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关键词:建筑节能 照明 措施
Abstract: In this paper, it is combined with the author's work experience of many years. This paper briefly describes the design principles of building energy saving, energy saving method in power distribution system, discusses the electrical energy-saving technology modernization construction in our country energy-saving lighting etc..
Keywords: energy-saving building; lighting; measures;
中图分类号: F407.6 文献标识码:A 文章编号:
1 建筑节能设计原则
建筑电气节能设计作为建筑工程的重要组成部分,是一项系统工程,需要从工程整体角度加以考虑设计。不能盲目为追求节能效果,而忽略了整体功能、进度规划、成本控制等相关问题。
1.1 实用性
常用建筑的设计都以人的基础活动为中心,因此建筑物的照明亮度、色温,以及空间的舒适性需要合理设计。建筑电气的节能设计还需要依据建筑物的功用,为其提供相应的设计方法。建筑电气的技术应用必须要满足建筑物创造的环境要求,为建筑设计中的设备提供能源供应。
1.2合理性
节能设计最终需要衡量的是能源的总体消耗量,在设计过程中必须采取相应的措施。从整个供电系统出发,采用ABC分析方法,确定不同区域、设备、线路等相关要素的用电及其能源损耗情况。有针对性的进行设计改善,降低能源损耗。在整个发展过程中,应综合考虑传输线路上的电能消耗和建筑电气设备自身电能消耗。
1.3经济性
建筑电气节能设计要服务于建筑的整体经济规划。避免用于节能设计导致节能设备及材料的不当或过度使用。节能所增加的时间效益和经济效益在未来的建筑物使用过程中应得到合理回报。
2 供配电系统节能方法
2.1 负荷计算
(1)工程项目总用电量的计算在不同的阶段应采用不同的方法。规划阶段一般采用负荷密度法,方案阶段宜采用单位指标法,初步设计
及施工图设计阶段可采用需用系数法。
(2)选择合适的系数。不同的用电设备对应不同的需用系数,而相
同的用电设备,由于运行数量不同,其需用系数也会不同。
(3)参考成熟的数据。不同的建筑性质有不同的用电指标,而相同
的建筑性质在不同的地区其用电指标也有差别。
(4)优化系统的运行方式。对空调系统、给排水系统、电梯、照明等用电设备进行程序化、智能化控制,使各种用电设备在每天的不同时段或每年的不同季节均运行在最经济合理的状态。
(5)力求配电系统的三相平衡。对照明负荷、分体空调、热水器、插座等单相负荷的配电不仅是在图面上配平,而是要从实际使用情况来判断运行时是否真正能达到三相平衡。
2.2 提高功率因数
(1)选择各用电设备时,应将其功率因数作为一个重要指标,选型
时应优先选用功率因数指标较好的设备,从而保证配电系统有一个较高的自然功率因数值。
(2)当配电系统中自然功率因数达不到电网规定要求时,必须采
用电力电容器进行补偿。
(3)电容补偿可根据实际情况分为:高(中)压补偿、低压补偿;集中补偿、就地补偿;手动补偿、自动补偿;或多项结合等方式。
(4)无功补偿设备应适当靠近无功源,低压用电设备产生的无功
功率宜由低压侧的电容器来补偿,高压用电设备产生的无功功率则应
由高压侧的电容器来补偿。
3 照明节能
3.1 利用天然光源
建筑电气节能工程中的一个较为主要的内容是如何科学合理使用自然光。随着人们对能源和环境保护的日益关注,建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视。天然光源是取之不尽、用之不竭的能源。在照明节能的实施工程中,应当充分加以利用,制定建筑物的采光标准,确定采光方式,将采光和照明有机地结合起来。白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。同时,室内引入阳光既能节约照明能耗,又有助于提高室内温度,对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义。目前应用的方法主要有:
(1)导光管法。即用导光管将太阳集光器收集到的光线传送到室
内需要采光的地方。
(2)采光搁板。从某种意义上说,采光搁板是水平放置的导光管,它主要是为解决大进深房间内部的采光而设计的。采光搁板能在一年
中的大多数时间内提供充足而均匀的光照。
(3)反射高窗。它是在窗的顶部安装一组镜面反射装置,阳光照射
到反射面上经过一次反射,到达房间内部的天花板,再利用天花板的
漫反射作用,反射到房间内部,使整个房间内部均匀受光。
(4)棱镜窗。即将玻璃窗作成棱镜,利用棱镜的折射作用改变入射
光的方向,使阳光能射到房间深处。
3.2 照明方式与标准
制定科学合理的照明方式并加以实施对于建筑电气节能具有重大现实意义,需要从照明方式以及制定照明指标两方面加以研究。在建筑物中,如果某一场合对于照明亮度要求很高时,则应当在该场合采取强弱光源混合照明的方式; 如果建筑物内工作位置相对集中,使用单一光源照明即可;如果建筑物内工作位置相对散落,则应当采用分区照明的方式,对各区具体情况,具体解决。
制定科学合理的照明标准,不仅要提高照明系统的效率,而且不
能因片面强调节能,损失照明质量,要综合考虑,系统分析。一般民用建筑根据照明要求的档次高低选择照度标准值, 可参考GB50034-2004《建筑照明设计标准》所对应的相关标准值要求进行设计。同时要考虑以下点内容:
(1)照明的节能应能提高整个照明系统的效率,而不应在损失主要照明质量的情况下片面地强调节能。
(2)照明设计时,应从照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度值、能效指标等来客观、综合地评价。
(3)在民用建筑中实施的照度标准值,可以根据照明要求的档次高低来选择。档次要求高的允许提高一级,档次要求低的允许降低一
级,以有利于照明的节能。
(4)建筑照度标准值应从节能角度考虑,按实际需求来选择照度标准值的高低,不宜追求高照度水平。
3.3 灯具选择
(1)合理使用节能灯。传统灯具有耗能大、损耗快,浪费材料等不
利于环保节能需求的致命缺点,节能灯是半导体技术飞速发展之下的
产物。采用节能灯具是城市照明亮化的发展方向,也是节能低碳环保
的必然要求。节能灯与传统灯具相比有着如下优势:高效节能,节约材料,使用寿命长,绿色环保,保护视力,安全系数高。在使用节能时要优化控制装置,按照具体城市实际情况,如:区域、时段、行业等进行分析,依据智能控制理论,选用智能控制装置,对城市亮化照明实现智能控制,实现节能。
(2)白炽灯的使用。由于白炽灯的光效低,使用时发热量大,必须
严格控制其应用。以下场所可选用100W 以下的白炽灯:①需要经常开关、移动和调节的局部照明场所;②防止电磁波干扰的场所;③因频闪效应影响视觉的场所; ④灯的开关频繁及需要即时点燃的场所;⑤照度不高且照明时间较短的场所。
(3)荧光灯的选用。尽管其灯管的价格较高,但因其综合费用低、
视觉质量高、节能、维修保养少而得到了广泛的应用。可选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯以及高品质稀土三基色荧光灯。
(4)利用系数和房间的形状有关,矮而宽的房间,多数直射光落在
工作面上,利用系数较高;高而窄的房间,直射光落在工作面上的部分较小,利用系数低。通过合适选择照明器的配光曲线提高利用系数,高而宽的房间应选用宽配光照明器, 高而窄的房间应选择窄配光照明器。
(5)大型宴会厅、报告厅应设置调光装置或情景照明控制系统;住
宅的公共场所除高层住宅的电梯厅和应急照明外均应设置节能自熄开关;选择荧光灯或高效气体放电灯时应配用电子镇流器或节能型电感镇流器。
4 结束语
针对建筑电气节能问题,在研究国内外节能现状的基础上,总结
了建筑电气节能设计的原则。从供配电角度进行研究,主要强调负荷
计算问题,以及功率因素对系统输出的有效性。分析了照明节能因素,
【关键词】:低碳节能;建筑设计;绿色材料;设计方法
中图分类号:TU201 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)05(C)-0000-00
1 引言
由于城市化建设的快速发展,生产用能、运输用能和运行用能迅速增加都是建筑业引起的。房屋的新建与利用的过程中巨大的资源和能源消耗制约社会可持续发展,然而对建筑节能效果起到决定性作用的是建筑设计阶段。据估计,建筑消耗中的大部分是可以通过有效、正确的建筑方法节省下来,假如设计师可以在建筑的设计阶段就能预先考虑到建筑资源的节约,经过各种有效的设计方案和措施,便可以很大程度的降低建筑整体使用能耗。所以,因地制宜的考虑地理气候因素,做到最大化地利用自然资源,在建筑、能源、环境进行有机地融合基础上创造舒适健康的人居环境,建筑环境设计的主要发展方向是实现与环境的和谐共存。
2低碳建筑概述
在购买建筑材料和设备以及项目的施工与投入使用这过程中,降低能源的消耗,减少二氧化碳的排放量,让资源的利用率得到提高的一种建筑就是低碳建筑。资源与能源相结合的产物是建筑项目。据数据显示,百分之五十的空气废气是在建筑范围产生的,建筑施工的过程中产生了百分之四十的二氧化碳,一座建筑物的整体耗能大概占自然总能耗的30%左右。因而低碳建筑重要的发展方向是节能降耗,建筑设计人员要给予多一点的关注。
3低碳节能建筑的重要性
总的来说,依照节能设计标准进行设计和建造,使它在使用过程中减少能耗的建筑就是节能建筑。跟平常建筑相比较,低碳节能建筑有下面四个优势:
3.1低碳节能建筑适应于一年四季
古老传统的建筑和自然环境完全分离,这样和外界隔离的室内环境对健康非常不利,然而节能建筑的里、外用的是有效连接,自动调节气候变化。
3.2 低碳节能建筑消耗能量非常低
根据统计,有50%的能源是建筑在筑造与使用过程中消耗的,并且产生出34%的环境破坏物。而节能建筑非常大的减少了能耗,与现有建筑相比,它的耗能减少了一半以上,零污染、零能耗、零排放的建筑理念在许多国家都已经发出。
3.3 建筑新的美学便是低碳节能的建筑
通常的建筑用的是产品化的生产技术,现今建造的产业化、标准化,使得各地建筑风貌千遍一律,然而节能建筑提倡的是体现地方的文化和本地的原资源,遵循地方的自然与地方气候,风格上的本土化,由此新的建筑美学便产生了。节能建筑可以最小程度的减少对大自然的索取,这种建筑,不仅可以让人体验新的建筑艺术,同时还可以进一步享受快乐、舒适的生活。
3.4 从一而终的节能建筑环保理念
环境影响问题在传统建筑中大部分是在建造中和使用中考虑到,节能建筑不同之处在原材料的开发、运输、加工和利用,一直到建筑物失去利用价值的全过程,环保和节能的理念从一而终,重点是建筑要对得起全世界全人类。
4 建筑设计的低碳概念
从建筑的外观上来说,以人为本、简洁美观是低碳节能的建筑设计原则。设计出来的建筑应充分利用天然能源以使得低碳节能成为低碳建筑设计的核心,格局布置和选址的合理性,应充分体现出空间流动感和阳光感。
在设计方面还要考虑这两个方面的内容:一是要足够重视低碳节能,把节能技术合理积极的运用到建筑设计上,节能的重要性要从思想上深刻体会到。在某方面上,低碳节能建筑设计的重点就是对自然资源和低能耗资源进行良性开发。总的来说,低碳节能的建筑设计模式就是技术、节能和低碳,要把这些运用到整个设计当中,低碳节能建筑设计的出发点就是尊重自然,从而做到节约资源和保护环境,实现可持续发展;二是符合于整体设计对低碳节能建筑设计来讲也很重要。在进行低碳建筑设计的时候,要注意低碳设计和建设、运营成本之间关系的平衡,有些地区和政府为了树立样板工程,不惜耗费巨资和高额后期成本去建设和维护一个所谓绿色低碳建筑,殊不知已经违背了绿色低碳设计本身的初衷。因此,在进行低碳节能建筑设计需要对各种建筑类型的特征进行深度发掘整合和完善建筑的功能还要尊重建筑地域的文化特点,将各方面因素相互综合,真正做到整体建筑设计的低碳环保。经过实践研究证明,建筑的整体功能可以通过逻辑化和科学化的设计得到有效的丰富。因此要努力开拓应用能源资源和先进的科学技术的使用,使得建筑的环境质量和整体文化品质得到明显的提升。
5 低碳节能建筑设计的方法
在低碳节能的建筑设计中,低碳的设计贯穿整个的构造、设计、使用和废弃等环节,每一环节都需要全面考虑低排放、低消耗以及低污染的一系列重要问题。以下几个方面对低碳节能建筑的设计进行分析。
5.1 建筑形式上的低碳节能设计
屋面是与外界直接接触,并且最贴近自然的建设部分,因此在建筑形式上,对于屋面的建筑都会充分利用自然条件的有利方面,形成低碳环保的新型屋面。最常见的屋面是蓄水和覆土种植屋面的保温隔热设计方法。它可以一定程度上缓解城市的“热岛效应”,因为它的屋面绿化和墙体垂直绿化合并使用,这样不但可以充分利用雨水、遮挡东西向的阳光以及美化建筑环境,而且蒸发的水蒸气还可以净化空气,调节屋面和室内的温度。这两种屋面在南方湿热地区得到广泛采用,效果甚佳。而对于建筑其他部位的设计,也都是为了满足整体的节能要求而产生的,并且在设计的时候充分考虑周围自然环境和自身的有利条件来进行节能环保设计的,然而建筑设计涉及到的方面很多,内容较为复杂,因此,对于低碳节能理念的运用还需要研究人员进一步的探索和研究。
5.2 低碳建筑材料的挑选
地球环境的变化以及庞大的能源耗损其中一部分原因是由于装修、建筑等材料的生产、使用等环节造成的。如今城市的房屋建筑的结构分析,大部分是用钢筋水泥为首的结构形式,水泥是能耗比较高的物质,会给环境造成严重的污染,特别是在拆除建筑废弃物时这些混凝土常常是非常难处理的。另一方面,材料的迥异使得使用状况的不稳定,容易造成材料使用不当,这样便留下许多的安全隐患。耗能低、功效高、维修与施工便捷、可以合理的对室内的环境进行有效的调节是选取内部装修所需的材料要注意的方面。绿色建筑材料是指使用清洁生产技术,少用自然资源,使用大量可再生的固体废料生产出来的无污染、无毒害,有一定使用周期,并可以回收利用的健康建筑材料。而低碳环保材料是指以减少温室气体排放为目的的,低能耗、低污染,注重绿色生态和材料回收利用的环保节能型材料,常见的有环保防水涂料、零甲醛生态板材等,所以,对于这些可再生的能源、低碳环保材料应优先选择,并且在使用的过程中充分利用,发挥最大的材料优势和特性,将其有效的与建筑紧密结合,真正做到生态环保。
5.3 区域的气候与建设方式的统一
资源的有效节约,减少有害气体的排放量和该地方区域气候的湿度以及降雨量等多种因素创造循环、可再生的环境系统与建筑形式的合理密不可分。窗户的采光效果反映了气候中两大基本的要素是光与热。在标准采光得以满足的条件下适当的选用较小的窗墙和隔热玻璃、铝制窗框等材料在建筑施工的过程中能够在一定程度上降低耗能和有害气体的释放量。
而合理适度的选取遮阳散热方式,不仅可以让建筑表面对外界气候资源的利用率得到提升,还能为建筑内部空间给予通畅的气候回流循环的环境。
6 结束语
总而言之,低碳节能的建筑建设计应该对材料进行合理的选择和考虑建筑结构设计的舒适度以及与区域气候的相结合;并提高建筑的性价比、经济效益各方面的因素以及提升建筑物完成使用后的适用性、提高建筑空间利用率。还有在进行节能优化设计的过程中,要注重建筑结构的安全性、耐久性以及节能环保性,实现结构的合理可靠。
【参考文献】
[1]高超.低碳节能理念下建筑设计方法与技术探析[J].科技致富向导,2012(30).
[2]刘小军.基于建筑设计的建筑节能方法的探讨[J].山西建筑,2010(12).
[3] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002.
关键词:建筑节能、检测方法、热流计、热箱法、红外热像仪
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
建筑节能指建筑物在全生命周期过程中合理使用和有效利用能源,以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下,尽可能降低能耗。我国目前建筑能耗形势相当严峻,呈现出总量大、比例高、能效低、污染重的特点。我国每年建成的房屋面积高达16—20亿m2,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而单位建筑面积采暖能耗却为发达国家新建建筑的3倍多。据有关专家预测,按目前建筑能耗水平发展,到2020年我国建筑能耗将达10.89亿t标准煤,是2000年的3倍;空调负荷将相当于lO个三峡电站的满负荷电力,这势必造成能源紧张。对此,有关专家称建筑节能为“刻不容缓的生命工程”。 文章是作者对现场墙体传热系数的检测方法——热流计法、热箱法、非稳态法和红外热像仪法等进行综述的基础上,详细介绍了现有的检测几种技术。
二、建筑节能检测
1.建筑节能检测的概念
建筑节能是指建筑物在整个生命周期过程中进行能源的合理使用及有效利用,以便在满足居民同等需要或者达到相同目的的条件下,尽可能的降低能源消耗。简单的说,建筑节能就是指“减少建筑中能量的不必要散失”和“进一步提高建筑中能源的利用率”。建筑节能采用各种节能型的技术、设备、建筑方法、材料、工艺,利用可再生能源,降低能源浪费和消耗。建筑竣工验收时重要内容之一就是建筑节能检测,目的是通过实地检测来评断建筑的节能效果。
2.建筑节能检测的必要性
实行建筑节能检测从根本上是符合我国基本国情的,我国是一个发展中国家,虽然总资源量巨大,但人口众多,人均资源占有量相对匮乏,经调查,我国人均耕地只有世界的三分之一,水资源人均占有量只有世界人均的四分之一,并且我国的物耗水平要高发达国家很多,建筑能耗形式相当严峻,特点表现为:总量很大、比例很高、能效低、污染重。从这些现象我们能够感觉到,实行建筑节能,是社会经济可持续发展的需要,开展建筑节能、优化建筑节能措施在我国迫在眉睫,也是建设我国资源节约型和环境友好型社会的基本要求。建筑节能的一些常规检测已经在国内得到发展,并且已经在北方相对比较寒冷的地区形成了一些比较完善的建筑节能检测手段。
3.建筑节能检测
在目前的建筑节能检测验收环节中,其主要技术是检测建筑物护结构的主体部位(墙体、屋顶、地下室顶板等)的传热系数K值。对于护结构的有些部分,如门窗等可以拆卸下来在实验室中进行检测。然后根据护结构各部分的K值来计算建筑物的耗热量指标和采暖耗煤量指标。在结合围护结构热工缺陷的检测,以此来评价某建筑物的节能效果。
三、现场检测墙体热阻的几种方法分析
1.热流计法
热流计法是目前国内常用的现场检测方法,国际标准《建筑构建热阻和传热系数的现场测量》ISO9869,美国ASTM标准《建筑围护结构构件热流和温度的现场测量》ASTM C1046-95和《由现场数据确定建筑围护结构构件热阻》ASTM C1155-95都对热流计法做了详细的规定。热流计是测定建筑能耗的常用仪表,通过热流计来测定建筑围护结构和各种保温结构材料的传热量及其物理性能参数。用热流计法来检测墙体保温性能的基本原理为:被测部分放置至少2块热流计,并在热流计周围放置热电偶,在对应面的相对位置也放置热电偶,其测量的主要包括热流密度,室内室外温度,建筑墙体的内、外表面的温度和热流计两表面的温度,用到先把测试的各部分连起来,并将测到的信号输入到微机里,通过计算机数据处理可得到热流值及温度读数,当通过瞬变期进而达到稳定状态后,再次测量多次,得到足够数量的测量周期,来获得精确的测定数值。热流计的局限性表现在它受季节的局限(只能在采暖期进行检测)而且现场误差不好消除,所以,它的使用条件要求很严格。
2.热箱法
相比于热流计法,热箱法基本不会受到温度的限制,适宜在室外进行测量,要求平均温度25℃以下,并且热箱内的温度大于室外最高温度至少8℃,因而测试比较方便,其检测原理是通过人工制造的一维传导环境,来测定热箱内电加热器发热所通过的围护结构的全部热量以及其所测量围护结构冷热表面的温度,来得到被测部分的传热系数。值得注意的是,进行一套房间的检测需要诸多的设备,并且安全搬运的工作量很大,热桥和不规则部位无法进行测试。另外,国内外也有关于用热箱法现场测试围护结构热阻和传热系数的研究报告或资料,但尚未发现现场测试使用热箱法的国际标准或国外先进国家货权威机构的标准,国内关于热箱现场测试的相关研究尚在进行中。
3.红外热像仪法
建筑物护结构热工缺陷是影响建筑物节能效果和热舒适性的关键因素之一。建筑物护结构热工缺陷,主要分护结构外表面和内表面热工缺陷。通过热工缺陷的检测。剔除存在严重热工缺陷的建筑,以减少节能检测的工作量。由于采用红外热像仪进行热工缺陷的检测,具有纵览全局的效果,所以,在对建筑物护结构进行深入检测之前,要现进行热工缺陷的检测。红外热像仪法是指包括先进的光电子技术、红外图像处理技术、红外探测技术这三种高新技术的综合使用,并且其属于无损检测的范畴,它的使用前提是不破坏被检测目标的使用性能,被广泛的应用于各种工程材料、化工设备、半成品、医疗诊断、石油设备、以及正在运行中的设备等进行检测。虽然红外线热像仪法在我国用于建筑节能行业还在起步阶段,但其有非常广阔的应用前景。红外线测温高效,特点为:非接触、直观、精确、快速、可数字存储、长期保存、温度分辨率高,可达0.01℃。但其也有缺点,无法测得热流值。
4.房间气密性测定
气密性不好也会造成能源的浪费,在冬季或者夏季,人们在室内开着热风或冷风,保密性不好的房子,就会造成能量的外漏,其外漏的空气量就代表了浪费的冷气或热气。
房间气密性检测主要是通过比较被测房屋内外的空气压力及其变化来计算房间的气密性。测量时进行人工对房间的加压或减压,造成房间内外压力差,产生空气流动,然后利用流量计测出流量,从而得到通过房间的各种大小不一的洞外流的空气量,评估出房间的气密性。
5.建筑外窗保温性能检测
建筑外窗保温性能的检测是基于稳定传热原理,采用标定热箱法进行检测。检测时试件一侧用冷箱模拟冬季室外气候条件,另一侧用热箱模拟采暖建筑冬季室内气候条件。在试件两侧各自保持稳定的空气流通、气流速度和热辐射及对试件缝隙进行密封处理的条件下,测量热箱中电暖气的发热量,减去通过热箱外壁和试件框的热损失(两者均由标定试验确定),除以试件面积与两侧空气温差的乘积,即可计算出试件的传热系数K值。
四、结语
综上所述,建筑节能虽一次性投资较大,但是带来的效益是无法用金钱来衡量的。建筑节能检测技术是推行建筑节能政策、标准的重要内容。目前国内节能建筑检测的技术方法仍然有很多不足,需大力开展新的有效的检测方法,可以根据我国各地气候条件和建筑特色积极深入的开展建筑节能检测技术的研究。
参考文献:
[1] 海涛 杨晚生:《建筑节能现场检测技术的发展状况分析》,《经济研究导刊》,2009年22期
[2] 刘风雷 潘月红:《刍议建筑节能材料与检测》,《山西建筑》,2009年25期
关键词:高层建筑;节能;能耗;建筑朝向;外墙保温
Abstract: Energy is the basic conditions for human survival and development, social progress and rapid social and economic development, energy demand and supply have become increasingly prominent, energy conservation is one of the important tasks facing mankind. Building energy efficiency is a basic trend of world architectural development, construction science and technology, a new growth point. High-rise buildings as a major energy consumer in the building, energy-saving design is imperative. This paper analyzes the energy consumption Situation and Cause of China's high-rise buildings, and then summed up the problems in the energy-saving design of high-rise buildings and high-rise building energy efficiency design method discussed in detail, and finally from construction planning and building monomer.
Key words: high-rise buildings; energy conservation; energy consumption; building orientation; external wall insulation
中图分类号: [TU208.3]文献标识码:A
一、我国高层建筑的能耗现状
近年来我国建筑业得到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍,门窗透气性为3~6倍,总耗能是3~4倍。
如果听任高耗能建筑大行其道,建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求,从而不得不组织大规模的旧房节能改造,将耗费更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,材料资源的大量开采,带来土地的破坏,植被的退化,物种的减少和自然环境的恶化。
在我国,建筑能耗目前占国民经济总能耗的28%左右,且呈递增趋势,建筑能耗不仅影响国家能源供应,而且能源使用效率的高低还影响环境,因此开展建筑节能工作有巨大潜力。
二、目前高层建筑节能设计中存在的问题
(一)节能材料的选择
目前建筑材料市场上供应的节能材料种类单一,且大多为一次性能源。目前使用的节能材料大多从国外引进,具有自主知识产权、能够形成主流产品与技术的不多,难以满足日益扩大的市场需求,而且产品的价格较高,为普通推广应用节能材料带来难度。另外部分开发商片面的追求降低住宅建筑节能成本,没有综合考虑节能效果、建筑节能的全部费用等因素;或者缺乏对节能新产品的了解,往往造成节能材料选择使用不当,影响住宅建筑的节能效果。
(二)节能技术的不足
住宅节能在我国还属于起步和发展阶段,还没有一套成熟、通用的体系,有些不成熟的节能技术,往往会造成一些垃圾建筑及建筑垃圾的产生,降低住宅的耐久性,不利于建筑结构的稳定,损坏建筑结构主体,缩短房屋的寿命,例如外墙内保温、外墙自保温、夹芯保温等做法所产生的一些问题正在加剧一些垃圾建筑和建筑垃圾的产生的速度。
(三)节能住宅的检测与验收方法不完善
目前,国内外大多采用建筑热工法检测建筑节能是否达标,建筑墙体的传热系数是建筑热工法现场测量中最关键的一项指标。现场测量的主要内容包括热流密度、室内外气温、保温建筑墙体的室内外表面温度以及热流计的两表面温度。此测试方法以测试单元墙体热工性能代表整栋楼的墙体热工性能,测试时代表性的测点难以确定,难以迅速和全面地确定建筑小区内所有建筑墙体及屋面的传热系数值。
另外,保温工程作为一项分项工程,目前仍缺少相应的检测验收标准,国家建筑安装统一验收标准中也未列入相应的内容,施工质量难以得到很好的保证。
三、高层建筑节能设计的方法
(一)建筑物选址与规划
居住区选址,应充分考虑原有地形地貌及其周围的环境,远离噪声源和有害气体释放源,保持原有地形、地貌,尽量少的改变地形。充分利用原有地形、地貌,创造景观,追求自然景观与人文景观的协调统一。居住区用地周围大面积的绿化和水面能改善居住区环境的热微气候。
坡地对建筑节能的影响,主要是太阳辐射得热和通风两个方面,影响效果因坡向(由低到高的方向)和坡度大小(坡度越大,影响越明显)而不同。基地的坡向为南向或接近南向,将有利于基地内建筑的冬季太阳辐射得热,也便于提高建筑用地的容积率。如果坡向与夏季手导季风方向一致(在范围的60 º之内),将有利于基地内建筑在夏季的自然通风散热。如果建筑用地的坡向为北向或接近北向,为减少建筑物之间对南向日照的遮挡,基地内建筑宜以点式为主。
(二)建筑的朝向
建筑物的朝向对于建筑节能有很大的影响,冬季应有适量的阳光射入室内, 避免冷风吹袭;夏季则尽量减少太阳直射室内及外墙面,有良好的通风。为精确选择不同地理环境和气候条件下住宅节能的最佳朝向,需要综合考虑住宅各朝向墙面及居室内可获得的日照时间、日照面积、有利于本地区气温特点的太阳辐射热量、可获得的紫外线量及住宅朝向与主导风向关系等主要因素,并通过对有关数据进行实测统计和分析计算,从而得出当地能满足节能要求的住宅建筑的最佳朝向或适当朝向。
根据相关资料分析,我国大多数城市住宅的最佳朝向一般为南略偏东15°或南略偏西15°,呈南北向布局,这种布置方式可使每套住宅都兼有南北两个朝向,并把主要居住空间尽可能设在南向。
(三)高层建筑玻璃幕墙的节能设计
玻璃幕墙作为世界上最丰富、最具发展潜力的能源资源——太阳能的被动利用技术之一,因其具有降低建筑采暖通风与空调能耗、改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中,是生态与节能建筑研究中的一个热点。高层建筑玻璃幕墙的节能设计有如下要点:
设置遮阳设施
在夏季,阳光透过玻璃射入室内,是造成室内过热的主要原因,设置遮阳后,会有如下作用及效果:
(1)遮阳对太阳辐射的作用
影响护结构的保温隔热性能最大的指标就是遮阳系数。遮阳系数愈小,透过护结构的太阳辐射热量愈小,防热效果愈好。
(2)遮阳对室内温度作用
遮阳防止室内温度上升有明显作用,在广州某西向房间试验观测表明, 在闭窗的情况下,有无遮阳,室温最大差值达2℃,平均差值1.4℃。而且有遮阳时,房间温度波幅值较小,室温出现最大值的时间延迟, 室内温度场均匀。因此, 遮阳对空调房间可减少冷负荷。
(3)遮阳对房间通风的影响
遮阳设施对房间通风有一定的阻挡作用,在开启窗通风的情况下,室内的风速会减弱22%~47%,具体视遮阳设施的构造情况而定。而对玻璃表面上升的热空气有阻挡作用,不利散热,因此对这一不利因素应加予注意。
2、应用新型节能的玻璃幕墙材料
玻璃幕墙和窗户的能耗约占建筑总能耗的50%,要达到超低能耗的目的,玻璃幕墙和窗户采用高性能的节能玻璃是一个重要的方面。目前常用的玻璃有浮法玻璃、中空玻璃、热反射膜玻璃、低辐射玻璃(LOW-E玻璃)、钢化玻璃、夹胶玻璃等。国内采用的几种节能玻璃材料主要有:
(1)热反射镀膜玻璃
又称阳光控制镀膜玻璃,是指具有反射太阳能作用的镀膜玻璃。对可见光高通透,对红外线辐射高反射,特别是对远红外辐射有极高的反射率,可让80%的可见光进入室内,同时又能将90%以上的室内物体所辐射的长波保留在室内。
(2)保温镀膜玻璃
它是一种不仅能反射较宽频带的红外线,还具有较高的可见光透射率的薄膜型热反射新型复合材料贴膜玻璃。通过在两层平板玻璃中间利用间隔框架隔开,周边密封,充入干燥空气并填入少量干燥剂保持空气干燥而制得的中空玻璃。比中空玻璃更好的隔热、保温性能,其保温性能是中空玻璃的2倍,是单片普通玻璃的4倍。
3、合理设计玻璃幕墙的面积和朝向
(1)玻璃幕墙的面积
一般情况下,玻璃的边长比宜为(1.2~1.5)∶1,不宜大量划分正方形和1∶2 以上的狭长矩形,通常玻璃原板的尺寸为212~214m宽,313~316m 长,划分玻璃时要尽量利用玻璃原板,减少边角余料,一般要求材料的利用率在80% 以上为好。
(2)在满足要求的前提下,应尽量减小幕墙的面积
朝向不同,会引起太阳辐射得热量的不同。一般来说,幕墙朝南较其它方向为优,建议尽量避免幕墙朝西,幕墙朝东的情形与幕墙朝西的相同。幕墙朝北则因采光欠佳,而且冬季太阳辐射得热量较小,所以应该慎用。
4、空气间层热量的充分利用
双层玻璃幕墙的空气夹层还可以加设集热装置、光电池板等, 充分吸收废气中多余的热量,或者利用玻璃表皮的透光特性,收集太阳能,这些措施都可以进一步降低双层玻璃幕墙的能耗, 增加它的绿色、生态价值。
结语
综上,做好高层建筑的节能设计,合理地使用和有效地利用能源,提高能源的有效利用率,将会带动国家和地方的建筑节能事业,促进全社会建筑节能的技术进步。节能施工中应重点做好建筑规划及墙体、门窗和屋面的节能施工,施工单位要严格按设计和材料施工工艺的技术措施执行,做好各质量控制点的验收,将高层建筑节能设计工作推向前进。
参考文献
[1]刘金萍.住宅建筑规划与设计的节能措施[J].山西建筑,2009.17.
[2]苏华东,龚七一.浅谈居住建筑室内设计中的节能措施[J].住宅科技,2010.2.
[3]叶宇凡,吴建英.房屋建筑节能设计初探[J].科技创新导报,2009.19.
关键词 外墙节能;保温材料;检测;标准
中图分类号:TE08文献标识码:A 文章编号:
近年来,我国建筑节能工作发展迅速,为了使保温节能建筑达到节能的要求,国家和各地方政府相继出台了多种标准和规范,建筑节能检测也逐渐为人们所重视,并成为建筑工程验收所不可缺少的依据。笔者结合国家和地方节能标准要求及自身的工作经验,就保温材料在检测工作中遇到的实际问题与大家共同探讨。
1 节能保温材料概述
外墙保温节能检测包括保温材料和系统的检测以及对竣工节能建筑热工性能的检测。目前江苏省常用的外墙保温系统及所用材料为:
1)膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统:胶粘剂、聚苯乙烯泡沫塑料、抹面砂浆、耐碱玻纤网格布等;
2)保温浆料外墙外保温系统:界面剂、胶粉聚苯颗粒保温浆料 / 水泥基复合保温浆料、抗裂砂浆、耐碱玻纤网格布等。
其中,界面剂和抗裂砂浆在常温状态下的拉伸粘结强度及耐水拉伸粘结强度指标,在标准中有明确而详细的规定,基本能够做到规范化的检测;而起到保温节能效果的聚苯乙烯泡沫塑料和保温浆料等材料在检测过程中的问题则较多。
2 保温材料检测中的问题
1) 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统
聚苯乙烯泡沫塑料的检测项目,严格来讲有 5项,即表观密度、导热系数、尺寸稳定性、抗拉强度、压缩强度,但根据标准不同,检测项目会出现缺项。
如《绝热用模塑聚苯乙烯塑料》GB/T10801.1-2002中,聚苯乙烯泡沫塑料物理性能检测就缺少抗拉强度这一指标。考虑到聚苯乙烯泡沫塑料抗拉应变涉及整个保温系统的结构使用和安全功能,笔者认为抗拉强度对于聚苯乙烯泡沫塑料来说,也是非常重要的一项指标。若将《绝热用模塑聚苯乙烯塑料》GB/T10801.1-2002 与《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149-2003 结合起来判定,则能满足检测项目数量(只限于Ⅱ类板),但两种标准的尺寸稳定性指标却又相互矛盾(前者的尺寸稳定性指标为≤3%,后者的尺寸稳定性指标为≤0.3%),判定模糊。
笔者认为,如委托方确定以两种标准综合判定,根据江苏省地方标准,其尺寸稳定性指标为≤0.3%比较合理;压缩强度指标判定参照 GB/T10801.1-2002,其它指标均参照 JG149-2003。若聚苯乙烯泡沫塑料板在Ⅲ类以上,则适用标准为《绝热用模塑聚苯乙烯塑料》GB/T10801.1-2002。随着节能技术的发展,墙体保温板厚度一般不会太厚(20~40mm);厚度过大,施工不当会影响结构安全,这就要求保温板尺寸测量更为精确,才能保证试验数据的准确。目前各种测量仪器已更新换代,精度不断提高,某些测量规范已不能满足试验要求。例如板厚为 20mm 的墙体保温板,如按标准《泡沫塑料与橡胶线性尺寸的测定》GB/T6342-1996 规定的游标卡尺读数结果修约到 0.1mm,要想符合尺寸稳定性指标≤0.3%,该板试验膨胀收缩必须控制在0.06mm 以内,这不符合实际试验情况,有可能造成本来质量可靠的保温板被判定为不合格。《泡沫塑料与橡胶线性尺寸的测定》GB/T6342-1996 已不适用目前试验要求,建议对保温板尺寸测量修约以游标卡尺最小精度 0.02mm 控制。
目前导热系数检测设备操作起来比较简便,有些检测单位将试样制备调节完毕后直接放入仪器中检测,造成检测数据偏离。保温板、保温浆料的导热系数测定与试件的干、湿程度非常相关,应按《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法和热流计法》GB10294~10295-88 的要求,对试件进行干燥处理至恒重。但如用烘箱,则有可能破坏保温板结构,笔者认为不如采用干燥器干燥较为安全方便。另外,厚度测量偏差对导热系数结果的影响也应引起重视。
聚苯乙烯泡沫塑料保温板的压缩强度,规范上规定其相对形变为 10%的压缩应力,而对 XPS 挤塑板则没有明确规定。有些检测单位将 XPS 挤塑板的压缩试验形变也控制在 10%,笔者认为此举不妥。XPS 板是通过加热挤塑成型的硬质泡沫塑料,表观密度大,压缩强度高,一般来说,大多数 XPS 保温板在未达到相对形变 10%时其力值即明显下降,但也有个别保温板在达到形变 10%后力值仍然增长。笔者认为,XPS 保温板压缩强度判定应取最大值较为合理,更能反映 XPS 板压缩强度指标值。胶粘剂、抹面胶浆(与膨胀聚苯板)的拉伸粘结强度试验方法看似简单,但有一个环节最容易被人忽视,即制作试件后没有在试件上加载适当重物(重量以不破坏试件为宜,建议控制在 1.5kg) 约 30s 后再养护。笔者认为,这是涉及试验结果的重要环节,它能保证试件、胶粘剂、抹面胶浆、膨胀聚苯板很好地粘结成一个整体。如果没有这个环节,可能导致拉伸粘结强度达到要求,但破坏界面不在膨胀聚苯板内的情况。由于这一原因而判定胶粘剂、抹面胶浆不合格,似乎并不合理,而且会给委托方造成错误的理解,认为应该更换胶粘剂、抹面胶浆,从而给委托方造成经济上的损失。
2) 保温浆料外墙外保温系统
常用水泥基复合保温砂浆分为水泥基聚苯颗粒保温砂浆和无机矿物轻骨料保温砂浆,其中水泥基聚苯颗粒保温砂浆又分为加强 W 型及普通 L型。W 型水泥基聚苯颗粒保温砂浆与无机矿物轻骨料保温砂浆强度较高,受压时形变较小,直至受压破坏也未达到 10%的形变。笔者认为,对于 W 型水泥基聚苯颗粒保温砂浆与无机矿物轻骨料保温砂浆,用抗压强度这一指标来代替压缩强度指标似乎更为合理。
3 建 议
1)提高保温板尺寸测量精度要求;
2)保温板、保温浆料导热系数测定,应重视试件的干燥程度;
3)XPS 挤塑保温板压缩强度最好取最大值;