人類從遠(yuǎn)古走來直到現(xiàn)在文明社會,伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會物質(zhì)財富的逐漸增加,從為自己遮風(fēng)避雨的蔽護(hù)所發(fā)展到現(xiàn)在具有舒適物理環(huán)境和美學(xué)價值的、安全衛(wèi)生的居住空間,這是人類向自然界索取了大量的能源和資源作為代價換來的。大量建造的各種建筑作為人類智慧和工業(yè)文明時代的產(chǎn)物,體現(xiàn)出社會財富的象征。作為建筑的基本構(gòu)件——圍護(hù)結(jié)構(gòu),除了保證建筑使用安全外,另一項重要功能是隔絕室外惡劣氣候如溫度、濕度、風(fēng)雨對室內(nèi)的影響,構(gòu)成室內(nèi)舒適小氣候環(huán)境。隨著人口的不斷增長和人對居住環(huán)境舒適度要求的提高,當(dāng)今社會正面臨著前所未有的環(huán)境和資源壓力。對于建筑領(lǐng)域進(jìn)行重新審視,提高資源和能源利用效率,已成為當(dāng)今人類社會的共識,建筑節(jié)能在此大背景下應(yīng)運而生。
我國建筑能耗的構(gòu)成
節(jié)能是指加強用能管理,采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施,減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的浪費和損失,更加有效、合理的利用能源。建筑能耗因其量大面廣,占社會商品總能耗的23%到26%,在西方發(fā)達(dá)國家建筑能耗所占比例更高,因而受到各國的普遍重視。隨著我國城市化進(jìn)程的加快,每年全國城鎮(zhèn)新落成的建筑比例還要上升,所以,建筑節(jié)能已成為最有節(jié)能潛力可挖掘的領(lǐng)域之一。
建筑節(jié)能范圍包括建筑材料和設(shè)備的生產(chǎn)、房屋建造、房屋使用的全過程。建筑節(jié)能的內(nèi)涵由最初的節(jié)約能源,到建筑中保持能源,直至近年來普遍公認(rèn)的提高建筑用能源利用效率,能源利用的持續(xù)性,由消極節(jié)省變?yōu)榉e極提高能源利用率和開發(fā)可再生能源的發(fā)展階段。運用各種先進(jìn)技術(shù)和手段達(dá)到提高居室熱環(huán)境質(zhì)量同時降低能耗的目地。
建筑節(jié)能的范圍是:運用科學(xué)技術(shù)的成果使一次性能源達(dá)到高效利用,避免能源和資源的損失和浪費,這要涉及到能源的生產(chǎn)、運輸和使用各個環(huán)節(jié),同時,要運用先進(jìn)技術(shù)最大化的利用可在生能源,如太陽能、風(fēng)能、水位能、地?zé)崮堋⑸锬芎秃Q竽艿?,對于建筑廢棄物的達(dá)標(biāo)排放和循環(huán)利用也屬于綠色建筑的內(nèi)容。建筑智能化控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容也屬于節(jié)約能耗和資源的范圍。建筑節(jié)能技術(shù)包括:建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)、常規(guī)能源系統(tǒng)的優(yōu)化利用和可再生能源三個方面。
(1)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能:圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般由外墻、內(nèi)墻、外門窗、玻璃幕墻、內(nèi)門窗、屋面、樓板、地面等界面構(gòu)件組合而成。降低使用階段的建筑能耗的途徑是,增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻,最大限度地減緩室外氣候環(huán)境對室內(nèi)的影響,保證居住熱環(huán)境品質(zhì)。通常根據(jù)記住所在氣候區(qū)城鎮(zhèn)的氣候特點和建筑使用能耗情況,進(jìn)行冬夏季熱工能耗分析,在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上綜合運用各種節(jié)能方法,如冬季保溫、夏季隔熱降溫或者冬夏兼顧的復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施及部品,以滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳熱系數(shù)限值,建筑平面設(shè)計應(yīng)組織房間自然通風(fēng),同時使主要立面背離冬季主導(dǎo)風(fēng)向,炎熱地區(qū)還要進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔離設(shè)計和防止窗外陽光輻射的遮陽設(shè)施,整棟建筑的體形系數(shù)和窗墻面積比的控制,以達(dá)到降低建筑能耗的目的。
(2)常規(guī)能源系統(tǒng)的優(yōu)化利用:運用能效較高的采暖和空調(diào)系統(tǒng),減少輸送管網(wǎng)的能量損失,使用節(jié)能的電器和燈具。
(3)可再生能源利用:根據(jù)建筑類別、氣候特點和當(dāng)?shù)貤l件,選擇適宜的可再生能源利用技術(shù)。
在建筑節(jié)能的各種技術(shù)中,建筑外墻的設(shè)計無疑是很重要的一部分。
建筑外墻的保溫措施,分為以下四種:單一材料外墻保溫技術(shù)、外墻內(nèi)保溫技術(shù)、外墻夾芯保溫技術(shù)、外墻外保溫技術(shù)。
建筑外墻隔熱措施
建筑的外表面采用淺色的粉刷或飾面,以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面對日輻射的吸收,可降低室外綜合溫度;設(shè)置通風(fēng)間層,由于通風(fēng)墻的進(jìn)出風(fēng)口之間高度差較大,熱壓通風(fēng)的效果較好。
絕熱節(jié)能墻體
采用三排或多排混凝土或輕骨料混凝土空心砌塊墻體; 復(fù)合墻體的內(nèi)側(cè)宜采用厚度為10cm左右的磚或混凝土等重質(zhì)材料;設(shè)置帶鋁箔的封閉空氣間層。
綠化隔熱
噴灑降溫墻體
屋面是建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其面積約占到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積的8%到20%。由于屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱壁面為水平方向,所以,由于熱壓產(chǎn)生的對流傳熱要大于外墻的傳熱數(shù)度,《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》(GB50176-93)規(guī)定屋面部分的內(nèi)表面溫度與室內(nèi)空氣溫度之差為4.0到5.5℃,而外墻內(nèi)壁面與室內(nèi)空氣溫差為6.0到7.0℃,要求屋面總傳熱阻高于外墻總傳熱阻,特別在緯度較低的城鎮(zhèn),夏季屋面要承受接近垂直的陽光輻射,屋面合理的設(shè)計和施工直接影響到隔熱保溫效果以及房屋的使用壽命。
建筑屋面的節(jié)能措施
建筑保溫屋面分為三種:高效保溫材料保溫屋面、架空型保溫屋面、倒置型(外)保溫屋面。
建筑門窗的節(jié)能措施
提高門窗框的保溫性能。途徑有三個:一是選擇導(dǎo)熱系數(shù)較小的框料,表16-10中給出了幾種主要框料的熱工指標(biāo);二是采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料截斷金屬框扇型材的熱橋制成斷橋式門窗;三是利用框料內(nèi)的空氣腔室或利用空氣層截斷金屬框扇的熱橋。
減少門窗玻璃的傳熱。使用鍍膜玻璃(Low-E玻璃) 、中空玻璃、玻璃組合等,減少冷風(fēng)滲透。
建筑門窗的隔熱措施
建筑物的外窗和幕墻的外遮陽
在我國南方地區(qū)建筑的外窗及透明幕墻,特別是東、西朝向,應(yīng)優(yōu)先采用外遮陽措施;活動的外遮陽設(shè)施,夏季能抵御陽光進(jìn)入室內(nèi),而冬季能讓陽光進(jìn)入室內(nèi), 適用于北方地區(qū);固定外遮陽措施適用于以空調(diào)能耗為主的南方地區(qū),它有利于降低夏季空調(diào)能耗;當(dāng)建筑采用外遮陽設(shè)施時,遮陽系統(tǒng)與建筑的連接必須保證安全、可靠,尤其在高層公共建筑應(yīng)更加注意。
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