫度條件下的耗熱量,是全部采暖期間內耗熱量的平均值,其值按節能標準計算得到,可用以計算全年采暖能耗量,節能標準規定甘肅蘭州地區(4~8)層建筑不應超過14.4 W/、≤3層不應超過16.5 W/。
2)在計算圍護結構的耗熱量、冷風滲透耗熱量和建筑物耗熱量時,暖規中都用到了室內外最大溫差(tn-twn),而節能標準中都用到了平均溫差(tn-te),二者的差異是很大的。如在甘肅蘭州地區,前者一般為27℃(采暖室內設計溫度取主要房間18℃),后者為18.6℃(室內計算溫度取18℃),前者約為后者的1.452倍。
3)暖規是從純滲透的角度出發(衛生間除外)計算確定由門窗縫隙滲入室內的冷空氣滲透耗熱量,而節能標準是從空氣換氣的角度出發計算確定建筑物空氣滲透耗熱量。
3.2 方法差異
1)暖規是對每個房間分別進行熱負荷計算,然后匯總得到整棟建筑的采暖熱負荷;而節能標準是按室外平均溫度、外墻平均傳熱系數等參數的平均值對整棟建筑圍護結構耗熱量、空氣滲透耗熱量和建筑內部得熱量分別計算,然后匯總得到整棟建筑的耗熱量。
2)暖規與節能標準中圍護結構耗熱量的計算公式是類似的,但修正系數的選取方法不同;由于計算分類不同,面積的選取也不同,但從整體上講,計算所用的面積基本一致。
3)在計算圍護結構傳熱耗熱量時,節能標準中對護結構各部分的傳熱系數都有上限值要求;而實際工作中按設暖規計算選用的傳熱系數有時比按節能標準計算時規定的傳熱系數限值要大一點,此時就需要設計時采取合適的節能措施以降低傳熱系數,直至符合節能標準的規定。
4 結論
1)采暖設計熱負荷指標和節能標準中建筑物耗熱量指標是有本質判別的兩個概念,計算方法也不盡相同,且節能標準對各參數、指標的要求更為嚴格一些。
2)暖規與節能標準在計算圍護結構傳熱耗熱量時溫差和傳熱系數的差異是最主要的原因,而修正系數、計算公式等的不同引起的差異則是相對次要的原因。
關鍵詞:嚴寒和寒冷地區;居住建筑;門窗;設計標準
中圖分類號: V223+.9 文獻標識碼: A 文章編號:
一、引言
近些年以來,對能源問題的探討,始終沒有停過,這和當前能源短缺等問題是緊密聯系的。而其中的建筑節能問題,不得不引起我們的重視。作為長久之計來看,我國在建筑行業也普遍實施了建筑節能措施。事實證明,實行節能措施,可以有效提高對資源的高效利用、節約成本并取得相應的經濟效益。
眾所周知,我國的嚴寒和寒冷地區幾乎占了國土面積的三分之二,其建筑節能的地位更是不容忽視。而建筑門窗普遍都占建筑墻體的30%-50%的面積,因此,其是探討建筑節能的重要部分。在JGJ26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》中對寒冷和嚴寒地區的建筑圍護結構等節能設計都做了詳細的規定,下文均簡稱為“標準”。接下來,將著重對嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準實施細則對門窗提出高要求進行詳細探討。
二、嚴寒和寒冷地區居住建筑保溫性能現狀
1.嚴寒和寒冷地區的劃分
在我國,所謂嚴寒和寒冷地區在標準中得到了進一步劃分,通過區域劃分,我們可以進一步了解各自區域的氣候特征,以便采取有效的節能措施。相關劃分如下表所示:
表1標準中對嚴寒和寒冷地區的劃分
2.嚴寒和寒冷地區居住建筑門窗的保溫影響因素
在嚴寒和寒冷地區,由于室內供暖,室外溫度低,從而造成室內外的溫差往往很大。而室內外的冷熱空氣對流更會導致結露、結霜或者結冰,更有甚者會導致門窗變形。筆者經過實踐得出,對這些地方門窗的保溫性能產生影響的主要有以下幾個方面。
(1)門窗玻璃
門窗玻璃一般占到了門窗的70%~80%左右,它在門窗的節能設計中占有重要作用,其熱輻射進行的熱傳導是一個重要因素。
(2)門窗框材料
同理,門窗框一般占門窗的20%~30%,其熱輻射進行的熱傳導再加上室內外溫差的作用可以導致門窗變形。因此,要注意在門窗框材料強度、腔體構成以及導熱系數方面下功夫。
(3)門窗框扇與玻璃
由于門窗框扇和玻璃之間的密封不嚴,會帶來不同程度的滲透,有滲透就會帶來熱量的交換,以至于產生對流放熱損失情況的發生。那么如何進行有效地防止滲透現象的發生,當前主要應用對它們之間縫隙的密封和多腔體來實現,這樣的話,就可以有效降低門窗的線傳熱系數,以避免熱量的損失,而控制的重點務必要放到對中豎挺型材的強度而導致的變形進行控制上。
(4)門窗框與門窗扇
門窗框與窗扇之間形成空氣滲透隨之帶來的熱量交換及滲漏會造成對流放熱損失。門窗的出入和通風主要靠門窗扇來實現,它們之間的密封程度是節能設計的重點。在實際中,不僅要保證門窗扇的開關靈活,也要注意其關閉后的密封情況。
(5)門窗框與墻體
有時,門窗框與墻體之間也會由于滲透而發生對熱放熱損失,這種滲透主要是空氣滲透,其也是由于它們之間存在縫隙而產生的。那么影響出現滲透的主要因素除了墻體和門窗框之間使用的不同密封材料外,還存在線膨脹系數于墻體和門窗材料之間的不同,當然,墻體和門窗框材料之間的抗變形能力和粘接能力等,也是一個比較關鍵的影響因素。
3.嚴寒和寒冷地區門窗節能設計
根據該標準和國家現行的其他標準,對嚴寒和寒冷地區的居住建筑節能設計要重點考慮以下幾個方面,并通過計算和執行標準以達到相應的建筑節能設計要求:(1)門窗在冬季室內外溫差的影響下所產生的變形;(2)季節溫差引起的窗框、扇的伸縮與墻體接縫處理;(3)控制室內的健康環境,注意合適的溫度、濕度等系數;(4)門窗的保溫;(5)氣密性能對窗的保溫性能的影響等。
三、嚴寒和寒冷地區居住建筑的門窗節能措施
根據現行標準,結合筆者的實踐經驗,對嚴寒和寒冷地區居住建筑門窗節能的設計,可以通過采取以下措施進行。
1.門窗玻璃的選擇
作為一種非金屬材料,玻璃的導熱系數和金屬相比,遠遠落后于后者,且厚度也較小。在嚴寒和寒冷地區,使用玻璃可以達到良好的采光效果和保溫性能,由于占用門窗面積較大,其對熱量的傳遞也成為門窗節能的一個關鍵點。當前應用的主要玻璃結構有單層、雙層中空、三玻雙層中空和真空玻璃等幾種。而在嚴寒和寒冷地區,對玻璃的選用,可以優先選擇高透光的無色透明玻璃。這可以通過中空玻璃或者真空玻璃來達到目的,而不宜采用會減少光照的鍍膜玻璃或者對玻璃進行貼膜等。
2.門窗型材及其結構的選擇
玻璃纖維增強塑料型材,也就是所謂的玻璃鋼,因其具有導熱系數低、強度高和耐候性強等一系列優點而成為嚴寒和寒冷地區的優先選擇。玻璃鋼型材具有輕質高強的優良性能,其拉伸強度是鋁合金的兩倍,接近于鋼材,強度更是比鋁或鋼大上若干倍,因此,在實際使用中,不需要在玻璃鋼門窗上增加突出抗折和抗變形鋼襯。因此,這種材料在寒冷、嚴寒或者多臺風區地區使用最佳,它可以有效地改善熱脹冷縮造成的變形問題。
3.門窗玻璃周邊
門窗玻璃周邊是保溫的薄弱環節,結露和結霜現象都往往出現在這個地方。根據筆者實踐經驗,這主要和門窗玻璃的框邊材料以及密封處理、玻璃與窗框直接的腔體處理和玻璃與框之間的密封有關。
針對以上原因,可以將中空玻璃采用暖邊雙道密封,這樣就可以保證良好的密封效果。也可以在玻璃鋼框和玻璃周邊之間的空隙之間采用類似H型的三元乙丙包條式結構,這樣可以實現兩腔或三腔,以形成間隔來阻斷冷熱空氣交換和滲透等。另外,門窗的玻璃與玻璃鋼框室內側采用了三元乙丙膠條進行密封, 室外側采用中性密封膠進行密封,三元乙丙膠條和中性密封膠具有較強耐候性和抗老化能力,較長的使用壽命保證了門窗的長期密封性能。
4.門窗開啟扇的密封與結構
門窗開啟扇具有通風換氣的重要功能,這就對其開關的靈活性和關閉后的無滲漏性提出了較高要求。在嚴寒和寒冷地區,開啟扇氣密性能是整窗氣密性能的關鍵部位,不僅要保證開啟扇與開啟框配合結構的合理性,還要保證其密封的有效性。
因此,可以采用這樣的三道密封以及兩腔結構:將室內側密封膠條、中間等壓膠條和和室外密封膠條進行構造;新型開啟扇與框搭接的臺階式結構,增加了氣流進入腔體的阻力,可以更加有效的阻隔氣體流動,實現腔體結構的更加合理性,從而保證了開啟部位的氣密性和保溫性能。三元乙丙密封膠條和等壓膠條的使用,保證了其具有較好的彈性性能、密封性能和耐候持久性保證長期密封有效,也提高了對氣密性能的保證。
5.墻體與門窗的連接與密封
由于門窗都是安裝在建筑墻體上,而它們之間因為材質的不同,且施工也往往是由兩個以上單位完成,這就造成了接口問題的出現。尤其在嚴寒和寒冷地區,接口問題往往會造成墻體開裂或開縫等一系列比較嚴重的問題,因此,要注意對接口的處理,可以通過各種措施避免問題產生。比如有效保證安裝方式、安裝密封構造和統一所用材料等。
6.門窗的自然通風
根據國家現行標準,建筑室內的新風量不應小于30m3/(h·人),根據嚴寒和寒冷地區的實際情況,傳統通過開啟門窗的開啟扇來達到自然通風的方法已經不再適用,它不僅會造成建筑能源浪費,而且也會將外界的灰塵、噪音等帶入室內,這樣就產生了窗用自然通風器,使門窗也成為了會“呼吸”的門窗。當然,在通風器的設計中對通風器面積等參數都有詳細要求,這些要根據相關標準和實際情況來進行制定。
四、結語
綜上所述,對嚴寒和寒冷地區的居住建筑進行節能設計,對節約能源和提高經濟效益等方面都有著重要意義,特別是其中的門窗設計,更是提出了較高要求。因此,本文在研究現行JGJ26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》的基礎上,結合嚴寒和寒冷地區實際情況,對門窗的節能設計要求與措施進行了詳細探討,相信可以為實踐提供借鑒。
【參考文獻】
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關鍵詞 窗墻面積比 太陽輻射 設計標準
我國夏熱冬冷地區氣候夏季炎熱,冬季濕冷。夏季室外空氣溫度大于35℃的天數約10~40一,最高溫度達到40℃以上;冬季氣候寒冷,日平均溫度小于5℃的天數約20~80天,相對濕度大,而且日照率遠遠低于北方。北方冬季日照率大多超過60%。而夏熱冬冷地區由東到西,冬季日照率逐漸減少。東部最高,也不超過50%,只有40%左右;中部30%左右;西部20%左右。重慶只有13%,加之空氣濕度高達80%以上,冬季陰雨綿綿,而造成了該地區冬季的基本氣候特點是陰冷潮濕。
1 窗墻面積比的確定基本原則
關于窗墻面積比的確定基本原則是依據這一地區不同朝向墻面冬、夏日照情況(日照時間長短、太陽總輻射強度、陽光入射角大?。?,冬、夏季季風影響、室外空氣溫度、室內采光設計標準以及窗開窗面積與建筑能耗所占比率等因素綜合來考慮確定的。一般普通窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫隔熱性能比外墻差的多,尤其是夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射熱也比外墻多的多,窗墻面積比越大,則采暖和空調的能耗也越大。因此,從節約建筑能耗的角度出發,必須限制窗墻面積比。在一般情況下,應以滿足室內采光要求作為窗墻面積比的確定原則,來規定窗墻面積比的數值是它能基本滿足較大進深房間的采光要求。
2 太陽輻射的主要影響因素
由于夏熱冬冷地區范圍大,東、西部氣候條件也各不相同,從建筑能耗角度來看,室外氣象參數對窗墻面積的要求也應根據氣象參數在不同地區,不同時間的變化規律進行確定。從這一地區建筑能耗分析中,窗對建筑能耗的損失主要二個原因,一是窗的熱工性能太差所造成夏季空調、冬季采暖室內外溫差的熱量損失的增加;另外就是窗因受太陽輻射影響而造成的建筑室內空調采暖能耗的增減。從冬季來看通過窗口進入室內的太陽輻射有利于建筑的節能,因此,減少窗的溫差傳熱是建筑節能中窗口熱損失的主要因素,而夏季由于這一地區窗對建筑能耗損失中,太陽輻射是其主要因素,夏季不同朝向墻面太陽輻射溫度日變化比冬季要復雜,不同朝向墻面日輻射和峰值出現的時間是不同的,因此,在確定不同朝向的窗墻面積比時也應有差別。如表1、表2所示為這一地區幾個城市最近10年(1989~1998年)氣象參數累計10年的統計值。
夏季各朝向墻面與水平面上的太陽總輻射照度(W/m2)
關鍵詞:民用建筑;節能設計;標準;圍護結構;外墻保溫
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A
一、現階段我國民用建筑節能發展現狀
(一)民用建筑節能發展現狀及其發展潛力
我國民用建筑不僅耗能高,而且能源利用率低,單位建筑能耗比較高,對資源造成了不必要的浪費,所以現階段大力推進建筑節能非常有必要,民用建筑節能潛力很大。
(二)民用建筑節能設計現狀
目前節能設計還處于被動地位,沒有像對待防火設計、防水設計那樣主動。從設計文件完成的先后和質量,可以發現不少節能設計是在被催促下完成的,使正確的計算結果不能完全落實到施工圖中,建筑節能目標無法實現。
二、我國建筑節能標準的幾個問題
我國建筑節能工作是從上世紀80年代初伴隨著中國實行改革開放政策以后開始的,根據先居住建筑后公共建筑,先北方后南方,先城鎮后農村的原則,建設部于1986年3月頒發了行業標準《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—86),1986年8月1日試行,節能目標30%。1995年12月建設部批準了“JGJ 26—86”標準的修訂稿,即《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ 26—95),1996年7月1日施行,節能目標50%。
2001年建設部頒發了行業標準《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ 134—2001),2001年10月1日施行,節能目標50%。2003年建設部頒發了行業標準《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》(JGJ75-2003),2003年10月1目施行,節能目標50%。2005年4月26日建設部召開了國家標準《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)宣貫會,規定2005年7月1日實施。
為什么首先制定、實施北方地區(當時稱為“集中采暖地區”,“三北地區”,目前稱為“嚴寒、寒冷地區”)居住建筑節能設計標準。這是因為我國北方寒冷和嚴寒地區,不管是實施節能設計標準前,還是現在,每年有4至6個月采暖期,采暖是生活不可缺少的措施。如果要說以前和當前的區別,只是采暖期長短和室內環境參數的不同,采暖能耗是必不可少的。采暖耗能在當時(80年代末9O年代初粗略統計)占全國采暖空調總能耗的86%。
其次,寒冷和嚴寒地區占全國陸地面積約70%,在該地區的建筑約占全國建筑面積的50%。
第三,居住建筑又在城鎮建筑中占一半以上。這就是當時確定的先北方后南方,先居住建筑后公共建筑的原則,即首先抓“量大面廣”建筑的能耗。
三、我國民用建筑節能設計中存在的問題及設計方法
(一)民用建筑節能設計中存在的問題
1、節能材料的選擇
目前民用建筑材料市場上供應的節能材料種類單一,且大多為一次性能源。目前使用的節能材料大多從國外引進,具有自主知識產權、能夠形成主流產品與技術的不多,難以滿足日益擴大的市場需求,而且產品的價格較高,為普通推廣應用節能材料帶來難度。另外部分開發商片面的追求降低住宅建筑節能成本,沒有綜合考慮節能效果、建筑節能的全部費用等因素;或者缺乏對節能新產品的了解,往往造成節能材料選擇使用不當,影響住宅建筑的節能效果。
2、節能技術的不足
民用建筑節能在我國還屬于起步和發展階段,還沒有一套成熟、通用的體系,有些不成熟的節能技術,往往會造成一些垃圾建筑及建筑垃圾的產生,降低住宅的耐久性,不利于建筑結構的穩定,損壞建筑結構主體,縮短房屋的壽命,例如外墻內保溫、外墻自保溫、夾芯保溫等做法所產生的一些問題正在加劇一些垃圾建筑和建筑垃圾的產生的速度。
3、節能住宅的檢測與驗收方法不完善
目前,國內外大多采用建筑熱工法檢測建筑節能是否達標,建筑墻體的傳熱系數是建筑熱工法現場測量中最關鍵的一項指標?,F場測量的主要內容包括熱流密度、室內外氣溫、保溫建筑墻體的室內外表面溫度以及熱流計的兩表面溫度。此測試方法以測試單元墻體熱工性能代表整棟樓的墻體熱工性能,測試時代表性的測點難以確定,難以迅速和全面地確定建筑小區內所有建筑墻體及屋面的傳熱系數值。
另外,保溫工程作為一項分項工程,目前仍缺少相應的檢測驗收標準,國家建筑安裝統一驗收標準中也未列入相應的內容,施工質量難以得到很好的保證。
(二)民用建筑節能設計的方法
1、圍護結構的節能措施
民用建筑節能由維護結構的節能措施和設備節能措施兩部分組成。采取節能措施比未采取節能措施總能耗應減少50%。
(1)建筑單體空間設計
在充分滿足建筑功能要求的前提下,應對建筑空間進行合理分隔,以改善室內通風、采光、熱環境等。如在北方寒冷地區的住宅設計中,可將廚房、餐廳等輔助房間布置在北側,形成北側寒冷空氣的緩沖區,以保證主要居室的舒適溫度。
(2)民用建筑熱工設計氣候分區
居住建筑節能設計氣候分區為:嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。建筑熱工設計應與地區氣候相適應。
2、建筑單體節能設計措施
(1)體形系數設計要求
體形系數設計應適應不同地區的氣候條件。嚴寒、寒冷地區的建筑宜采用緊湊的體形,縮小體形系數,從而減少熱損失。干熱地區建筑的體形宜采用緊湊或有院落、天井的平面,易于封閉,減少通風,減少極端溫度時熱空氣進入。濕熱地區建筑的體形宜主面長、進深小,以利于通風與自然采光。
嚴寒、寒冷地區公共建筑的體形系數應≤0.40。當不能滿足規定時,必須按相應的標準進行圍護結構熱工性能的權衡判斷。嚴寒、寒冷地區居住建筑的體形系數應≤0.30。當不能滿足要求時,則應進行圍護結構的綜合判斷。嚴寒、寒冷地區應調整外墻和屋頂等圍護結構的傳熱系數,使建筑物的耗熱量指標達到規定的要求。
(2)建筑外門窗節能設計
①控制住宅窗墻比
住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值,《民用建筑節能設計標準(采暖居住部分)》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格的規定,指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應超過20%、30%、35%”。
②提高住宅外窗的氣密性,減少冷空氣滲透
如設置泡沫塑料密封條,使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而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;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。
③改善住宅門窗的保溫性能
戶門與陽臺門應結合防火、防盜要求,在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板,以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復合窗和塑料窗,這樣可避免金屬窗產生的冷橋,可設置雙玻璃或三玻璃,并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃,有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度,采用大窗扇,減少小窗扇,擴大單塊玻璃的面積,減少窗芯,合理地減少可開啟的窗扇面積,適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。
(3)建筑外墻節能設計
在其它情況基本不變的條件下,高層建筑節能設計可應用外墻外保溫技術,在實施時可多采用輕型保溫板材和保溫涂料?,F在,復合墻體的設計理念和高效建筑絕熱材料不斷推廣。對于部分較為重視建筑視覺的工程,建筑節能設計可應用外墻內保溫和外保溫相結合的設計形式,在墻體做內保溫加固處理后進行外保溫處理。相對于外墻內保溫來說,外墻外保溫效果更佳,不僅可大幅降低取暖成本,還可完全避免熱橋。在保溫厚度合理情況下,不會輕易出現保溫層內部或結構內表面冷凝的現象。由于結構墻體的熱存儲能力被充分發掘,室內熱穩定性得到改善,墻體外保溫無論在夏季還是冬季都取得了很好的作用,隔熱保溫作用效果顯著。
(4)建筑屋頂節能設計
屋面節能措施的要點,其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分?,F在,高效保溫材料已經開始應用于屋面,一些建筑的屋面保溫,采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法,就克服了常規作法的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環境;芯板為柔性制品,不僅適用于具有平面的屋面,也可用于帶有曲面的屋面,其保溫工程更可顯示出它的優越性。
參考文獻
[1]葉宇凡,吳建英.房屋建筑節能設計初探[J].科技創新導報,2009.19.