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引言
随着经济水平的不断发展进步,人们对建筑的要求也越来越高,为了实现我国可持续发展的战略决策,改善原有的建筑设计方法,得出的被动式设计技术能够满足人们对建筑节能和环保的要求。由于被动超低能耗建筑的设计在我国应用时间还比较短,因此,在实际应用中存在一些问题。下文在介绍我国被动式超低能耗建筑应用实践的基础上,简要分析了其设计基础和实际应用。
1被动式超低能耗建筑设计的重要意义
现阶段,在市场经济快速发展的背景下,人们的生活质量和生活水平得到了极大的改善,人们对生活环境和工作环境的要求也越来越高。随着经济的发展和科技的进步,我国的建筑迎来了蓬勃的发展,但是因为建筑业对能源消耗量比较大,所以,建筑行业快速发展的同时,对各种能源消耗及对环境影响也越来越大。自实施可持续发展战略以来,我国对环境保护问题越来越重视,同时,通过调查研究发现,节能减排、环境保护以及可持续发展等,对于提高我国居民的生活质量有非常密切的联系。随着人们生活质量及生活水平的提高,现代人对环境质量的要求也在不断的提高,传统的建筑理念、模式和设计都已经不能满足现代人的需求。如果只是遵循传统建筑理念要求来进行设计,而没有把人们的理念要求融入到建筑设计中,不仅不能实质性起到环境保护的作用,也不符合当前我国全面发展的要求,所以,就有必要改进、创新建筑设计。基于这个原因,被动式低能耗建筑设计自从被提出以来,就受到了高度关注、重视,因为其符合节能环保、绿色建筑的概念,所以,得到了人们广泛的认可、接受。
2被动式超低能耗建筑的设计原则
随着城市化进程的不断加速,节能环保的概念已深入人心,而建筑行业一直是人们关注的焦点,建筑设计时如何确保建筑节能环保,已经成了设计师的必须要考虑的关键问题。被动式超低能耗建筑设计是基于建筑地区经济、文化和气候条件,使用环保的可再生能源来进行建筑设计。被动式超低能耗建筑设计能保证建筑的实用性、舒适性,同时还能实现节能环保的经济效益。被动式建筑设计的设计原则与以往的建筑设计理念不同。以往的建筑概念是人工控制环境,使用暖气、空调以及其它设备来控制环境,满足人们满意的室内热环境,不过主动控制消耗能源量大,隔绝室内和室外自然环境流通,长期在这种环境中居住会影响人体健康。被动设计技术的原理是通过自然能源为建筑物提供供暖和通风,使室内和室外的环境融为一体。如:住宅室内温度在18~26℃时人体舒适度最佳,我国地区的气候环境大多能够满足人们生活最适温度,通过室外太阳能升高室内温度,这不但能够使人们生活得更舒适,并能减少能源消耗,从而实现建筑低能耗。
3被动式超低能耗建筑设计基础分析
3.1气候环境分析
在被动式超低能耗建筑设计过程中最主要的是考察分析建筑环境,我国现有的建筑设计人员虽然有很多环境调查分析知识,但当前的实际应用中气候分析工具和定量计算方法还有很多缺点。在分析环境气候的实际工作中,通常使用表格分析法和图像影响分析法,从两种角度分析环境,进而得到人体热舒适范围。我国地大物博,各地环境差异十分明显,在分析环境舒适度时,这两种方法仍然存在很多不足,因此我国设计师必须要建立一套综合各地区气候、环境特点的完整的分析系统。
3.2室外自然气候精细化表征方法
除了分析建筑环境之外,被动式超低能耗建筑设计基础还包括从人体热舒适、建筑热环境的角度分析室外气候特征,用准确数字准确表达。目前我国已基本形成了适合国内气象数据准确描述方法,具体过程是:收集过去30年气候数据整理气候数据(补齐残缺)提取典型所需气候要素(包括干球湿度、日辐射、风速等)分析平均干球湿度、风速、日辐射数据CDF处理上面的气候要素计算的气候要素长期累积分布函数和每月累积分布函数结合上面的数据加权选择月份格式转换后,输出典型年结果。这种方法表征室外自然气候,是被动式超低能耗建筑设计的基础。
3.3人体热舒适和室内微气候的关系分析
通常来说,建筑节能效果越好,室内微气候越接近人体的热舒适。因此,建筑设计时应分析人体热舒适和室内微气候之间的关系,这是被动式超低能耗建筑设计的另一个基本条件。因为气候的多样性,人体热舒适和室内微气候之间的关系应以季节变化为基础。
4在建筑工程中的应用
4.1保温隔热系统
在某供暖地区,广泛应用被动式超低能耗建筑设计,主要体现在保温隔热系统。(1)外墙保温采用B1级模塑聚苯板,厚度在200~250mm之间。这种材料的导热系数不大于0.032W/(m•K),在成分中具有红外吸剂,反热辐射、吸收能力比较高。在模塑聚苯板周围安装300mm宽的防火隔板,改善外保温层的耐火性能。(2)使用双层保温板,用粉聚苯颗粒保温砂浆填补密封地板缝。
4.2门窗系统
在建筑门窗系统中,最重要的是防水、保温、气密性,同时也是最难处理的,其能耗损失大约占总建筑能耗的30%。因此,当建筑工程采用被动式超低能耗设计理念时,应在门窗传热系统的设计中引入这一理念,并且还要考虑太阳能透射比等因素。为此,窗户可以使用PVC塑料材质,填充物使用高效发芯材料。窗玻璃采用真空复合玻璃,采用耐性更好的暖条代替传统的铝合金隔断,窗框和窗洞之间的间隙采用自粘预压自膨胀密封胶带。
4.3应用自然通风、采光
在被动式超低能耗建筑的设计中,采用自然通风、采光是最直接有效的节能措施。根据生态建筑标准,建筑通风、采光设计应该充分考虑自然条件,利用自然光营造良好的光线环境,适合人们生活、工作环境需求。我国大多数地区都是温带气候,充足的自然光为建筑照明设计提供充足的条件。自然采光设计,首先确定自然采光策略和基本方案,在此基础上选择玻璃材料、窗户材料,决定是否需要开窗,以及人工照明和自然采光结合的问题。例如:在某地区某建筑改造中,用铝制挡光板来吸引光源,同时反射太阳辐射,从而减少建筑能耗。
4.4阻断建筑热桥
在建筑工程中,因为建筑构件的保温层厚度等因素,存在着热桥现象,其主要体现在阳台的设计上。在被动式超低能耗建筑设计中,主体结构可以和阳台板分开,中间采用保温材料,厚度和墙体相似。或者把阳台门设计成内形式,门窗采用保温材料覆盖,也可改善建筑室内的隔热效果。
5结束语
随着社会的可持续发展被动式超低能耗建筑得以相应的发展,并且成为了一个前沿问题。实践证明,结合当地气候特征的被动式超低能耗建筑是可行的,可以有效地节约能源,传承区域文化。所以,应该大力推动、发展被动式超低能耗建筑的设计。未来的建筑将继续朝着“高效节能”的方向发展。被动式超低能耗建筑设计是一个复杂的优化过程,不仅需要考虑人体舒适度和自然气候,而且还考虑当地经济条件和文化背景以及当地生态环境和文化等各个方面。所以,在建立被动式超低能耗建筑设计系统的时候,需要解决人体的需求规律和室外计算条件,研发出可以协调各种因素的现代节能技术。
参考文献
[1]张晓露.被动式超低能耗建筑设计基础与应用[J].门窗,2016(12):25.
[2]单波.被动式超低能耗建筑设计基础与应用研究[J].建筑工程技术与设计,2016(19):982.
1建筑热量平衡,节约能耗对于建筑来说,其能耗的一个很大的方面就是维持建筑内部和外部环境之间的热量平衡。比如炎热地区的建筑内部降温以及寒冷地区冬季的保暖。因此在绿色建筑设计过程当中,如何做好建筑的热平衡工作直接关系到整个建筑节能的效果。文章主要从国内外建筑热平衡设计两个方面对此展开探讨。
1.1德国新国会大厦的热平衡系统的处理通过安装在穹顶的特殊管道吸收建筑内部的温度较高的空气,然后将空气中的热量通过专门的装置进行吸收,等到空气降温之后,再将其引入室内,这样空气就经历了一个循环的过程,从而保证建筑内部温度的平衡。
1.2建筑通风系统的设我国建筑往往都是直接对建筑内部进行换气,往往需要使用大功率的通风换气设备以及空调设备,这样往往造成巨大的能源消耗,这与绿色建筑理念是完全相背离的。我国在这方面与国外先进水平还存在较大的差距。
1.3清华低能耗示范楼一绿色建筑研究中心在进行绿色建筑设计的过程当中,应该尽可能的减少人工设备的使用,尽可能的使用自然条件对室内的温度以及光照进行满足。可以充分利用当地的季风以及光照的特性来来实现室内通风以及采光,从而减少这几方面对能源的消耗。例如可以利用北京地区季风性气候的特点来对室内进行有效的通风,从而大大的减少空调运行的时间。除此之外,还可以通过对建筑合理的设计,根据当地的实际情况设置通风竖井,利用热压通风的原理实现通风换气,从而减少相关设备的使用。在建筑顶端设计玻璃烟囱,利用太阳能强化通风。此外在建筑外立面合适部位设置开启扇,使得室外空气在风压通风的作用下可顺畅地贯穿流过建筑。建成后的清华大学超低能耗示范楼建筑总能耗可有效控制在常规建筑物能耗的1,3以下,冬季可基本实现零采暖能耗,夏季最热月整个围护结构的平均得热仅为5.2W/m,护结构导致的建筑耗冷耗热量仅为常规建筑的10%。此外能源、设备、照明等系统采用了多项节能和可再生能源技术,示范楼单位面积全年总用电量仅为北京市同类建筑用电量指标的30%。
2建筑自然物的生态平衡
良好的环境对于人们的生活以及工作都具有很多益处,能够有效的提高人们的工作效率,缓解工作当中产生的紧张情绪。因此在绿色建筑设计过程当中应该着力营造一种良好的建筑生态环境,从而为人们的生活和工作创造良好的环境,提高生活的舒适感。使人们在建筑当中能够充分的享受自然的和谐。在绿色建筑设计过程当中应该充分利用自然手段来改善建筑的环境。法兰克福商业银行总部大楼,建筑平面是角形,由i枚“花瓣”和“中茎”组成。“花瓣是办公区域,”中茎实际是中庭,从下到上为面朝内的办公室提供天然的排风通道,起到拔风效应。每一个办公空间都能享受通风和采光。电梯,楼梯和服务设施都集中在i个角内,以强化办公室与花园的村落气息。通过建筑设计或改造建筑设计使室内、外通透,或打开部分墙面,使室内、外一体化,创造出开敞的流动空间,让使用者更多地获得阳光、新鲜空气和景色。炎炎夏日,办公楼里面却凉爽宜人,在这里面找不到中央空调之类的制冷设备,楼里面采用的是全新的“空调”系统,耗能只有传统空调的一半,但舒适度却高出很多。具有缓解城市热岛效应,改善屋顶热工性能等作用,因此,这种绿化是一种值得推广的建筑方式。
3建筑水处理
我国是一个水资源十分短缺的国家,特别是在我国的西北地区,水资源的缺乏已经成为制约当地经济发展的一个瓶颈。因此在绿色建筑设计过程当中应该通过科学合理的设计对建筑当中的水资源进行循环利用,减少水的消耗。德国新国会大厦的水供暖平衡系统的处理。大厦自带的热能丁厂所提供的能量在满足日常供暖或降温需要后,剩余的热能将被用来加热从深达300米的地下蓄水层中抽出的地下水,然后再送回低层中存储,以这种手段来利用多余的能量。绝热性能好的地层能有效地防止这些热水的热损失。在冬季,热水被抽出来为室内供暖,存夏季,热水则用来驱动制冷设备,以提供冷却水。地层中的冷却水在炎热的天气则可抽出来作为天花板冷却系统中的冷却剂。热水回收,完全不同于中央空调以往的热回收技术,热回收效果非常高,对废热的回收效率最高可超过80%。
关键词:电气技术 节能 原则 设计 措施
中图分类号:F407.6 文献标识码:A 文章编号:
引言:
我国作为全球第二大经济体,经济发展迅速,新农村建设也在推进,同时,人们生活水平也在提高,相应地对居住建筑的需求也越来越大,对低碳建筑、绿色建筑、健康建筑的呼声也越来越高。此外,我国人地矛盾突出,坚守的18亿亩耕地红线不动摇,而我国城市建设发展迅速,建筑运行的耗能也随之快速增长,所以在我国发展节能建筑意义重大。
建筑电气节能技术的国内外概况
说到节能减排,西方国家在这个方面一直做得不错。在欧美发达国家,节能型建筑的比例已达到40%,其中,德国节能建筑的设计水平处于世界领先地位,其节能建筑发展经历了太阳房、低能耗建筑、特低能耗建筑和零采暖能耗建筑几个阶段。日本对太阳能被动式通风降温有关的建筑节能技术进行了研究。有“零能耗”实验屋和太阳能综合利用系统。英国根据自身建筑的特点采取了因地制宜的建筑节能技术,有太阳能光电系统、日光照明技术、低碳排量建筑、计算机模拟与设计、玻璃技术、地源热泵制冷、自然通风、燃料电池、热电联产等。
与国外相比,目前我国能源利用率比较低,作为二次能源的电能供需矛盾尤为突出,拉闸限电屡见不鲜,建筑节能还处于起步阶段,且大多局限于政府相关部门制定政策法规来推广建筑节能技术。此外,倒是有一些建筑节能示范工程,和生态小区的建设,如清华大学的超低能耗节能楼,有“零能耗”独立住宅和低能耗生态公寓两种形式的上海生态住宅示范楼,也取得了较好的效果。
2. 建筑电气节能的原则
电气节能作为建筑节能的重要组成部分,需要考虑其经济性,有效性和实用性。发展建筑电气节能技术,最主要的是满足建筑物的基本功能;考虑实际的经济效益,让增加的部分投资,能在几年或较短的时间内以节约的运行费用进行回收;并降低气的能源消耗,提高能源利用率。因此,需坚持实用、经济合理、技术先进这三个原则。
3. 建筑电气节能的设计
总体来说,建筑节能设计一般要考虑自然通风,建筑朝向,建筑体形系数,外墙的保温隔热性能和采暖系统的节能。在电气节能设计上,主要考虑照明节能设计和供配电系统的的节能设计。
3.1 照明节能的设计
照明的节能应能改善和提高整个照明系统的效率,保证不降低工作场所的视觉和功能要求,在保证照度标准和照明质量的前提下力求减少系统中的电能损失, 最大限度的节能 。
(1)选用高效节能光源。在民用建筑中, 主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、HID 灯,新的光源如光纤照明、L E D 等。有些节能光源,如紧凑型荧光灯,是替代白炽灯的理想光源。室内照明中尽量采用 T 8 荧光灯和紧凑型荧光灯。在室外照明中, 逐步减少高压汞灯,灯具悬挂较高场所的一般照明宜采用光效高、寿命长的高压钠灯、金卤灯,在灯具悬挂较低场所的一般照明,宜采用荧光灯。作为城市夜景照明,多推广使用LED灯具
(2)改善照明控制方式, 重视控制设计。其中的智能照明控制系统,节能效果明显,主要用于大型公用建筑,如公园、剧场、体育馆等, 应用较多的系统是邦奇的Dynet 总线和奇胜的 C-bus 总线等。此外,还可以通过编程改变各区域的光照度,自动调整到最适水平,以适应不同场合的场景要求。而对于一般建筑,设计时应注意:每个开关所控制的灯不宜太多,面积较小的房间宜采用一灯或两灯一控, 面积较大的房间采用多灯一控。房间有多列灯时宜分组控制,所控的灯列与侧窗平行;生产场所按车间、工段或工序分组;多媒体教室、会议厅等场所,按靠近或远离讲台分组。建筑内的楼梯间、走廊等公共通道,宜采用声光控节电开关或定时开关控制;在远离侧窗的天然采光不足的区域,宜采用光电控制的自动调光装置。室外宜采用光电自动或定时开关控制。
3.2 供配电系统的节能设计
(1) 变配电站的位置设定变配电站应尽量靠近负荷中心,这样缩短了配电半径,同时大大减少了传输线路的损耗。
(2)变压器的节能设计首先要选择合适的变压器台数和容量,根据季节灵活地投切变压器,既不能使变压器轻载运行,也不能使变压器过载运行。综合考虑运行费用和投资比,合理分配负荷,使变压器工作范围保持在高效低耗的区域内。主要是降低变压器线损和降低铁损铁损(变压器的空载损耗)。
4. 建筑电气的节能措施分析
4.1供配电系统的节能措施
(1)合理设计供配电系统。根据负荷性质、供电距离、用电设备、负荷容量等因素,合理选择供电电压和设计供配电系统,力求简单可靠的供配电系统接线,同一电压供电系统配电级数不宜超过两级。变配电所应尽量靠近负荷中心,这样就可灵活根据负荷变化情况投入或切换变压器,使变压器能高效运行,减少损耗。按经济电流密度合理选择导线截面,一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度,以减少线路阻抗。
(2)正确选用变压器。不同时期生产的变压器其技术特性存在着很大差异。例如节能型变压器SL7系列和JB1300-73生产的同类产品相比,10kV级空载损耗降低41.5%,短路损耗降低13.97%。而变压器有功功率损失和无功功率消耗都是负载率的二次函数,因此择优选择技术参数好的变压器十分重要。合理调整负荷,使变压器在经济区运行,以达到变压器降低损耗,提高运行效率节能的实质。
(3)提高功率因数和负荷率。变压器效率与变压器损耗和负荷有关,同时也与负荷的功率因数有关。经济运行区,负荷率在0.3~0.75;变压器效率最高时负荷率在0.5~0.6。而当负荷一定时,功率因数越高则变压器效率亦越高。总体上变压器损耗主要是铁损和铜损,所以提高变压器二次侧功率因数,可以使总的负荷电流减少,从而减少铜损。(2)改善系统功率因数,可以改善线路及变压器的电压损失,由此提高了现有设备和线路的供配电能力。主要措施有:采用移相电容器进行补偿:变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器补偿;对用电设备集中的采用成组补偿,供电点距离较远且无功功率较大的采用就地补偿。2.自然调整法:合理选用电气设备的容量,提高负荷率;尽量减少用电设备的空载运行时间,提高设备的自然功率因数。
4.2照明系统的节能措施
照明节能设计应是在保证不降低作业面视觉要求,不降低照明质量的前提下,最大限度地利用光能,太阳能,并力求最大限度地减少照明系统中的光能损失。而在建筑照明中积极推广应用细管径荧光灯、高压钠灯、紧凑型荧光灯、节能灯和金属卤化物灯这些高效光源,并尽量减少白炽灯的使用量。对于建筑物公共部分照明采用自熄开关控制系统。
4.3建筑电气新技术的应用
新一代建筑电气技术试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制。此外,通过控制系统可监视和控制整个建筑的灯光、遮阳及空调设备,另外,还可以看到各区域、各房间的实际温度,并可设定各房间可调节温度的上下限;通过定时设置则可对定时上下班场所的灯光、窗帘、空调等进行定时控制。所有这些新技术的应用都可以达到节能的目的,有效地降低建筑电气的能耗。民用建筑的节能潜力很大,建筑电气设计应充分考虑选择高效率的节能设备,应用先进的设计技术,按照节能标准进行设计,为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。
5. 结束语:
节能建筑的开发建设不仅可为人们提供更舒适的生产,生活环境,还对整个国家的能源安全具有非常重要的意义。随着建筑节能工作的开展,以及人们对改善建筑热环境的迫切要求,建筑节能技术必将得到迅速发展。
参考文献:
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【关键词】可再生能源 移动通信工程 应用
τ诳稍偕能源而言,其突出特征是清洁性较强,能够进行永久的利用,不会出现用完的情况,对环境影响不大,具有广泛的分布范围,因此,要进行有效开发。在目前的移动通常工程中,应用较多的是太阳能和风能,能够实现绝对的节能,对环境污染不高,有力降低信号覆盖的成本支出。
1 全面分析可再生能源供电系统
对于可再生能源供电系统,在类型上主要分为太阳能和风能独立供电系统、风光互补以及风光市电联合供电系统。
1.1 对太阳能独立供电系统的分析
这种供电系统主要以太阳能为主要能量基础,当前应用较多的是太阳能电池阵列、控制器等。这种装置主要适合应用在无市电地区,供电方式为分布式,不需要进行电网的再次延伸。
1.2 系统介绍风能独立供电系统的情况
这种方式主要是发挥了风能作为能源的作用,完成有效的供电过程。当前使用较多的装置有风力发电机、控制器、负载组成等。这种能源比较适合在风力储备比较丰富的海面等地区,不需要进行电网的延伸工程。
1.3 对风光互补供电系统的介绍
这种系统是将风能和太阳能进行结合,作为能量的主要来源,主要有蓄电池组、负载等。这种系统比较适合于风力资源丰富的地区,相比单独的风能和太阳能,能够实现成本的大幅降低。
1.4 对风光市电联合供电系统的介绍
这种系统需要将太阳能、风能以及市电进行有序的排列,按照合理的比例进行组合。主要装置有风力发电机、太阳能控制器以及市电组成等。对于这种联合供电模式,当风能和太阳能的供电不足时,可以家住市电进行及时补充。蓄电池发挥的是短时后备的作用,因此,使得整个系统的可靠性增强,使得用在太阳能向组建上的投入得到降低。另外,借助对太阳能方阵容量的调整,使得节能减排的效果更加明显,借助对风能和太阳能比例的调节就能实现对能源耗费的减少。风光市电联合供电系统在使用范围上较为广泛,不会受到较多的限制,尤其是在市电不稳定的区域,能够保证电压的稳定性。同时,将其应用在常规的地区,降低市电的耗费,使得环保能源的应用比重增大,促进节能减排目标的实现。如果将其应用在偏远地带,应用柴电将市电取代,使得节能的应用范围被扩大。另外,不论对于改造的线路还是新建的,这种系统的应用都能够进行短期内的建站目的,运行方便,维护技术不高,费用较低。
2 对可再生能源供电系统应用的全面介绍
对于可再生能源的供电系统,其具有较高的应用价值,首先,有助于通信电力瓶颈的解决,尤其是在距离电网较远、无线很难全面覆盖的地区,主要体现在沙漠、偏远的旅游地区等。其次,可再生能源的应用,能够较好地实现节能的目标,降低碳排放量,实现超低能耗,推动绿色、零排放能源的应用,促进需求方案的合理化。对传统供电相比,可再生能源在电力接入方面更加便捷,施工时间不长,不需要进行停电操作,后期维护较为简单。对于可再生能源的应用区域,机制在山区、铁路等。不需进行拉电协调,不许面对选址问题,解决了农村电压不稳的问题,促进电能的大幅节约。
3 对可再生能源移动通信控制室的研究与分析
3.1 对通信控制室的分析
移动通信是一种十分广泛的通信方式,具有较大的覆盖领域,使用方便。通信网络的作用,是借助基站来完成的。因此,基站的供电情况与控制室的环境对移动通信影响较大。移动基站通常处于较高的位置,目的是进行大范围的覆盖。很多基站都是建立在野外的高处。因此,在偏远地区通信基站采用可再生能源进行供电,使得自然能源在通信基站中国的使用更加突出。大量光缆干线应用了太阳能和风能作为供电基础,对基站的供电问题进行了有效的解决,对常规能源进行了节省,维护强度被大大降低。对于移动通信基站的控制室,鉴于其主要位于野外,维护措施简单,都外界因素影响大。因此,借助可再生能源进行电力供给,意义重大。
3.2 对通信基站风光互补供电系统构成的介绍
在移动通信基站中,应用可再生能源系统,借助风光互补供电形式完成。这一系统主要是由风力发电机、电池阵列、控制器、监控器等构成。这一系统在发电装置方面比较复杂。
3.3 对围护机构与建筑能耗关系的分析
对于可再生能源的应用是实现低能耗建筑的关键。对于可再生能源的效率的认识,与控制室的建筑造型以及维护息息相关。因此,要进行超低能围护结构,发挥太阳能光伏发电系统的作用以及风力发电系统等可再生能源的作技术优势,在保证其稳定性的同时,提高控制室的低能耗目标的实现。
4 结束语
综上,对于可再生能源来讲,发挥其自身优势,实现偏远地区移动通信基站用电难问题的解决,促进节能减排目标的实现,推动长远和可持续发展战略的发展,营造更加广阔的发展空间,促进移动通信基站建设的顺利进行。
参考文献
[1]王文军.可再生能源用于移动通信基站控制室的研究[D].呼和浩特:内蒙古工业大学,2007.
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[3]游玲玲.移动通信基站用光伏控制器的研究[D].曲阜:曲阜师范大学,2011.
关键词:建筑节能;施工技术;应用措施
前言
在当今世界,节约能源问题已经成为人们关注的焦点。人们生活的各个方面都离不开能源的使用,如何既保护环境的发展,又节约人们生存能源的使用是我们面临的重要问题。在建筑工程方面,从工程建筑材料的生产和使用、工程建筑施工直到建筑工程完工后的使用,都无时无刻不在消耗着能源。提倡科学的节能理念是建筑工程节能的一个重要发展方向,根据我国建筑节能的发展现状,一些新型的建筑节能技术被应用到现代建筑施工中,为我们创造节能型的建筑行业奠定了良好的基础,也为国家节能环保工作做出了一定的贡献。
关键词:节能理念;现状;建筑节能
1、建筑节能的重要性
我国能源发展主要存在四大问题:①人均能源拥有量低、储备量低;②能源结构依然以煤为主,约占75%,全国年耗煤量已超过13亿t;③能源资源分布不均,主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足,造成北煤南运、西气东送、西电东送;④能源利用效率低,能源终端利用效率仅为33%,比发达国家低10%。
随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400多亿m2,绝大部分为高能耗建筑, 且每年新建建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。
我国的建筑节能工作,应从我国的环境现状出发,有针对性的对南方城市和北方城市采取不同的建筑节能措施,积极的推行各项建筑节能新技术,从建筑材料、建筑设计、建筑施工等各个方面加强节能技术的应用,促进我国建筑行业节能技术的发展。
2、建筑施工技术中节能理念的有效应用
对于现代建筑行业的发展,科学的节能理念是必不可少的,建筑节能技术的有效利用可以缓解社会的能源危机、减轻环境的污染、促进社会经济的可持续发展。所以我们要树立节能环保的理念,在建筑施工中积极的应用节能环保技术,推动我国建筑节能水平的提高。
2.1太阳能建筑技术的应用
太阳能一直是我们人类可以利用的最洁净、最丰富的能源,在我国建筑行业施工技术中,太阳能技术已经被普遍应用。太阳能的环保节能功能众多:在建筑楼顶安装太阳能电池发电系统,能将太阳辐射的热能转换成电能,由配备的蓄电池组将电能储存起来,并将相关线路连接到相应的供电设施上,基本满足建筑物楼内的动力和照明系统的用电量需求;太阳能技术的采暖和供热功能,能很好的满足建筑物日常供热需要;太阳能技术还可控制建筑物的采光,有利于建筑物的日常节能利用等。太阳能的使用对于建筑物来说,具有使用安全可靠、无污染、不消耗燃料、不受环境限制、维修维护简单、方便安装等特点,它是最适于建筑物节能环保的一项应用技术。
对于太阳能建筑技术的选用,可以根据我国不同地区的气候特点因地制宜,对于北方城市的建筑,由于北方冬季寒冷,所以要提高建筑物的保温性能,发挥建筑的热源效率,采取一定措施降低采暖能耗,积极的改进供暖设备的调节功能。而对于南方城市的建筑来说,由于南方天气潮湿炎热,改善建筑物自然通风技术和遮阳技术则是其重点,从而减少建筑物的能耗,既达到了环保的效果,又保证了建筑物的正常使用。
2.2高效保温墙体满足建筑节能要求
在建筑工程施工中,可以采用蒸压粉煤灰添加气混凝土来砌块作为建筑物的护墙,这是一种利用火力发电厂排放的粉煤灰作为主要原料,经过先进的生产技术加工而成的一种新型墙体材料,对于建筑物的保温节能具有很好的效果,它的利用可以有效地减少建筑垃圾的产生,不仅减少了建筑资源的浪费,而且有利于环保,是一种很好的绿色建材产品。新型建材的选用和施工技术是建筑施工中的一项重要工作,施工管理人 员要在节能理念的引导下,积极的推行建筑节能材料的应用。
2.3地源热泵技术有效降低能耗
建筑物内的空调系统要想满足节能的功能,可以采用地源热泵技术,它的原理是利用地表层中储存的能量来对温度进行调节,由于室外气温变化很大,但地表以下的地温却相对稳定,一般来说地温全年相对恒定,夏季的时候建筑物内多余的热量会不断地排出,并为大地所吸收,从而使建筑物内的温度保持一定。这一技术在建筑施工中的应用,可以有效的降低能耗,具有一定的环保功能,对于环境的影响较小,便于日常的维护工作,是一种高效的节能技术。
2.4优化建筑施工方案,节约建筑能源
科学的节能理念只有深入到建筑工程中的各个方面,才能真正的发挥它的作用。建筑施工工作是一个连续性的工作,它涉及到工程施工的组织设计和各项资源的有效利用。通过对建筑施工方案的优化,我们可以合理的安排施工过程中的人力和物力,对于一些物资的浪费现象,可以很好的监控,对于人力安排的不合理现象,也可以积极的调整,有效地解决了建筑施工中的窝工现象和机器空转现象。在建筑施工过程中,需要制定相应的施工进度计划,允许一定程度的立体交叉作业,有效地安排机械设备的使用,提高建筑材料的再生利用率,积极的推动各项建筑资源的循环使用工作,从而实现建筑能源的节约。
2.5改进施工工艺,减少建材浪费
在建筑行业的快速发展中,各种施工工艺和施工技术都在不断地改进,并且这些新技术的应用对建筑施工工作效率的提高有着立竿见影的效果。施工工艺的改进,不仅提高了建筑施工的技术水平,也有效地节约了建筑能源。在以前的建筑施工中,对于钢筋的连接主要是采用搭接的形式,这种做法对钢筋的浪费较大,不利于建材的节约,经过不断地探索,螺纹连接的新工艺被普遍的应用,这种新的施工工艺极大地减少了建材的浪费现象。可见,建筑施工工艺的改进对于建筑节能也是非常有效的措施之一,管理人员应重视施工工艺的改进,将其与工作效率和建材节能连接起来,以提高建筑施工的整体质量。
3、结束语
建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用,缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展;有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。在科学的节能理念的引导下,我们要积极的改进自己在建筑施工中的各项应用技术,为建筑行业的发展和建筑企业技术的提高,做出自己的贡献。
参考文献
[1] 李绯. 公共建筑的建筑节能探讨[D]. 西南交通大学 2010.
关键词:绿色住宅;建筑节能设计;技术;能源
随着我国经济的长期高速增长,能源消耗也快速增加,目前已经成为世界第二大能源消费国。建筑是能耗大户,不仅大量既有建筑中采暖、空调、照明、家用电器、炊事用具等用能设备消耗着大量能源,而且新建建筑的建造过程中消耗了大量的钢铁、有色金属、水泥、玻璃、塑料等建筑材料,在这些建材的生产过程中也消耗着大量的能源。建筑物的建造过程建筑设计方案是否满足节能设计要求在很大程度上决定了其整个寿命周期内是否达到建筑节能的目的,通过设计降低建筑的能耗,可减少全球的能耗,有利于保持整个生态系统的稳定。节能建筑的设计与评价密不可分,节能评价是实现建筑节能设计的必要手段,节能建筑的设计要求建筑设计人员在设计阶段对所设计的建筑进行建筑能耗分析,以评价建筑方案是否节能。
1、节能住宅的概念
节能住宅是基于能源危机引发的人们对于生活方式、生活态度全面思考后提出的解决途径。节能住宅,是指通过科学的设计、采取新型材料来提高建筑围护结构(通常指外墙、屋面、外门窗和楼板)的热工性能,同时提高采暖、空调能源利用效率,最大程度的把室内自然温度控制在人体舒适温度范围内,从而为人类居住者提供健康、舒适、环保的居住空间,同时并利用各种可再生资源,使节能建筑的耗能降低。
2、建筑节能设计方法现状
目前常用的建筑节能设计方法有两种:按规定性指标设计和按性能性指标设计。按规定性指标设计是指建筑物体形特征和围护结构热工性能等均按有关建筑节能标准进行设计。性能性指标由建筑热环境质量指标和能耗指标两部分组成,按性能性指标设计是指在同时满足建筑热环境质量指标和能耗指标的前提下,设计人员可自行确定建筑物体形特征和耐沪结构热工性能等的具体技术参数。
3、建筑设计中的基础节能意识
在建筑节能方面,国外流行的技术在国内不一定适用,适用于城市的节能技术在农村不一定可行,适用于北方地区的节能技术不一定适用于南方地区,适用于住宅建筑的节能技术并不一定适用商业建筑,因此在建筑节能设计时,应针对中国国情,具体建筑特点和使用特点、当地的气候条件、各种用能系统的技术特点,进行模拟分析和综合优化设计,应从节能管理、技术节能、行为能力等多方面展开。在重视行政管理、技术监督、技术创新的同时,也要重视机制创新,充分调动市场机制的巨大作用,推动建筑节能的快速发展。
4、绿色住宅建筑的合理布量与建筑节能设计
根据我国所处的地理位置与气候状况,以及规划要求,建筑之间的距离要满足日照要求,为房屋提供良好的朝向,可以提高日照和通风要求。目前我国各地区都有相应的地方性住宅标准设计,可以为住宅选型的参考,如炎热地区住宅设计首先需满足居室有良好的朝向和自然通风,避免西晒;而在寒冷地区,主要是冬季防寒防风雪。如《居住节能规范节能设计标准》中规定,建筑总平面的布置和设计,应充分利用冬季日照的有效时间并防止冬季主导风向的冷风渗透,优先选择当地的最佳朝向或适宜朝向。
住宅建筑的尺度包括进深、面宽、层高,对节能具有直接的影响,由几何学可知,圆的内接矩形中以正方形的面积最大,周长最短。因此一般认为一梯两户的住宅单元进深在11米以下时每增加1米,每公顷用地可增加建筑面积1000平米,同时因外墙缩短节约材料和能量,进深l1米以上效果则不明显。关于住宅的层高,据分析层高每降低10厘米,便能降低造价1%,节约用地2%,但必须满足通风、采光要求,同时要顾及居民生活习惯和心理承受。
住宅在不同的时期有不同的住宅标准,能较好的体现居住性、舒适性和安全胜的大众住宅,具体可体现为:不同的套型配置合理,套型类别和空间布局具有较大的灵活性,以保证多种选择。适应生活方式的变化和时代的发展,延长住宅使用寿命,平面布置合理,体现为动静分离、洁污分离等,并为住宅留有装修改造的余地;住宅设备完善,节约能源。一套住宅中,卧室是私人空间。“厅”在现代住宅中,已成为居住者各种起居活动的主要空间。白天的日照、阳光对于起居活动中心的“厅“来讲,更有直接的节能意义。
5、建筑构造节能设计
1)墙体节能。目前我国在严寒和寒冷地区的外墙保温首选外保温构造,墙体的保温性能及其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。如以鄂尔多斯地区住宅类型的中高层为例,体型系数≤0.26时,外墙传热系数不大于0.45W/(m2•K),查看《全国民用建筑工程设计技术措施》节能专篇,可知190mmm混凝土空心砌块和90厚的聚本板的传热系数是0.43W/(m2•K),满足节能要求;但有时体型系数不符合要求就需要能量消耗的计算,因此需要更好的外保温材料,如挤塑聚本板、外墙夹芯保温、其他复合体墙体保温等。
2)楼地面节能。楼地面的节能,可根据底面是不是接触室外空气的层间楼板、底面接触室外空气的架空或外挑楼板以及底层地面,地面还周边地面和非周边地面,根据不同情况采用不同的技术。①在楼板上面的保温层,宜采用硬质挤塑聚本板、泡沫玻璃保温板等板材或强度符合地面要求的保温砂浆材料,其厚度应满足建筑节能设计标准的要求。②在楼板下面的保温层,宜采用强度较高的保温砂浆抹灰,其厚度应满足建筑节能设计标准的要求。③底面接触室外空气的架空或外挑板宜采用外保温系统。④严寒及寒冷地区采暖建筑的底层地面应以保温为主,在持力层以上的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眭能。
3)屋面节能。屋面保温可采用板材、块材或整体现喷聚氨酯保温层,屋面隔热可采用架空、蓄水屋面。保温层宜选用吸水率低、密度、导热系数小并有一定强度的材料,如:EPs板、xPS板、泡沫玻璃等。
4)门窗、幕墙节能。外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,在满足住宅建筑的使用要求的条件下,尽量满足居住建筑节能的窗墙面积比,也就是说减少窗户的面积。我国对门窗的节能要求:气密性、抗风压性、水密性、保温性。外窗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其检测方法》GB/T7107―2002规定的4级。在位于大风区且多雨的地区时,外窗水密性不应低于3级,抗风压性、保温性根据不同地方分级也不同。具体措施:门窗的面板缝隙应采取良好的密封材料,玻璃四周采用弹性好耐久的密封条(硅橡胶条、三元乙烯胶条),玻璃采用离线Low―E中空玻璃、普通中空玻璃、遮阳玻璃、窗框采用断热型材,外窗应进行结露验算,在设计计算的室内温度和湿度文件下,其内表面温度不应低于室内的露点温度。幕墙窗户是建筑结构的开口部位之一,幕墙窗户占整个建筑能耗的一半左右,幕墙门窗能耗80%由幕墙门窗玻璃承担,而我国幕墙窗户的单位面积能达到发达国家的2~3倍,建筑节能抓好幕墙门窗玻璃节能。因此选用高效节能玻璃及提高现有玻璃的效率设计或旧建筑改造的重要工作之一。太阳控制膜的使用则成为现有建筑幕墙节点改造的良好方法,特别是高透光率的玻璃,采用太阳控制窗膜几乎是绝热改造的唯一措施。
门窗的遮阳也对节能起到一定的作用,目前普遍适用的遮阳方式有水平遮阳和垂直遮阳还有综合遮阳,还有室内遮阳及对玻璃自身的遮阳系数也有一定的要求。尤其是西晒和夏季的南面,适当的遮阳可以有效减少太阳辐射对室内的影响关键是门窗、幕墙与建筑节能的关系极为密切。应引起我们全行业的高度重视。我国大部分城市夏天热、冬天冷的现象十分突出,建筑门窗、幕墙的节能就变的十分重要。
5)太阳能的利用。目前应用的比较广泛新能源一太阳能,一、有太阳能热水器和太阳能光伏发电系统。太阳能热水系统可提供生活热水、供暖和制冷。太阳能光伏发电系统可发电,用于照明、家用电器等。二、被动式太阳房,被动式太阳房技术主要是通过建筑朝向和周围环境的布置,内部空间和外部形体处理,以及建筑材料和结构、构造选择。使在冬季能采暖,夏季能使建筑物降温。
各直属机构:
自《国务院批转国家建材局等部门关于加快墙体材料革新和推广节能建筑意见的通知》(国发?眼1992?演66号)下发以来,在各地区和有关部门的共同推进下,我国墙体材料革新和推广节能建筑工作取得了积极进展,新型墙体材料应用范围进一步扩大,技术水平明显提高,节能建筑竣工面积不断增加。但是,全国以粘土砖和非节能建筑为主的格局尚未得到根本改变,毁田烧砖、破坏耕地的现象屡禁不止,特别是近年来城乡建设的快速发展,对建材产品的需求量急剧增加,一些地区实心粘土砖生产呈增长态势。为巩固取得的成果,进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑,有效保护耕地和节约能源,经国务院同意,现就有关问题通知如下:
一、提高思想认识,增强工作紧迫性
(一)推进墙体材料革新和推广节能建筑是保护耕地和节约能源的迫切需要。我国耕地面积仅占国土面积10%强,不到世界平均水平的一半。我国房屋建筑材料中70%是墙体材料,其中粘土砖占据主导地位,生产粘土砖每年耗用粘土资源达10多亿立方米,约相当于毁田50万亩,同时,我国每年生产粘土砖消耗7000多万吨标准煤。如果实心粘土砖产量继续增长,不仅增加墙体材料的生产能耗,而且导致新建建筑的采暖和空调能耗大幅度增加,将严重加剧能源供需矛盾。
(二)推进墙体材料革新和推广节能建筑是改善建筑功能、提高资源利用效率和保护环境的重要措施。采用优质新型墙体材料建造房屋,建筑功能将得到有效改善,舒适度显著上升,可以提高建筑的质量和居住条件,满足经济社会发展和人民生活水平提高的需要。另一方面,我国每年产生各类工业固体废物1亿多吨,累计堆存量已达几十亿吨,不仅占用了大量土地,其中所含的有害物质严重污染着周围的土壤、水体和大气环境。加快发展以煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、冶金和化工废渣等固体废物为原料的新型墙体材料,是提高资源利用率、改善环境、促进循环经济发展的重要途径。
二、明确工作要求,落实任务目标
(三)逐步禁止生产和使用实心粘土砖。已限期禁止生产、使用实心粘土砖(包括瓦,下同)的170个城市,要向逐步淘汰粘土制品推进,并向郊区城镇延伸。其他城市要按照国家的统一部署,分期分批禁止或限制生产、使用实心粘土砖,并逐步向小城镇和农村延伸。其中,经济发达地区城市和人均耕地面积低于0.8亩的城市,要逐步禁止生产和使用实心粘土砖;粘土资源较为丰富的西部地区,要推广发展粘土空心制品,限制生产和使用实心粘土砖;在新型墙体材料基本能够满足工程建设需要的地区,要禁止生产粘土砖。力争到2006年底,使全国实心粘土砖年产量减少800亿块。到2010年底,所有城市禁止使用实心粘土砖,全国实心粘土砖年产量控制在4000亿块以下。
(四)积极推广新型墙体材料。各地区和有关部门要积极推广使用新型墙体材料,凡财政拨款或补贴的行政机关办公用房、公共建筑、经济适用房、示范建筑小区和国家投资的生产性项目等,都要执行节能设计标准,选用和采购新型墙体材料。新建建筑要向强制执行国家已颁布的建筑节能设计标准推进,逐步提高新型墙体材料的生产和应用比例,增加节能建筑面积。力争到2006年,新建建筑严格执行建筑节能设计标准,有条件的城市率先执行节能率65%的地方标准。到2010年,新型墙体材料产量占墙体材料总量的比重达到55%以上,建筑应用比例达到65%以上;严寒、寒冷地区应执行节能率65%的标准。
三、制定法规标准,强化监督管理
(五)制定和完善有关法规。要加快研究制定建筑节能管理及推进墙体材料革新的有关法规,依法加强对新型墙体材料生产、流通和应用的监督管理。各省、自治区、直辖市人民政府要结合当地具体情况,制定并完善相关法规的实施细则,依法推进墙体材料革新和建筑节能。
(六)加强标准体系建设与监管。要制定和完善新型墙体材料产品、工程应用和节能建筑的技术标准,进一步提高新型墙体材料产品标准水平;加快研究新型复合墙体材料应用标准,完善节能建筑设计、施工、验收的标准化体系。要将禁止使用实心粘土砖、应用新型墙体材料、执行建筑节能设计标准等要求纳入立项、设计、施工图设计文件审查以及竣工验收备案等各个环节,促进新材料、新技术、新工艺的应用。强化新型墙体材料标准实施和应用技术培训,确保产品及工程质量。对涉及人身健康的墙体材料,要逐步纳入强制性产品认证范畴,不经认证不得销售使用。
(七)继续加强对粘土砖生产用地的监督管理。要依照《中华人民共和国土地管理法》等有关法律法规的规定和土地利用总体规划的要求,严格控制粘土砖生产企业取土范围和规模,严禁占用耕地建窑或擅自在耕地上取土。要禁止向新建、改建、扩建实心粘土砖生产项目供地,限制向空心粘土制品生产项目供地。对违反规定的,不予办理用地和采矿登记手续,停止发放土地使用证,并依法予以查处。
(八)严格对墙体材料生产企业的监管。要加大监督检查力度,对禁止生产和使用实心粘土砖地区的企业,仍然继续生产和使用实心粘土砖的,以及无照生产经营、销售使用国家明令淘汰产品的行为,要坚决依法严肃处理。要加强对墙体材料生产企业的环境监督执法,依法处罚污染环境的违法违规行为。要依据有关国家标准或行业标准,严格监督墙体材料生产企业的销售行为,禁止质量未达标的墙体材料产品出厂销售。
四、完善政策机制,加快技术进步
(九)加大政策支持力度。各地区和有关部门要充分发挥投资、税收、价格等经济政策的引导和调控作用,促进工业废物的循环利用,推动新型墙体材料和节能建筑的发展。在安排使用预算内基建投资(含国债项目资金)和中小企业发展专项资金时,要加大对开发技术含量高的新型墙体材料产品的支持力度。要积极落实国家鼓励新型墙体材料发展和抑制实心粘土砖生产的税收政策,研究新型墙体材料专项基金在2005年年底到期后的有关后续政策措施。研究推广节能建筑的扶持政策,鼓励建设单位采购优质的新型墙体材料,引导房地产开发商自觉建造节能建筑。
(十)发挥市场导向作用。要坚持以市场为导向,应用为龙头,逐步增强市场机制对墙体材料资源配置的基础作用,促进新型墙体材料产品优质优价。充分发挥中介组织的作用,建立健全墙体材料革新和推广节能建筑信息制度。
(十一)大力推进技术进步。有关部门要根据社会发展和技术进步要求,适时和调整鼓励、限制、淘汰的墙体材料生产技术、工艺、设备及产品目录。地方各级人民政府和有关部门要支持新型墙体材料及节能建筑技术的开发和应用示范,组织引进、消化、吸收国外先进技术,研究、开发科技含量高、利废效果好、节能效果显著、拥有自主知识产权的优质新型墙体材料生产技术与装备,提高墙体材料革新和节能建筑的技术水平。积极推动绿色建筑、低能耗或超低能耗建筑的研究、开发和试点,建设优质新型墙体材料示范生产线和节能建筑样板,推广新型建筑结构体系,拓宽新型墙体材料的应用范围。
五、加强组织领导,做好宣传工作
关键词:高层建筑节能;太阳辐射;围护结构;太阳辐射热;双层玻璃;保温隔热
引言
国内建筑物理的专家对目前国内建筑界片面追求地标性,忽视节能环保的倾向表示了担忧。人们不想看到在技术上超规范的高层建设项目在我国建成后产生不堪设想的后果。建筑节能是国家发展的基本国策之一,高层建筑又是标志性极强的建筑,抓好超高层建筑的节能设计,将会带动国家和地方的建筑节能事业,促进全社会建筑节能的技术进步。
1 高层建筑的朝向、位置与环境设计
高层建筑节能在规划设计阶段就要引起重视,要从节能的角度,充分考虑建筑朝向、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境的关系等问题,从总体上为建筑节能创造前提条件。首先,建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向,利于自然通风;在夏季,南北朝向的建筑物所受到的太阳辐射相对东西朝向建筑要少很多,这样可以节省空调能量的消耗;而在冬季时,建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反,从而节约了建筑保温所需的能耗。第二,高层建筑设计时应在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点,优化节能设计。适当增加建筑物的间距有利于空气流动,增大风量、提高风速,从而使建筑物与空气的热交换增加,有效降低建筑物的温度,降低建筑能耗。第三,高层建筑及其组合的群体应结合周边环境,充分考虑整体的空间形态,优化节能设计,将现有建筑和拟建高层建筑作为一个建筑群体考虑,实现建筑群内的自然通风。建筑群的入风口和出风口应结合主导风向合理设置,使空气流通;把夏季主导风向作为建筑的主要朝向,按照南小北大、南低北高的原则排列建筑物,这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越,冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭,较好地适应气候的变化,从而减少了建筑能源消耗。设立空中花园是一种间接改变建筑朝向的极好方法,能较好地改善建筑受太阳辐射的影响,如法兰克福考莫兹银行总部,是世界上第一座“生态型”大厦,多个空中花园围绕建筑主体塔楼盘旋而上,每个空中花园高4层;建筑主体中通高的中庭与花园连通,为内向的办公室提供100%的自然通风和绿色植物,极大地改善了太阳辐射的直接影响。
2 高层建筑围护结构墙体设计
墙体传热在建筑物总体传热中所占的比例最大。高层建筑要实现节能,还必须研制新型墙体材料,提高外墙的保温节能性能。适用于高层建筑的新型墙体材料主要有蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块和复合墙体等。
2.1 蒸压加气混凝土砌块 蒸压加气混凝土砌块主要将70%左右的粉煤灰与定量的水泥、生石灰胶结料、铝粉、石膏等按配比混合均匀,加入定量水,经搅拌成浆后注入模具发气成型,经静停固化后切割成坯体,再经高压蒸养固化而成制品,是一种新型多孔轻质墙体材料,其特点是热阻大、重量轻,具有良好的防火、隔热、保温、隔声性能。蒸压加气混凝土砌块已广泛应用于高层建筑中框架结构的填充墙和部分承重墙。
2.2 轻集料混凝土小型空心砌块 轻集料混凝土小型空心砌块采用水泥作胶凝材料,骨料以各种陶粒、陶砂和煤矸石等加入部分炉下灰为集料,经压制振动成型。轻集料混凝土小型空心砌块具有重量轻、力学性能好、保温隔热等特点,适用于全国不同气候区。一般用来做高层建筑中框架结构填充的内隔墙和外填充墙。
2.3 复合墙体 复合墙体往往采用承重材料与高效保温材料(如岩棉板或聚苯板等)组成。复合墙体较好地发挥了2种材料的特点,既不会囚组成墙体材料的强度过低导致墙体所需尺寸过厚,又具有良好的保温隔热效果。因此,我国新建高层建筑目前已基本上采用了复合墙体的方式。
2.3.1 膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统 膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统是由白熄型模塑聚苯板、锚栓(必要时使用)、粘结胶浆、抹面胶浆和耐碱网布及涂料等材料复合而成,置于建筑物外墙外侧的保温及饰而系统。该系统冬季能避免产生热桥,大大减少室内热能通过外墙损失;夏季能大大减少由阳光辐射外墙而传导至室内的热能,进而使暖气、空调的能耗下降。该墙体重量轻、节能效果明显。
2.3.2 挤塑聚苯保温体系 挤塑聚苯保温体系的结构与膨胀聚苯薄抹灰保温体系相同,只是将自熄犁模塑聚苯板换成了自熄型挤塑聚苯板。它适用于各种形式主体结构的外墙外保温,特别适宜于在严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷地区使用。
2.3.3 现浇混凝土模板内置外墙外保温系统 现浇混凝土模板内置(聚苯板)外墙外保温系统简称CL结构体系,该体系适用于现浇混凝土剪力墙结构的高层建筑。CL建筑结构体系可使建筑物全生命周期内不需要对保温层进行维修,解决-f;,fl墙粘贴外
挂保温层而产生的裂缝隐患及寿命短等问题。
3 高层建筑围护结构外窗设计
3.1 外窗节能 外窗是保温隔热的薄弱环节。据统计资料显示,我国建筑物通过窗户散失的能量约占建筑总能耗的50%,具有较大的节能潜力,提高窗户的热工性能是建筑节能最经济有效的方法。
3.2 推广使用节能型玻璃 普通平板玻璃虽然具有造价低廉、采光性能好等特点,但其传热系数大、能耗高,从长期使用的结果分析,其性价比较低。根据实测,普通平板玻璃塑料框窗的传热系数K=4.63 W/(m2•K)。气密性系数A=I.2 m3P/(m•11);节能效果比较好的双层玻璃塑料框窗的传热系数为肛2.37 W/(m2•K),气密性系数为A=0.53 m3P/(m•h)。两者的K值之比约为50%、A值之比为44.1%。因此,平板玻璃的直接使用范围越来越受到限制,且最终将被淘汰。目前,节能效果好,具有推广价值的节能型玻璃有中空玻璃、镀膜玻璃等功能性玻璃。
3.2.1 中空玻璃 中空玻璃是在2层或多层玻璃间隔成的空气间层、气层中充入干燥气体或惰性气体,四边加以密封而形成的。中空玻璃最大的特点是传热系数小,具有良好的隔热、保温性能,同时具有防结露、隔音和降噪等功能,可用于各类建筑外窗、外门和幕墙。
3.2.2 镀膜玻璃 镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀金属薄膜等,使其渗入玻璃表面或置换其表面层,成为无色或有色的薄膜,它能改变玻璃的透射系数和反射系数,对阳光有良好的控制作用,可以吸收或反射太阳辐射,减少室内外的热量交换,保持室内温度的稳定,从而达到节能的效果H。
3.2.3 吸热玻璃 在平板玻璃成分中加入微量镍、铁、钴、硒等元素,制成的着色透明玻璃称为吸热玻璃。吸热玻璃具有吸收可见光和红外线的特性,无论是哪一种色调的玻璃,当其厚度6=6 mm时。均可吸收40%左右的太阳辐射。所以,在太阳直射的情况下,进入室内的辐射热减少了约40%左右,从而可减轻空调设备的负荷,达到节能的目的。
4 高层建筑围护结构屋面设计
屋面的保温隔热与防水是其主要功能,常规的屋面保温材料与防水材料存在性能单一问题,防水的不能保温,保温的不能防水。喷涂聚氨酯硬泡、聚脂弹性体屋面保温防水一体化技术,除采用兼具优良保温防水性能的聚氨酯硬泡作为保温防水一体化功能性材料外,还复合防水性能极好的喷涂聚脂弹性体作为防水饰面材料,从而使屋面保温、隔热、防水一体化。广州市对现有建筑的调查发现:21%的屋面没有采用任何隔热措施,即使是采用一些隔热措施。也远不能满足节能标准和热舒适性的要求。高层建筑的屋面隔热措施做得更加不到位。因此,屋面保温、隔热设计已成高层建筑节能的另一重点。
5 影响高层建筑节能的其它因素
5.1 建筑体形设计 建筑的体形系数指建筑物的外表面积与外表面积所包的体积之比,体形系数越小,单位面积对应的外表面积越小,护结构的传热损失越小。采用圆形的平面形式,不仅有利于面积的使用,而且圆柱状的外形既能降低风压,减少热能的流失和结构的消耗,又能优化光线的射入。研究表明,圆形的平面具有最小的表面积,热耗最小,空调负荷也较小,而矩形的形态却更利于对太阳能的控制,矩形平面长宽比不同,建筑的能耗有较大区别,在设计时要根据具体方案加以推敲。
5.2 屋顶花园 作为建筑物的第五立面――屋顶,在高层林立的城市中,也需要在设计中加以重视。屋顶花园的设计不仅弥补了地面绿地的不足,形成竖向多层次的丰富景观,也极大地改善了环境,同时也起到了保温隔热的作用。
5.3 高层建筑采暖制冷是影响能耗的重要因素 我国现在使用的各种建筑保温材料耗能大,污染大,因此,应该大力开发适合中国国情的建筑外墙保温材料系统,重视科技新材料、新工艺。合理利用太阳能,发展建筑外墙保温技术将成为我国建筑节能技术的主导方向。
采用地面式低温采暖、制冷系统,冷热辐射温度接近或等于室内的舒适温度上下限,使人感受舒适;采用小功率、小温差的地面送风式空调技术和设备,代替大功率、大温差的上给上排式空调设备;采用新风机组将室外新鲜空气经过滤除尘(加热/降温、加湿,除湿)等处理后,以低速地面送风的方式送到每个房间;采用热量回收系统,通过通风管将各房间相对污浊的空气收集起来,与新风交换显热,预热新鲜空气后的污浊空气由设在屋顶部的风机抽出排放,实现健康的通风换气;在夏季采用水蒸气蒸发制冷系统,这些措施的实施都将有效地降低建筑能耗。
6 结语
本文主要从高层建筑位置、朝向、环境设计与高层建筑的关系,以及高层建筑围护结构等方面,阐述了影响建筑节能的多种因素,提出存在的问题及今后发展方向,为高层建筑的节能设计提供一定的理论基础和实践参考价值。
参考文献
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关键词: 保温隔热;材料;性能;墙体;屋面
Abstract: the text of construction projects to the commonly used thermal insulation material and performance are summarized, and put forward the construction of the wall and the roof insulation measures.
Keywords: thermal insulation; Materials; Performance; Wall; roofing
中图分类号:G267文献标识码:A 文章编号:
1常用的保温隔热材料及性能
目前国内建筑应用的围护结构的保温隔热体系主要有:外墙外保温隔热、外墙内保温隔热、夹芯复合墙体保温隔热体系,夏热冬冷地区适合使用外墙外保温隔热技术。常用的节能保温隔热材料可分为无机和有机两种。无机保温隔热材料产品的特点是防火、阻燃性强、无毒、安全性高但导热性较低;有机保温隔热材料产品的特点是轻质、具有憎水性。常用的保温隔热的材料有如下几种:
(1)矿物棉。岩(矿)棉和玻璃棉统称为矿物棉,属于无机材料。具有良好的保温、隔热吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性;导热系数λ≤0.044 W/m·k,岩棉制品在建筑上可用于钢结构、砼和砖石结构的屋面、外墙、隔墙和幕墙的保温以及高温管道保温。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。
(2)聚苯乙烯泡沫塑料。是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数λ≤0.041 W/m·k,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温隔热材料中占有率很高。
(3)硬质聚氨酯泡沫塑料。具有非常优越的绝热性能,它的导热系数λ≤0.0237 W/m·k,是其它材料所无法与之相比的,其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,但因其价格较高且易燃,因此限制了它的使用。
(4)胶粉聚苯颗粒保温砂浆。是以预混合型干拌砂浆为主要胶凝材料,以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料,加入适当的抗裂纤维及多种添加剂按比例配制而成。导热系数λ≤0.060W/m·k,该材料保温隔热抗结露性能好,抗压强度高,粘接力强,附着力强,耐冻融、干燥收缩率及侵水线性变形率小,不易空鼓和开裂,是适合中国国情的保温材料。
(5)玻化微珠保温隔热砂浆。是以玻化微珠为轻骨料配制而成的一种墙体无机保温隔热砂浆,且可用于屋面的保温隔热。导热系数λ≤0.065W/m·k,具有强度高、质轻、保温、隔热好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点;结力强、耐候性好、不空鼓、不开裂。柔性好、收缩性小;耐水、耐高温、不会霉变腐蚀;适用于节能50%以上的夏热冬冷、夏热冬暖、温和地区建筑的外墙内、外保温、屋面保温隔热节能工程。
2建筑墙体的保温隔热措施
根据我省气候的特点,本着节约能源、节约成本、保护环境和可持续发展的战略原则,提倡低能耗和超低能耗建筑,墙体保温隔热应以墙体材料自保温和采用内保温相结合,这样可降低建造成本,降低安全风险。墙体保温隔热可根据墙体材料选择具有防潮、隔热、透气、防火、耐老化、吸湿性小、导热系数低、质地轻、坚固耐用、附着力好等优点的有机或无机保温材料,或无机与有机相结合的优质高效的复合保温材料或复合系统,特别是以工业固体废弃物为主的复合型优质高效保温隔热材料及无机保温砂浆(如玻化微珠无机保温砂浆)等。在我省对外墙的保温主要是对外墙采用粘贴聚苯乙烯板的外保温方法进行保温。
3建筑屋面的保温隔热措施
在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋顶受辐射是最多的。为提高屋面的隔热性能,屋面隔热可以选用多种隔热技术:保温性隔热成本较低,如聚苯板、隔热板等材料;种植屋面的隔热效果最好,成本也不高,主要能降低“城市热岛”效应,增加城市的生物多样性;改善建筑景观,提升建筑品质,提高建筑的节能效果;屋面蓄水、种植屋面、反射屋面、屋面遮阳、通风等也是不错的隔热措施。
3.1平屋顶的保温层
(1)正置式屋面(外保温屋顶)保温。是将保温层设在结构层之上、防水层之下而形成封闭式保温层。这种屋面保温形式是把保温材料做在屋顶楼板的外侧,让屋顶的楼板受到保温层的保护而不至受到过大的温度应力。整个屋顶的热工性能能够得到保证,能够有效避免屋顶构造层内部的冷凝和结冻。屋面可上人使用。通常做法是在楼板上设置绝热材料,在绝热材料外侧设置防水层和保护层。保温材料的厚度通过热工计算后应符合所在建筑热工分区的节能设计标准。按照民用建筑节能设计标准和民用建筑热工设计规范的要求确定的屋顶隔热层,能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4℃。
(2)倒置式屋面保温。所谓倒置式屋面,就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,把保温层放在防水层的上面,防水层作在保温层和楼板的界面上,保温层上部的保护层有良好的透水和透气性能。这种屋面构造仍属于屋面外保温和屋面外隔热形式,能有效地避免内部结露,也使防水层得到很好的保护,屋面构造的耐久性也得到提高,但对保温材料的拒水性能有较高的要求,保温材料选择时应以保温材料本身绝热性能受雨水浸泡影响最小为原则。国内可供用于倒置屋面做法的保温材料主要有泡沫玻璃、挤塑型聚苯乙烯泡沫板、聚乙烯泡沫板等。倒置式屋面适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的屋顶保温。按照民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范的要求确定的屋顶隔热层,能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4℃,可使防水层的使用寿命延长2~4倍。
3.2平屋顶的隔热
(1)通风隔热屋面。在屋顶中设置通风间层,使上层表面起着遮挡阳光的作用,利用风压和热压作用把间层中的热空气不断带走,以减少传到室内的热量,从而达到隔热降温的目的。一般有架空通风隔热板屋面和顶棚通风隔热屋面两种做法。
(2)蓄水隔热屋面。在屋顶蓄积一层水,利用水蒸发时需要大量的汽化热,从而大量消耗晒到屋面的太阳辐射热,以减少屋顶吸收的热能,从而达到降温隔热的目的。蓄水屋面构造与刚性防水屋面基木相同,主要区别是增加了一壁三孔,即蓄水分仓壁、溢水孔、泄水孔和过水孔。
(3)种植隔热屋面。在屋顶上种植植物,利用植被的蒸腾和光合作用,吸收太阳辐射热,从而达到降温隔热的目的。种植隔热屋面构造与刚性防水屋面基本相同,所不同的是需增设挡墙和种植介质。
(4)反射降温屋面。利用材料的颜色和光滑度对热辐射的反射作用,将一部分热量反射回去从而达到降温的目的。例如采用浅色的砾石、混凝土做面,或在屋面上涂刷白色涂料,对隔热降温都有一定的效果。如果在吊顶棚通风隔热的顶棚基层中加铺一层铝箔纸板,利用第二次反射作用,其隔热效果将会进一步提高。