建筑设计中的建筑节能

建筑设计中的建筑节能

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摘要:建筑节能是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的综合技术工程。其基本原则,是采用最小的技术手段和投入,在保证获得适宜的室内热环境的前提下,得到最大的节能降耗效果。

关键词:节能设计;建筑保温

引言:本文以深圳地区一商住楼节能设计为例,介绍了夏热冬暖地区建筑围护结构采用的节能设计措施。

一、建筑节能的原理和措施

建筑能耗构成主要是通过围护结构(墙、屋顶、楼板、门和窗)的传热及空气渗透。围护结构的传热,与围护结构的传热系数紧密相关,而解决空气渗透在于增强建筑的密闭性,密闭主要是在门窗这一块。

因此,在建筑围护结构中采用传热系数较低的材料或构造,可取得节能的效果。另一方面,深圳属于夏热冬暖地区,制冷时间长,采取遮阳措施减少太阳辐射得热则是该地区节能窗的关键。

二、可综合考虑节能的围护结构

可综合考虑节能和隔声的围护结构主要有外墙,外门、窗等,下面以具体工程实例谈谈这些围护结构的构造和材料的选取对节能的影响。

本工程位于深圳市福田保税区,为南北向的一栋高层商住楼。其中,建筑一层作为商业,二层为架空绿化,三层以上为住宅。在节能设计当中分别对商业和住宅进行了节能计算。

2.1外墙

现阶段深圳地区建筑外墙以200厚加气混凝土砌块为主,这种材料导热系数较低,可很大程度上降低墙体传热系数。如果增加保温材料形成外墙保温构造则可以满足整个建筑节能设计对外墙部分的要求。但通过对工程的造价、深圳所处的气候环境和深圳同类工程的分析后,设计时并没有加做外墙保温,期望通过其它的节能措施来达到整体建筑的节能要求。

2.2门窗

2.2.1外窗

a.窗墙比:其含义为:整栋建筑外墙面上的窗及阳台门的透明部分的总面积与整栋建筑的外墙面的总面积之比。这里窗的面积强调的是透明部分的面积,即具有采光功能部分窗的面积,如果开窗的背面设有墙体或遮挡不应计入窗面积。

不同朝向的窗墙比的大小对能耗有很大影响。随着窗墙面积比的增大,外窗的传热系数要求更小,以达到相近的节能效果。本工程不同朝向、不同窗墙面积比见下表。

通过上表可见本工程的窗墙比是符合节能设计要求的,但笔者认为在深圳地区,增大开窗在春秋季节恰好可以增加通风量,是减少建筑能耗的一种很好的方式,也是节能的做法。

b.窗体材料:从气候条件对建筑门窗节能的不同要求来看,节能窗产品可分为三种:保温型、隔热型、兼顾保温与隔热的保温隔热型。

深圳属于夏热冬暖地区。夏热时间长,基本不用采暖。因此,深圳地区应选用隔热型的节能门窗产品。

隔热包含了隔离辐射得热和阻止温差传热两方面的内容,其性能指标也有两个:外窗综合遮阳系数Sw反映其辐射得热;传热系数K则反映了其温差传热。在深圳地区由于辐射得热量较温差传热得热量大得多,隔热性能评价外窗综合遮阳系数Sw显得更重要些。

因外窗的玻璃面积远大于窗框面积,建筑外窗的遮阳系数一般取玻璃的遮阳系数。如果外窗有外遮阳时,其综合遮阳系数为外遮阳的遮阳系数与玻璃的遮阳系数的乘积。遮阳系数越小,反映其隔热性能越好。

传热系数K值,围护结构的传热系数K值愈小,保温性能愈好。

节能设计中对外窗选型分析如下:

选用隔热型(遮阳系数小)的建筑玻璃。如热反射镀膜玻璃,能透过可见光,而又能将大部分的太阳辐射热阻隔在室外。热反射镀膜中空玻璃,遮阳型的LOW-E中空玻璃等都有较好的遮阳效果。

提高外窗的密封性能,应选用好的窗型、门窗配件等。

提高窗框的隔热性能。铝合金型材对紫外线、可见光、红外线有很好的反射能力。PVC塑料窗和塑钢窗,其材质特性有利于隔热,但其强度、耐久性、防火及防雷等都不及铝合金材料,因而并不是深圳地区节能型外窗的理想产品。断热铝合金材料的最大优点是温差传热方面的隔热性能,但在深圳地区窗框温差传热所占比例很小,选用断热铝合金材料做节能窗性价比不太理想。

本工程居住建筑选择的外窗为铝合金6+12A+6透明中空玻璃,综合遮阳系数Sw=0.71,公共建筑外窗为铝合金6+12A+6Low-e中空玻璃,综合遮阳系数Sw=0.33。

2.2.2住宅外门及阳台门

深圳地区住宅外门及阳台门在节能设计中可采用多功能户门(具有保温、隔声、防盗等功能)等。

2.3屋顶

在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面的保温隔热。屋面节能措施有两点,其一屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。

本工程屋面采用倒置式设计,居住建筑增加40mm厚的挤塑聚苯板保温层,屋顶的传热系数K=0.78,公共建筑增加30mm厚的挤塑聚苯板保温层,屋顶的传热系数K=0.87。

三、其它节能措施

选择合适的建筑开窗朝向,增加外窗的遮阳是减少开窗得热的最直接有效的手段。由于深圳夏季的主导风为东南风,东南向建筑有利于自然通风,而太阳辐射得热又不是很强,所以在深圳,东南朝向是推荐朝向。对于无法选择合适朝向的开窗,应进行遮阳考虑,应该优先考虑外遮阳。

建筑物绿化是指对建筑物外立面、屋面的绿化。与环境绿化相比,建筑物绿化对建筑节能的作用更直接。主要表现在:夏季,通过植物冠盖、叶片的遮阳作用减少建筑物对太阳辐射热的吸收,通过蒸腾作用吸收建筑物维护结构的热量,释放水蒸汽,改善建筑物外表的热、湿环境,降低建筑空调负荷,实现节能;冬季,绿化主要起屏蔽作用,减小风压对建筑物的作用,从而减小冷风渗透和外表面对流换热损失,降低供热负荷,达到节能目的。

本工程在一层局部的架空位置及二层的架空层中都进行了绿化的设计,虽然设计的很少,但也对整个工程的居住环境和节能起到了一定的作用。

四、结论

通过以上的技术措施和材料的选择,本工程节能的最后指标为:居住建筑

设计满足居住与公共建筑的节能要求。

结束语:如何通过节能技术令建筑的能耗降低,且保证建筑内部业主使用的舒适性,是建筑节能技术研发的重点。节能设计不是简单的计算,而是通过对建筑节能措施的不断调整,找到一个适合本项目的最优节能实施方案。不断更新设计理念、设计方法,才能推动其建筑节能工作的快速进步。

参考文献

[1]徐丹.夏热冬暖地区绿色住区设计策略研究与实践[J].住宅产业,2010(11):72-73.

[2]李丹俊.经济型住宅的节能设计研究——以夏热冬暖地区经济型住宅节能设计为例[J].建筑,2006(6):62-64.

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