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近年来,许多发达国家积极的进行超低能耗建筑的相关研究并建设了典型的示范工程。国内的相关工作也正逐步展开,如何从传统建筑设计方法转变为基于能耗指标控制的性能化设计方法是我国大范围推广超低能耗建筑的关键之一。本文基于此,分析了传统建筑设计与超低能耗建筑设计的不同,并提出了三种科学通用的超低能耗建筑设计方法,并对其进行了系统的分析,最后列举相关案例进行了研究。
关键词:
超低能耗建筑;能耗指标;性能优化设计方法
1传统设计与超低能耗建筑设计
1.1传统建筑设计
目前我国大多数建筑设计依旧是采用传统的设计方法,即依照我国现行的建筑设计规范以及建筑设计方法进行设计。以我国现行的《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)和各气候区《居住建筑节能设计标准》为例,其中详细的规定了建筑、暖通以及电气专业的节能性能指标,主要包括热工参数限值以及空调系统形式与设备能效限值等。传统设计方法最大的特点是分工明确(参考图1),以国家现行的相关设计标准为原则,以满足用户对建筑我各项功能需求为核心,团队各专业分别实现自身职责,相关工作人员只需要满足相关规范标准与建筑功能,就可以做出“合规”的设计。但施用传统设计方法存在一定的局限性,无法满足建设超低能耗建筑的目标,具体表现在四个方面。①传统设计在满足功能与安全性要求的同时,对设计大小无法进行有效把控,经常出现设计偏大,从而造成资源浪费、成本增加、设计闲置等问题;②我国现有的设计标准大部分分散在各个专业标准体系中大多数的节能条款归于分专业的技术标准,从而导致多数孤立节能技术的堆砌,并无法有效实现预期节能的目标;③实行建筑围护结构传热系数限值的要求并不能将建筑能量需求最小化,无法促进高标准建筑材料的研发使用;④传统设计存在一定的拘束性,不利于设计人员发挥自身主观能动性进行灵活设计,无法最大程度的提高能效。
1.2超低能耗建筑图1传统设计流程
目前,德国被动房作为超低能耗建筑的一种形式,在建筑行业内被广泛接受,一般来说,被动房最大供热负荷不超过10W/m2、供热以及制冷能耗需求量不超过15kW•h/(m2•a)、年度一次能源总消耗(其中包含生活热水、烹饪以及供热制冷)不超过120kW•h/(m2•a),所以,传统建筑设计仅仅实现了建筑功能,而超低能耗建筑设计则实现了最优化建筑性能的提升,即实现了能耗指标的性能化设计。相比于传统建筑设计分工明确的特点,超低能耗建筑设计则体现在各分支专业均以优化建筑性能以及达到终极能耗指标为中心(参考图2),从图2中我们可以清楚的看到整个建筑设计团队都有同一个核心目标,即能耗指标。①基于能耗指标的性能化设计具有低能耗指标作为明确的导向,从而协调各专业,使得各专业充分发挥设计师的主观能动性;②在初期设计阶段能够对建筑形体与围护结构热工参数进行严格的把控,从而将建筑能源需求最小化,并以能耗为导向,将被动优先与主动优化相结合,同时开展对建筑场地周围可再生能源应用潜力储能技术和能量回收技术潜力的相关研究工作;③该设计对整个建筑设计过程的具体节能措施并没有硬性的规定,而是以建筑能耗表现作为终极目标,从而优化整合适用节能技术与设计方案。
2超低能耗建筑设计方法
对于超低能耗建筑设计方法的探究,并不需要一些套用基于单独案例所得到的方法,也不需要一些刻板的技术指导,超低能耗指标的性能化设计所需要的,是能够凝练建筑设计要点的通用性与引导性强的方法以及完整设计流程的指导。笔者经过对国内外现有相关文献与典型案例的分析,考虑到建筑所在地气候特点的差异以及目标函数的不同,总结出了三种适用于超低能耗建筑的设计方法。
2.1关键参数限额法
关键参数限额法主要是以减少建筑耗能为导向,充分合理的利用建筑所在地的自然条件与气候特征,对外墙、屋面、外窗传热系数等建筑关键元素指标进行严格控制,并结合新型的高效新风热回收技术,从而基本满足用户舒适居住条件的设计方法。该方法并不依赖于可再生能源资源,所以不需要进行过多的模拟计算,从实质上将,该方法是对现有节能标准控制指标的提高,采用该种方法可以使建筑具备达到超低能耗建筑的潜力(该方法流程图参考图3)。使用关键参数限额法使得建筑物达到超低能耗具有三个主要技术特征:①对建筑围护结构热工性能与建筑整体气密性的提高。外墙、屋面、外窗以及楼板等围护结构的传热系数要达到规定的数值,从而最大程度的提高建筑保温隔热性能与气密性;②该方法充分利用了被动式技术技能,例如自然通风与采光、太阳能辐射与室内非供暖热源的充分利用,从而有效的降低建筑能源需求以及对机械系统的依赖;③该技术具有高效新风热回收系统,这能够有效保障室内空气质量以及热环境。
2.2双向交叉平衡法
双向交叉平衡法是以能耗指标以及舒适度为导向,在对建筑围护结构与高校新风热回收进行优化的同时,还考虑到再生能源的应用,由再生能源提供建筑所消耗的能量,从而确保建筑能量供需平衡的设计方法。使用双向交叉平衡法达到超低能耗有三个主要技术特征:①该方法充分优化了被动设计手段,对建筑体形系数、内外遮阳、自然通风以及自然采光等进行合理调节,对建筑围护结构参数限值进行严格把控,从而最大限度的减少建筑物对化石燃料的需求;②该方法主动优化并提高了系统性能,使用新型技术和设备,例如节能灯具、水泵以及变频空调等,从而有效提高能效;③该方法科学合理的利用可再生能源,例如太阳能、风能、浅层地热能以及生物质能等可再生能源,尽可能满足建筑能源需求。
2.3经济环境决策法
经济环境决策法主要是以低耗、舒适度以及经济性为导向,对建筑本身围护结构进行优化,并有效利用建筑周围环境以及可再生能源,考虑经济可行性因素,不断的对建筑设计方法进行优化,直至得到使得建筑物各项指标满足的设计条件与设计方法。使用经济环境决策法达到超低能耗有三个主要的技术特征:①要同时满足低耗、舒适度以及经济性三项指标,建筑设计初期就要围绕三项指标进行设计;②充分主动优化设计,循环计算优化,从而得到单个参数的最优取值以及系统的设计与运营方案;③经济可行性分析,对节能与投资之间的额关系进行决策,从而选择合适方案。
3案例研究
中国新疆自治区某工程,该工程建筑区域为7667.9m2,包含地上(商业餐饮与酒店)6层,地下2层(超市与车库),该建筑被动式建筑面积为4361.6m2,该建筑的建成标志着中亚严寒干热气候区有了手动接近零能耗的标志性建筑。该建筑采用上文所提到三种方法中的关键参数限额法进行设计,以建筑能耗目标为导向,其中生活热水、供热、供冷以及生活用电总能耗限额为54kW•h/(m2•a),其耗能仅为每平方米1.5m3燃气,设计流程图参考图3。主要步骤如下。
3.1规定围护结构热工参数限值
规定围护结构热工参数限值,做好了防止热桥与加热隔热的措施。外墙等围护结构K值上限为0.15W/(m2•K),窗户玻璃K值上限为0.80W/(m2•K)。热桥K值上限为0.01W/(m2•K)。另外,屋顶增加了相应的绿化设计以提高建筑物保温隔热的性能,对供热管道、设备要求,做好了保温以及严格密封处理。
3.2自然通风及采光
其次,在进行自然通风与采光的设计中,多利用了自然光与自然冷源,从而有效减少照明能耗与空调。在建筑一至三层还设有中庭,并采用电动开窗器以及电动外遮阳,确保了建筑良好的自然通风采光。
3.3建筑能源系统设计
3.3.1制冷空调系统
该建筑处于严寒干热气候区,夏季需降温加湿,所以制冷空调选用高温水与干工况,选用地面辐射供冷,供回水温度为16~21℃,高性能冷水机组设计工况下,系统能效达到了14.9,且不接露。
3.3.2供热空调系统
选用了落地式冷凝模块低温以及高温燃气锅炉作为建筑供热与供水。一次侧循环水泵耦合连接二次侧变频节能水泵,可以根据建筑负载以及室外气温,对锅炉工作数量以及输出大小进行自动调节。其中,高温燃气锅炉可提供60~80℃热水,最高热效率大97.4%。
3.3.3新风热回收机组
该建筑热回收率达75%,有效的保证了室内空气质量以及能源的节约。该项目的设计要点是确保关键指标不超过规定限值,进而达到终极能耗指标。例如德国的度纳幼儿园,通过对围护结构传热系数的严格把控,不用可再生能源系统,也可以达到不超过120kW•h/(m2•a)的能耗指标。
4结语
超低能耗建筑的发展是需要从多方面进行落实的,推行超低能耗建筑是我国实现可持续发展的必由之路,所以我国要对超低能耗建筑方面加大研究力度,制定适合与各地区的科学的各项能耗指标工作,实现超低能耗建筑的广泛应用。
参考文献
[1]李晓光.基于实际案例分析超低能耗建筑设计方法[J].建筑建材装饰,2017,16(3):23~56.
[2]王永飞,张世发.被动式超低能耗建筑设计基础与应用研究[J].建筑工程技术与设计,2016,27(31):165~210.
[3]李君.被动式超低能耗建筑设计基础与应用分析[J].工程技术:全文版,2016,24(8):30~39.
2009年,哥本哈根世界气候大会的主题是“低碳”
2010年6月18日,欧盟提出了各成员国从2020年12月31日起,新投资建设的建筑房屋的能耗指标都要达到零。
2012年,德国又进一步提出:从2019年起所有办公用建筑要建成零能耗房屋,2021年起所有公寓住宅要建成零能耗房屋。
2013年1月1日,我国制订出了《绿色建筑行动方案》,方案里要求各部门切实抓好新建建筑节能工作,大力推进既有建筑房屋的节能改造,推荐应用可再生能源,加强公共类建筑节能管理,加快绿色节能建筑的相关技术研发推广,更要发展使用绿色装饰建材。
以上提到的零能耗房屋,低能耗建筑就是现在越来越流行的具有专业名称的被动房。最早是由德国建筑物理学家Feist博士在1980年创建的理念。被动房是一种不需要主动热能或电能需求的超低能耗建筑,总体节能效果可达92%,代表了目前国际建筑节能需求的最高水平和未来节能减排的发展方向。
随着我国社会的发展进程日益加速,人类生活水平的逐步提高,能源需求日趋增多,发展带来的能耗损失也随之成倍增长,节能减排成为首当其冲的目标之一,遏制能源损耗的源头也是刻不容缓的。这里面尤为关键的就属建筑能耗,其占了社会总能耗的45%左右,而建筑能耗中门窗的损耗又占去了建筑能耗的51%,也就是说,建筑结构上,从外门窗上跑掉了社会总能耗的20%左右,我国的气候环境与部分欧美国家比较接近,但我国现有的门窗保温性和气密性能都不及欧美国家现有门窗性能的一半,这个情况对于我国现在的社会发展来说可是相当严重。所以国家必须要开始着手出台标准.要把降低能源消耗和减少各类污染物排放总量确定为国民经济增长和社会进步发展的重要指标,把粗放式的增长模式改成精细式的增长模式,把节能减排,绿色生活作为调整经济结构,加快经济发展方式的重中之重。因此如何减少甚至遏制从门窗流失的能源,成为了如今很多门窗企业所要面临的重要课题之一。
说了那么多,可以看出我国对于建筑结构节能的发展要远晚于发达国家,要赶上发达国家的标准,就意味着我国必须有要在每个领域及阶层中,都切实的采取必要的节能措施与指标。从20世纪80年代初期开始发展至今,我国制定的的节能政策指标也历尽了从北向南、由低到高的过程。节能政策的演变过程见下表1:
据业内消息上海市将在2016年出台建筑外门窗节能指标要低于2.0 W/(m2・K)的规定,也拉响了各个门窗生产企业对于节能门窗开发的号角。
主持人:请问迈克尔先生,绿色医院建筑设计具有哪些特殊性?
迈克尔.普鲁斯:国际高科技绿色医院设计还包括了气象设计师。他们是绿色建筑设计的专业工程师。他们使用昂贵的软件来模拟建筑设计和机电工程的联系。他会参照其他类似医院建筑设定基准线,通过节能计算来建议建筑节能的改善程度。这种绿色科技的考量不仅可以减低能耗,而且还能创造出舒适的室内环境,也极大改善了医院的卫生条件。气象设计大大增加了设计成本,因此在中国很难通过整个项目过程来实现这一增值服务。
照理而言,应该考虑缩减医院的规模而提高其效率。按照德国理解,完善的功能布置和专业的医院管理也是绿色医院的一个方面。优化并缩减病人的等候时间和住院时间有助于改善医院的卫生、能耗、护理质量和公共形象。在德国我们有个说法:质量高于数量!
主持人:请问迈克尔先生,采用适宜技术如何实现“绿色”医院的保证?
迈克尔.普鲁斯:绿色医院建筑的实质是实现可持续发展,强调的是实事求是和因地制宜。所以,在发展绿色医院建筑时,在生态策略上要考虑因地制宜,应采用适宜技术。
常规的绿色建筑技术主要有墙体保温、照明、太阳能发电、地源热泵等节能技术,污水分流、雨水回用、中水处理等节水技术,还包括节地技术和节材技术。医院建筑与其他建筑不同,构造更为复杂。医疗区域有门诊区、急诊区、住院区、试验区、检查用房以及净化区域的手术室、ICU等,配套设施包括垃圾污衣回收点、空泵站房、液氧站、医疗污水处理中心等。除了常规的节能措施外,还应采取一些包括热回收技术、冰蓄冷技术、智能化综合管理、垃圾自动回收等新方式。
主持人:请问迈克尔.普鲁斯先生,未来的绿色医院建设如何需要进一步完善标准、制度?您觉得德国有什么可以借鉴的经验?
迈克尔.普鲁斯:必须考虑采取相对国家最低标准而言较高的标准,比如美国绿色建筑LEED健康医疗建筑部分的标准,德国DGNB质量标准或者中国绿色医院建筑评价标准。所有这些建筑标准在中国都有相应的审核机构,他们会提供更多信息。
确定所选择的标准必须格外慎重。一方面它会增加建筑成本,另一方面质量必须可控和可审核。就医院建筑而言,奥地利医院目前执行的“被动建筑节能标准”,目前来说并不可行,它将使建筑成本增加大约200-400%。举例说,为了避免任何热量或者冷量流失,超低能耗建筑的三层玻璃窗隔热层为25-40厘米。
为什么建筑项目会如此复杂?能否像生产汽车一样建造一所绿色医院呢?答案是可能的。交钥匙一站式地提供了所有解决方案:概念、金融工程、项目发展、设计、规划、建筑、设备、运营和管理。整个过程像工厂一样被组织起来。大多数交钥匙工程的提供者,如奥美德,会和大型国家投资人或政府机构签订包括成本、工期、质量和节能标准的合同。交钥匙工程提供者必须按照合同约定的工期和成本框架完成项目,如果不然他将付出额外的代价。他甚至会因为质量和能耗而负责。你购买了一座绿色医院,你就会得到一所绿色医院!
【关键词】建筑节能,围护结构,建筑能耗
中图分类号:TE08 文献标志码: 文章编号:
引言:
建筑围护结构系指墙体、屋面、地面以及门窗,其保温、隔热、密封性等工作性能的提高,可以大大降低建筑物能量负荷,从而减少建筑设备的能耗、节省能源。所以提高建筑围护结构的热工性能是建筑节能的一项重要措施。在建筑物的四大围护结构门窗、墙体、屋顶和地面中,以面积与能量损失率计,第一位的是门窗,其次是墙体,最后是屋顶。又数据表明,从门窗跑掉的能量约占建筑使用过程中总能耗的50%,其耗能约是墙体的4倍、屋顶的5倍、地面的20倍。
因此,门窗、墙体及屋顶这三种围护结构的节能技术就成为建筑可持续发展关注的焦点。围护结构节能主要发展方向是,开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术,以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能,减少围护结构的能量损失。特别值得指出的是,围护结构节能建设的投入产出比很高。有资料表明,要使建筑节能率提高20%至40%,其增强围护结构的投入只需比总投资提高3%至6%即可实现,节能收益不可忽视。为此,通过以下几个方面阐述提高建筑围护结构的措施。
一、建筑节能材料
1、建筑墙体节能材料建筑材料的选择直接影响建筑的耗热量,其所用材料的保温性能: 其一是要满足结构要求, 如承载、抗剪等方面的要求, 需要外墙材料具有较高的结构强度; 二是满足保温要求, 又需要外墙材料具有较低的导热系数。节能建筑的外墙若采用单一材料, 其满足保温要求的厚度一般都超过满足结构要求的厚度。根本的出路, 则是把结构层与保温层分开, 用强度指标较高的材料作为外墙结构层,用高效保温材料作为外墙保温层, 两者结合起来, 形成墙体厚度适宜,既满足结构要求又满足节能保温要求的复合。空心粘土砖墙体、混凝土砌块墙体稻草板墙体,新型VIP真空隔热板墙体以及墙体节能与太阳能的利用等目前都在不断完善发展,应在具体使用过程中根据其自身特点进行。
2、节能建筑的门窗材料在建筑围护结构的四大构件中,门窗的绝热性能最差,是影响室内热环境和建筑节能的最主要因素,占建筑围护构件总能耗的近50%。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量选择导热率较小材料提高门窗本身的保温性能。
建筑门窗一般由门窗框材料、镶嵌材料和密封材料构成。门窗框材料有木材、刚材、铝合金、塑料和复合材料等。经过复合、表面处理后的材料(铝合金与高性能工程塑料复合的铝合金型材,经粉末喷涂、佛碳喷涂等表面处理)占目前的主要地位。镶嵌材料常见的为玻璃制品,能作为节能玻璃的当前已有抽真空玻璃、可调节玻璃等,特点是控制窗户散热、降低窗户太阳辐射。密封材料主要有定型(密封条)和非定型(密封胶)材料。目前不少地方出台标准,如天津市城市建设与交通委员会的地方标准(DB29-164-2010《天津市节能门窗技术标准》,要求隔热铝合金门窗一律采用Low-E双玻中空玻璃或三玻中空玻璃,中空玻璃间隔层厚度不小于12mm,以保证隔热铝合金门窗达到节能指标要求;二是对节能门窗使用的主要材料和辅助材料分别作了详细规定;三是标准依据住房和城乡建设部节能门窗标准热工软件,编著了外窗型材玻璃配置传热系数模拟计算表,提供了使用塑钢材料、铝合金材料加工门窗的数值。
二、建筑保温
1、外墙 目前,外墙外保温逐渐替代外墙内保温和夹心保温,成为今后墙体保温的发展趋势。国内外墙外保温市场的主流材料分为两大系统:聚苯颗粒保温砂浆系统、聚苯板薄抹灰系统。两大系统又可细分为四类产品 1. 聚苯颗粒保温材料 2. EPS发泡聚苯乙烯保温系统 3. XPS挤塑聚苯乙烯保温系统 4. EPS现浇砼外墙外保温系统。但是由于中国地域辽阔,各地的气候差异很大,目前国内还没有形成统一的行业标准,各类材料在各地应用情况又各不相同,对外墙外保温系统的选择必须慎重。
2、外窗要加强外窗的保温性能,必须提高外窗的气密性。首先,可使用密封性能良好的门窗材料,在门窗框与墙间的缝隙处使用弹性轻型材料,框、扇、玻璃之间也应用密封材料可靠密封。其次,要注重组装精细度。过硬的组装操作技术, 严格的工艺要求和工序安排, 完善的质量监督验收制度, 才能保证每一樘窗户都达到节能要求。
3、屋顶屋顶作为建筑物护结构之一,在建筑节能方面具有重要作用。目前主要是对平屋顶、坡屋顶、屋顶绿化、蓄水屋顶、可控性玻璃屋顶等的节能设计分析,探讨屋顶节能的相关问题,力求在造型美观的前提下,更好地实现建筑节能的目标。
4、围护结构热桥部位的保温要求热桥是指在围护结构的主体部分中存在着保温能力远低于主体部分的嵌入构件。在节能建筑绝热保温中,热桥点就成为了围护结构的薄弱环节,只有了解工程的实际情况和熟悉建筑物的实际构造,针对热桥不同类型及其耗能特点,选择合适的设计方法,结果才能科学准确。
结束语:
建筑节能材料的选择及应用是实现建筑节能的最基本的条件,各国在建筑维护结构中均采用了大量的新型建材和保温材料,并且取得显著的社会效益和经济效益。因此,推进建筑维护结构节能技术,全面启动建筑节能有关工作具有非常重大的意义。
作者简介:但敏,(1984~),女,湖北人,内蒙古建筑职业技术学院建筑工程系讲师,主要从事建筑工程的教学和科研工作,.
参考文献
【1】周进建筑围护结构节能技术【M】,专家讲堂,2010
【2】薛志峰超低能耗建筑技术及应用【M】 北京:中国建筑工业出版社,2005
【关键词】建筑墙体;屋面;保温隔热;承重;复合构造
中图分类号:TU111.4+1文献标识码: A
最近几年,伴随着我国建筑行业的不断发展,建筑商品的逐渐增加,建筑能耗在整体能耗中的比例也逐渐提高,在当前可持续发展观念逐渐深入的形势下,学习并掌握好如何提高普通建筑物的保温隔热措施不仅造福了人类,也是我国国民经济发展的必然趋势。
一、常用的保温隔热材料及性能
1、矿物棉。岩( 矿)棉和玻璃棉统称为矿物棉,属于无机材料。具有良好的保温、隔热吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性;导热系数λ≤0. 044 W/m·k,岩棉制品在建筑上可用于钢结构、砼和砖石结构的屋面、外墙、隔墙和幕墙的保温以及高温管道保温。
2、聚苯乙烯泡沫塑料。是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数λ≤0. 041 W/m·k,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温隔热材料中占有率很高。
3、硬质聚氨酯泡沫塑料。具有非常优越的绝热性能,它的导热系数λ≤0. 0237 W/m·k,是其它材料所无法与之相比的,其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,但因其价格较高且易燃,因此限制了它的使用。
4、胶粉聚苯颗粒保温砂浆。是以预混合型干拌砂浆为主要胶凝材料,以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料,加入适当的抗裂纤维及多种添加剂按比例配制而成。导热系数λ≤0. 060W/m·k,该材料保温隔热抗结露性能好,抗压强度高,粘接力强,附着力强,耐冻融、干燥收缩率及侵水线性变形率小,不易空鼓和开裂,是适合中国国情的保温材料。
5、玻化微珠保温隔热砂浆。是以玻化微珠为轻骨料配制而成的一种墙体无机保温隔热砂浆,且可用于屋面的保温隔热。导热系数λ≤0. 065W/m·k,具有强度高、质轻、保温、隔热好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点,适用于节能50%以上的夏热冬冷、夏热冬暖、温和地区建筑的外墙内、外保温、屋面保温隔热节能工程。
二、普通建筑物的保温构造和保温层布置方式
1、保温构造
对于室内热环境条件有要求的房屋建筑而言,热工设计与构造设计是相辅相成、密不可分的,为此要对保温构造方案作些介绍,保温构造可分以下几种类型:
(1)保温、承重合二为一
如承重材料或构件除具有足够的力学性能外,同时还具有足够的热阻值,就能二者合为一体,例如混凝土空心砌块等。这种方式构造简单、施工方便,多用于低层或多层墙承式建筑。
(2)单设保温层
在房屋建筑中,由于承重层必须采用强度高、力学性能好的材料或构件,但这座材料的导热系数大,在结构要求的厚度内,热阻远不能满足保温的需要。为此,必须用导热系数较小的材料作保温层,铺设或粘贴在承重层上。
(3)复合构造
当单独用某一种方式不能满足功能要求(其中包含保温要求)时,或为达到这些要求而造成技术经济不合理时,往往采用复合构造。这样既能充分利用各种材料的特性,又能经济、有效地满足包括保温性能要求在内的各项功能要求。
2、保温层布置方式
(1)保温层在承重层内侧,常称内保温。其特点是保温材料不受室外气候因素的影响,无须特殊的防护;且在间歇使用的建筑空间如影剧院观众厅、体育馆等,室内供热时温度上升快;但对间歇采暖的居室等连续使用的建筑空间则热稳定性不足。
(2)保温层在承重层外侧,常称外保温。其特点热容量很大,房间热稳定性较好;对防止或减少保温层内部产生凝结水和防止围护结构的热桥部位内表面局部凝结都有利;降低了主体结构内部温度应力的起伏,提高了结构的耐久性;施工时对室内使用状况影响小。
(3)将保温层布置在两个结构层中间,这种方式可使保温层两侧都有所防护,且对保温材料的强度要求不高。但如两侧结构层都是非透气性材料,则应严格控制保温材料的湿度,更要防止外界水分的渗入,否则保温层将长时间处于潮湿状态下,使围护结构达不到应有的保温标准。
三、保温隔热措施在普通建筑中的具体应用
1、建筑墙体的保温隔热措施
根据当地气候的特点,本着节约能源、节约成本、保护环境和可持续发展的战略原则,提倡低能耗和超低能耗建筑,在满足相关规范的前提下,墙体保温隔热应以墙体材料自保温和采用内保温相结合,这样可降低建造成本,降低安全风险。墙体保温隔热可根据墙体材料选择具有防潮、隔热、透气、防火、耐老化、吸湿性小、导热系数低、质地轻、坚固耐用、附着力好等优点的有机或无机保温材料,或无机与有机相结合的优质高效的复合保温材料或复合系统,特别是以工业固体废弃物为主的复合型优质高效保温隔热材料及无机保温砂浆( 如玻化微珠无机保温砂浆) 等。在河南地区对外墙的保温主要是对外墙采用粘贴聚苯乙烯板的外保温方法进行保温。
2、建筑屋面的保温隔热措施
2. 1 平屋顶的保温层
(1) 正置式屋面( 外保温屋顶) 保温。是将保温层设在结构层之上、防水层之下而形成封闭式保温层。这种屋面保温形式是把保温材料做在屋顶楼板的外侧,让屋顶的楼板受到保温层的保护而不至受到过大的温度应力。通常做法是在楼板上设置绝热材料,在绝热材料外侧设置防水层和保护层。这种保温措施能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4 ℃。
(2) 倒置式屋面保温。是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,把保温层放在防水层的上面,防水层作在保温层和楼板的界面上,保温层上部的保护层有良好的透水和透气性能。这种屋面构造能有效地避免内部结露,也使防水层得到很好的保护,屋面构造的耐久性也得到提高,但对保温材料的拒水性能有较高的要求,选择时应以保温材料本身绝热性能受雨水浸泡影响最小为原则。倒置式屋面保温能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4 ℃,可使防水层的使用寿命延长2 ~ 4 倍。
2. 2 平屋顶的隔热
(1) 通风隔热屋面。在屋顶中设置通风间层,使上层表面起着遮挡阳光的作用,利用风压和热压作用把间层中的热空气不断带走,以减少传到室内的热量,从而达到隔热降温的目的。
(2) 蓄水隔热屋面。在屋顶蓄积一层水,利用水蒸发时需要大量的汽化热,从而大量消耗晒到屋面的太阳辐射热,以减少屋顶吸收的热能,从而达到降温隔热的目的。
(3) 种植隔热屋面。在屋顶上种植植物,利用植被的蒸腾和光合作用,吸收太阳辐射热,从而达到降温隔热的目的。
(4) 反射降温屋面。利用材料的颜色和光滑度对热辐射的反射作用,将一部分热量反射回去从而达到降温的目的。
四、结语
总之,普通建筑物应系统地综合采取各种节能措施,做到各个方面的恰当匹配,实现系统的优化平衡。同时也应发掘出一些具有地方特色的适合特定地区使用的新型绿色环保的墙体、屋面保温隔热材料及其它新产品,以适应我国建筑节能工程的实际需求。
参考文献: