建筑节能设计

辽宁建材2009年第8期建筑节能设计李强',李怀志2(1.辽宁省建筑标准设计研究院,辽宁沈阳11005;2.辽宁省建筑材料监督检验院,辽宁沈阳11002)[摘要]文中论述了建筑能耗在我国全部能耗中的重要地位,建筑节能与气候、地理条件的关系。分析了建筑的规划、总体设计与建筑节能的关系和建筑围护结构如墙体、门窗、屋面等的保温、隔热与遮阳的设计措施和存在的问题等,以及合理利用太阳能、地源热泵等节能新技术和今后发展方向。[关键词〕建筑能耗;建筑节能;围护结构;隔热保温;遮阳;设计措施[中图分类号]TU2015[文献标识码]B[文章编号]1009-0142(2090)08-0024-03建筑耗能已和工业、交通耗能成为我国能源消耗的三大“猛虎”,近年来建筑耗能随着建筑总量的不断攀升及住舒2建筑节能设计及措施适度的提高呈急剧上升趋势。由于建筑节能存在着巨大的空建筑节能包含两个方面,一方面是加强围护结构的保温间和潜力,因此成为我国目前节约能耗的重点关注领域。隔热能力,另一方面是从供暖、制冷的热源、输送渠道及实1建筑能耗现方式来节约能源。目前,由于建筑投资者为追求最大的投资回报,设计要建筑能耗是指在建筑使用过程中的能源消耗,主要包括求往往贪大求高,出现了容积率过高、相邻建筑互相遮挡建筑采暖、空调、热水供应、炊事、照明、电梯等。其中通不通透、形成大面积阴影区,造成城市人居环境质量下降。过建筑围护结构(包括外墙、窗户、屋顶、地面)散失的能除此之外,设计者的大部分精力放在追求立面形式和使用功量和供热制冷系损失的能證,又占据了整个建筑能耗的绝大「能上,建筑节能设计意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响部分。建筑的常年使用,浪费巨大。因此,建筑节能首先应被设计随着建筑业的高速发展和人民生活质量的提高,建筑能者重视耗占全社会总能耗的比例还会继续增长。有数据显示,我国21建筑的规划总体设计当前的房屋建设规模堪称世界第一。目前,我国建筑耗能已建筑节能设计首先应从分析地区的气候条件出发,将建占全社会终端能耗的14以上。空调作为耗能大户,每年正筑设计与建筑微气候,建筑技术与能源的有效利用相结合以10万台的惊人速度增长,在建筑能耗中所占的比例迅以达到在冬季最大限度地利用自然能采暖,并减少热损失;速上升。夏季,京、津、沪等超大城市空调负荷占到城市尖夏季最大限度地减少得热并利用自然能降温冷却峰负荷的4%,而严寒地区的城市建筑能耗竟占到城市总能211合理规划布局的一半左右。预计到2010年,全国制冷电力高峰负荷将从建筑的规划设计入手,综合分析地区气候特征,充分增加一倍以上。持续增长的建筑能耗作为导致全社会能源短利用有利的气候条件和防御不利气候因素影响。地区气候特缺的重要因素,在我纠整个能耗中的地位越来越重要。征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿相对建筑总量大幅提升带来的建筑耗能急剧攀升而言,度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素,是我们我国建筑用能效率偏低是另一大突出问题。北方城市的集中节能设计中需要注意的“气候条件”。此外,还需注意区域供热以燃煤锅妒为主,但整个供热系统综合效率远低于发达的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和植被等国家。与同等气候条件的西欣或北美国家相比,我国建筑围节能设计中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风降温)护结构保温隔热性能普遍较差,建筑外墙、屋顶、门窦传热|和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通系数和空气渗透率要高出几倍,采暖时要多消耗1-2倍的能风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向量,且舒适性较差。我国公共建筑的能耗也同样居高不下。建筑的位置及朝向首先应考虑对城市环境的影响。容积建筑耗能巨大,其形势严峻,不容回避,必须引起我们的高率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量,不仅对度重视,找出问题的症结所在,提出解决办法,让建筑节能人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要成为人们普遍关心的社会话题,促进高速发展的建筑业最终意义中国煤化工合理地确定建筑位置现低能耗运行。与朝筑的H辐射热能。因此,建CNMHG212合理控制建筑的体形系数[收稿日期]200907-10体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积F◎研究与应用(m和其所包围的体积voωm)之比值。单位建筑空间的」上惰性气体,以阳断热蛀散发)或低辐射玻璃(如Low-E餿外表面积越大,体形系数越大,能耗就越高。因此,在考虑膜玻璃)以及经热断桥处理的门窗型材,同时加强窗墙间、节能设计时,建筑平面外形不宜凹凸太多,力求完整,避免框扇间的接缝气密性设计,就可在一定程度上阻断热量散因外表面积增大而增加体形系数。发,降低外门窗的传热系数。2.1.3合理控制建筑的窗墙比(2)增加遮阳设计,防止夏季太阳辐射热透过玻璃门窗窗墙比是建筑外窗总顫积与外围护墙体总面积之比值。直接进入室内而耗能。由于遮阳位置和方式不同,主要有:由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗要好,尽管外窗面积比水平式外遮阳,垂直式外遮阳。为克服传统周定式遮阳在果外墙面积要小得多,但通过外窗得失的热量却占外护结构光、自然通风、视野等方血的矛盾,上述两种遮阳方式在节得失热的40%左右,因此需根据不同地区气候待征合理控能建筑中较多地采用活动叶遮阳,通过自动调节百页角度制窗墙比。如在严热干燥、白天太阳辐射强度大、夜间温度遮阳,达到自然采光和通风。另外,还有活动内避阳,主要低的地区,窗墙比设计要小,可以减少太阳辐射热及夜间室有遮阳卷帘和遮阳百页等。相比外遮阳更活,便于用户根内热量的散失,同时保持室内空气的湿润。据季节天气变化调节使用。但内遮阳有较大的缺点,除部分22围护结构设计热量被反射出窗外,因其余热量留在了室内而增大了空调制221墙体的隔热保温与遮阳冷能耗。外墙是围护结构的主体部分,建筑的35%的热量是从墙可呼吸”玻璃幕墙。它一般由双层玻璃幕墙构成(外体散发出去的,如采用隔热材料,增加保温层,节能效果就「层通常为单层玻璃,内层为绝热的双坛玻璃),在两层幕墙很明显。因此,墙体节能主要是外墙保温,分为以下几种:「间形成一定宽度的空气夹层并配有可调节的百页。在冬季(1)外墙外保温体系,将保温层设在外墙的外侧。双层幕墙间的空′夹层形成一个利用太阳能的玻璃温賓,有我国正提倡新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技利于建筑的保温采暖;在夏季,则利用热压通风和百页遮阳术,外保温具有建筑室内温度受室外温度波动影响小,有利达到降温的目的。于主体结构保护和避免热(冷)桥的产生的优点。常用的建(3)屋面隔热保温与遮阳。筑外墙保温材料有保温砂浆、聚苯板、聚氨酯(EPS、XFS)夏季太阳辐射强度大,屋面受日照时间长,顶层室内温和墙体自保温四大体系。其中,保温砂浆和聚苯板市场占有度受其影响会提高2-4℃。冬季屋顶对外散失热量,又增加率较大,但保温性能较差;聚氨酯现场发泡喷涂保温材料,了室内的采暖耗能。具有良好的保温性和憎水性,方使施工,适用于设计各种复屋面隔热保温,在北方,主嬰是通过增加屋面保温层的杂外墙体保温和无接缝施工。另外,还有一种外挂钢丝网板厚度来达到节能要求;在南方,除采用倒置式设计外,都水外保温体系因墙面容易出现裂痕和裂纹且很难修补,现已很屋面和种梢面越来越引起人们的重视。①格水屋面,是利少使用。用屋面水层蒸发带走太阳辐射热,从而减弱屋面的传热量在墙体保温上,设计首推外墙外保温体系。围护结构的和降低屋顶内表面温度,具有明显的隔热效果。②种植屋材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由面,是种生态节能型屋血,不仅能够提高屋面的隔热保温于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止性能,还能增加城市绿地面积,改泻城市气候坏境墙体内产生冷桥、结露,保温层设在外墙外侧,其保温效果屋面遮阳,主要采用遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘更好板等,有效遮挡太阳直接辐射屋面,同时也能结合立面造(2)外墙夹心保温体系,将外墙分为外叶、内叶,保温型,创造出有性格的建筑形象层设在中间的复合墙体形式。该体系由于价格便宜、施工简单,有些地区还在使用,但存在渗水、门窗洞口处及楼层间通常是采用在建筑物外围2米范围内的地面混凝土垫层圈梁处出现冷桥等诸多问题,解决问题的费用也较高下铺设聚苯板保温层的做法,减少建筑通过地面散失的热(3)外墙内保温体系,将保温层设在外墙的内侧。内保量,降低地面的建筑能耗以达到节能。温体系存在许多冷桥问题,目前国内已基本不采用了23影响建筑节能的其他因素外墙体遮阳,主要用于热工性能要求更高的墙面,在保建筑自然通风。风压与热压是实现自然通风的两种手温层外侧设计钢结构支撑体系,干挂板材(如陶土板),可段,二者互为补充、密不可分。风压通风是利用建筑的迎风以避挡夏季阳光直按辐射到墙体,同时后侧流动的空气层能面与具有良好外部风环境的地区,选择有利通风的建筑朝迅速带走热镫,起到很好的遮阳隔热效果。向、控制建筑进深、“引导”自然通风等,以实现艮好的风222玻璃门窗的隔热保温与遮阳压通风效果。热压通风(即“烟囱效应"),是利用热空气上在一般的建筑中,30%的热量是从窗户散失的。外墙玻升的原理,从建筑上部排风口排出污浊的热空气,从建筑底璃门窗是阻挡夏季太阳辐射热进入室内和冬季室内热量散失部吸入新鲜的冷空气,实弹筑内部的自然通风。一般在外的最薄弱环节,其能耗是同面积墙体的4倍,屋顶的5倍,部风中国煤化工,多利用热压或热压对建筑能耗影响较大。除控制窗墙比外,需增加玻璃门窗的风压荆CNMHG,可利用建筑物内部热工性能贯穿(贴俊同、屮),结合拔风井、风(1)隔热保温,在设计上选用双层或多层中空(中间充塔等构造,创造出满足热玉式自然通风进出风口的高差。辽宁建材2009年第8期水泥细度一强度理论计算公式的建立及应用刘力辉’,朱效荣2,李迁3(1.鞍钢房地产开发集团有限公司,辽宁鞍山114031;2.北京城建混凝土有限公司,北京10009;3.辽宁大学,辽宁沈阳110036)[摘要]水泥细度-强度理论计算公式的建立,提出了水泥熟料的理论强度、混合材的掺量和强度贡献率u、硬化砂浆的密实度m决定水泥强度,解密了水泥强度与各种原材料之间的定量计算关系。应用该公式对P·O、P·S、P·C三种类型水泥进行验证,该公式的计算值与实测值之差小于3MPa。因此,该公式可以有效的应用于设计水泥配比和性能,实现了水泥强度和性能的工业化设计,具有重要的理论和现实意义。[关键词]理论强度;强度贡献率;密实度;计算公式[中图分类号]TQ17212[文献标识码]A[文章编号]1009-0142(2009)08-0026-031概述学公式,我们进行了现代水泥成份对强度影响的计算,提出了依据水泥熟料、混合材、标准砂和拌合用水定量计算水泥随着科学技术的进步,水泥生产设备的现代化程度不断强度的科学依据和计算公式提高,根据市场需求设计一定强度和特殊性能的水泥,合理使用水泥熟料、粉煤灰、矿渣粉、炉渣粉、火山灰和沸石粉2现代水泥细度-强度理论计算公式的建立等混合材,已经成为可能并且显得非常必要。我国现在采用水泥的强度是通过水泥抗压试件来检测的,水泥抗压试的水泥配比设计是建立在水泥熟料决定水泥强度的基础之件作为一种复杂的物理化学反应产物,主要由水泥标准砂、上。因此有许多不符合现代水泥自身性能和特点的因素。基水泥、矿渣粉、粉煤灰和水等成份组成,由于水泥和混合材于以上观点,笔者首先对水泥的组成进行了分析,建立了现的水化过程极其复杂,内部结构不能直接测量。作为一种承代水泥强度理论计算数学公式,并对硬化水泥砂浆强度、弹重材料,其强度的形成大体可分为两部分:一部分是由砂子性模量、理论强度、浆体的密实度、混合材的活性系数等进提供,因为砂子的强度大于浆体的强度,因此大多数水泥在行了定义和准确计算公式的推导。根据现代水泥强度理论数工作状态时砂子都具有足够的强度;另一部分来源于硬化浆体,对于普通水泥,其硬化浆体强度主要由水泥熟料水化形[收稿日期]2009-07-10成的C-S-H凝胶和钙矾石组成。对于掺混合材的矿渣水泥、3主动式节能技术泵的冷热源。冬季地能作为“热源”,从地下或水中“取出来,供给室内采暖。夏季作为“冷源”,供室内制冷,同3.1太阳能技术时将室内热量释放到地下水、土壤或地表水中,贮存起来作太阳能取之不尽、用之不竭的可再生能源。我国的太为冬天采暖的“热源”。地源热泵系统根据热方式的不同阳能资源丰富,大部分地区太阳辐射量大,具备开发利用太分为:土壤源、地下水、地表水等多种形式阳能的优良条件。目前主要的太阳能利用方式有:①被动式在生态节能建筑中,太阳能技术和地源热泵技术往往采太阳能热水秦统,此系统结构简单、经济适用,在我国许多用联合运行的方式,以克服各自技术存在的局限性,提高资地区被广泛应用。②主动式太阳能系统,在室内采暖方面具源利用效率。有吏大的选择性,但需要外在能源启动运行。③太阳能光伏发电系统,是利用太阳能光伏电池板吸收大阳能,并将其转4结语化为电能来提供用电。与被动式太阳能热水系统相比,主动在全球能源日趋紧张的严峻形势下,建筑节能已成为建式太阳能系统和太阳能光伏发电系统在生态节能建筑中使用筑可持续发展的重要研究课题。我国现阶段主要提倡运用与较多,但建设成本较高。经济中国煤化工主,注重太阳能、风32地源热泵技术设计能、]开发,降低可再生能利用地下水、深层土壤和水库、湖泊等深水层受自然季源的CNMHG发达地区向全国推广节气候影响小、温度相对保持稳定的特点,通过水作为媒运用,以实现我国建筑节能的目标。▲介,与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换提供热