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建筑节能的技术措施及其效果

1引言

建筑节能主要是指在建筑整个施工过程中所有环节所节省的能耗的总和。建筑能耗问题存在于建筑物的选址到投入使用的各个环节当中。为此若想履行好建筑节能,就需要将节能技术充分的运用到工程建筑的各个领域各个环节当中,并对建筑所产生能耗的各个环节进行科学的管理,从而减少环境污染,为建筑事业的协调可持续发展开拓道路。

2建筑外围护结构节能设计

建筑节能是通过降低建筑物的耗热量损失来提高能源利用效率。建筑的外围护是控制建筑能耗的重要因素,主要包括以下几点内容:

2.1建筑物的朝向

建筑节能应考虑朝向与建筑节能的关系。坐北朝南的建筑能避免太阳的东照西晒,降低日照对建筑的不利影响。除此之外,还要考虑当地的气候条件,冬季宜利用日照并避免冬季主导风向,夏季充分利用自然通风。建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向,选取受气候变化最小的方向。

2.2建筑物的体形

合理的建筑体型能够减少建筑物与外界的热量交换,在相同条件下,建筑物的体形系数越大,单位面积散热量也越大,对建筑节能越不利。正确处理好建筑外形的多样性与节能的关系是设计中应该引起重视的问题。一般情况,建筑的外形越简单表面积越小,热量交换也越少。设计中一般遵循造型简洁、完整,尽量避免复杂的轮廓线。

2.3建筑物的平面布置建筑物在平面布置时,如果布局巧妙,会带来一种比较好的节能效果,令人较为满意。例如在建筑物的东侧或西侧,布置电梯、楼梯、管道井、机房等,这样可以有效阻挡日照。

 

2.4建筑物的门窗

建筑外门窗是是建筑物热交换最活跃、敏感的部位,是墙体热损失的5~6倍。因此,在保证日照、采光、通风、观景要求条件下,合理设置建筑物的门窗,有助于组织并诱导自然通风,既起到节能作用又克服了室内空气差的弱点,达到理性节能效果。

2.5建筑物屋顶

受阳光照射的建筑屋顶因其表面温度比其他结构高得多,对室内温度影响很大,顶层出现冬冷夏热的现象很普遍。对此,除需要采取屋面隔热保温措施外,还可以在建筑节能设计时将顶层作为通风隔热层或设备间等,形成二次隔热,减小屋面温度对建筑的影响。例如,在炎热地区可以在顶层设置蓄水池(游泳池)等来降低屋面温度。

2.6建筑外墙

墙体是建筑物围护结构的主体,应选用保温性能好、蓄热能力强的材料来降低建筑物的耗能量,达到建筑节能的效果。

3建筑节能设计的相关问题

3.1建筑的热工设计

建筑的热工设计有几点要求,分别是:

(1)在计算围护结构的传热系数时,要严格控制,具体要求如下表:

 

 

(2)遮阳系数≤0.5。

(3)在计算外窗的气密性时,要根据《建筑外窗气密性能分级及检测方法》,保证气密性不低于4级水平。

(4)在计算窗墙比时,公共建筑要保证小于0.7,而住宅建筑要保证小于0.3~0.5。

(5)根据建筑物性质及层数不同,当计算建筑体型系数n时,要按建筑物外表面积/建筑物体积来计算,如公共建筑n≤0.4,住宅建筑n≤0.3。

3.2暖通空调设计

在建设节能设计中,对于暖通空调设计,要保证住宅建筑满足几点要求,分别是:

(1)供热管网要加强保温。

(2)热源总负荷要与单体设计计算热负荷相匹配,避免大马拉小车。

(3)采暖用户要有分户热计量装置,每组暖气要有温度控制阀,分户计量收费尚存困难。

(4)循环水泵功率要严格计算,正确选择,避免运转功率过高费电。

(5)供热管网要有水力平衡阀,做到水阻力平衡。

而公共建筑要满足:

(1)限制用电直接采暖。

(2)控制水泵功率。

(3)制冷机组要限定cop值,即机组要保障一定的能效比。Cop应大于2.8。

(4)要逐时进行冷、热负荷计算。

(5)新风、排风要有热回收装置,回收率不小于40%。

(6)温度、风量等要有控制调节装置。

4建筑节能设计计算的常用公式

在进行建筑节能设计计算时,对于公共建筑要先弄清楚工程概况的具体内容,例如层数、朝向、建设地点、建筑体积、阳台类型、外表面积、体形系数等,从而来确定节能方案,计算外墙平均传热系数,统计建筑体积、外表面积,计算各部分围护结构的传热系数,计算不同构造外墙的传热面积和传热系数,最后验算围护结构热桥部位内表面温度。而对于住宅建筑,要判定是否满足三个条件:条式S≤0.35,点式S≤0.4;Ki≤限值;窗墙面积比≤规定的数值。如果满足上述三个条件,再按不同朝向的窗墙面积比,进行后续计算。主要的计算公式有:

(1)体形系数:S=F0/V0;

(2)热阻(单一材料层):R=δ/λ;

(3)热阻(多层围护结构层):R=R1+R2+……+Rn;

(4)传热系数:K=1/R0=1/(Ri+R+Re),其中:Ri=0.11(0.115),Re=0.04(0.043);

(5)导热系数见下表:

 

 

5建筑节能的技术措施

5.1围护结构节能技术

在进行围护结构节能工作时,可以综合考虑建筑物的通风、遮阳、自然采光等,采用新型高效保温绝热材料以及复合墙体,增加窗玻璃层数,使用低辐射玻璃,加强对玻璃的封装性和绝热性控制,改善门窗绝热性能,采用节能屋面,例如高效保温材料保温屋面、架空型保温屋面、浮石沙保温屋面和倒置型保温屋面等,这样不仅可以有效降低室内空气与室外空气的热传导,还能够带来非常显著的节能效果。

5.2采用照明节电控制系统

采用先进的照明控制系统,用先进的照明控制器具和开关对照明系统进行控制。在道路照明系统,采用道路照明控制系统,通过控制电压波动的手段,克服电压波动对道路照明和照明产品寿命的影响,以达到较好的照明及节能效果。在室内照明控制中,主要采用声控、光控、红外等智能化的自动控制系统,减少照明用电和延长照明产品寿命。

5.3空调节电技术措施

由于空调在人们日常生活工作中占有重要地位,其拥有量很多,能耗也比较大,因此,要加强空调节电技术的研究,大力推广高效节能空调和蓄冷中央空调,减少民用空调待机损耗,对中央空调采取组控、轮控的方式,调整商用空调温度,加强对大型中央空调的设计、安装、运行管理,提高大型中央空调水源侧和负荷侧的进出水温差、对中央空调系统进行节能改造,这样既可以降低空调负荷,节约空调用电,还对保障电网安全运行,缓解电力供需矛盾具有十分重要意义。

5.4新能源和可再生能源利用技术

加强新能源和可再生能源的利用,是一项拥有非常广阔的市场、前景十分诱人的节能技术途径,其节能效果主要体现在以下几个方面:

(1)寒冷地区,在建筑中应用中低温地热采暖,可以节约常规能源,减轻大气污染,提高生活质量,降低采暖费用。

(2)在广大城镇和农村大力推广应用太阳能热水系统,为居民提供洗澡热水和其他生活热水,是我国在建筑中应用新能源和可再生能源最为成功的项目。

(3)被动式太阳能技术成熟、增加投资少、节约能源、有利环保,是解决广大农村冬季采暖的好办法,在我国采暖区的广大农村应用市场广阔。

(4)地源热泵系统是一种先进的新型环保空调设备,既可节电,又可降低费用,同时还可以提供生活热水,在城市商业建筑和民用住宅中的市场潜力很大。

6结语

综上所述,建筑节能是发展建筑业的需要。由于我国在建筑节能领域,技术水平远远不能达到国际先进水平。因此,我们要加强合作与交流,重视建筑节能工作,加大科研投入力度,强化建筑节能意识,在建筑设计中要正确处理好节能与建筑的使用要求、建筑造型及立面要求的矛盾,最终才能设计出低能耗的建筑作品。

参考文献

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[5]谢浩,徐宇龙,张伦琳.建筑节能问题[J].住宅科技.2002,(12):89~90.

作者:张健 来源:中华民居 2013.02 点击数: 发布时间:2013年12月25日
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