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1、居住建筑的节能技术措施探究【摘要】节能不仅是当今世界人们共同关注的热点问题,也是克服当前或今后资源供需矛盾和环境压力的重要举措。居住建筑的节能是多方面的,本文主要对居住建筑基于建筑方向宜采取的节能技术措施进行探讨。【关键词】建筑 节能措施 规划设计 围护结构 热工性能1 引言近年来建筑节能技术已成为全世界关注的热点,也是当前国内外节能领域的一个热点研究课题。据资料显示,西方发达国家建筑能耗占社会总能耗的30%45%,我国建筑能耗已占社会总能耗的20%25%,正逐步上升到30%1。因此建筑节能是目前节能领域的当务之急。居住建筑是通过采用合理的建筑规划设计和通过采用新型的建筑材料,增强建筑围护结构
2、保温、隔热性能以及通过执行建筑节能标准,合理设计出建筑围护的热工性能等措施对居住建筑加以控制,以此来达到建筑节能的最终目的。2 节能建筑规划设计2.1 合理的建筑布局及朝向采取合理的建筑群布置,合理确定房屋间距与布局的形式。居住小区的建筑规划布置宜采用南低北高的设计原则。在规划条件允许的情况下,建筑的主要朝向宜选择本地区最佳朝向,一般宜采用南北向或接近南北向,宜使主要居室朝向南偏东15至偏西15范围,但不宜超出南偏东45至偏西30范围。因为同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小。如对一个长宽比为41的建筑物,经测试表明:东西向比南北向的冷负荷约增加70%2。在建筑物内布置空调房间时,还
3、应尽量避免布置在东西朝向或东西墙上有窗户的房间以及平屋顶的顶层房间。为了组织好房间的自然通风,引风入室并能形成一定的风速,房屋朝向要力求接近夏季主导风向,并合理选择房间开口位置和面积,积极地采取各种通风构造措施。2.2 控制建筑物的体型系数体形系数的定义是建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值,体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著。对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高,研究表明:体形系数每增大0.01,能耗指标约增加2.5%。从降低建筑能耗的角度出发应将体形系数控制在一个较低水平上,建筑物的体形设计应适应不同地区的气候条件。夏热冬冷地区条式建筑居住建筑体形
4、系数0.35,点式建筑0.40。夏热冬暖地区,单元式、通廊式建筑居住建筑体形系数0.35,塔式住宅0.40。32.3 绿化对节能建筑的影响绿化对居住区气候条件起着显著的作用。它能调节改善气温,调节碳氧平衡,减弱温室效应,减轻城市的大气污染,减低噪声,遮阳隔热,是改善居住区微小气候、改善建筑室内环境,节约建筑能耗的有效措施。在居住小区布置时宜采用中心绿地与组团绿地相结合的方式,充分利用小区现有的地形、地貌及一切其它可利用条件进行综合绿化。3 增强建筑围护结构的保温隔热性能改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。据有关资料介绍,围护结构的传热系数每增大1W/M2K,在其他工况不变
5、条件下,空调系统设计计算负荷增加近30%4。所以改善建筑外围护结构的保温隔热性能是建筑节能的首要措施。3.1 门窗的节能技术措施门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,面积约占建筑外维护结构面积的 30%,其能耗约占建筑总能耗的 2/3,其中传热损失为 1/3。所以门窗是外维护结构节能的重点。3.1.1 合理控制窗墙比窗墙比是外门窗洞口与外墙的面积比值,通过窗户的传热有两部分,一部分是室内外的温差引起的传热;另一部分则是太阳辐射直接透过窗玻璃进入室内引起的传热,窗墙面积比越大,则采暖空调能耗也越大。因此从节能的角度出发,在保证日照、采光、通风、观景条件下,尽量减少外门窗洞口的面积。居住建筑的窗墙比应按
6、气候分区,分成严寒、寒冷地区;夏热冬冷地区;夏热冬暖地区。严寒、寒冷地区北向和东西向的居住建筑的窗墙比0.30,南向的0.50;夏热冬冷和冬暖地区北向的窗墙比0.45,东西向的0.30(无外遮阳设施),南向的0.50。3.1.2 使用新型保温节能门窗采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗可大大提高热工性能.为提高建筑门窗的保温性能,宜采用中空玻璃.当需进一步提高保温性能时,可采用Low-E中空玻璃,充惰性气体的Low-E中空玻璃、两层或多层中空玻璃等。门窗型材可采用木-金属复合型材、塑料型材、隔热铝合金型材、隔热钢型材、玻璃钢型材等.为提高建筑门窗的隔热性能,降低遮阳系数,可采用吸
7、热玻璃、镀膜玻璃(包括热反射镀膜、Low-E镀膜等)。3.1.3 设置遮阳设施设置遮阳设施,尽量减少通过玻璃直接进入室内的太阳辐射.门窗遮阳产品可采用花格、外挡板、外百叶、外卷帘、玻璃内百叶等。窗户遮阳中外部遮阳是效率最高的一种遮阳措施,外遮阳按遮阳构件安装位置可分为水平式、垂直式、综合式、挡板式四种基本形式3。水平式外遮阳宜布置在北回归线以北地区南向及接近南向的窗口和北回归线以南地区的南向及北向窗口;垂直式外遮阳宜布置在北向、东北向、西北向的窗口;综合式外遮阳宜布置在从东南向到西南向范围内的窗口;挡板式外遮阳宜布置在东、西向及其附近方向的窗口。3.1.4 门窗具有良好的密闭性能严寒、寒冷地区
8、及夏热冬冷地区1-6层居住建筑的外窗及阳台门的气密性等级不应低于现行国家标准建筑外窗气密性能分级及检测方法GB/T7107中规定的4级,夏热冬冷地区7层及7层以上居住建筑的外窗及阳台门的气密性等级不应低于现行国家标准规定的3级;夏热冬暖地区1-9层居住建筑外窗(包括阳台门)的气密性能,在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于2.5m3,且每小时每平方米面积空气渗透量不应大于7.5m3;10层及10层以上居住建筑外窗的气密性能,在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于1.5m3,且每小时每平方米面积空气渗透量不应大于4.5m3。3.2 外墙的节能技术措施3.2.1 采用新
9、型、环保、节能的复合墙体由于外墙在整个外包面积中所占的比例最大,所以对传热的影响也最大,使用环保、节能型保温材料能承担增大热阻的功能,可有效减少通过围护结构的传热。在传统墙体的基础上增设一层保温材料,组合而成多层复合墙体,是提高墙体保温隔热性能的重要措施。外墙的保温系统有外墙外保温系统、外墙内保温系统。目前常采用的外墙外保温系统的类型及其适用范围详见福建省居住建筑节能设计标准实施细则DBJB-62-2004。3.2.2 采用新型、环保、节能的自保温墙体自保温墙体即是充分利用材料自身的特点而发展起来的一种环保、节能的新型外墙体系。构成墙体的材料不但有变废为宝、净化环境、减少污染的优点,还具有重量
10、轻、强度高、抗震性能好、保温隔热性能好的特点;所砌筑的墙体不但可用于横墙承重和框架填充墙的房屋,不同厚度的墙体,还可满足不同气候区建筑节能标准。如目前广泛使用的蒸压加气混凝土砌块,它在稳态传热条件下,1m厚的材料板,两侧表面温差为1时,单位时间内通过1面积传递的热量为0.110.18W,仅为粘土和灰砂砖的1/41/5,为普通混凝土的1/6左右2。实践证明200mm厚加气混凝土砌块的保温效果相当于490mm厚的粘土砖墙,隔热性能相当于240mm厚的普通砖墙。3.2.3 减弱太阳对外墙表面的辐射外墙表面对太阳辐射热吸收的强弱也是个值得关注的问题,表面吸收的太阳辐射热越多,墙面温度就越高,通过墙体传
11、进室内的热量也就越多,墙体采取浅色外饰面(如浅色粉刷、涂层和面砖等)或植物覆盖绿化(如种植攀爬相物如爬山虎、常春藤等)等措施,就可以反射掉相当大一部分太阳辐射。3.3 屋面的节能技术措施3.3.1 屋顶采用保温材料屋顶在整个外包面积中所占的比例不大,但对顶层房间而却是比例最大的围护结构,而且水平面的太阳辐射远远大于垂直墙面,屋顶的保温隔热设计类似于外墙。屋面保温可采用板材、块材或整体现喷聚氨脂保温层等。3.3.2 隔离太阳辐射热隔离太阳辐射热,减少阳光直射,可采用浅色屋面,种植屋面等。种植屋面应根据地域、气候、建筑环境、建筑功能等条件,选择相适应的屋面构造形式。如对屋面进行绿色覆盖,既可遮阳,
12、又能隔热,而且通过光合作用,可消耗或转化部分能量,也起到美化环境作用;还可采用架空屋面、蓄水屋面等节能技术措施,但应注意的是架空屋面宜在通风较好的建筑物上采用,不宜在寒冷地区采用;蓄水屋面不宜在寒冷地区、地震地区和振动较大的建筑物上采用。3.4 楼地面的节能技术措施楼地面的节能技术,可根据层间楼板、架空或外挑楼板和底层地面这些不同部位,采用不同的节能技术措施。层间楼板可采取保温层直接设置在楼板上表面或楼板底面,也可采取铺设木龙骨(空铺)或无木龙骨的实铺木地板。铺设木龙骨的空铺木地板,宜在木龙骨间嵌填板状保温材料,使楼板层的保温和隔热性能更好;在楼板上面的保温层,宜采用硬质挤塑聚苯板、泡沫玻璃保
13、温板等板材或强度符合地面要求的保温砂浆等材料;楼板底面的保温层,宜采用强度较高的保温砂浆抹灰。严寒及寒冷地区采暖建筑的底层地面应以保温为主,在持力层以上土壤层的热阻已符合地面热阻规定值的条件下,宜在地面面层下铺设适当厚度的板状保温材料,进一步提高地面的保温性能。4 围护结构热工性能的综合评定根据建筑所处城市的建筑气候分区,围护结构的热工性能指标(即屋顶及外墙的传热系数K和热惰性指标D、外窗的的综合遮阳系数Sw、传热系数K等)应符合相应的规范要求.但建筑有时不能同时满足所有这些刚性指标,在这种情况下可以通过不断调整设计参数并计算能耗,最终达到所设计建筑全年的空气调节和采暖能耗不大于参照建筑的能耗
14、.这里所说的参照建筑是进行围护结构热工性能权衡判断时,作为计算全年采暖和空调能耗用的假想建筑,参照建筑的形状、大小、朝向以及内部的空间划分和使用功能与所设计建筑完全一致,但围护结构热工性能和体形系数、窗墙比等重要参数应符合规范中的刚性规定。5 结论为了实现我国可持续发展战略,建筑节能势在必行。只要结合我国国情和实际情况,综合利用各种节能技术措施,趋利避害,必定可以获得显著的节能效果。只有牢固树立科学发展观,充分认识建筑节能工作的重要性,严格地执行建筑节能标准,到2020年我国住宅和公共建筑建造和使用的能源资源消耗水平要接近、或达到现阶段中等发达国家的水平这一目标定能实现。参考文献章熙民，任泽霈，梅飞鸣传热学中国建筑工业出版社，第四版 20011 候兵.建筑节能技术措施探讨J.建筑节能,2007,(09):3639.2 李晓东,张庆红,叶瑾琳.气候学研究的若干理论问题J.北京大学学报(自然科学版),1999,35(1):101-106.3 建设部工程质量安全监督与行业发展司.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇(建筑)2007.北京:中国计划出版社,2007.
