建築節能技術探討一
日期:2016/12/14 22:49:56   編輯:古建築結構引言
近年來建築節能技術已成為全世界關注的粱點,也是當前國內外節能領域的一個熱點研究課題‘西方發達國家的建築能耗占社會總能耗的30%~45%。我國建築能耗已占社會總能耗的20%~25%,正逐步上升到30%。因此建築節能是目前節能領域的當務之急。
建築節能可分為兩部分:建築物的節能和空調系統的節能。建築物的節能主要考慮建築物規劃設計、增強圍護結構隔熱保溫性能、設置遮陽設施等。空調系統的節能主要考慮減少冷熱源能耗、輸送系統的能耗及提高系統的運行管理等。
1、節能建築規劃設計
根據建築功能要求和當地氣候參數,在總體規劃和單體設計中,應科學合理地確定建築朝向、平面形狀、空間布局、外觀體型、間距、層高、選用節能建築材料、保證建築外圍護結構的隔熱保溫性能等及對建築周圍環境進行綠化設計,全面應用節能技術措施,最大限度減少建築物能耗量,獲得理想的節能效果。
1.1 建築朝向和平面形狀
形狀相同的建築物,南北朝向比東西朝向的冷負荷小,如對一個長寬比為4:1的建築物,經測試表明:東西向比南北向的冷負荷約增加70%,因此建築物應盡量采用南北向。在建築物內布置空調房間時,盡量避免布置在東西朝向的房間及東西牆上有窗戶的房間以及平頂的頂層房間。建築物的平面形狀,應在體積一定的情況下,采用外圍護結構表面積小的建築。因為外表面積越小,負荷越小,能耗越小。
1.2 合理規劃空間布局及控制體型系數
建築物一般都設有空調系統,故其空間布局應十分緊湊,盡量減少建築物外表面積和窗洞面積,這樣可以減少空調負荷,降低能耗。
體形系數的定義是建築物外表面積F與其所包圍的體積V之比值。對於相同體積的建築物,其體形系數越大,說明單位建築空間的熱散失面積越高,研究表明,體形系數每增大1%,能耗指標約增加2.5%。因此,出於節能的考慮,在建築設計時應盡量控制建築物的體形系數。但如果出於造型和美觀的要求需要采用較大的體形系數時,應盡量增加圍護結構的熱阻。
1.3 綠化有助於減少建築能耗
綠化對居住區氣候條件起著十分重要的作用,它能調節改善氣溫,調節碳氧平衡,減弱溫室效應,減輕城市的大氣污染,減低噪聲,遮陽隔熱,是改善居住區微小氣候,改善建築室內環境,節約建築能耗的有效措施。
2、增強建築圍護結構的隔熱保溫性能
改善建築的隔熱保溫性能可以直接有效地減少建築物的冷熱負荷。據有關介紹,在其他工況不變條件下,圍護結構的傳熱系數每增大1W/(M2·K),空調系統設計計算負荷增加近30%.所以改善建築外圍護結構的保溫性能是建築設計上的首要節能措施。
2.1 外牆、屋頂的節能措施
2.1.1 使用環保、節能型建築材料
使用環保、節能型建築材料如新型牆體材料與復合牆體圍護結構,可有效減少通過圍護結構的傳熱,從而降低能耗,達到顯著的節能效果。在進行經濟性、可行性分析的前提下,可在牆體內外側敷設保溫隔熱型新材料。
2.1.2 隔離太陽輻射熱
隔離太陽輻射熱,減少陽光直射,對垂直牆面可采用外廊、陽台、挑檐等遮陽設施和淺色牆面、反射幕牆、植物覆蓋綠化等。
對屋頂可采用架空屋面,淺色屋面,種植屋面等。對屋面進行綠色覆蓋,既可遮陽,又能隔熱,而且通過光合作用,可消耗或轉化部分能量,也起到美化環境作用。因此植物覆蓋法是建築節能較好的方法。還有設計通風屋面、蓄水屋面等節能措施。
2.1.3 “冷屋頂”節能
國外很多專家對“冷屋頂”進行了大量的研究,發現其節能效果很顯著。所謂冷屋頂是指日射反射率高的屋頂,它通過在普通屋頂塗上高反射率的塗料,來提高屋頂的日射反射率,減少太陽熱量的吸收,從而達到減少空調冷負荷和空調節能的目的。研究表明:采用冷屋頂節能可使空調負荷減少約10%~45%。
2.2 門窗的節能技術措施
2.2.1 盡量減少門窗的面積
門窗是建築能耗散失的最薄弱部位,面積約占建築外圍護結構面積的30%,其能耗約占建築總能耗的2/3,其中傳熱損失為1/3。所以門窗是外圍護結構節能的重點。在保證日照、采光、通風、觀景條件下,盡量減少外門窗洞口的面積。
2.2.2 設置遮陽設施
設置遮陽設施,考慮空調設備的位置。減少陽光直接輻射屋頂、牆、窗及透過窗戶進入室內,可采用外廊、陽台、挑檐、遮陽板、熱反射窗簾等遮陽措施。門窗的遮陽設施可選用特種玻璃、雙層玻璃、窗簾或遮陽板等。
2.2.3 提高門窗的氣密性
設計中應采用密閉性良好的門窗。通過改進門窗產品結構(如加裝密封條),提高門窗氣密性,防止空氣對流傳熱。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。
2.2.4 采用新型保溫節能門窗
采用熱阻大、能耗低的節能材料制造的新型保溫節能門窗(塑鋼門窗)可大大提高熱工性能。同時還要特別注意玻璃的選材。玻璃窗的主要用途是采光,但由於玻璃窗的耗冷量占制冷機最大負荷的20%~30%,冬季單層玻璃窗的耗熱量占鍋爐負荷的10%~20%,因而控制窗牆比在30%~50%范圍內時,窗玻璃盡量選特性玻璃,如吸熱玻璃、反射玻璃、隔熱遮光薄膜玻璃等。
2.2.5 合理控制窗牆比
窗牆比是窗洞口與牆的面積比值,增大這兩個比值不利於空調建築節能,應盡量減少空調房間兩側溫差大的外牆面積及窗的面積。控制窗牆比、對外牆及屋頂的導熱系數等提出具體要求。通過外窗的耗熱量占建築物總耗熱量的35%~45%。故在進行前期建築設計時,在保證室內采光通風的前提下合理控制窗牆比是很重要的,一般北向不大於25%;南向不大於35%;東西向不大於30%。