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摘要:建筑节能是目前建筑业频频提到的话题,但由于我国国情及各方面的原因,使得建筑节能得不到有效的实施。本文首先指出了建筑节能的必要性,在后一部分重点阐述了建筑节能的可行性措施。
关键字:建筑节能能耗围护结构保温
0 引言
人们创造的环境影响着人们的生活和精神健康,要使建筑的内部能够支持健康、高效的生活方式,可持续发展是关键。人类不能脱离全球系统,而是应该通过生态学的规律被整合到这个系统中来,形成人类、社会、环境三位一体的结合。在2007年国家提出了建设资源节约型社会和环境友好型社会的要求。国家从战略高度提出了可持续发展的要求,可见实现可持续发展的建筑节能是摆在我们面前的新问题,任重而道远。
1我国实施建筑节能的必要性和紧迫性
所谓建筑节能不仅是建筑本身的节能,且由城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物的形体变化、朝向;外围护结构保温、隔热的性能;门窗质量等许多综合性因素构成。建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程,建筑节能技术涉及了建筑技术、材料技术、能源技术、智能技术、仿生技术、废物再利用技术等,也涉及设计、施工、管理、政策法规等诸多部门,是一项全方位的、综合性的系统工程,也是一项长期而艰巨的任务。一个成功的节能建筑是一个能够与生物圈中的自然系统紧密结合,并且对这些系统有极少破坏性而最大限度积极影响的设计。
随着中国城市化进程的加快,越来越多的人口从农村转移到城市,建筑物的市场需求数量日益旺盛。截至2009年11月,我国房屋总面积已超过400亿平方米,每年以16~20亿平方米新增建筑面积趋势,到2020年将新增建筑面积200多亿平方米。建筑面积的迅速增加及采暖、空调、家用电器的普遍使用,导致建筑能耗持续上升。据统计,我国能耗总量居世界第二位,建筑能耗占总能耗约35%,而且建筑单位面积能耗是与我国气候相近的发达国家的3倍左右。2001年对我国部分省市住宅建筑能耗的调查数据显示,北方采暖地区的住宅建筑单位能耗明显偏高。目前中国建筑能耗中有50%左右时供热和空调设施,北方城市集中供热的能源主要以锅炉为主,供热输配管网保温隔热性能差,整个供热系统的综合效率仅为35%-55%,远低于发达国家80%左右的水平。
众多的统计分析数据表明,能源问题已成为我国面临的严峻挑战,能源短缺不容忽视。建筑节能是建筑业技术进步的一个重要标志,是贯彻国家可持续发展战略的一个关键问题。建筑节能是涉及人类生存环境的重大课题,其战略目标不仅是要节约有限的资源,造福子孙万代,更要为使用者提供一个健康、舒适、和谐的自然环境和空间。我国实行建筑节能势在必行。
2 我国住宅建筑节能举措
2.1 优化围护结构
住宅建筑围护结构指建筑物及房间各面的围挡物,如墙体、门窗、屋顶、地面等,其中直接与外界空气环境接触的围护结构称为外围结构,如外墙、外窗、屋顶等;反之即为内围护结构,如内墙、楼地面等。降低能耗的前提是满足居民的居住舒适度的要求,在建筑设计的角度,就是有效控制能量的无端消耗,最大条件下的节约使用能源。
2.1.1 墙体设计
外墙是围护结构的主体部分,外墙传热在建筑物总体传热中所占的比例较大。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更稳妥些。当前我国大多采用保温节能墙体,常用的围墙保温主要有:外保温、内保温、内外混合保温(中空加芯复合墙体)。
外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,使建筑达到保温节能的目的。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,从而使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷(热)桥,有利于结构寿命的延长。外保温具有适用范围广、保护主体结构延长建筑寿命、减少热桥、扩大使用面积等特点。目前,外保温技术的运用推广得到了很大发展,其中较为成熟的外保温技术有:EPS薄抹灰外墙外保温系统、胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温系统、EPS板现浇混凝土外墙外保温系统、EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统、机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温系统等。
外墙内保温是外墙的内侧使用聚苯板、保温砂浆等材料,从而使建筑达到保温节能的作用。外墙内保温有一个明显的缺陷:结构冷热桥的存在使得局部温差过大,从而导致产生结露现象。
内外混合保温是在设计与施工中,外保温施工操作方便的部位采用外保温,外保温施工操作不方便的部位采用内保温,从而实现了建筑保温节能的施工方法。混合保温可以提高施工速度,对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷(热)桥部分进行有效的保护,从而使建筑处于保温中。
2.1.2 外门窗保温
建筑物耗热量是由围护结构传热耗热量及门窗空气渗透耗热量两部分组成,一般情况下,建筑物的热交换,70%通过门窗,30%通过墙体和屋面。节能门窗要有良好的隔热保温性能,夏季能阻止热量进入室内,冬季能阻断室内热量传出室外。外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其建筑设计过程中的节能措施有以下几点:
(1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。
(2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。例如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而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;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
(3)改善住宅窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,可避免金属窗产生的冷桥;可设置双玻璃或三玻璃,并積极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少西欧窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
(4)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区即在室内与室外间设一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
2.1.3 屋面保温
选择地板、屋顶保温材料的同时,增加地板、屋顶保温层厚度可以提高保温隔音效果。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。
现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标,表观密度为110kg/m3~150kg/m3;导热系数为0.04W/m•K~0.06W/m•K;蓄热系数为0.09m2•K~0.11m2•K;抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m•n•Pa。这些指标都是保温性能好的材料所必须具备的。
此外,屋顶的设计与绿化已成为许多现代城市住宅的节能选择。2010上海世博会之上海案例馆“沪上生态家”的屋顶最显眼的就是一排整齐的“老虎窗”,是老上海石库门房子的典型标志,它是自然通风的一个重要通道,与此同时,自然风带来的凉爽还能降低空调的使用时间以及节约能耗。这是传统建筑与先进科技理性的有机结合,既美化了屋顶,又能起到良好的节能效果,且环保、可持续发展。
2.2 优化建筑位置及朝向设计
设计时,应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向,建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率,在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。只有建筑设计布局科学合理, 才能提高建筑节能效果。
2.3 新型节能措施
(1)充分利用太阳能资源
太阳能作为一种天然的洁净能源,是最好的可持续利用的再生能源,从长远来看,比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。它是住宅建筑设计上广泛推广的节能设计之一。将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内,建成本增加少,但节能效果很好。
(2)建筑供热系统的节能
建筑不仅应具有良好的围护结构热工性能,还要有优化的供能系统,两者结合组成一个有机系统工程,这个系统能有效运行的关键在于供能可调性。
3 结语
建筑节能目前在我国已经得到了一定的重视,我们有理由相信建筑节能会在可持续发展的需求下,不断的走向完善和成熟。建筑节能并非房地产一个行业的
问题,它需要国家的政策保障,需要设计人员的专业技能,需要全社會的共同参与,按照建筑节能设计新标准严格把好建筑节能设计关,监督好施工节能用材关,就能有效提高居住建筑节能效率,降低建筑能源耗费,节约居家生活成本,为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅,为国民经济可持续发展做出贡献。建筑节能是一个新起的,动态的,需要不断发展探索的建筑理念,随着建筑节能理念在我国逐渐受到重视,以及建筑节能技术的迅猛发展,相信在我国应用前景一定会更加广阔。
关键字:建筑节能能耗围护结构保温
0 引言
人们创造的环境影响着人们的生活和精神健康,要使建筑的内部能够支持健康、高效的生活方式,可持续发展是关键。人类不能脱离全球系统,而是应该通过生态学的规律被整合到这个系统中来,形成人类、社会、环境三位一体的结合。在2007年国家提出了建设资源节约型社会和环境友好型社会的要求。国家从战略高度提出了可持续发展的要求,可见实现可持续发展的建筑节能是摆在我们面前的新问题,任重而道远。
1我国实施建筑节能的必要性和紧迫性
所谓建筑节能不仅是建筑本身的节能,且由城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物的形体变化、朝向;外围护结构保温、隔热的性能;门窗质量等许多综合性因素构成。建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程,建筑节能技术涉及了建筑技术、材料技术、能源技术、智能技术、仿生技术、废物再利用技术等,也涉及设计、施工、管理、政策法规等诸多部门,是一项全方位的、综合性的系统工程,也是一项长期而艰巨的任务。一个成功的节能建筑是一个能够与生物圈中的自然系统紧密结合,并且对这些系统有极少破坏性而最大限度积极影响的设计。
随着中国城市化进程的加快,越来越多的人口从农村转移到城市,建筑物的市场需求数量日益旺盛。截至2009年11月,我国房屋总面积已超过400亿平方米,每年以16~20亿平方米新增建筑面积趋势,到2020年将新增建筑面积200多亿平方米。建筑面积的迅速增加及采暖、空调、家用电器的普遍使用,导致建筑能耗持续上升。据统计,我国能耗总量居世界第二位,建筑能耗占总能耗约35%,而且建筑单位面积能耗是与我国气候相近的发达国家的3倍左右。2001年对我国部分省市住宅建筑能耗的调查数据显示,北方采暖地区的住宅建筑单位能耗明显偏高。目前中国建筑能耗中有50%左右时供热和空调设施,北方城市集中供热的能源主要以锅炉为主,供热输配管网保温隔热性能差,整个供热系统的综合效率仅为35%-55%,远低于发达国家80%左右的水平。
众多的统计分析数据表明,能源问题已成为我国面临的严峻挑战,能源短缺不容忽视。建筑节能是建筑业技术进步的一个重要标志,是贯彻国家可持续发展战略的一个关键问题。建筑节能是涉及人类生存环境的重大课题,其战略目标不仅是要节约有限的资源,造福子孙万代,更要为使用者提供一个健康、舒适、和谐的自然环境和空间。我国实行建筑节能势在必行。
2 我国住宅建筑节能举措
2.1 优化围护结构
住宅建筑围护结构指建筑物及房间各面的围挡物,如墙体、门窗、屋顶、地面等,其中直接与外界空气环境接触的围护结构称为外围结构,如外墙、外窗、屋顶等;反之即为内围护结构,如内墙、楼地面等。降低能耗的前提是满足居民的居住舒适度的要求,在建筑设计的角度,就是有效控制能量的无端消耗,最大条件下的节约使用能源。
2.1.1 墙体设计
外墙是围护结构的主体部分,外墙传热在建筑物总体传热中所占的比例较大。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更稳妥些。当前我国大多采用保温节能墙体,常用的围墙保温主要有:外保温、内保温、内外混合保温(中空加芯复合墙体)。
外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,使建筑达到保温节能的目的。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,从而使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷(热)桥,有利于结构寿命的延长。外保温具有适用范围广、保护主体结构延长建筑寿命、减少热桥、扩大使用面积等特点。目前,外保温技术的运用推广得到了很大发展,其中较为成熟的外保温技术有:EPS薄抹灰外墙外保温系统、胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温系统、EPS板现浇混凝土外墙外保温系统、EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统、机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温系统等。
外墙内保温是外墙的内侧使用聚苯板、保温砂浆等材料,从而使建筑达到保温节能的作用。外墙内保温有一个明显的缺陷:结构冷热桥的存在使得局部温差过大,从而导致产生结露现象。
内外混合保温是在设计与施工中,外保温施工操作方便的部位采用外保温,外保温施工操作不方便的部位采用内保温,从而实现了建筑保温节能的施工方法。混合保温可以提高施工速度,对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷(热)桥部分进行有效的保护,从而使建筑处于保温中。
2.1.2 外门窗保温
建筑物耗热量是由围护结构传热耗热量及门窗空气渗透耗热量两部分组成,一般情况下,建筑物的热交换,70%通过门窗,30%通过墙体和屋面。节能门窗要有良好的隔热保温性能,夏季能阻止热量进入室内,冬季能阻断室内热量传出室外。外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其建筑设计过程中的节能措施有以下几点:
(1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。
(2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。例如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而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;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
(3)改善住宅窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,可避免金属窗产生的冷桥;可设置双玻璃或三玻璃,并積极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少西欧窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
(4)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区即在室内与室外间设一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
2.1.3 屋面保温
选择地板、屋顶保温材料的同时,增加地板、屋顶保温层厚度可以提高保温隔音效果。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。
现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标,表观密度为110kg/m3~150kg/m3;导热系数为0.04W/m•K~0.06W/m•K;蓄热系数为0.09m2•K~0.11m2•K;抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m•n•Pa。这些指标都是保温性能好的材料所必须具备的。
此外,屋顶的设计与绿化已成为许多现代城市住宅的节能选择。2010上海世博会之上海案例馆“沪上生态家”的屋顶最显眼的就是一排整齐的“老虎窗”,是老上海石库门房子的典型标志,它是自然通风的一个重要通道,与此同时,自然风带来的凉爽还能降低空调的使用时间以及节约能耗。这是传统建筑与先进科技理性的有机结合,既美化了屋顶,又能起到良好的节能效果,且环保、可持续发展。
2.2 优化建筑位置及朝向设计
设计时,应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向,建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率,在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。只有建筑设计布局科学合理, 才能提高建筑节能效果。
2.3 新型节能措施
(1)充分利用太阳能资源
太阳能作为一种天然的洁净能源,是最好的可持续利用的再生能源,从长远来看,比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。它是住宅建筑设计上广泛推广的节能设计之一。将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内,建成本增加少,但节能效果很好。
(2)建筑供热系统的节能
建筑不仅应具有良好的围护结构热工性能,还要有优化的供能系统,两者结合组成一个有机系统工程,这个系统能有效运行的关键在于供能可调性。
3 结语
建筑节能目前在我国已经得到了一定的重视,我们有理由相信建筑节能会在可持续发展的需求下,不断的走向完善和成熟。建筑节能并非房地产一个行业的
问题,它需要国家的政策保障,需要设计人员的专业技能,需要全社會的共同参与,按照建筑节能设计新标准严格把好建筑节能设计关,监督好施工节能用材关,就能有效提高居住建筑节能效率,降低建筑能源耗费,节约居家生活成本,为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅,为国民经济可持续发展做出贡献。建筑节能是一个新起的,动态的,需要不断发展探索的建筑理念,随着建筑节能理念在我国逐渐受到重视,以及建筑节能技术的迅猛发展,相信在我国应用前景一定会更加广阔。