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【摘 要】建筑能耗占我国总能耗较大比重。注意节约能源消耗已成为建筑设计时的一个重要问题,充分利用自然能,降低不可再生能源消耗,促进我国建筑可持续发展。
【关键词】建筑能耗;建筑节能;节能设计
Integrated application of building energy saving in design
Feng Hui1, Zhang Zhan-chao2
(1. Anyang City Construction Design and Research Institute Anyang Henan 455000;
2. Anyang City Hengtai Rock Soil Co., Ltd. Anyang Henan 455000)
【Abstract】Building energy consumption accounts for a larger proportion of total energy consumption in our country. Energy consumption at the architectural design has become an important issue which has given rise to more and more attention. To take full advantage of the natural, and to reduce non-renewable energy consumption, will promote sustainable development of China's construction.
【Key words】Building energy consumption Building energy saving Energy-saving design
1. 前言
建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建、改建和使用过程中,执行建筑节能标准,采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺等提高建筑围护结构的保温隔热性能和建筑物用能系统效率,在保证建筑物室内热环境质量的前提下,减少供热采暖、照明、热水供应的能耗,并与可再生能源利用、保护生态平衡和改善人居环境紧密结合。
在全世界总的能源消耗中,建筑能耗约占25%~40%。近年来,我国的建筑节能工作已进入全面实施阶段,随着一系列关于建筑节能的国家法规及地方标准的颁布和实施,整个建筑行业从业人员不仅从观念上对建筑节能有了一定的重视,而且在具体工作中取得了一定成果。使建筑节能在理论研究和实践操作上均获得了一定效果。但是,与世界发达国家相比,还有相当大的差距。关于建筑节能,我们尚有许多工作要做。
2. 建筑节约能耗措施
(1)使用纳米透明隔热涂料。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。纳米透明隔热涂料可采用喷涂或刷涂技术涂与各类建筑物的玻璃上。在夏季,能抑制65%太阳能辐射不进入室内,并能保证透光率达到70%,能使室内温度低于室外温度达到4℃～7℃,测试表明,夏天开空调时,空调的耗电量可从原来303度降低到208度,可节电20%～30%左右;在冬季,隔热涂膜的特殊金属膜呈透明型、引进可视光,长波长的暖气能在室内反射,使室内的暖气(远红外线)约90%不外流。
(2)建筑节能中太阳能的利用。太阳能是绿色能源中最重要的能源,是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源,其优点是极为丰富、洁净、安全、价廉,对生态平衡没有任何影响。有关资料表明,我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103～8.4×106KJ/(m2•年)之间,相当于2.4×104亿t标煤。全国总面积三分之二以上地区年日照时数大于2200h,日照能量在5×106KJ/(m2•年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高,属太阳能资源丰富地区;除四川盆地、贵州省资源稍差外,东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区。在建筑中加强太阳能的利用是实现可持续发展的重要环节,太阳能可以为建筑供暖、供热水、供电,甚至能够提供建筑物的全部能量。我国北方被动太阳房采暖节能60%～70%,平均每平方米建筑面积每年可节约20Kg～40Kg标准煤,有着良好的经济和社会效益。
(3)注重墙体节能。多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果又好,因此,发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。
(4)关注门窗节能技术。在整个建筑物的热损失中,而门窗缝隙空气渗透的热损失则占20%～30%。所以,门窗是围护结构中节能的一个重点部位。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射3个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成。为此,要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用,增大窗户的整体传热系数以减少传热量。
塑钢门窗不仅防噪隔声功能显著,防雨水渗漏能力强,空气渗透量小,更主要的是塑钢门窗的导热系数极低,隔热效果优于铝材1250倍,在采暖和制冷上,能耗要低30%～50%,室内空调的启动次数明显减少,耗电量也显著减少。
3. 建筑节能的三合理
从建筑设计入手,综合分析地区气候特征,充分利用有利的气候条件和防御不利气候因素影响。地区气候特征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素。这些要素是我们节能设计需要注意的“气候条件”。此外,还需注意区域的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等。只有这样,才能权衡利弊、趋利避害,统筹运用气候因素。
(1)合理群体规划布局。设计中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向。如南京属典型的夏热冬冷地区,又具有大陆性气候特征,夏季炎热多东南风、冬季寒冷多西北风,在进行小区群体布局时,一般将小体量的低层、独立式住宅放在南面,大体量的高层住宅放在最北面,可以最大限度地满足夏季自然通风和冬季阻挡不利的西北风的需要。
(2)合理控制体形系数。体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0(m2)和其所包围的体积V0(m3)之比值。也就是说,单位建筑空间的外表面积越大,体形系数越大,能耗就越高,反之亦然。因此,在考虑节能设计时,建筑平面外形不宜凹凸太多,力求完整,避免因凹凸太多增大而提高体形系数。在所有几何形体中,球面体体形系数最小,同等条件下能耗最低。如合肥大剧院就采用近似球面体外形,体形系数小而相对节能。
(3)合理控制窗墙比。窗墙比就是建筑外窗总面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占外围护结构得失热量的40%左右,因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。如在严热干燥的新疆,白天太阳辐射强度大,夜间温度低,建筑外墙体比较封闭,窗墙比小,可以减少白天透过窗户的太阳辐射热和夜间室内热量的散失,同时保持室内空气的湿润。在南京地区,建筑的窗墙比则较大,夏季利用较大的南向窗户进行自然通风,冬季则可以获得较多的太阳辐射热。
4. 结论
建筑节能研究是建筑可持续发展的重要研究课题。在我国现阶段,主要提倡运用与经济发展水平相适应的简单节能技术为主,切不可为片面追求低能耗目标而不顾经济成本,大量使用节能新技术。同时注重太阳能、风能、地能等可再生自然能技术的研究和开发,降低可再生能源的利用成本,逐步从大城市与经济比较发达地区向全国推广运用,实现我国建筑节能既定目标。
参考文献
[1] 房志勇。建筑节能技术。中国建材工业出版社,1998
[2] 《河南省居住建筑节能设计标准》(寒冷地区) DBJ41/062-2005
[3] 宋德萱.节能建筑设计与技术.上海.同济大学出版社.
[文章编号]1006-7619(2009)07-24-684
[作者简介]冯慧(1982.9- ),女, 从事建筑专业。
【关键词】建筑能耗;建筑节能;节能设计
Integrated application of building energy saving in design
Feng Hui1, Zhang Zhan-chao2
(1. Anyang City Construction Design and Research Institute Anyang Henan 455000;
2. Anyang City Hengtai Rock Soil Co., Ltd. Anyang Henan 455000)
【Abstract】Building energy consumption accounts for a larger proportion of total energy consumption in our country. Energy consumption at the architectural design has become an important issue which has given rise to more and more attention. To take full advantage of the natural, and to reduce non-renewable energy consumption, will promote sustainable development of China's construction.
【Key words】Building energy consumption Building energy saving Energy-saving design
1. 前言
建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建、改建和使用过程中,执行建筑节能标准,采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺等提高建筑围护结构的保温隔热性能和建筑物用能系统效率,在保证建筑物室内热环境质量的前提下,减少供热采暖、照明、热水供应的能耗,并与可再生能源利用、保护生态平衡和改善人居环境紧密结合。
在全世界总的能源消耗中,建筑能耗约占25%~40%。近年来,我国的建筑节能工作已进入全面实施阶段,随着一系列关于建筑节能的国家法规及地方标准的颁布和实施,整个建筑行业从业人员不仅从观念上对建筑节能有了一定的重视,而且在具体工作中取得了一定成果。使建筑节能在理论研究和实践操作上均获得了一定效果。但是,与世界发达国家相比,还有相当大的差距。关于建筑节能,我们尚有许多工作要做。
2. 建筑节约能耗措施
(1)使用纳米透明隔热涂料。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。纳米透明隔热涂料可采用喷涂或刷涂技术涂与各类建筑物的玻璃上。在夏季,能抑制65%太阳能辐射不进入室内,并能保证透光率达到70%,能使室内温度低于室外温度达到4℃～7℃,测试表明,夏天开空调时,空调的耗电量可从原来303度降低到208度,可节电20%～30%左右;在冬季,隔热涂膜的特殊金属膜呈透明型、引进可视光,长波长的暖气能在室内反射,使室内的暖气(远红外线)约90%不外流。
(2)建筑节能中太阳能的利用。太阳能是绿色能源中最重要的能源,是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源,其优点是极为丰富、洁净、安全、价廉,对生态平衡没有任何影响。有关资料表明,我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103～8.4×106KJ/(m2•年)之间,相当于2.4×104亿t标煤。全国总面积三分之二以上地区年日照时数大于2200h,日照能量在5×106KJ/(m2•年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高,属太阳能资源丰富地区;除四川盆地、贵州省资源稍差外,东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区。在建筑中加强太阳能的利用是实现可持续发展的重要环节,太阳能可以为建筑供暖、供热水、供电,甚至能够提供建筑物的全部能量。我国北方被动太阳房采暖节能60%～70%,平均每平方米建筑面积每年可节约20Kg～40Kg标准煤,有着良好的经济和社会效益。
(3)注重墙体节能。多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果又好,因此,发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。
(4)关注门窗节能技术。在整个建筑物的热损失中,而门窗缝隙空气渗透的热损失则占20%～30%。所以,门窗是围护结构中节能的一个重点部位。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射3个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成。为此,要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用,增大窗户的整体传热系数以减少传热量。
塑钢门窗不仅防噪隔声功能显著,防雨水渗漏能力强,空气渗透量小,更主要的是塑钢门窗的导热系数极低,隔热效果优于铝材1250倍,在采暖和制冷上,能耗要低30%～50%,室内空调的启动次数明显减少,耗电量也显著减少。
3. 建筑节能的三合理
从建筑设计入手,综合分析地区气候特征,充分利用有利的气候条件和防御不利气候因素影响。地区气候特征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素。这些要素是我们节能设计需要注意的“气候条件”。此外,还需注意区域的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等。只有这样,才能权衡利弊、趋利避害,统筹运用气候因素。
(1)合理群体规划布局。设计中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向。如南京属典型的夏热冬冷地区,又具有大陆性气候特征,夏季炎热多东南风、冬季寒冷多西北风,在进行小区群体布局时,一般将小体量的低层、独立式住宅放在南面,大体量的高层住宅放在最北面,可以最大限度地满足夏季自然通风和冬季阻挡不利的西北风的需要。
(2)合理控制体形系数。体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0(m2)和其所包围的体积V0(m3)之比值。也就是说,单位建筑空间的外表面积越大,体形系数越大,能耗就越高,反之亦然。因此,在考虑节能设计时,建筑平面外形不宜凹凸太多,力求完整,避免因凹凸太多增大而提高体形系数。在所有几何形体中,球面体体形系数最小,同等条件下能耗最低。如合肥大剧院就采用近似球面体外形,体形系数小而相对节能。
(3)合理控制窗墙比。窗墙比就是建筑外窗总面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占外围护结构得失热量的40%左右,因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。如在严热干燥的新疆,白天太阳辐射强度大,夜间温度低,建筑外墙体比较封闭,窗墙比小,可以减少白天透过窗户的太阳辐射热和夜间室内热量的散失,同时保持室内空气的湿润。在南京地区,建筑的窗墙比则较大,夏季利用较大的南向窗户进行自然通风,冬季则可以获得较多的太阳辐射热。
4. 结论
建筑节能研究是建筑可持续发展的重要研究课题。在我国现阶段,主要提倡运用与经济发展水平相适应的简单节能技术为主,切不可为片面追求低能耗目标而不顾经济成本,大量使用节能新技术。同时注重太阳能、风能、地能等可再生自然能技术的研究和开发,降低可再生能源的利用成本,逐步从大城市与经济比较发达地区向全国推广运用,实现我国建筑节能既定目标。
参考文献
[1] 房志勇。建筑节能技术。中国建材工业出版社,1998
[2] 《河南省居住建筑节能设计标准》(寒冷地区) DBJ41/062-2005
[3] 宋德萱.节能建筑设计与技术.上海.同济大学出版社.
[文章编号]1006-7619(2009)07-24-684
[作者简介]冯慧(1982.9- ),女, 从事建筑专业。