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关键字:建筑节能 标准
我国20世纪60年代中期至70年代,由于片面的强调降低基本建设的造价和减轻结构自重,导致一再削弱维护结构的保温隔热水平,采暖和空调能耗大 ,经济和社会效益都很差。现我国建筑用能已接近全国能源消费总量的1/3。
建筑在我国分为工业建筑和民用建筑。工业建筑本身能耗不大,所以国家还未对工业建筑作节能方面的要求。民用建筑又分为两大类:居住建筑和公共建筑.在各专家编写规范之前的社会调查阶段中由电业总局与燃气公司提供的数据显示:就目前
热系数,单位是w/m .k。λ为此公式求值过程中的关键数据,也是每种材料的固有的属性。她的名词解释为:1m厚的物体,两侧空气温度差为1℃,1h通过1m2面积传递的热量,单位w/m.k 。通常把导热系数λ小于0.3 w/m .k并能用于绝热工程的材料,叫做绝热材料。导热系数是绝热材料的最重要最基本的热物理指标。例如:普通混凝土λ=1.74w/m .k,钢筋混凝土λ=1.51w/m .k,多孔砖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,(这种材料在全球范围内尤其在欧美等发达国家作为建筑绝热工程中最普遍使用的材料),而铸铁λ=49.9w/m .k。实际的工程应用中,卡特比勒办公楼的外墙部分设计采用聚异氰脲酸酯(pir),这种更新型的材料λ=0.020w/m .k,属绝热材料。这便是维护结构的传热系数k值的求解过程。
778论文在线 / 下面结合《公共建筑节能设计标准》对上海地区的各部分围护结的隔热要求构逐一探讨:
1.屋面:k≤0.70w/m2.k
我们的习惯做法一般可以满足这个要求。例如:120厚现浇混凝土楼板+20厚水泥砂浆找平层+泡沫混凝土找坡层最薄30厚+40厚的λ=0.03w/m .k挤塑板(xps)+防水层+20厚水泥砂浆保护层,这样的做法就可以达到k≤0.60w/m2.k。须注意关键的保温层一般应选用40厚挤塑板,若选用聚苯板,厚度应增加至60。
2.外墙:k≤1.0w/m2.k
不作外墙保温的习惯做法是绝对达不到这个新规范要求的。例如:20厚水泥砂浆+240厚多孔砖+20厚水泥砂浆的无外墙外保温的传统构造传热系数k=1.66w/m2.k,即便在前段时间简易的外墙保温做法-保温砂浆,也达不到规范的新要求。经计算得知:在墙体与外墙砂浆之间增加20厚的λ=0.03w/m .k挤塑板,这样的构造使得外墙整体的传热系数k=0.86w/m2.k<1.0w/m2.k。这叫做外墙外保温技术,是业界内公认的一种效果很好的做法。他的优点是技术成熟,产品寿命较长,也可使外墙的主要部分受到保护,大大降低温度应力的起伏,提高结构的耐久性。但他的缺点是在高层建筑中有安全隐患,外墙面砖的做法受到限制。外墙内保温的做法不能很好的解决建筑热桥的问题,同时房间内部使用和改造都受到很大的限制,所以现在工程上已很少用这种做法了。还有一种做法叫做中间保温,做两层墙,中间夹保温材料,这种做法效果好,是建筑保温的发展趋势,国外的工程中这种做法早已普及,在我国的发展受到限制主要是因为一造价高,二构造做法与现行的做法差别太大,影响面广,难以一时普及。
3.外窗部分
我国在80年代前,由于片面的强调降低基本建设的造价和减轻结构自重,导致一再削弱维护结构的保温隔热水平,采暖和空调能耗大,经济和社会效益都很差,形成设置费与维持使用费严重失调局面。现我国建筑用能已接近全国能源消费总量的1/3。
建筑在我国分为工业建筑和民用建筑。工业建筑本身能耗不大,所以国家还未对工业建筑作出节能方面的要求。民用建筑又分为两大类:居住建筑和公共建筑.在各专家编写规范之前的社会调查阶段中由电业总局与燃气公司提供的数据显示:就目前中国居民的消费水平和消费习惯而言,居住建筑能耗与公共建筑或国外居住建筑相比是非常少的。居住建筑提倡节能设计,目的是提高人们生活的舒适性。而公共建筑提倡节能设计才是建立集约型社会的关键环节。公共建筑分为以下几类:办公建筑(写字楼、政府部门办公楼),商业建筑(商场、金融建筑),旅游建筑(旅馆、娱乐场所),科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗、卫生、体育),通信建筑(邮电、通讯、广播)以及交通运输(机场、车站等)。有数据显示:就政府部门办公楼每年所消耗能量相当于全国八亿农民全年全部的能耗:办公室里夏天穿毛衣御寒、冬天衬衣短袖解署、白天亮灯办公、热水机饮水机下班后没人关。现在全球范围内已开始能源紧张,尤以中国较为严重,随着中国经济的高速发展,对能源的使用和节约就更加迫切了。
以下着重介绍《公共建筑节能设计标准》对有关建筑部分的要求。《标准》比刚才提到以往的有关规范要严格些,按照本标准设计,与未采取节能措施前相比,全年能耗应减少50%。《标准》的章节不多,共7页17条,但简明扼要,省去了复杂的热工公式,归纳总结出来几点要点,强调了规范的实用性。涉及到的基础知识及术语结合规范本身展开叙述:
1 热工设计的分区:
按照我国的气候条件,划分为五个分区:严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区以及温和地区。
热工分区的基本规律是:严寒地区和寒冷地区基本是我国的三北地区:东北,华北,西北。这些地区的地域辽阔,面积大,建筑节能设计起步也比较早,经验相对来说比较丰富,主要考虑的是冬季保温。夏热冬冷地区大体上是长江中下游地区,如:成都、武汉、南京、上海等,这些地区的建筑的节能设计由于历史原因起步较晚,面积虽然不是最大,但人口密度高,也是我国经济最发达地区,可以说这一地区的节能潜力最大,效果也会最明显。设计考虑的是冬季保温与夏季防热兼顾。夏热冬暖地区大体上是华南地区:福州、广州、南宁、台北等。这些地区的建筑设计主要考虑的是夏季防热。温和地区,冬暖夏凉,四季如春,如:昆明、西昌、元江等。一般可不考虑夏季防热,部分地区注意冬季保温。《公共建筑节能设计标准》在这五个分区的基础上根据公共建筑节能的设计特点作了些调整:把严寒地区细分为严寒A区与严寒B区,而温和地区不强制执行节能设计标准。
2 热传导系数:
这个概念是本标准的核心名词.所有的围护结构:门、窗、外墙、屋顶以及地面都围绕这个概念展开的。图纸审查或政府检查部门的抽查也是这个数据。她的名词解释为:围护结构两侧空气温度差为1℃,1h通过1m2面积传递的热量,单位W/m2.k 。简单的说便是热量在某种材料里传递的速度,速度越小,那么这种材料的隔热性能也就越好。怎样求得这个数据呢? 传热系数K0=1/ R0 。
R0 ,传热阻 :R0 = Ri + ∑R + Re 单位:m2/K .W
Ri 与Re 分别是材料内外表面的换热阻。他们是固定数据,可由表差得:0.11m2/K .W 0.04m2/K .W 。
∑R是各层材料的热阻之和。某单层材料的热阻R=δ/λ,δ为该材料的厚度,单位是m,λ为该材料的导热系数,单位是W/m .K。λ为此公式求值过程中的关键数据,也是每种材料的固有的属性。她的名词解释为:1m厚的物体,两侧空气温度差为1℃,1h通过1m2面积传递的热量,单位W/m.k 。通常把导热系数λ小于0.3 W/m .K并能用于绝热工程的材料,叫做绝热材料。导热系数是绝热材料的最重要最基本的热物理指标。例如:普通混凝土λ=1.74W/m .K,钢筋混凝土λ=1.51W/m .K,多孔砖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,(这种材料在全球范围内尤其在欧美等发达国家作为建筑绝热工程中最普遍使用的材料),而铸铁λ=49.9W/m .K。实际的工程应用中,卡特比勒办公楼的外墙部分设计采用聚异氰脲酸酯(PIR),这种更新型的材料λ=0.020W/m .K,属绝热材料。这便是维护结构的传热系数K值的求解过程。
下面结合《公共建筑节能设计标准》对上海地区的各部分围护结的隔热要求构逐一探讨:
2.1 屋面:K≤0.70W/m2.k
我们的习惯做法一般可以满足这个要求。例如:120厚现浇混凝土楼板+20厚水泥砂浆找平层+泡沫混凝土找坡层最薄30厚+40厚的λ=0.03W/m .K挤塑板(XPS)+防水层+20厚水泥砂浆保护层,这样的做法就可以达到K≤0.60W/m2.k。须注意关键的保温层一般应选用40厚挤塑板,若选用聚苯板,厚度应增加至60。
2.2 外窗部分
日常实际设计工作中,常常在按暖规计算出建筑冬季采暖通风系统的热负荷后,计算采暖设计热负荷指标q(W/)。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或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(),且Q值应根据建筑物下列散失和获得的热量确定:
1)围护结构的耗热量,包括基本耗热量和附加耗热量,且围护结构的基本耗热量应按下式计算:
Q1=αFK(tn-twn) (2)
式中Q1、α、F、K、tn、twn分别表示围护结构的基本耗热量(W)、温差修正系数、面积()、传热系数[W/(・K)]、冬季采暖室内设计温度(℃)及采暖室外计算温度(℃)。
围护结构的附加耗热量应按其占基本耗热量的百分率确定,包括朝向附加、风力附加、外门附加、高度附加和间歇附加。
2)加热由外门、窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量,计算公式为:
Q2=0.28cpρwnL(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)、cp表示空气的定压比热容[kJ/(kg・K)]、ρwn表示采暖室外计算温度下的空气密度(kg/m3)、tn和twn与上同,L表示渗透冷空气量(m3/h)、其计算公式如下:
L=L0l1mb (4)
式中L0表示在单纯风压作用下,不考虑朝向修正和建筑物内部隔断情况时,通过每米门窗缝隙进入室内的理论渗透冷空气量[m3/(m・h)] 、l1表示外门窗缝隙的长度(m)、m表示在风压与热压共同作用下,考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后,不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数、b表示门窗缝隙渗风指数,当无实测数据时,取b=0.67。
3)加热由外门开启时经外门进入室内的冷空气耗热量;
4)通风耗热量;
5)通过其他途径散失或获得的热量;
2.2 节能标准建筑物耗热量指标计算方法
建筑物耗热量指标qH(W/)。建筑物耗热量指标是指在计算采暖期室外平均温度条件下,为保持室内设计计算温度,单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采暖设备供给的热量。其计算公式如下:
qH = qHT + qINF-qIH (5)
1)qHT为折合到单位建筑面积上单位时间内通过建筑围护结构的传热量,应分别按折合到单位建筑面积上单位时间内通过外墙、屋面、地面、门窗、非采暖封闭阳台等的传热量分项计算后汇总,且计算公式如下:
qHT = qHq+ qHw+ qHd+ qHmc+ qHy (6)
式中,qHq、 qHw、 qHd、 qHmc、 qHy分别表示折合到单位建筑面积上单位时间内通过外墙、屋面、地面、门窗、非采暖封闭阳台的传热量,其计算公式及含义在此就不再一一列举。
2)qINF为折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物空气渗透耗热量(W/),且计算公式如下:
qINF =(tn-te)(CpρNV)/A0 (7)
式中CP、ρ、N、V分别是空气的比热容(取0.28Wh/kg.K)、空气的密度(kg/m3)、换气次数(取0.5h-1)和换气体积(m3)。
3)qIH为折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物内部得热量(W/),包括炊事、照明、家电和人体等的散热所得热量,本标准居住建筑取3.8 W/。
3 暖规与节能标准差异比较及分析
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。前者是在建筑物室内外设计计算温度条件下的能耗量,其值是按暖规计算得到的为确定最不利工况时达到室内温度所必须选型、设计的采暖设备的依据,中华人民共和国地方标准《采暖居住建筑节能设计标准》DB62/T25-3033-2006规定,甘肃兰州地区其值不应超过32.6 W/、白银地区不应超过33.4 W/;后者是在采暖期内、在建筑物室外平均温度条件下的耗热量,是全部采暖期间内耗热量的平均值,其值按节能标准计算得到,可用以计算全年采暖能耗量,节能标准规定甘肃兰州地区(4~8)层建筑不应超过14.4 W/、≤3层不应超过16.5 W/。
2)在计算围护结构的耗热量、冷风渗透耗热量和建筑物耗热量时,暖规中都用到了室内外最大温差(tn-twn),而节能标准中都用到了平均温差(tn-te),二者的差异是很大的。如在甘肃兰州地区,前者一般为27℃(采暖室内设计温度取主要房间18℃),后者为18.6℃(室内计算温度取18℃),前者约为后者的1.452倍。
3)暖规是从纯渗透的角度出发(卫生间除外)计算确定由门窗缝隙渗入室内的冷空气渗透耗热量,而节能标准是从空气换气的角度出发计算确定建筑物空气渗透耗热量。
3.2 方法差异
1)暖规是对每个房间分别进行热负荷计算,然后汇总得到整栋建筑的采暖热负荷;而节能标准是按室外平均温度、外墙平均传热系数等参数的平均值对整栋建筑围护结构耗热量、空气渗透耗热量和建筑内部得热量分别计算,然后汇总得到整栋建筑的耗热量。
2)暖规与节能标准中围护结构耗热量的计算公式是类似的,但修正系数的选取方法不同;由于计算分类不同,面积的选取也不同,但从整体上讲,计算所用的面积基本一致。
3)在计算围护结构传热耗热量时,节能标准中对护结构各部分的传热系数都有上限值要求;而实际工作中按设暖规计算选用的传热系数有时比按节能标准计算时规定的传热系数限值要大一点,此时就需要设计时采取合适的节能措施以降低传热系数,直至符合节能标准的规定。
4 结论
1)采暖设计热负荷指标和节能标准中建筑物耗热量指标是有本质判别的两个概念,计算方法也不尽相同,且节能标准对各参数、指标的要求更为严格一些。
2)暖规与节能标准在计算围护结构传热耗热量时温差和传热系数的差异是最主要的原因,而修正系数、计算公式等的不同引起的差异则是相对次要的原因。
【关键词】导热系数;传热系数;节能率
建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分.建筑节能材料是维持建筑物日常使用过程中能耗低的建材,通过改变材料自身的特性来达到建筑节能的目的。现阶段我国的节能材料种类繁多,节能意识的提高使建筑节能材料和技术越来越引起人们的重视。不同节能材料保温系统主要性能指标不同,对建筑物的节能效果不同。
本文拟通过四种常见保温材料对同一建筑物中联水都1#综合楼底商部分行进公共建筑节能计算分析,谈谈自己的看法。
1. XPS板保温系统
外墙保温做法为70厚XPS板保温层,局部平屋面100厚XPS板保温层,非采暖房间与采暖房间的楼板粘贴30厚XPS板保温层,门窗为四腔三密封三玻两腔玻璃。XPS板保温层密度要求28~34Kg/m3,导热系数0.030W/(m.K),蓄热系数0.24 W/(.K),修正系数α=1.10。建筑物底商部分地下一层为不采暖房间,地上三层进行节能设计。
经过节能计算软件计算,平屋顶传热系数K=0.30 W/(.K),平屋顶满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条K≤0.55的规定。全楼外墙加权平均传热系数判定:Km=0.36 W/(.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条外墙K≤0.6 的规定。非采暖房间与采暖房间的楼板传热系数 Kp=1/Ro= 0.80 W/(m2.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条非采暖房间与采暖房间的楼板K≤1.5 的规定。
权衡计算设计建筑物单位面积能耗为107.59(kWh/m2),参照建筑物单位面积能耗为111.79。该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗,节能率为51.87%,因此该建筑已经达到了《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》(XJJ034-2006)4.4.2.3的节能要求。
2.硬泡聚氨酯保温系统
外墙保温做法为60厚硬泡聚氨酯保温层,局部平屋面80厚硬泡聚氨酯保温层,非采暖房间与采暖房间的楼板粘贴20厚硬泡聚氨酯保温层,门窗为四腔三密封三玻两腔玻璃。硬泡聚氨酯保温层密度要求42Kg/m3,导热系数0.024W/(m.K),蓄热系数0.22 W/(.K),修正系数α=1.20。建筑物底商部分地下一层不采暖,地上三层进行节能设计。
经过节能计算软件计算,平屋顶传热系数K=0.32 W/(.K),平屋顶满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条K≤0.55的规定。全楼外墙加权平均传热系数判定:Km=0.37W/(.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条外墙K≤0.6 的规定。非采暖房间与采暖房间的楼板传热系数 Kp=1/Ro= 0.96 W/(m2.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条非采暖房间与采暖房间的楼板K≤1.5 的规定。
权衡计算设计建筑物单位面积能耗为107.64(kWh/m2),参照建筑物单位面积能耗为111.77。该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗,节能率为51.84%,因此该建筑已经达到了《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》(XJJ034-2006)4.4.2.3的节能要求。
3.酚醛板保温系统
外墙保温做法为60厚酚醛板保温层,局部平屋面80厚酚醛板保温层,非采暖房间与采暖房间的楼板粘贴30厚酚醛板保温层,门窗为四腔三密封三玻两腔玻璃。酚醛板保温层密度要求70Kg/m3,导热系数0.035W/(m.K),蓄热系数0.03W/(.K),修正系数α=1.15。建筑物底商部分地下一层不采暖,地上三层进行节能设计。
经过节能计算软件计算,平屋顶传热系数K=0.43 W/(.K),平屋顶满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条K≤0.55的规定。全楼外墙加权平均传热系数判定:Km=0.47 W/(.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条外墙K≤0.6 的规定。非采暖房间与采暖房间的楼板传热系数 Kp=1/Ro= 0.92 W/(m2.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条非采暖房间与采暖房间的楼板K≤1.5 的规定。
权衡计算设计建筑物单位面积能耗为108.46(kWh/m2),参照建筑物单位面积能耗为111.77。该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗,节能率为51.48%,因此该建筑已经达到了《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》(XJJ034-2006)4.4.2.3的节能要求。
4. STP超薄绝热板保温系统
外墙保温做法为20厚STP超薄绝热板保温层,局部平屋面80厚酚醛板保温层,非采暖房间与采 暖房间的楼板粘贴30厚酚醛板保温层,门窗为四腔三密封三玻两腔玻璃。STP超薄绝热板保温层密度要求156Kg/m3,导热系数0.008W/(m.K),蓄热系数0.53 W/(.K),修正系数α=1.25。酚醛板保温层密度要求70Kg/m3,导热系数0.035W/(m.K),蓄热系数0.03W/(.K),修正系数α=1.15。建筑物底商部分地下一层不采暖,地上三层进行节能设计。
经过节能计算软件计算,平屋顶传热系数K=0.43 W/(.K),平屋顶满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条K≤0.55的规定。全楼外墙加权平均传热系数判定:Km=0.56 W/(.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条外墙K≤0.6 的规定。非采暖房间与采暖房间的楼板传热系数 Kp=1/Ro= 0.92 W/(m2.K),满足《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》4.2.2-3条非采暖房间与采暖房间的楼板K≤1.5 的规定。
权衡计算设计建筑物单位面积能耗为108.99 (kWh/m2),参照建筑物单位面积能耗为111.69。该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗,节能率为51.2%,因此该建筑已经达到了《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》(XJJ034-2006)4.4.2.3的节能要求。
通过以上四种建筑节能材料对同一建筑物的节能计算,不难看出满足建筑达到了《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》(XJJ034-2006)4.4.2.3的节能要求的条件下,导热系数越小,节能材料需要的厚度越小,可大大提高抗风荷载的能力和系统的安全。
5.结束语
建筑节能材料品种繁多,我们在设计中要优先选用节能率高,施工便宜、安全系数高的技能材料。当然好的节能材料的经济成本也是较高的。近几年为了预防和减少外墙外保温材料火灾事故,国家及自治区公安厅、自治区住房城乡建设厅制定了一系列关于外保温系统及外墙装饰的防火规定,引导工程建设相关单位选用符合要求的建筑外保温材料,预防和减少火灾事故发生。因此作为设计方首先要及时与建设方沟通,建议符合防火要求的保温材料,帮助建设方选择节能效果好、防火性能高、经济成本适合的保温材料。期望好的节能材料在未来能越来越多的被研制出来,低成本、高使用率的被大家认可和使用。
参考文献:
[1] 《公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则》(XJJ034-2006)
标准主要技术内容包括:第一章总则,第二章术语,第三章建筑节能设计计算指标,第四章建筑和建筑热工节能设计,第五章建筑节能设计的综合评价,第六章空调采暖供暖通风节能设计,第七章给排水节能设计,第八章电气节能设计,第九章可再生能源建筑应用,第十章建筑节能设计审查技术要求,以及10个附录A~M。标准强制性条文设置如下:第四章“建筑和建筑热工节能设计”15条,第六章“空调采暖供暖通风节能设计”3条,第七章“给排水节能设计”1条,第八章“电气节能设计”1条,第九章“可再生能源建筑应用”1条;第4.1.8条关于凸窗的规定内容和和第4.2.4条关于夏热冬冷地区建筑围护结构性能的规定内容,虽未列为强制性条文,但仍按强制性条文要求执行。因此整个标准共设置了23条强制性条文。
2《设计标准》与《实施细则》、现行行业标准相比技术内容有哪些变化?
《设计标准》在现行两本居住建筑节能设计行业标准基础上,结合我省建筑节能技术和产业发展水平,对《实施细则》进行修编完成的。标准主要技术内容既符合现行行业标准对节能设计的基本要求,又根据我省实际,有所创新。主要归纳为以下几个方面:
2.1对我省居住建筑范围作了界定。《民用建筑设计通则》JGJ37-87(旧标准)条文说明对居住建筑范围作了界定:居住建筑包括住宅建筑和宿舍建筑。《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2012第1.0.2条的条文说明对居住建筑范围作了说明:居住建筑主要包括住宅建筑(约占90%)和集体宿舍、招待所、旅馆以及托幼建筑等。《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010第1.0.2条文说明中,居住建筑包括住宅建筑、集体宿舍、住宅式公寓、商住楼的住宅部分、托儿所、幼儿园等。本标准结合我省实际情况,为便于建筑节能工作的统一开展,参照《民用建筑设计通则》JGJ37-87规定,将居住建筑界定为住宅建筑和宿舍两个部分,宿舍建筑包括集体宿舍、学生宿舍等,未包括招待所、旅馆以及托幼建筑。
2.2我省重新划定节能设计气候分区,夏热冬冷地区不再执行夏热冬暖地区北区节能规定。福建省居住建筑节能设计气候区划分为夏热冬冷地区、夏热冬暖地区北区和夏热冬暖地区南区;宁德、南平和三明属夏热冬冷地区,福州、平潭、莆田和龙岩属夏热冬暖地区北区,泉州、厦门和漳州属夏热冬暖地区南区;平潭原为福州市的县级市,现为国家综合试验区,气候分区仍沿用以往规定,划入夏热冬暖地区北区内。见图1。我省2004年颁布《实施细则》时,考虑到我省夏热冬冷地区建筑节能工作刚启动,经验不足,且该地区建筑规模不大,规定了夏热冬冷地区节能设计按夏热冬暖地区北区节能要求执行。现在我省建筑节能形势发生了很大变化,经过10年的建筑节能实践,我省夏热冬冷地区已积累了丰富的建筑节能经验,已形成一批成熟的节能设计队伍,已具备条件执行夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准相关规定。本标准对我省夏热冬冷地区的节能设计要求单独列出,不再按夏热冬暖地区北区节能设计要求执行。
2.3制定福州市市辖区和厦门市更高的节能水平标准《实施细则》和现行两本行业标准是按节能50%水平规定了节能设计一系列措施和方法。《设计标准》对福州市市辖区和厦门市提出了节能水平更高的一系列技术措施,包括提高围护结构性能、通风、遮阳、绿化等,经过较科学的测算,与现行行业标准《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75相比,围护结构节能水平提高接近5%,辅以其它节能措施,总体节能水平接近60%。福州市市辖区指福州市的鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区和晋安区。今后如有区划调整,则按调整后的市辖区范围执行。福州市市辖区和厦门市居住建筑节能设计执行更高节能水平是基于以下考虑:国务院办公厅以〔2013〕1号转发的国家发展改革委、住房城乡建设部制订的《绿色建筑行动方案》提出:“鼓励有条件的地区执行更高能效水平的建筑节能标准”;住建部颁布的《“十二五”建筑节能专项规划》要求:“有条件的地方要执行更高水平的建筑节能标准和绿色建筑标准”;《福建省建筑节能“十二五”专项规划》要求;“福州和厦门率先开展节能率65%的工程示范”。福州市是福建省省会,厦门市是计划单列市,长期以来建筑节能工作均走在全省前列,形成了一支较强的建筑节能科技队伍,经济发展水平较高,节能产业实力较雄厚,有条件执行更高能效水平的设计标准,为全省做出示范。为与绿色建筑工作相衔接,福州市市辖区和厦门市居住建筑节能设计按以下原则掌握:(1)执行本标准;(2)若不执行本标准,则可转按绿色建筑标准进行设计。即二选一设计,两者等同。
2.4在现行行业标准基础上调整了墙体热工性能要求。现行行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》对所属气候区的外墙体性能有不同的要求,夏热冬冷地区根据建筑体型系数,要求墙体传热系数K=1.0~1.5(体型系数≤0.4时)或K=0.8~1.0(体型系数>0.4时),夏热冬暖地区北区要求K≤2.0,南区K≤2.5。《设计标准》考虑到南方地区建筑节能重点在于围护结构的遮阳与隔热,同时我省夏热冬冷地区(宁德、南平、三明)与夏热冬暖北区(福州、莆田、龙岩)接壤,其气候条件相近,以及我省夏热冬暖南区(泉州、厦门、漳州)与广州地区的差异,适当调整我省建筑墙体保温要求,统一规定我省各气候区的建筑墙体性能K≤2.0,其中,夏热冬冷地区当建筑体型系数>0.4时,则要求墙体K≤1.0。这样要求更切合我省实际,有利于标准执行和进一步推广自保温节能墙体技术。
2.5提高对外窗的性能要求。我省围护结构中墙体与外窗相比,外窗的隔热与保温性能应更重要,是节能重点。《设计标准》编制时,适当放宽墙体性能要求,提高对门窗性能的要求,表1给出了我省各气候区(城市)外窗性能限值要求,与《实施细则》和现行行业标准相比,对外窗的传热系数和遮阳系数要求均有了较大的提高。
2.6明确规定外墙体传热系数为平均传热系数。《设计标准》规定建筑外墙的传热系数和热惰性指标应考虑结构性热桥的影响,取平均传热系数和平均热惰性指标。《实施细则》对外墙体传热系数计算方法未明确,因此我省各地区对墙体传热系数取值不尽相同,有的取主墙体传热系数,有的取平均传热系数。《设计标准》附录C给出了外墙的传热系数和热惰性指标的计算方法。
2.7合理控制窗墙面积比。普通窗户(包括阳台门的透明部分)的保温性能比外墙差很多,尤其是夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射得热也比外墙多得多。一般而言,窗墙面积比越大,则采暖和空调的能耗也越大。因此,从节约的角度出发,必须限制窗墙面积比。在一般情况下,应以满足室内采光、通风等要求作为窗墙面积比的确定原则。我省人们无论是过渡季节还是冬、夏两季普遍有开窗加强房间通风的习惯。一是自然通风改善了室内空气品质;二是夏季在两个连晴高温期间的阴雨降温过程或降雨后连晴高温开始升温过程的夜间,室外气候凉爽宜人,加强房间通风能带走室内余热和积蓄冷量,可以减少空调运行时的能耗,因此本标准在南、北朝向有允许较大的开窗面积。而对东、西向窗墙面积比限制较严,因为夏季太阳辐射在东、西面最大。不同朝向墙面太阳辐射强度的峰值,以东、西向墙面为最大,西南(东南)向墙面次之,西北(东北)向又次之,南向墙更次之,北向墙为最小,因此,严格控制东、西向窗墙面积比限值是合理的。表2给出了各气候区(城市)的窗墙面积比限值,总体上看比《实施细则》和现行行业标准更严格。设计建筑的窗墙面积比突破限值规定是允许的,但是为了满足建筑节能设计的要求,需进行建筑围护结构热工性能的综合评价。
2.8对建筑设置凸窗提出限制要求。《设计标准》参考了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010中的强制性条文第4.0.5条和一般条文第4.0.10条内容,结合我省实际做了调整,对各气候区凸窗板传热系数系数限值作了规定,见表3。《设计标准》对《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定的凸窗板的传热系数作调整,提出新的限值要求,主要基于以下几个考虑:一是我省居住建筑使用凸窗较多,凸窗热工性能薄弱,对建筑节能不利;二是我省建筑节能主要以隔热为主兼顾保温,同时建筑墙体节能以自保温为主,热桥局部采用无机保温砂浆的做法,经多年工程实践,证明该做法是切实可行的。三是凸窗侧板一般以钢筋混凝土形式出现,若按行标要求,则要使凸窗板传热系数不低于外墙传热系数限值[K≤1.0W/(㎡•K)],保温砂浆厚度势必超过30mm,不利保温砂浆施工且易引发工程质量问题,故本标准调整了凸窗板的传热系数要求,同时采用“凸窗面积按照展开面积计算”等措施进行补偿。四是凸窗下底板,在其下底面进行保温砂浆施工难度较大,且该部位不受太阳辐射影响,其隔热性能能够满足要求,故不对下底板提出要求。五是在本标准在编制过程中、综合考虑各方意见,凸窗板保温太厚,比较难执行,建议设定凸窗板超过400mm的情况下做保温处理,旨在限制凸窗的过渡做法。经研究讨论本标准采纳该意见。本条在具体实施时,上顶板可以采用在挑出构件上方用保温砂浆抹灰,在侧板可以采用保温砂浆进行外保温处理。
关键词:灰色多层次;内蒙古;居住建筑;节能评价
一、问题的提出
内蒙古地区地处祖国北部严寒地区,建筑能耗大。而且内蒙古是能源产地,建筑节能意识低,建筑节能形势不容乐观,建筑能耗过高对能源、环境等都造成了很大的影响。为了建筑节能工作的开展,对内蒙古地区居住建筑节能进行评价就迫在眉急。
在建筑节能的评价过程中,往往需要对多个建筑节能情况同时进行评价,且进行对比排序。本文运用灰色多层次综合评价法对多个项目同时进行节能评价,并排出优劣次序。
二、构建内蒙古地区居住建筑节能评价指标体系
按照中国建筑热工设计分区图,属于严寒地区。严寒地区建筑设计要求必须充分满足冬季保温要求,一般可不考虑夏季防热。
本文参考严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准、民用建筑节能设计标准实施细则、居住建筑节能设计标准、住宅性能评定技术标准、节能建筑评价标准等标准,结合内蒙古地区气候特征、地理位置和地域特点,并经过专家、教授的咨询和审阅,确定了内蒙古地区居住建筑节能评价指标体系。见表2.1。
三、灰色多层次综合评价过程
灰色多层次综合评判模型基本思路是,首先对基础层的指标进行单层次综合评价,然后把对基础层的评判结果作为下一层次的原始指标,再重复进行下一层次单层评价,以此类推至最高层。本文的评价指标体系是三阶层体系,即首先要对指标体系中的第三级指标进行单层次评判,把三级指标层的评价结果作为二级指标层的原始数据,再重复单层次评价,最终实现对总目标的评价结果。
四、多项目综合评价实证分析
(1)项目简介
选取内蒙古地区5个居住建筑项目进行建筑节能综合评价,各项目工程建筑指标见表4.1。
五、结论
本文结合内蒙古地区的特点,从建筑综合能耗、建筑设计、建筑围护结构、建筑采暖系统、建筑技术经济五个方面入手,选取细化指标,构建了内蒙古地区居住建筑节能综合评价指标体系。选用灰色多层次综合评价法对选取的五个居住建筑项目节能情况进行了综合对比评价。希望建立的模型可以为内蒙古居住建筑节能工作提供一定的支持,实现居住建筑节能65的节能目标。
参考文献:
[1] 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准,JGJ26-2010
[2] 民用建筑节能设计标准实施细则(采暖居住建筑部分),DB 15/T259-1997
[3] 居住建筑节能设计标准,DBJ03-35-2008
[4] 居住建筑节能检测标准,JGJ/T 132-2009
[5] 住宅性能评定技术标准,GB/T 50362-2005
[6] 节能建筑评价标准,GB/T 50668-2011
影响建筑能耗的建筑因素有三种,首先是,围护结构,如:门、窗、墙等,这些建筑结构所处的地理环境不同,其节能要求不同;其次,生活方式,建筑的设计结构、温度湿度要求、建筑功能、功能模块的设计结构等;最后,设备系统,当发生突发事件时,建筑的自我保护能力、独立运行能力都要符合一定要求。上述因素,在建筑施工过程中要想有效控制极为困难,即便有法律条文规定、限制,但依然有许许多多不确定的因素,干扰着正常的施工建设。为此,利用建筑节能设计标准计算建筑节能量,明确建筑强制性能的参数是非常重要的。
2基于建筑节能标准估算节能量
2.1建筑节能设计标准估算节能量的成立条件
节能量是指节能改造之后建筑物能耗的减少量所反映出的收益增加量。依照建筑节能标准,确定节能量,需明确计算、分析条件,方能进行。如:拥有100%的能耗基准值的内容,建筑所有的节能要素都要被算在内。以居民建筑为例,东北地区主要的节能要素是采暖,而南方地区主要的节能要素是空调能耗,不同地区选取的节能要素是不同的。
2.2举例说明
以大连富豪小区为例,该居民建筑所处严寒地区,其节能设计标准为JGJ26-1995,节能目标50%,基准值和能耗标准与传统节能要素能够相互配合,节能要素是采暖能耗、成立条件是全空间、全时间。在计算节能量时,技术人员统一调查了当地居民的生活方式,资料显示,居民为获得较为舒适的生活环境,会按照假定方案,消费采暖能耗,并使用相应的设备系统,如电、水、空间能量等。围绕建筑的设计标准和现实建筑情况,对建筑所属的集中供热系统设备进行能量考核发现,同一地区,居民建筑的平均能效没有较大差别,与节能百分比完全相符。综上分析,大连富豪小区完全符合节能设计标准估算节能量的条件,以整个小区建筑面积为5300×104m2来计算的话,节能设计能耗为50%,则该小区的居民建筑的平均耗能为24kgce/m2,用它来估算居民建筑的节能量。再加上供热系统官网系统的运行功率、热源的传播效果、建筑功能设计的配合度等因素的影响,便可准确估算出整个富豪小区的年节能量为53.23×104tce,且相关指标数据在标准范围内。分析上述案例可知,建筑的节能设计要素大体相同,无非是采暖能耗和空调能耗,电、水、空间的能耗都是固定的,不会随着地区建筑的变化而变化。与居民建筑相比,公共建筑在节能设计方面,考虑的问题和因素更多,依照《公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)提出的观点可知,只要按照建筑的节能设计标准施工,保证其室内环境参数、结构指标在标准范围内,其节能量不会少于建筑总节能量的50%。从这一点看,以节能设计标准为节能量的估算依据是相对科学的,因为在一个计算公式中,标准是不变量,节能设计、节能要素是变化量,节能量是因变量,这种估算方式,符合统计科学。
3结语
当前,我国能源资源供应与社会经济发展的矛盾十分突出,建筑能耗已占全社会能耗的近30%。建筑节能,是指在建筑物的设计、施工、安装和使用过程中,按照国家、行业和地方建筑节能标准(以下统称建筑节能标准),对建筑物围护结构采用节能型用能系统、可再生能源利用系统等隔热保温措施,从而有效降低社会能耗的活动,是降低建筑能耗的重要措施。根据建设部《民用建筑节能管理规定》和《关于新建居住建筑严格执行节能设计标准的通知》以及省建设厅《关于进一步加强我省民用建筑节能工作的实施意见的通知》等文件精神,为促进我市能源资源的节约利用,切实推进我市建筑节能管理工作,使我市新建民用建筑与未采取节能措施前相比达到节能50%的目标,结合我市实际,现就我市民用建筑节能管理提出如下实施意见。
一、目标要求
自年1月1日起,我市新批建设的居住类及公共类建筑必须执行建筑节能标准。尚未达到建筑节能标准的原有城市民用建筑,在改建、扩建时涉及围护结构的,必须按照建筑节能标准,采取建筑节能措施。
建设(业主)、设计、施工、监理和施工图设计审查机构(下称审图机构)必须严格执行建筑节能强制性标准,鼓励采用建筑节能推荐性标准。其中,居住建筑应执行《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001)和《省民用建筑热环境与节能设计标准》(DB32/478-2001);公共建筑执行《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)。
二、工作机制
由市建设局牵头,会同发改、经贸、规划、国土、房管等部门共同组成市建筑节能工作领导小组,共同负责协调全市建筑节能推进工作。建筑节能的日常管理工作由市建设局负责。
对节能设计审查合格并在市建设局和墙改办备案、节能设施全部使用经认定的新型墙体材料的建筑工程项目,由市墙改办按规定返还新型墙体材料专项资金(先征后返)。对达不到建筑节能标准的工程或节能设施中使用明令禁止的、淘汰的材料和设备的,有关部门不得为其办理竣工验收手续,不予返还或减免新型墙体材料专项基金,不得参加各类优质工程及优秀工程设计的评选。
三、责任分工
(一)建设单位(业主)必须按照建筑节能标准和技术要求委托工程项目的规划、设计、施工和竣工验收。建设单位不得擅自修改节能设计,严禁唆使设计、施工单位违反建筑节能强制性标准进行设计、施工。房地产开发企业须将所售商品节能措施、围护结构保温隔热性能指标等信息载入《住宅使用说明书》。建设单位(业主)是执行民用建筑节能的第一责任人,必须对建筑节能质量全面负责。
(二)设计单位要严格按照建筑节能设计标准进行设计并进行热工计算,明确建筑物的主要节能措施、能耗指标。设计选用的材料、构配件和设备,应注明规格、型号、热工性能、能效比等技术指标。
(三)审图机构必须进行节能设计专项审查,并在审查意见书中将不符合有关节能设计标准的内容单独列出。审查内容包括: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、设备的技术参数等。经审查,不符合建筑节能强制性标准的,施工图设计文件审查结论为不合格。经审查,合格的工程项目,建设单位(业主)应在收到审图机构发出的合格通知书后20日内,向市建筑工程质量监督站备案。
(四)施工单位必须按照经审图机构审查合格的设计文件以及节能施工技术标准、规范和工艺进行施工,不得擅自修改节能设计。特别要加强新型墙体材料和外保温材料施工的质量控制,确保节能措施落到实处。
(五)监理单位必须按照节能技术标准和经审图机构审查合格的节能设计文件,对节能建筑施工质量进行全程监控。对符合验收要求的隐蔽工程、工序以及符合节能标准和节能设计文件要求的材料、设备予以鉴认。对不符合要求的,监理单位必须及时责令其改正。
四、监督管理
(一)市投资主管部门在项目审批(核准)时,对项目的可行性研究报告(项目申请报告)应按照国家原计委、经贸委、建设部《关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇”编制及评估的规定》(计交能〔1997〕2542号)文件的有关规定,组织论证和评估,对不符合节能标准的项目,不得批准(核准)建设。新建民用建筑工程项目的可行性研究报告(项目申请报告)中,必须有建筑节能的专题论证。
(二)市规划行政主管部门在编制城市控制性规划,确定民用建筑布局、形状和朝向时,必须考虑建筑节能要求。对拍卖的土地,规划行政主管部门应将建筑节能强制性设计标准编入土地拍卖的规划设计条件。
(三)市建设行政主管部门在项目初步设计审批时,必须对新建民用建筑工程项目的节能技术措施和节能效果组织论证和评估,对不符合建筑节能标准的项目,不予审批。工程项目施工图设计必须经审图机构审查合格后,市建设行政主管部门方可颁发施工许可证。
(四)建设单位在工程项目施工前必须将节能项目随全部工程一并报市建筑工程质量监督站进行监督。建设单位在组织民用建筑项目竣工验收前,由市建筑工程质量监督站对节能项目单项验收进行监督。节能项目验收不合格的,建设单位不得组织全部工程的竣工验收。市建筑工程质量监督站应当在提交的工程质量监督报告中,对经审图机构审查确定的节能施工要求在施工中的完成情况提出建筑节能的专项监督意见。节能设施验收合格的工程,建设单位在办理工程项目竣工验收备案时,必须分别向建设行政主管部门、市墙改办备案。
(五)民用建筑所有权人、使用人在对已采取建筑节能措施的建筑物进行装修或日常维护时,必须采取必要的保护措施,防止损坏节能设施。
建筑节能设计标准对门窗节能指标提出新要求,门窗是建筑围护结构的重要组成部分,是建筑物开口部位,也是房屋内与室外能量阻隔最薄弱环节。有关资料表明,通过门窗传热损失能源消耗约占建筑能耗28%,通过门窗空气渗透能源消耗约占建筑能耗的27%,两者总计占建筑能耗的50%以上。可见,建筑节能的关键是门窗节能。门窗节能的本质,就是尽可能地减少室内空气与室外空气通过门窗这个介质进行热量传递。
我们知道,热传递的方式有传导、对流和辐射。要减少热量通过热传导传递,就要求门窗材料选用低导热系数的材料;要减少对流热量传递,就要求门窗的密封性能良好;要减少热辐射传递,就要求门窗具有较好的遮阳功能。在建筑节能设计标准中,门窗的这些性能分别通过传热系数、气密性能和遮阳系数来实现。不同地区,不同建筑,有不同的热工节能设计要求。对于夏热冬冷地区的热工节能设计,《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对不同朝向、不同窗强面积比的外窗,规定了其传热系数。
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》对南、北区居住建筑外窗的传热系数和综合遮阳系数进行了规定。《公共建筑节能设计标准》也对外窗传热系数和遮阳系数进行了规定:关于建筑外窗气密性能,《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》有如下规定:“居住建筑1层~9层外窗的气密性,在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于2.5m?,且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于7.5m?;10层及10层以上外窗的气密性,在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于1.5m?,且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于4.5m?”。
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》有如下规定:建筑物1层~6层的外窗及阳台门的气密性等级,不应低于《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》规定的Ⅲ计;7层及7层以上的外窗及阳台门的气密性等级,不应低于该标准规定的B级。塑料门窗在建筑节能领域优势明显,据专家介绍,塑料门窗的导热系数仅是钢的1/360、铝的1/250,具有良好的保温隔热性能。同时,塑料门窗型材均为多腔室结构,它由多个独立空间组成密闭的空气隔热层,充分利用空气的隔热性能,使其材料整体热传导率进一步降低。
据专家介绍,塑料门窗框料或扇料之间是通过熔融焊接的,窗框、窗扇均是一个整体,横竖料之间不存在缝隙,杜绝了空气通过横料与竖料拼接角部的可能性。塑料门窗加工尺寸及加工精度高,框扇搭接设计精巧,在组装时,所有缝隙处均装配有密封胶条或密封毛条。玻璃镶嵌在压条与窗扇组合成的凹槽内,宜通过两道毛条密封,平开窗窗框与窗扇之间则是通过胶条密封的。此外,塑料门窗安装时,在墙体与窗框之间要求采用柔性支撑,用发泡胶进行密封。同时,在窗框、窗扇相应部位均有开气压平衡孔和排水孔,进一步提高成窗的气密性能。实验证明,只要严格按照规范制作并安装,塑料门窗推拉窗的气密性能可以达到相关节能标准。即使是性能较一般的推拉窗,其气密性能也可以满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的要求。
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。1)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。2)建筑节能计算书。a.严寒地区A区、严寒地区B区及寒冷地区需计算体形系数,夏热冬冷地区与夏热冬暖地区公共建筑不需计算体形系数;b.各单一朝向窗墙面积比计算(包括天窗屋面比),设计外窗包括玻璃幕墙的可视部分的热工性能满足规范的限制要求;c.设计外墙(包括玻璃幕墙的非可视部分)、屋面、与室外接触的架空楼板(或外挑楼板)、地面、地下室外墙、外门、采暖与非采暖房间的隔墙和楼板、分户墙等的热工性能计算;d.当规范允许的个别限值超过要求,通过围护结构热工性能的权衡判断,使围护结构总体热工性能满足节能要求。
2《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。
3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(见表1),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。3)地面、地下室外墙(与土壤接触的墙)应有节能设计。4)倒置式屋面保温层厚度应按计算值增加25%取值(《倒置式屋面工程技术规程》第5.2.5条)。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(公通字[2009]46号)。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。
4结语
关键词:南方多层建筑 节能设计 技术与策略
Abstract: this paper analyzes the energy conservation of the building research situation at home and abroad, this paper expounds the multi-storey building energy saving design principle of the south, in southern multi-storey building, from the overall design, design and energy-saving materials use monomer many aspects such as building energy put forward the design thought and strategy.
Key words: the south multi-storey building energy saving design technology and strategy
中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号
引言
国民经济的发展和城市化进程的加快,多层建筑在反映一个城市的经济水平和发展状况方面已愈来愈具有代表性和象征性。我国能源短缺,其中建筑能耗在整个能源消耗中占据的比例十分显著和惊人。南方多层建筑因气候条件、地形地貌等自然资源不同而具备一定的特殊性,因此,因地制宜地对我国南方多层建筑节能设计提出要求,严格遵守国家法律法规规定,按照国家相关标准规范要求,在多层建筑节能设计中采用实用、经济、先进的设计技术就显得尤为重要和迫在眉睫。
1 国内外建筑节能研究现状
国外建筑节能设计起步较早,美国、加拿大、德国等建筑节能规范中都明确规定了建筑物和用能设备是一个不可分割的整体,要求在建筑设计阶段,各专业设计人员协调配合,开拓创新,采用先进的设计思想,科学、合理地节能。三十多年来,随着社会发展和科技进步,各国建筑节能的设计方法、仿真技术等不断更新,日臻完善。
我国建筑节能设计工作起步较晚,近年来先后出台了GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》等强制性国家标准,以及实施了JGJ26-95《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》和JGJ134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》等多部行业标准。但据统计,我国每年最新建成的建筑群中,能够达到国家强制性节能标准的仅仅占到10%~15%,建筑高消耗所造成的能源负担的加重和环境污染,严重制约了我国建筑业的可持续发展。
2 南方多层建筑节能设计技术分析及设计原则
2.1 技术分析
发展不均衡。我国多层建筑节能设计呈现北方快、南方慢,即夏热冬冷地区进展较大,夏热冬暖地区启动较晚的趋势。
监管不严。建筑节能设计标准的监管执行力度不够,对强制性标准不达标的多层建筑处罚措施不严格,建筑节能技术因缺乏科学的引导而未得到有效的推广和应用。
节能意识不强。目前国家尚无专门针对多层建筑节能设计强制性的法律法规,从业人员节能意识不强,对节能标准不熟悉等严重制约了建筑节能设计技术水平的发挥。
2.2 设计原则
区别对待。我国北方以防寒为主,技术上注重围护结构的保温性能,强调围护结构的传热系数;而南方应以遮阳、隔热为主。
整体性原则。对建筑项目立项等全过程进行整体规划,将建筑节能理念渗透到多层建筑设计的各个阶段。
综合性原则。节能应以节省无谓消耗的能量为主。应对与建筑物功能无关的能量消耗有一个正确的判断,综合考虑所采取的节能措施。
性能性原则。建筑节能设计既应考虑技术先进又要贯彻经济合理,既要避免因节能需要而增加运输等消耗投资和费用,也要避免为过度达到节能效果,刻意控制用材、致使建筑物的功能无法满足而导致质量事故发生的盲目节能。
3 南方多层建筑节能设计技术与策略
3.1 总体设计
场地的选择。多层建筑的总体规划应本着节能设计的原则,选址时应充分利用现有的公共设施管网,不破坏或使场地的破坏程度最小,便于维修,同时与现有的交通基础设施、市政和电讯管网相联系,避免重复建设。
充分利用太阳能。良好的总体规划可兼顾多层建筑之间接受合适的太阳光照。合理设计多层建筑间距,保证每幢建筑物都能最大限度地利用太阳能,有效利用自然光,满足建筑物的采光和照明。
选择自然通风。自然通风可巧妙地利用建筑自身和南方气候条件来实现节能的目的,不仅可以降低室内温度,还可以带走南方室内潮湿的气流,提供新鲜、清洁的自然空气。
3.2 单体设计
外墙保温技术。提高多层建筑物外墙保温隔热性能,是节能设计最重要的措施。外墙保温可分为外墙自保温、外墙外保温、外墙内保温和夹心墙等。我国南方多层建筑外墙保温技术多采用外墙自保温、外墙外保温和外墙内保温这三类。外墙保温方法,见表1。
表1.外墙保温方法
保温方法 外墙外保温 外墙内保温
工程实现(材料从左至右分别为从内到外) 混合砂浆+普通混凝土多孔砖+膨胀聚苯板+水泥砂浆 混合砂浆+膨胀聚苯板+普通混凝土多孔砖+水泥砂浆
建筑热工节能设计
墙体材料热工性能,见表2。
外墙热阻是热工节能重要指标,热工计算时应注意,不同的膨胀聚苯板厚度所对应的外墙热阻不同。为提高建筑物围护结构的保温隔热性能达到外墙保温的节能效果,设计人员应正确把握外墙保温方法和对材料热工性能进行准确的计算。
其次,传热系数(K)、热惰性指标(D)、遮阳系数(SC)可见光透射比 Tvis、体形系数、窗墙面积比等也是建筑节能设计六大关键指标。
外窗玻璃的选择。理论上,多层建筑外窗既是采暖期热量流失的主要渠道,又是太阳辐射聚能得热的主要来源。针对我国南方气候特点,多层建筑选择成本相对较低的双层透明玻璃窗,可达到较好的节能效果。
3.3 节能材料
隔热材料的选用。保温技术是建筑节能的关键之一,对房屋进行隔热可通过在墙体上增设隔热材料或设置空气间层等方法来实现。可采用将吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃等组合而成的复合构造形式,达到多层建筑保温要求。
蓄热材料的选用。在南方地区,应根据实际情况使用蓄热材料作为建筑围护结构,延缓日照等因素对室内温度的影响,使室温更稳定、更均匀。
此外,屋顶高效保温材料、屋顶绿化设计等也是建筑节能设计的有效方法和措施。
4 结论
多层建筑节能设计潜力巨大,设计中应遵循国家法律法规和标准规范的规定,只有在满足建筑物基本功能的基础上,采用成熟有效的节能技术和方法,才能达到节约型社会的目的。
参考文献
[1]. 易 杨. 浅谈高层建筑节能设计[J]. 科技向导,2011(21):157.
[2]. 魏军涛.节能设计在高层建筑设计中的应用[J].科技创新导报,2009,(4):33.
[3]. 胡俊义.浅谈高层建筑的节能设计[J].科技风,2010(10):145-147
作者简介:
关键词:建筑设计节能 设计思路
前言
时代的进步使我们越来越重视资源的合理利用,资源浪费与环境污染已经开始影响我们的正常生活。在这个前题下,资源节约不得不被提升到一定的高度。建筑资源节能承受全国节能任务的41%,由此可见建筑节能是多么的重要。我国现阶段处于工业化、城镇化进程加快发展的阶段,工业能耗、建筑能耗和交通运输能耗是我国总能耗的主要方面。随着建筑舒适度要求的提高,建筑能耗问题日益严重,给社会、能源和环境带来巨大压力。因此,节约建筑能耗具有史为重要的现实意义。建筑节能对于促进能源、资源节约和合理利用,加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展,有着举足轻重的作用,也是贯彻落实科学发展观的一项重要举措。
1建筑节能设计的特点
1.1建筑围护结构的传热系数低,比如选用品质好的幕墙或者用比较厚的保温材料,消除构建细部的冷桥,例如建筑挑板、过街楼、采暖房间和不采暖房间之间要有保温材料或者措施。
1.2运用节能材料和节能的设备系统,例如地下车库采光运用太阳能储电、机房运行采用自控系统、地热采暖等等。
1.3建筑设计时考虑当地的气候特点及风向等自然因素,尽量减少能耗使用。比如能够空气对流的房间,可以接收阳光辐射到周围房间的暖房等等。
节能建筑设计首先是一个系统设计问题,它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加,它需要定量化。例如,人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等,但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。定量化的重要意义就在于可以减少重复投资、资源浪费,可以有效地利用项目现有的资源条件。集思广益,从多方面影响因素出发,以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标,这就是节能建筑设计定量化的思想。
2 建筑节能设计设计原则和要求
2.1 节能建筑设计的基本原则和要求
各类建筑应按照相应的节能设计标准设计,设计文件应符合相应节能设计标准的规定。 如:居住建筑应按照地方标准《居住建筑节能设计标准》DB42/301―2005设计并符合其规定;旅游旅馆建筑应按照《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》GB50189―93设计并符合其规定;公共建筑应遵照公共建筑节能设计标准设计并符合其规定;设有集中采暖与空调系统的建筑,应遵照采暖通风与空气调节设计规范设计并符合其规定等。
2.2 节能建筑设计应贯彻“因地制宜”的设计原则
这里所指的“地”主要是指建筑物所在地的气候待征。例如:广州属典型的夏热冬冷地区,其气候特征,主要表现为夏季闷热,冬季湿冷。因此,广州地区的节能建筑,必须适应广州地区的气候特征,既不能照搬严寒地区的建筑型式,也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式,更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式。
适应广州地区气候特征的节能建筑,其基本要求是:
①建筑物尽量采用南北朝向布置。否则,须加强建筑围护结构的保温隔热性能而需增大建筑成本。
②建筑群之间和建筑物室内,夏季要有良好的自然通风,建筑群不应采用周边式布局型式。低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面(南向);多屋建筑置于中间;高层建筑布置在最后面(北向),否则,高层建筑的底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风。
③按相关设计标准的规定,尽量加大建筑物之间的间距,尽量减少建筑群间的硬化地面,推广植草砖地面,提高绿地率,加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系,以便由树冠和地面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射,减小地面对建筑物的反射辐射,降低区域的夏季环境温度,减轻区域的热岛现象。
④应控制建筑物的体形系数不超过节能设计设标准的规定。即尽量减少外墙的凸凹面和架空楼板,不应设置外墙洞口处无窗户的凸(飘)窗,坡屋顶宜设置结构平顶棚或降低坡度,应采用封闭式楼梯间等。当体形系数超过标准的规定时,应加强围护结构的热工性能,计算建筑物的采暖空调能耗并不得超过标准的规定。
⑤不应设置大窗户,窗户大小以满足采光要求为限。门窗玻璃应采用普通透明玻璃或淡色低辐射镀膜玻璃的中空玻璃,居住建筑和办公建筑不应采用可见光透光率低的深色镀膜玻璃或着色玻璃。门窗型材应采用塑料型材、断热彩钢及断热铝合金型材,不得采用非断热铝合金及彩钢型材。还要求外门外窗具有良好的气密性、水密性、不小于30分贝的隔声性能和不小于2.5kPa的抗风压性能。
⑥屋顶和外墙要起到保温和隔热的效果,其保温隔热性能应符合建筑节能设计标准的规定,还要防止保温层渗水、内部结露和发霉。屋顶和外墙,不能采用单一的轻质材料和空心砌块材料(保温好,隔热很差),最适合采用厚实材料加轻质材料的复合构造做法。
⑦屋顶和外墙的外表面,宜采用浅色饰面层,不宜采用黑色、深绿、深红等深色饰面层,否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度,计算其夏季的内表面计算温度并不超过36.9℃,宜低于35℃。
⑧加强分户墙和楼地面的保温性能,使其符合建筑节能设计标准的规定。居室及办公室楼地面面层的吸热指数还应符合民用建筑热工设计规范的规定。
⑨设有集中采暖、空调的节能建筑,应选用高效、低能耗的设备与系统,不得采用直接电热式采暖设备和装置,应设置分室温度控制装置,住宅建筑必须设置分户热(冷)量计量设施。
除上述9点之外,节能建筑还应具备设计规范所要求的隔声性能等适用性能、安全性能、耐久性能和环境性能。
2.3 建筑护结构的热工设计应贯彻超前性原则
现行建筑节能设计标准对建筑护结构热工性能的规定性指标,水平较低,仅仅是实现现阶段节能 50%目标的需要,距离舒适性建筑的要求甚远,与发达国家的差距很大。随着我国经济的发展,建筑节能设计标准将分阶段予以修改,建筑护结构的热工性能会逐步提高。由于建筑的使用年限长,到时按新标准再对既有建筑实施节能改造是很困难的,因此应贯彻超前性原则,特别是夏季酷热地区,建筑护结构(屋顶、外墙、外门外窗)的热工性能指标应突破节能设计标准规定的最低要求,予以适当加强,应控制屋顶和外墙的夏季内表面计算温度。
3 建筑节能设计的规划思路
3.1 建筑总体规划的节能设计
建筑的总体规划应充分考虑地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等各种因素对单体建筑布局的影响,充分利用所在地区的天然热源、风源等来实现每一栋建筑夏季都有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,以满足采暖、通风 采光的要求。单体建筑之间的组合对气流的形成具有直接的影响,特别是高层建筑群内部易受到回旋涡流的作用,容易出现死角,不利于审内的自然通风,从而形成不利的建筑群微气候,因此应调整好单体建筑之间的组合,使每栋建筑物处于周围建筑物的气流漩涡区之外,避免出现滞留区。绿化和水体可以改善建筑群的微气候,设计时应规划布置绿化和水体,以此进一步改菩室内外的声、光、热等物理环境,减少热岛效应,改善局部气候,保证建筑群内的空气温度、空气湿度、气流速度和热岛强度等各项指标符合健康舒适和节能要求。
3.2 建筑平面的节能设计
建筑平面设计中确定适当的建筑面积,不但可以节约用地,还可以大大节约建筑用材,减少营造维护与使用过程中的能耗。另外,建筑平面的巧妙布局易能获得较好的节能效果。由于我国地处北半球,太阳高度角和方向角变化规律使南朝向为最为节能的建筑朝向,此朝向夏季可减少太阳辐射热,冬季可增加太阳辐射热,而且此朝向建筑夏季容易形成穿堂风,因此,将业主长时间活动的空间设于日照通风条件最佳的南向位置,利用自然环境使室内达到最大的舒适度,为业主节约采暖和空调的能耗对于日照、通风条件较差的北朝向与长时间接受太阳辐射的东西向可布置些平面功能比较次要的电梯、楼梯、管道进、机房等。据测试在其他条件相同的情况下,南北向的多层建筑的传热耗热量比东西向可降低5%左右。
3.3建筑的体形系数节能设计
建筑物体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积之比。在建筑物其他条件不变的情况下,耗热量指标随体形系数的增加成直线上升趋势。因此,体形系数越小对建筑节能越有利。减少建筑物体形系数,也就是减少建筑物外表面积、减少外维护结构面积,减少建筑物形体的凹凸。我国节能标准规定,采暖地区建筑的体形系数不宜大于0-3,否则需相应降低维护结构的传热系数K值。从热传递方面分析,建筑物实墙的阳角内侧气流较通风口处差且散热面相对比较大,所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低。同时由于具有热桥作用的框架柱或构造柱常设在此,所以一股交角处是建筑物耗能量较大的部位。所以,外表整齐的建筑比外表面凹凸变化的建筑要节能。从接受太阳辐射热能考虑,应使建筑物南向墙面的面积尽量的大,其他墒的外表面积尽可能的小。
关键词:建筑设计;节能;低碳环保
引言
2009年12月的哥本哈根联合国气候大会使“低碳经济“成为世界将来发展的主流,2010年的两会使“低碳经济”模式成为我国未来的发展热点。在气候大会上,我国向世界宣布并承诺,到2020年中国在2005年碳排放总量的基础上再下降40%~50%。我国的现代建筑占碳排放的三分之一以上,推动现代建筑向低碳建筑转型,是实现国家“低碳经济”发展的关键措施之一。低碳建筑能够实现建筑业对环境的低碳排放、低污染、低影响,是我国建筑业可持续发展的必由之路,根据目前我国的建筑环境和技术,大力推动低碳建筑,将是一个非常重大的课题。
1 建筑设计与低碳环保的密切关系
低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内,减少化石能源的使用,提高效能,降低二氧化碳排放量。建筑物是能源和资源的固化物,据调查表明,产生废气的50%来自于建筑物,二氧化碳排放中的40%来自于建筑,建筑物的总能耗占25%~28%的比例,占有总能耗中的相当大的份额,因此,节能将是实现低碳建筑的关键,大力发展低碳建筑将从节能设计入手。
2 建筑设计中存在的问题分析
我国的建筑业相对发达国家发展还比较缓慢,技术还不够成熟、先进,在低碳环保的理念上认识还不够深刻、完全,在建筑节能设计上存在以下几方面的问题:
(1)节能设计基准概念模糊。《公共建筑节能设计标准》(GB50189―2005)(下简称“公建设计标准》”)和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75―2003)(下简称“,居住设计标准。”)均规定在采取节能措施后,全年总能耗与未采取节能措施前减少50%。50%的节能目标,仅是对当前建筑平均水平的一个总体节能效果,并不能反映具体建筑的一个精确节能效果。
(2)建筑节能设计重视程度不够。尽管国家推动国家建筑节能的工作力度较大,但设计人员对建筑节能知识的接受和积累还需要一定的时间,对于大多数设计人员,缺少相应的节能理念和知识,缺乏主观上进行建筑节能设计的积极性和责任感。
(3)未能将节能设计与居住舒适性和人身健康结合起来。对许多建筑,设计采用大面积窗户,而开启的部分面积则很小,由于缺乏自然通风,空气流畅不通,空调的长时间运行,室内空气质量非常差,不仅增大了损耗,而且对身体健康非常的不利。
(4)缺乏严格的节能设计审查体制。建筑施工图的节能设计审查是节能设计审查的重要环节,许多节能设计审查单位本身就缺少专业的节能知识和完善的节能体系,缺少节能审查能力,致使很多建筑施工图节能审查不严格,走过场,失去了真正的审查作用。
3 低碳环保前提下建筑设计的原则及要求
各类建筑应当按照相应的低碳节能标准进行设计,设计文件也应当符合低碳节能设计标准的规定,建筑设计的原则及要求有以下几个方面:
(1)应遵循“因地制宜”的设计原则。此“地”主要是指建筑物所在地的气候特征,如济南属典型的温暖带大陆性季风气候,其气候特征表现为冬冷夏热,雨量集中。因此,济南地区的节能建筑,必须适应济南地区的气候特征,既不能照搬严寒地区的建筑型式,也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式,更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式。
(2)热工设计应遵循超前性的原则。现行建筑节能设计标准对建筑护结构热工性能的规定性指标水平较低,仅仅是实现现阶段节能50%目标的需要,距离舒适性建筑的要求还很远,与发达国家的差距很大。随着我国经济的发展,建筑节能设计标准将分阶段予以修改,建筑护结构的热工性能会逐步提高。由于建筑的使用年限长,到时按新标准再对既有建筑实施节能改造是非常困难的,因此应贯彻超前性原则,特别是夏季酷热地区,建筑护结构(屋顶、外墙、外门外窗)的热工性能指标应突破节能设计标准规定的最低要求,予以适当加强,应控制屋顶和外墙的夏季内表面计算温度。
(3)建筑设计人员要有社会责任感。设计单位和设计人员每设计一项工程,自工程施工建设开始,设计者就开始对它承担起终身的社会责任。工程责任的范围广,且责任重大,所负责任的时间长(直至设计使用周期止)。能源是我国的战略物质和经济发展的动力,又是后代人生存的必要条件,建筑节能是贯彻国家节约能源法和可持续发展战略的大事,所以低碳节能建筑的设计者又实际上承担了一份牵涉到国家发展战略和后代人生存条件的社会责任。
4 低碳环保条件下的建筑设计要点
建筑低碳节能设计是一个复杂的系统工程,它并不是多项节能技术或者节能设备的简单累加,而是需要定量化的系统设计。节能设计的定量化思路要求整体协调平衡,从分析多方面因素出发,以最低的投资、最简化的手段完成并达到节能设计目标。建筑低碳节能设计可以分为节能建筑系统设计和环保建筑系统设计。
(1)节能建筑系统设计。该设计是在装机功率不变的情况下,通过提供能源使用效率实现节能目标,例如空调热泵比一般的空调机要节能。另外,也可以使用可再生能源设备,如风力发电、太阳能伏电、地源热泵等,利用取之不竭的能源,是提倡节能建筑系统高效、科学的设计手段。
(2)环保建筑系统设计。该类型设计是在满足生活舒适度需求的情况下,其目标是要尽量减小能源设备装机功率。该设计主要是依靠自然资源来保证和维持建筑内的温度和通风等使用要求,即理想的状态就是在大部分时间里,建筑内冬暖夏凉、通风良好,仅需要小功率的空调和采暖系统就可以满足人们的生活或工作需要。在方案设计中,设计人员需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化,充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件;在初步设计中,需要对建筑材料、外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框及窗墙比进行量化和优化。从方案设计到初步设计,设计师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况,计算空调和采暖设备的装机功率,对比各种影响因素,最好选择最佳的设计方案。
正确地选择和协调使用节能建筑系统设计和环保建筑系统设计的原则方法,可有效地改变目前大量存在的不务实效、只求政绩的节能表象,大大地减少人力、物力、财力、能源资源的浪费,大力地推动舒适、健康的节能建筑发展,高效地促进建筑业的“低碳”模式的经济增长。
5 结语
“低碳”模式经济将是世界经济健康发展的主流趋势,也是我国落实科学发展观、实现可持续发展的迫切需要。我国建筑业的碳排放量占碳排放总量的三分之一以上,推动低碳经济发展,低碳节能建筑将势在必行。普及低碳生活,应当从建筑节能设计入手,加强设计人员低碳节能理念,不断学习低碳节能专业知识,增强节能设计社会责任感,研究低碳节能新技术,创新建筑环保新材料。低碳建筑拥有极大的发展潜力,将是我国建筑发展的主要方向。低碳建筑节电、节水、环保、低污染,将会给人们带来一个绿色、健康、和谐的生活居住环境。
参考文献
[1]GB50189―2005,公共建筑节能设计标准[S].
一、建筑节能指导思想和工作目标
指导思想:因地制宜、分步实施、保障质量、全面推进建筑节能工作。围绕建筑节能,引进和发展高品质的建筑节能材料和设备,大力建设节能建筑,积极推进技术进步,提高节能体系的性价比,通过节能建筑的建设,改善建筑物的使用功能,提高建筑物的使用舒适度。
工作目标:以改善建筑物使用功能,提高建筑物整体质量,降低建筑物日常运行成本,保障节能建筑在合理使用期限内持续达到节能降耗的标准为目标。
从20*年1月1日起,凡是*县规划区范围内立项(核准备案)的政府性投资项目,包括行政划拨土地建设的经济适用住房、文教体卫等公共设施,必须把建筑节能作为建设项目审批的必要条件。
20*年6月1日起,*县规划区范围内新建商品住宅和新建公共建筑必须严格按照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-20*)、浙江省标准《居住建筑节能设计标准》(DB33/1*5-20*)和《公共建筑节能设计标准》(GB5*89-20*)及有关技术规程的要求进行设计、施工。
到20*年,新建商品住宅和公共建筑全面达到节能50%的标准,改建、扩建的既有建筑达到新建建筑的建筑节能标准;到2*0年,新建商品住宅和公共建筑实施节能65%的标准,基本完成高耗能的既有公共建筑的改造任务。
二、落实建筑节能责任,明确部门职责分工
建筑节能工作涉及面广,需各部门协调配合,为此,对新建商品住宅和公共建筑的节能工作必须明确部门职责。
(一)发展改革部门在立项审查(或核准备案)和可行性研究评价时,要督促落实建筑节能内容,不实施建筑节能的项目不予立项(或核准备案),也不得列为重点工程。
(二)规划部门在规划选址审查,核发建筑工程规划许可证时,对无建筑节能专项内容的项目不予通过。
(三)建设部门施工图审查机构要认真审查建筑节能专项设计内容,对不符合节能标准要求的设计施工图不予审查通过。不按建筑节能要求建设的工程,不准施工、验收备案和销售。
(四)质量技术监督部门对不符合建筑节能要求的建材产品、设备,要严格把关,停止生产、销售国家明令淘汰的用能产品、设备。
(五)经贸部门要加强对建筑节能工作的支持力度,安排大部分墙改基金用于建筑节能项目和节能工作的开展。优先扶持符合建筑节能要求的新型墙体材料的生产、科研项目和建筑节能示范项目。
20*年1月1日起开工建设的(以建设局颁发建筑施工许可证日期为准)、凡符合建筑节能设计标准的建筑工程,工程项目竣工验收合格后,建设单位凭县工程质量监督站出具的建筑节能专项监督意见,经县经贸局(墙改办)核实后其新型墙体材料专项基金退还比例在原来标准上提高10%。
(六)财政部门对政府投资的项目,要增加用于节能建筑的预算投资,按国家税收优惠政策,对开发、使用节能节电技术和产品的企业,及时办理有关事项。
(七)科技部门负责建筑节能科研和推广示范方面的工作,加强建筑节能领域科技工作的领导,鼓励和引导科研机构、企业在建筑节能、新型建材推广应用方面开展科研和示范工作。
三、切实加强市场监管
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依据法律、法规和工程建设强制性标准,加强对建筑节能的实施和监管。建设单位要严格按照建筑节能设计标准委托工程项目的设计;设计单位要严格按照建筑节能设计标准进行设计;施工图审查单位要进行建筑节能专项审查;建设部门对不满足建筑节能要求的建设项目,不得办理施工许可证;施工单位要按照批准的设计文件进行施工,保证工程施工质量;监理单位要加强对施工过程中建筑节能措施情况的监督;建设工程质量监督机构应加强对新建项目的建筑节能质量监督;对于没有达到建筑节能设计标准的项目,已经完工的不予验收备案,并责令整改。
四、广泛开展宣传教育和业务培训
要利用电视、广播、报刊、杂志等宣传工具,广泛、持久开展形式多样的专题宣传活动和建筑节能科普知识教育,努力营造良好的舆论氛围,为建筑节能工作的开展创造条件。建设、建管部门要针对不同对象开展不同层次、循序渐进的专业技术培训,组织典型技术示范;要收集整理与定期国内外建筑节能技术、政策等信息资料。
【关键词】围护结构;节能;门窗
一、前言
2004年中央经济上作会议上,同志明确指出,要大力发展“节能省地型”住宅。在2005年政府工作报告中又明确提出,鼓励发展“节能省地型”住宅和公共建筑。2006年1月1日起开始施行的由国家建设部颁布的《民用建筑节能管理规定》中的第十八条规定:“房地产开发企业应当将所售商品住房的节能措施、围护结构保温隔热性能指标等基本信息在销售现场显著位置予以公示,并在《住宅使用说明书》中予以载明”。2009年12月的哥本哈根气候峰会上中国政府做出了加强节能、提高能效工作,争取到2020年中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%~45%的承诺。
当前,我国建筑能耗约占社会总能耗的28%。据测算,2020年-2030年,我国建筑能耗将占总能耗的30%-40%,达到欧美现今的比例,跨越产业,成为全社会第一能耗大户。“十一五”时代,我国建筑节能将力争完成节俭1.1亿吨尺度煤的目标,2008年的目标是1250万吨尺度煤。建筑节能,无疑是“虎口夺能”。而门窗是建筑物能量流失最多的开口部位,是建筑物能量流失的漏斗。通过门窗洞口流失的能量占到建筑总能耗的51%,也就是说全社会总能耗的25%都是通过门窗这个漏斗流失的。
为了在设计阶段控制能源从建筑物的流失,降低能耗。本文结合国家出台的规范、标准的要求,对住宅建筑围护结构中的门窗的节能设计要求做简要阐述。
二、居住建筑节能设计标准的设计要求
我国地域辽阔,地形复杂,各地区气候差异悬殊。空气温度、空气湿度、太阳辐射、风、降水、积雪、日照以及冻土等都是气候的要素,也是影响建筑设计的重要因素。所以各地区房屋建筑设计亦不尽相同,房屋的内外结构、高度、造型及建筑材料等亦大相径庭。为了民用建筑热工设计与地区气候相适应将全国划分了五个区域,即:严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、和温和的区域。(图1:中国建筑热工设计分区图[1])
针对不同的区域国家建设部或地方政府也颁布实施了一系列的设计规范标准,例如:《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2010);《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》(JGJ75-2003);《贵州省居住建筑节能设计标准》(温和地区居住建筑节能设计标准)等。
尤其是针对建筑能源流失最大的门窗各地政府也颁布了相当相当严格的标准。例如:辽宁省,门窗的传热系数K要求:k≤1.8W/m2.K;山东省,门窗的传热系数K要求:k≤2.8W/m2.K;2004年北京市要求,门窗的传热系数K要求,k≤2.8W/m2.K,目前通过紧急制定,2011年门窗的传热系数K要求,k≤2.5W/m2.K;2005年天津市要求,门窗的传热系数K要求,k≤2.7W/m2.K,目前通过紧急制定,2011年门窗的传热系数K要求,k≤2.4W/m2.K;
河北省,门窗的传热系数K要求由2.8W/m2.K提高到k≤2.5W/m2.K;上海市,2010年门窗的传热系数K要求,k≤2.8W/m2.K;深圳市,门窗的传热系数K要求:k≤3.0W/m2.K。
因此对节能门窗的呼声也就越来越高。
三、节能门窗
(一)所谓节能门窗不仅要使用节能的型材,而且还要经过合理的设计,精确的加工。这样制作出来的门窗才是节能门窗。节能门窗型材是指:窗框的材料使用低导热系数材料制成的门窗产品(如塑料窗、木窗),或者将金属窗框做了隔热处理的型材加工的门窗才能称之为节能门窗(断桥铝窗、断桥铝木复合窗等)。节能窗型是指:1、各类平开形式的门或窗;2、大固定小开启的门窗。因为平开形式的门窗采用压紧式锁紧密封结构,气密性能好。只要有开启就会漏气现象,所以尽量设计小开启大固定的窗户。3、推拉结构的门窗由于自身结构的局限性,最好不要用在外门外窗上。因为密封好推拉就会不灵活,推拉灵活就会不密封,这是自相矛盾的,密封不好就不节能。例如在《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中就有强制性的规定“4.0.9建筑物1-6层的外窗及敞开式阳台门的气密性等级,不应低于国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检验方法》GB/T7106-2008中规定的4级;7层及7层以上的外窗及敞开是阳台门的气密性等级,不应低于该标准规定的6级。”[2]而推拉门窗很难达到要求。
(二)玻璃在门窗的节能设计中也很重要。有关研究资料表明,玻璃内表面的传热以辐射为主,占58%,这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失,最有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84,当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后,其辐射率可降至0.1以下。因此,用Low-E玻璃制造建筑物门窗,可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递,达到理想的节能效果。受不同地区的环境因素的影响,不同地区节能设计中能量的流向也是不同的。例如我国的黑龙江地区寒冷的冬季很漫长,这就要求门窗要留住室内的热量,但是又要让阳光照进室内增加室内的热量;但是在海南又常年处于炎热的夏季,这就要求门窗要把热量挡在室外。当门窗采用Low-E玻璃时,通过改变玻璃镀膜的位置(例如双层中空玻璃的镀膜位置可以为外片内侧或内片外侧)就可以改变玻璃反射辐射的方向。
四、结束语
随着科技的发展,各种新型材料也不断出现,这就为门窗的节能设计提供了更多的选择,也为设计、制作更高标准的节能门窗开辟了新的道路。
参考文献: