夏热冬冷地区居住建筑

夏热冬冷地区居住建筑（通用8篇）

夏热冬冷地区居住建筑 篇1

摘要：以《夏热冬冷地区居住建筑节能标准》为依据,分析了居住建筑节能设计的要求和途径以及在建筑节能判断过程中进行节能检测的要求和途径,提出可以依托高校建筑热工实验室实现对居住建筑节能的广泛检测。

关键词：建筑节能设计,建筑节能检测,特点,民用建筑

我国从20世纪80年代初就制定了建筑节能的相关标准,到现在,每个气候带相应的节能标准已经完备,《夏热冬冷地区居住建筑节能标准》为长江中下游广大地区的居住建筑节能提供了有章可循的标准,但如何确保这些标准有效地实施就成为亟待解决的问题,以下就夏热冬冷地区居住建筑节能标准的执行情况进行分析。

1 标准化是实施建筑节能的技术基础和前提

我国的民用建筑,不管是居住建筑还是公共建筑,都已经制定了相应的节能标准。1996年颁布了《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》,2001年颁布了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》,2005年颁布实施了《公共建筑节能设计标准》,使得我国的民用建筑节能已经有“章”可循,这是我国实施建筑节能的技术基础和前提。按照《民用建筑节能管理规定》的规定,建筑节能必须按强制性标准执行,违反的要予以严格的处罚,轻则罚款,重则责令停业整顿、降低资质等级或者吊销资质证书。由此可见,建筑节能标准作为强制性标准必须贯彻执行,这样就为建筑节能的实现提供了不仅在技术上而且在法律上的有力保证和重要手段。

2 执行居住建筑节能标准,设计要先行

我国的建筑节能实践证明,建筑节能不可能自发地开展,必须首先由政府主导,由国家立法,对建筑节能做出明确的规定,而后从工程设计开始,在施工许可、施工过程、施工验收的各个环节中层层把关,严格按照标准的要求执行,使建设过程实现对标准执行情况的有效监督,这样才能将节能标准真正落到实处。由此可见执行建筑节能标准,设计要先行。建筑设计要结合地域和气候特点,因地制宜,从设计开始做好建筑节能。

2.1 夏热冬冷地区的气候特点

长江流域的主要城市,包括上海、南京、杭州、合肥、南昌、武汉、长沙、重庆、成都等均属夏热冬冷地区。这一地区气候的共同特点是:夏季气温高,最热月平均气温25 ℃～30 ℃,最高气温达40 ℃以上;空气湿度大,相对湿度经常在70%～80%,甚至更高,加剧了酷暑和严寒对人体健康的威胁,给人的感觉是夏季闷热和冬季阴冷,对生活和工作造成十分不利的影响。这一地区的热工设计必须满足夏季防热要求,适当兼顾冬季保温。

2.2 夏热冬冷地区利于节能的建筑总体布局

夏热冬冷地区的建筑总平面布置和设计,应充分利用冬季日照并避开冬季主导风向,利用夏季凉爽时段的自然通风,建筑的主要朝向一般应采用南北向或接近南北向,形成很好的通风对流。主要房间避免受东、西向日晒,居住建筑的间距以满足冬季日照标准为基础,综合考虑采光、通风、消防、视觉等要求,每套住宅至少应有一个居室空间能获得冬季日照。住宅建筑周围可以种植植被,有条件的可以在住宅附近设置水面,利用绿化和水面来净化空气,平衡环境温度、湿度。

2.3 夏热冬冷地区利于节能的建筑单体设计

总体来说,建筑单体设计应适应夏热冬冷地区的气候条件,对于夏热冬冷地区居住建筑节能设计审查表[1]所提出的要求,建筑设计师进行设计时要心中有数,并采取必要的手段进行计算、验算,同时在建筑设计上采取必要的措施努力达到这些要求。为此,在平面设计上应尽可能地以南北朝向为主,并且可以做一些内置的花园设计,这样可以提供很多侧面的采光,使真正的外墙和外窗的面积减少。在立面设计上,根据不同的朝向区别设计,如在武汉地区南向窗户若设置水平遮阳板,通过理论计算其水平遮阳板的实际挑出长度只需0.06 m,没有构造意义,因此没有必要设置;同理,北向采用遮阳设施也是浪费人力物力,相反应该减少它的进深,增加更多的采光面;至于东西向,应该采用侧向垂直遮阳板,这样可以尽量少开窗户,从而降低能耗。剖面设计,则可考虑竖向空间的对流。如综合住宅的空中花园,在设计时就要注重不同层次的对流,这样才能够更有效地发挥空气对流的作用。

3 执行居住建筑节能标准,检测要到位

3.1 建筑是否节能需要检测

我国的居住建筑,都应执行相应的节能标准,《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定了相应的建筑节能指标,这些指标基本上分为规定性指标和综合性指标两种。规定性指标包括建筑围护结构(墙、屋面、窗)的传热系数、体形系数、窗墙面积比以及采暖、空调、照明设备最小能效指标;综合性指标主要有建筑物的耗冷量指标、耗热量指标、空调年耗电量和采暖年耗电量指标[2]。以上规定性指标中的体形系数、窗墙面积比系数可以通过建筑设计的相关尺寸算出来,而其他指标如围护结构传热系数则与所选的材料、所采用的构造做法有直接的关系,并不能直接由建筑的相关尺寸算出来,而要根据各材料的导热系数及厚度再计算出相应的传热系数。其中各单一材料的导热系数是由实验室在特定条件下测出的值,在实际工程中由于施工工艺的些微差别可能会导致与实验室所测值有所不同,更不用说由多种材料组合而成的围护结构,理论上通常是将一些复杂的传热过程及一些复杂的影响因素进行简化处理后找出规律进行计算的,实际上这些被简化的过程都会影响围护结构传热系数的值,因此,最能说明问题的应该是根据设计构造做出试件直接测出其传热系数。对于综合性指标,影响的因素就更多,更应该通过实测值进行判定。

3.2 拓宽建筑节能检测途径

目前高校建筑热工实验室针对本科教学开设的建筑热工实验主要有:1)保温材料导热系数测量实验;2)围护结构传热系数的测量实验;3)建筑日照实验;4)室内热舒适度测量实验;5)建筑结构温度、热流观察实验。可以看出这五个热工实验都与建筑节能检测有着密切的关系,只是两者的出发点不同。热工实验是为了验证建筑热工学基本知识,建筑节能检测是为了验证建筑是否达到节能标准,但两者要实测的参数及测量过程都差不多。

对比以上居住建筑节能检测指标的测定要求和建筑热工检测实验的要求可以看出,将建筑节能检测实践与建筑热工检测实验结合起来,技术上是完全可行的。但现在的运行机制还不成熟,建筑节能检测还没有完全铺开。事实上居民非常关心自己住宅的环境标准,只是一般住户都不知道怎么去判断自己的住宅是否达到环境标准,如果知道自己可以通过一些并不复杂的仪器就可以进行检测,肯定都会自觉地去检测,这在该校建筑热工实验室开放之初就被印证了,不停地有周边的住户来询问是否可以借实验室环境监测仪器检测刚装修住宅的甲醛、氡、苯等的含量是否超标,以及石材放射性是否满足要求。但对于节能检测来讲,就很少有人问及,可能大家都以为那是开发商的事。这也说明目前我国建筑节能检测的途径还很少,广泛的建筑节能检测还有待于检测结果社会承认度的提高。将来,随着建筑节能检测的强制执行,国家必将投入更多的资金用于购买建筑节能检测设备,投入更多的人力物力建设更多的建筑节能检测部门,而另一方面,每个设有建筑学专业的高校都有建筑热工实验室,几十万的设备就为了一学期几个教学实验,确实是浪费资源,违背了当前资源节约政策。因此,很有必要扩大建筑节能检测市场,拓宽建筑节能检测的渠道,这样对于高校实验室的自身发展也非常有利,一方面实验室要求向社会开放,另一方面大量的建筑节能检测又需要高校建筑热工实验室的补充,因此,开放高校建筑热工实验室,必将推动居住建筑节能检测的全面展开。

参考文献

[1]JGJ 134-2001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].

[2]刘加平.建筑物理实验[M].北京:建筑工业出版社,2000.69-81.

[3]姜曙光,高贝,张云.北方地区建筑节能的几种途径[J].山西建筑,2006,32(1):36-37.

夏热冬冷地区供暖探讨 篇2

摘 要：文中分析了夏热冬冷地区的地理分布、气候特点，对常见单元式空调器、家用中央空调、暖气片、地面辐射供暖四种技术进行了比较分析。经综合比较分析，发现低温热水地面辐射供暖系统热量分布符合人体生理需求，供热直接有效，不受环境温度影响，热源选择广泛，建议在夏热冬冷地区大力推广。

关键词：夏热冬冷;地区供暖;热舒适

夏热冬冷地区能源以天然气和电力为主，如果大面积采用集中供暖，煤炭仍然会是主要燃料，煤炭的直接燃烧造成我国大气典型的煤烟型污染，经计算，夏热冬冷地区若推广集中供暖，将增加2600万t/月的标准煤消耗，二氧化碳排放量将增加约7300万t，环境污染加重。燃煤带来的环境问题日趋严重，由此导致的污染问题将难以避免，南方不应该重走北方的老路。

1.夏热冬冷地区供暖设施分析

影响人体热舒适的主要因素有空气温度（竖直温度）、空气湿度、气流速度（吹风感）、环境平均辐射温度、人体新陈代谢率和衣服热阻，以及其他一些因素如年龄、性别、季节、人种、生理周期及生理节律（生理因素）和心理因素等。空气温度在25℃左右时，脑力劳动的工作效率最高;低于18℃或高于28℃，工作效率急剧下降。生理卫生学将12℃作为建筑热环境的下限。此外，不同人种对足部温度的热感觉也有所不同，我国传统中医认为保证足部温暖对人体健康十分有益。气候学认为，平均气温连续5 d低于10℃即算作冬季。夏热冬冷地区冬季平均气温一般低于8℃，相对湿度在70%左右。

2.夏热冬冷地区供暖技术路线

目前夏热冬冷地区绝大部分采用的是分散供暖，包括各种类型的热泵、直接电加热等，以及炭火盆、电热毯、电手炉等各种形式的局部加热方式，该地区的公共建筑中还有少量利用燃煤、燃油和燃气锅炉进行供暖。本次调研发现夏热冬冷地区住宅供暖以家用分体空调和电辐射供暖为主，供暖的特点是间歇性、局部性，同时居民有开窗习惯。在有人活动的时间和空间内提供较为完善的局部供暖设施，热泵能耗低、经济、环保、应用灵活的特点对于提高室内温度的同时避免吹风感大、噪声严重等问题是个理想的选择，同时能满足夏季制冷、冬季制热的需求。综合考虑冬季和夏季的室外温度，该地区也是空气源热泵最适合的工作区域。从这个角度来说普遍采用集中供暖是没有必要的。研究夏热冬冷地区的资源特点、发挥其不同地区优势资源的作用，充分将当地资源如太阳能、地热、生活废热、余热等与热泵技术相结合，是夏热冬冷地区供暖可以考虑的主要技术路线。利用污水源热泵、江水源热泵和海水源热泵技术来进行小区的区域集中供暖，有较好的经济效益，是一个较好的选择。此外，如果利用热泵技术进行集中供暖，在供暖系统中将散热器系统改为地板辐射供暖系统，可用中低温热泵代替高温热泵，大大降低了热泵机组的购置费用，并有效率上的提升，经济性更强。

3.夏热冬冷地区住宅供暖的能源效率

夏热冬冷地区冬季供暖，必然要考虑能源从哪里来，要增加多少能耗等问题。以上海为例，522万个家庭，如果每户保持一间房间连续供暖，用房间空调器（每天大约用电20 kW·h），3个月时间平均每户需要消耗约600 kg标准煤，全市总计约消耗300万t标准煤。如果改为像北方那样的集中供暖（效率60%），保证所有住宅房间的舒适环境，以每m2负荷为40 w计，则平均每户要消耗近1.6 t标准煤。

以供热为主的城市热电厂常用抽凝式汽轮机发电，即将部分没做完功的蒸汽从汽轮机抽出送到热用户，其余部分在汽轮机继续做功后排入凝汽器凝结成水，然后回到锅炉。为了满足供热负荷对压力、流量的需求，抽凝式机组的抽汽是可以调节的。实际上是牺牲了发电效率。一些抽凝式热电厂利用抽汽供暖，甚至使机组处于远离其设计工况的状态下运行，进一步降低了其能源效率。因为城市供热管网要保证一定的供热半径，所以热电厂输出热媒是蒸汽或高温热水，所供蒸汽的参数多为0.8～1.3 MPa，高温水水温为110～130℃。如果集中供热的末端用户是工业工艺过程，则可以充分利用这些高品位热源，实现梯级利用。“十二五”期间，国家将大力推广分布式能源热电联供技术。如果仅把热电联产当成空调冷热源，那就大材小用了。如果用于建筑供暖，在热全部用足的前提下，所有热电联产技术的总热效率也只能达到80%左右，低于天然气锅炉供热的热效率。也就是说，建筑供暖与其用投资很高的热电联产，还不如用燃气锅炉。因此，如果仅仅将分布式能源热电联产系统当成建筑物的冷热源使用，显然是降低了系统的价值。如果用热电联产发出的电驱动热泵，当发电效率为35%（内燃机发电）时，用COP=3.0的热泵可以得到105%的热效率，用COP=4.0的热泵可以得到140%的热效率。再加上热利用效率40%，便可以分别达到145%和180%的高能效，远高于燃气锅炉供热和热电联产。用该系统供暖1 m3天然气大约可得到18 kW·h的供暖热量。如果天然气价格是2.43元/m3，则每kW·h供热的燃料成本仅0.135元，低于燃气锅炉供暖和房间空调器供暖。因此，用分布式能源热电联产结合热泵的系统，是夏热冬冷地区新建城区实现集中供暖的很好的系统选择。

4.结束语

从夏热冬冷地区民众对集中供暖的意愿、集中供暖的费用、气候适应性、能源状况、环境状况等方面的分析可以看出，虽然该地区居民对于集中供暖的呼声很高，但给环境和能源带来的压力同样巨大，普遍推广集中供暖是不适宜的。夏热冬冷地区分布地域宽广，冬季供暖是必要的，但是将整个区域捆绑在一起讨论并不合理，应根据当地气候状况、生活习惯，采用适合的供暖方式。从区域能源特点以及能耗状况的角度分析，集中供暖并不是夏热冬冷地区冬季供暖的最佳选择，采用将当地资源如太阳能、地热等清洁能源以及生活废热余热等与热泵技术相结合的供热

模式。

参考文献：

[1]廖小烽，冬冷地区低能耗住宅技术路线[J]，重庆大学学报，2013

夏热冬冷地区居住建筑 篇3

关键词：夏热冬冷地区,内外组合保温,间歇式分室用能,节能效果

内外组合保温是一种近年来新兴的以无机保温砂浆为保温材料的保温形式, 是一种对外墙同时实施外保温和内保温的做法, 以相同或稍大厚度的内保温层取代外墙传统的内抹灰层, 再根据外墙的节能要求确定外保温层的厚度[1]。近年来, 外墙的内外组合保温在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区居住建筑的应用越来越广泛, 这主要由于外墙内外组合保温采用的无机保温砂浆作为保温材料, 不存在防火等安全问题, 而且内外组合保温采用内保温层取代外墙传统的内抹灰层, 不会过多占用室内的面积, 而且两层保温层可以保证墙体整体达到节能标准的情况下, 不会出现因外保温层过厚而导致的施工难度过大的问题。

本文主要针对于外墙内外组合保温, 通过对比相同保温隔热能力的外保温和内保温, 对其在夏热冬冷地区居住建筑的间歇式、分室式用能模式下, 能否具有较好的节能效果进行了探究。

1. 能耗模拟

1.1 建筑模型设置

以典型夏热冬冷地区杭州市某一多层居住建筑作为研究对象, 该建筑共7 层, 一层4 户, 层高为3m, 每户包括了不同的功能房间, 面积约79.2m2, 总建筑面积共约2300m2, 体形系数为0.33, 东向和西向窗墙比为0.024, 南向窗墙比为0.5, 北向窗墙比为0.34。 其模型户型图如图1所示。

1.2 围护结构设置

围护结构设置主要针对于不同的外墙保温形式。内外组合保温主要是基于无机保温砂浆的强度高、耐久性、防火性好, 施工方便但保温隔热性能略差的特点得以应用。浙江省工程建设标准《无机轻集料保温砂浆及系统技术规程 (DB33/T1054-2008) 》[2]将无机轻集料保温砂浆分为A、B、C三个型号, 其中A型主要用于辅助保温、复合保温及楼地面保温, B型主要用于外保温, C型主要用于内保温及分户墙保温, 因此, 对于内外组合保温外侧保温层采取无机保温砂浆B型, 内侧保温层采取无机保温砂浆C型。外保温和内保温保温材料采取挤塑聚苯板, 主体墙材料选择混凝土多孔砖, 其具体构造和热工参数如下表所示:

其余围护结构如:屋顶楼板等不在研究对象之内, 因此采用模拟软件自带参数, 不另行设置。

1.3 计算参数设置

计算参数主要依据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 (JGJ_134-2010) 》中的相关规定, 冬季空调采暖房间卧室、起居室室内设计温度为18℃, 夏季空调制冷房间卧室、起居室室内设计温度为26℃ ;采暖计算期为当年12 月1 日至次年2月28 日, 制冷计算期为当年6 月15 日至8 月31日;室内换气次数为1.0 次/h;制冷时额定能效比为2.3, 采暖时额定能效比为1.9。室内得热平均强度为4.3w/m2[3]。其余房间如卫生间、厨房、楼梯间等则设置为关闭空调系统。

空调运行时间设定为适宜于该地区居住建筑的示例性用能模式, 具体的空调用能模式见表2。

1.4 室外气象参数

气象参数采取IES-VE软件中自带的典型夏热冬冷地区城市杭州地区的气象参数。

2. 模拟结果及分析

2.1 建筑全年能耗模拟结果

运用软件IES-VE对不同保温类型的建筑进行动态能耗模拟, 得出不同保温类型下建筑全年和采暖制冷能耗值。

由结果可见, 无论是夏季制冷、冬季采暖能耗还是全年总能耗, 外墙保温采用内外组合保温时建筑能耗值为最低, 其次为内保温, 与内外组合保温的能耗值相近, 而外墙保温采用外保温时能耗值较高, 保温节能效果最差。

2.2 建筑典型日能耗模拟结果

根据结果, 建筑外墙保温形式的不同会影响到其能耗值, 当外墙采用内外组合保温时其能耗值小于相同传热系数的内保温和外保温, 这主要是由于内外组合保温除了适宜于夏热冬冷地区气候条件, 更适宜于夏热冬冷地区居住建筑的间歇式、分室的空调运行模式, 这可从分析夏季和冬季典型日的空调运行房间的全天逐时能耗值和室内空气温度变化情况看出。夏季典型日选择为7月22日, 冬季典型日选择为1月20日, 典型房间选择的是受外墙影响较大的建筑边侧的卧室和起居室。结果如图:

通过图中结果分析可知, 对于内保温和外保温来讲, 在房间的刚开始使用空调时, 外保温房间能耗值小于内保温, 而在持续使用的时间内, 内保温的能耗值小于外保温。从室内温度的变化中可以看出, 外保温对于维持室内热稳定性好于内保温, 因此在开始使用空调阶段, 外保温的房间室内温度要更接近于舒适温度, 因此外保温房间能耗值要低于内保温房间。但在后续使用阶段, 热稳定性较差的内保温房间反而更容易达到室内舒适温度, 因此能耗较低。

内外组合保温兼具外保温和内保温的特点, 能耗值在基本在内保温和外保温之间, 但在夏季典型日6 点、22 点, 冬季典型日20 点, 内外组合保温的能耗值均低于内保温和外保温。夏季典型日22 点和冬季典型日20 点为卧室刚开启空调时间, 而之前相邻的起居室空调刚刚关闭, 夏季典型日6 点也为卧室空调刚开启时间, 而之前卧室空调关闭时间为2 点。这些时间点为房间空调刚开启时间而且受之前空调运行的影响较大, 内外组合保温房间由于受之前空调影响, 本身有外侧保温层减少墙体受室外温度影响, 因此与外保温室内温度相差不大, 再加上本身内侧有保温层, 蓄热能力弱, 温度较容易达到舒适温度, 因此能耗值较小。

3. 结论

利用IES-VE软件对杭州市某一多层居住建筑在外墙分别采用内外组合保温、外保温和内保温时的制冷、采暖和全年能耗值进行了模拟分析, 结果表明, 内外组合保温能耗值略低于内保温, 但远好于外保温。通过分析其夏季和冬季典型日逐时能耗和空气温度变化, 可以看出内外组合保温在夏热冬冷地区取得较好的节能效果主要是由于该保温形式较为适合于其间歇式、分室的用能模式, 因此值得在该地区应用推广。

参考文献

[1].杨星虎.无机保温砂浆的外墙内外组合保温[J].建设科技, 2008, 18:17-19.

[2].浙江省建设厅.DB33/T1054-2008, 无机轻集料保温砂浆及系统技术规程.杭州:2008.

[3].中华人民共和国住房与城乡建设部.JGJ 134-2010, 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准.北京:中国建筑工业出版社, 2010.

夏热冬冷地区居住建筑 篇4

新规-2010有关综合判断的主要有3条, 即4.0.3、4.0.4、4.0.5条。对体形系数, 外围护结构的传热系数K、热惰性D, 不同朝向外窗的窗墙比CM, 外窗传热系数K和外窗综合遮阳系数SCw。上述6项不符合限值时, 进行围护结构热工性能的综合判断。

第5.0.4条说明:“建筑围护结构热工性能的综合判断, 实际上就是允许设计建筑在体形系数、窗墙面积比、围护结构热工性能三者之间进行强弱之间的调整和弥补。”

第4.0.4条说明:“围护结构热工性能的综合判断只涉及屋面、外墙、外窗等与室外空气直接接触的外围护结构, 与分户墙、楼板、楼梯间隔墙等无关。”

由于底面接触室外空气的架空层或外挑楼板等的住宅, 在整个住宅中占的比例不大, 为了简化, 本文只讨论屋面、外墙和外窗之间的综合判断。

综合判断:主要是不要因建筑节能设计, 妨碍建筑师的创作, 而建筑创作中, 主要是建筑立面的进退凹凸影响到体形系数, 外窗的大小通透, 遮阳板的横竖组合, 影响到外窗的传热系数K和遮阳系数SCw。至于屋面、外墙、隔热层的厚薄等, 节能设计对建筑师创作影响是不大的。

1.1 外窗的综合判断

据试验, 如图1所示, 在窗墙比CM=0.25时, 南面窗的传热量约为50%, 墙约为30%。东、西面的窗, 因阳光直射, 辐射热更大, 传入室内的热更多, 同样的窗墙比CM=0.25, 东西窗的平均传热量亦较东西墙大一倍余, 最高热量比墙大两倍。窗传入室内的热量, 远较外墙大, 也大于屋面。在实际的设计中, 由于室内需要采光, 外窗愈来愈大, 太阳直接辐射热和远红外线辐射热都可进入室内, 其隔热的复杂性, 都较外墙和屋面复杂。

新规-2010对外窗, 按体形系数分为二档, 再按窗墙比CM的大小, 确定传热系数K和遮阳系数SCw, 如不能满足, 再进行综合判断。即窗突破限值, 则根据新规-2010第5.0.4条和4.0.4条说明, 用屋面和外墙的隔热层进行弥补和调整, 也即增厚屋面和外墙的隔热层。但屋面和外墙K值的减少, 能耗指标的降低, 并非按线性规律变化。如图2所示, “当屋面K值降为0.8w/ (m2.k) , 外墙平均K值降为1.1[w/ (m2.k) ]时, 再减少K值对降低建筑能耗已不明显。”外窗突破限值, 由于外窗传入的热量远大于外墙和屋面, 由屋面和外墙来弥补外窗, K值可以降低, 但能耗很难减少。可以说屋面和外墙是心有余而力不足。

在新规-2010第4.0.5条说明中, 虽然指出了窗墙比超标时, 应首先减少窗户的传热系数和遮阳系数。但在修订说明中, “本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力”而无约束力。这与一般法律的解释条文具有同等法律效力相反, 使人疑惑。在施工图设计中, 都是首先采用综合判断来平衡, 从而使得外窗成为节能的最薄弱环节。

1.2 体形系数的综合判断

此次修订, 进行了调整, 由原来按条式建筑0.35, 点式建筑0.40, 改为按建筑层数;≥12层 (实际设计多为点式高层) ≤0.35, 也即是对点式建筑要求更严, 由原0.4升至0.35。对4-11层 (多层和小高层多为条式建筑) , 体形系数有所放宽, 即由原0.35降至0.40, 对三层以下建筑 (大多为别墅) 则放宽更多, 可至0.55。另对建筑围护结构, 又按体形系数≤0.40和>0.40做出对传热系数K, 热惰性D、遮阳系数SCw的不同要求。

体形系数不满足, 用外窗K来弥补, 外窗有采光要求, 既要透光又要隔热, 所用材料远较不要求透光而只要求隔热的屋面和外墙的隔热材料昂贵, 不如用屋面和外墙直接将隔热层加厚满足限值来得经济。但如图2所示, 屋面和外墙的隔热层再加厚, 使K降低, 实际能耗并不能降低。尤其是体形系数>0.40时, 屋面K值已要求0.5或0.6, 再要求降低其K值来弥补体形系数超值, 更无实际意义。

新规-2010第4.0.4条围护结构以体系系数≤0.4和>0.4二档的形式, 对围护结构的传热系数K和遮阳系数SCw进行了限制, 就已表明对建筑体形系数的关注。而第4.0.3条又以层数规定了体系系数。这种重复规定极易在实际执行中产生困难。如以12层住宅为例, 设计建筑体形系数为0.38, 小于体系形数0.40, 其K、D、SCw均满足要求, 可不做综合判断。而体系数0.38又大于12层要求的0.35, 必须做综合判断。这种重复繁琐, 极易造成执行时的口舌之争。

1.3 屋面和外墙的综合判断

屋面和外墙突破限制后, 用外窗来弥补, 如前述, 外窗其传热量约为外墙的2~3倍, 也大于屋面。外窗要达到屋面和外墙同等的隔热量, 外窗的造价是屋面和外墙的3倍, 得不偿失。

屋面突破限值, 以外墙弥补, 使整栋楼宇达到综合判断的要求。但顶层因屋面突破限制, 隔热层薄, 传热系数增大, 顶层住房能耗增加, 恶化顶层的居住条件, 显然不公平。同样, 外墙突破限制, 用屋面弥补, 南北外墙稍好, 东西向外墙的住户将大幅度增加能耗。更何况屋面和外墙, 在限制基础上, 增加隔热层, 效果不佳。不如屋面和外墙各自保证不突破, 更易也更好。

屋面和外墙, 建筑节能设计对建筑师的创作, 不会有多少影响, 在实际设计中, 对规范的隔热要求, 也容易满足, 没有必要来突破限值, 参与综合判断。

在江西省颁布的相应地方标准DB 36/J 001-2012《江西省居住建筑节能设计标准》中, 就特别规定屋面不得突破限值, 外墙也不得超过20%的限值, 对西偏北300至西偏南600范围内的外墙, 平均传热系数也不得突破限值, 就正确反映这些情况。

1.4 外窗的限值

三大外围护结构中, 屋面和外墙的隔热, 较易处理, 有各种各样性能极佳的隔热材料, 任选择采用。外窗较为复杂, 其传热大, 对建筑造型影响大, 相对造价也高, 隔热处理难度大。但外窗的框材和玻璃, 发展也快, 由于大规模工业化生产, 造价正在逐步降低, 也完全可满足需要。

外窗、屋面、外墙, 最不应突破限值的, 首先是外窗, 其次是屋面, 再次是东西外墙, 最后是南北外墙。

规范宜简明扼要, 不过于追求枝节完美, 掌控大局, 而又便于操作与执行。对于外围护结构之间繁复的综合判断, 是否需要, 值得探讨。

2 热惰性D

这次规范修订, 新规-2010第4.0.4条对应原旧规-2001第4.0.8条, 屋面、外墙对热惰性D的要求有所降低。即由原D≥2.5降至D≤2.5, 原D≥3.0降至D>2.5。并在第4.0.6-4条规定“外墙、屋面的面密度ρ≥200kg/m2时, 可不计算热惰性, 并认定其满足要求。”这表明钢筋混凝土屋面结构80mm厚 (200/2500=0.08m) , 外墙黏土多孔砖150mm厚 (200/1400=0.143m) 即可。在第4.0.6-3条“热惰性D≤2.0时, 应按GB 50176-1993《民用建筑热工设计规范》第5.1.1条来验算屋面和东西向外墙的隔热设计要求。”即只要围护结构内表面最高值θi·max小于夏季室外计算温度最高值t e·max即可。这些详细的规定, 表明对热惰性在隔热和节能中的作用, 有了更进一步的认识。

新规-2010第4.0.4条对建筑围护结构的传热系数K, 除按体形系数≤0.4和>0.4作了不同的规定外, 同时又根据热惰性D≤2.5和D>2.5对屋面和外墙的传热系数K有不同的要求, 即热惰性D≤2.5时, 传热系数K, 屋面为0.8, 外墙为1.0;热惰性D>2.5时, 传热系数K, 屋面为1.0, 外墙为1.5。

2.1 热惰性与室温

热惰性, 主要是利用物体的吸热功能对建筑物室内温度的削峰和室外高峰温度延滞作用。

现以国标图集《建筑围护结构节能工程做法及数据》09J908-3第105页屋面为例, 如图3-1所示, 计算结果, 其热惰性D=2.377, 传热系数K=0.705[w/ (m2.k) ]符合新规-2010表4.0.4对屋面D≤2.5, K≤0.8的要求。如将隔热层EPS板由55mm厚减至30mm, 轻集料砼由平均厚40mm加厚至80mm, 但1:3水泥砂浆找平层和钢筋砼楼板厚度不变, 计算得其D=2.82, K=0.99[w/ (m2.k) ]亦可满足新规-2010, D>2.5, K<1.0的要求。现分析此二种屋面的差异:图3-1, 轻集料砼40mm厚, 图3-2轻集料砼80mm厚, 吸热后, 轻集料砼升温, 至一定温度恒定后, 开始向外散热 (辐射) , 一部分通过上部的防水层和找平层向室外空间散热, 另一部分通过下部EPS板和钢筋砼楼板向室内空间散热。由于轻集料砼图3-2较图3-1厚约1倍, 其吸热也约多1倍, 散热也约多1倍, 加上EPS板图3-2较图3-1薄, 其热阻相应也少约1倍。二种做法都同样满足新规-2010, 但D>2.5 K要求1.0[w/ (m2.k) ], 即增大热惰性, 减少热阻, 实际将使室内得热相对增加, 室温也相对升高, 能耗增大, 居住条件恶化, 是不可取的。

2.2 热滞后与居住建筑

夏热冬冷地区, 大部分为内陆城市, 如南京、武汉、南昌、长沙、重庆等, 夏天室外气温高、波动大。如图4所示, 采用重型结构, 即热惰性D较大, 室内温度高峰将滞后至20.00点 (晚上8点) , 而室外气温此时已降低很多, 由于室内还处于温度高峰期, 室内比室外热。采用轻型结构, 即热惰性D较小, 此时室内高峰与室外高峰温度基本同步, 室内温度比室外温度稍高, 室内温度波动也较大。重型结构与轻型结构的外围护结构, 二者有利有弊;重型结构室内温度高峰的滞后, 对于办公楼等白天使用的公共建筑, 高峰滞后至下班后, 则为有利。对晚上使用的居住建筑是极为不利, 这也是过去无空调时, 这些内陆城市居民夏夜露宿街巷的原因。轻型结构的室内高峰期, 约在下午4:00点左右, 对办公建筑此时段正在上班, 相对不利, 对居住建筑虽然也不利, 但此时室内人员相对较少。两者综合比较, 对居住建筑晚上的高峰时段, 矛盾是主要的。其实, 只要能按《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93第5.1.1条 (也即是新规-2010第4.0.6-3条) 满足建筑物屋面和东西外墙内表面最高温度小于夏季室外计算温度最高值。作为室内隔热设计标准, 是较为合理的。

3 关于遮阳系数SCW

此次规范修订, 外窗增加了遮阳系数SCW, 除窗墙比CM<0.30无遮阳系数SCW要求外, 其它窗墙比均要求SCW, 并在窗墙比CM为0.45∽0.60要求东、西、南设置外遮阳SCW, 夏季≤0.25, 冬季≥0.60, 也即是要求夏季能遮阳, 冬季还要能太阳光进室, 即必须设置活动外遮阳。并在第4.0.7条单独规定“东西偏北300至东西偏南600的范围内的外窗应设置挡板式遮阳或可以遮住窗户正面的活动外遮阳, 南向外窗设置水平遮阳或可以遮住窗户正面活动外遮阳。”

3.1 遮阳与降温

窗的传热中, 主要是太阳光直接辐射热和远红外线辐射热, 温差传热较小 (如图5所示) , 高峰时太阳辐射能耗约占80%, 温差传热能耗约为20%。有无遮阳表现得更为明显 (如图6所示) , 室内温度以黑球温度表示, 当黑球被晒时 (无遮阳) , 最大值竟高出12℃, 不被晒时 (有遮阳) , 只高出2.5℃。如图7所示西窗有无遮阳对室温的影响图。无太阳直射时, 遮阳能降低室温, 有太阳直射时不但能降温, 而且能削峰。

3.2 北窗与遮阳

遮阳系数SCW, 新规-2010将东西向外窗与南向外窗分开, 对南向外窗的遮阳系数要求稍低, 这比GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》东、西、南向混在一起合理, 但对北向外窗, 没有遮阳系数要求。其实, 在夏热冬冷地区, 尤其是区域偏南的广大地区, 正南北向房屋, 全年太阳总辐射强度, 北向房虽较南向房少约150千卡/m2小时, 但在小暑附近的最热3个月时段内, 太阳在北回归线徘徊, 南向外窗基本无太阳光直射进室, 而北向房间, 约有两个半月, 早晚均有太阳光进房, 下午太阳光直射进房与一天中高温时段重叠, 使室内温度较南向房高出很多, 尤以北偏西的房间为甚。老百姓常说北向房夏热冬冷, 南向房冬暖夏凉的体会也证明了这种情况。

在总图布置中, 由于各种原因, 能布置为正南北向的楼房是少数, 大部分均不同程度为南北向偏东西。所以北向外窗, 在夏季对遮阳的需要比南向更甚, 应设置北向外窗遮阳系数限值。

3.3 外窗的隔热与遮阳

外窗是围护结构热工性能最薄弱部分, 提高外窗的热工性能, 常常是大幅度提高整个围护结构热工性能的捷径, 节能回报期也最短。

现代外窗材料, 发展很快, 新的材料完全能够保证满足外窗的隔热与遮阳的需要。与传统铝框单玻窗相比, 无论是窗框与玻璃, 都有各种各样的优质窗材, 如窗框有断热铝框, 铝木复合框, 塑料窗框等。玻璃除有传统的浮法白玻, 还有着色玻璃, 热反射镀膜玻璃 (遮阳玻璃) 和低辐射镀膜玻璃 (LOW-E玻璃) 以及更高档一些的二银、三银LOW-E玻璃等。由这些玻璃发展而来的还有各种各样的组合, 特别是各种中空LOW-E玻璃, 具有优质的对远红外线的反射, 中透光中空LOW-E玻璃和低透光中空LOW-E玻璃, 不但传热系数K低, 其遮阳系数SCw也优。更高一级的组合, 还有中空带百页真空玻璃、光敏玻璃, 多种多样, 完全可以满足外窗对传热系数K和遮阳系数SCW的要求。用窗户本身来减少窗的传热系数和遮阳系数, 建筑师处理立面更方便、更自由, 也更丰富多彩, 施工也更方便。还可以减少遮阳板本身的二次辐射对室内的影响, 提高了窗户本身的热工性能。

4 结语

对三大围护结构, 外窗的传热最大, 最不应突破限值, 其次是屋面, 再次是东西外墙和南北外墙屋面、外墙隔热不突破限值, 较易做到, 外窗的不突破限值, 现有的窗材, 要做到也并不困难。由此对建筑物外围护结构的综合判断是否需要, 值得研究。

上世纪60年代, 由于采用前苏联的保温构造, 作为南方的隔热, 所造成的不利后果的反思, 对热惰性已有所认识。热惰性的热滞后, 对居住建筑不利。新规-2010表4.0.4热惰性D>2.5屋面K≤1.0、外墙K≤1.5即增大热惰性, 减少热阻, 对晚上使用的居住建筑, 只会使得室内得热增加, 室温升高, 能耗增大。

太阳光直射传热, 影响甚大, 新规-2010外窗增加了遮阳系数是必要的。尤其是东西向外窗, 更为重要。在夏热冬冷地区, 夏天北面外窗早晚均有太阳光进室, 尤以北偏西、东向更甚。北偏西的外窗, 下午太阳光与一天中的高温时段重叠, 使室内温度较南向房高出很多, 故新规-2010表4.0.5-2亦宜增加北向窗的遮阳系数。由于现代外窗材料发展很快, 新的窗材完全能够满足外窗的隔热和遮阳要求, 用窗户本身来减少窗的传热系数和遮阳系数, 建筑师处理立面更自由, 也更丰富多彩, 设计和施工也更方便, 是值得提倡的。

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[9]夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[J].JGJ 134-2001.

夏热冬冷地区居住建筑 篇5

1 燃气分布式能源系统优势

(1)供电可靠性高

分布式能源系统以燃烧天然气为用户提供电力,为用户增加了一路供应电源,大大减少了对电网的依赖性,提高了小区供电系统的可靠性。

(2)节能环保效益好

分布式能源系统采用天然气这种清洁能源,可降低CO2、NOx、SOx等有害气体的排放,减少环境污染,提高空气质量。

(3)节能经济效益高

分布式能源系统利用天然气高品味的热能发电来满足用户电力需求,同时回收利用发电余热的低品位热能进行制冷或制热,可以实现对天然气合理的梯级利用,有效提高一次能源利用率,具有较高的经济效益。

(4)可实现燃气和电力双重“削峰填谷”

一般而言,电力高峰和燃气低谷同时出现在夏季,采用分布式能源系统,燃烧天然气发电,可增加夏季燃气使用量,同时降低区域电网供电压力。

2 燃气分布式能源系统应用

我国燃气分布式能源系统大部分应用于新建商场、医院、宾馆、机场等公共建筑及原有集中供电机组改造中,在商业居住小区中应用较少。近年来,上海、北京、广州等地的居住小区、商业建筑中分布式能源系统得到了一些应用,并越来越受到广泛的关注。

当前,分布式能源在我国的推广和应用仍然处于起步阶段,大部分地区仍使用传统能源供应方式。尤其很多夏热冬冷地区的省份,经济发展、城市化进程较为迅猛,能源需求量巨大,能源供需矛盾日渐明显。开展部分地区分布式能源的应用研究,提高能源利用效率、增加供电可靠性是非常有必要的。

3 居住小区分布式能源系统方案

本文以江苏省苏州市某居住小区为例,对燃气分布式能源系统方案的用能情况、机组选型及流程规划设计进行分析,并与传统能源供应系统加以比较。

3.1 系统用能分析

该小区约有居民5500人,建筑总面积约15万m2,不仅有电负荷需求,而且有夏季冷负荷、冬季热负荷需求。根据建筑节能设计一般情况,首先对小区能耗数据进行估算,作为本次分布式能源系统方案的参考。

依据《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》,该小区单位建筑面积用电负荷指标取30W/m2(照明及其他负荷指标,不包括冷冻设备)。单位面积冷负荷取50W/m2,单位面积热负荷取30 W/m2。苏州地区集中空调采暖制冷期为120天,采暖期为90天,则该小区的电负荷为4500 k W,冷负荷为7500k W,热负荷为4500 k W。

根据《民用建筑节水设计标准》的规定,该小区热水用水定额取50L/人·d,则小区5500人的热水总耗量为11t/h,即热水负荷为602 k W(锅炉进/出水温度为15℃/60℃),考虑小时变化系数(取2.34),则最大热水量为27t/h,折合热量为1408 k W。

3.2 方案设计原则

(1)基本电负荷定容量、热电平衡

燃气分布式能源系统能够满足小区的基本电负荷、全部热水负荷和部分冷、热负荷。不足的电力部分由市电提供,不足的空调部分则由传统供能方式(电制冷机组、燃气锅炉等)提供。

(2)经济性和可靠性

采用多个单元组成分布式能源系统。系统间可互为补充,互为备用,提高系统运行的可靠性和安全性;可较好的适应负荷波动,实现供能效率最大化;可根据小区的负荷变化,调整运行台数和输出功率,提高系统的灵活性。

(3)发电机组选型综合考虑多种因素

侧重考虑发电效率高的、国内外知名品牌的机组;为了方便系统日常的维护保养,发电机组的台数不宜选则太多。

3.3 系统组成及流程

(1)系统组成

发电机组选用燃气轮机发电机组,根据《燃气冷热电三联供工程技术规程CJJ 145-2010》的规定,设计发电机组总装机容量为1320k W。主要由2台T600燃气轮机发电机组、2台烟气型溴化锂机组、多台换热器和1套CCHP智能控制系统等组成。系统总发电量为1320k W,制冷量为4040k W,制热量为2564k W,热水产量为11t/h。

(2)系统流程

2台660k W的燃气轮机发电机组燃烧天然气发电,并与市电共同满足本居住小区电负荷需求。在制冷季,发电机组产生的烟气余热先送入烟气型溴化锂机组用于制冷,从溴化锂机组排出的烟气再进入换热器,产生的热水用于小区生活热水供应;在采暖季,发电机组发电产生的烟气余热送入换热器产生热水,优先用于小区生活热水的供应,多余热水用于小区采暖。

4 小区分布式能源系统分析

4.1 系统经济效益计算

燃气分布式能源系统年运行时间为210天,其中制冷期120天,采暖期90天,每天运行24小时,在相同供电量、供冷量、供热量和热水量条件下,相对于传统供能系统,燃气分布式能源系统年运行效益如表1所示。

本燃气分布式能源系统仅满足小区基本电负荷、全部生活热水负荷、部分空调和采暖负荷。不足的电力由市电补充,不足的空调冷或热负荷由其他传统供能设备(电制冷机组+燃气锅炉)保证。

该小区燃气分布式能源供应系统与传统供能系统(市电+电制冷机组+燃气锅炉)包含的主要设备及其性能参数、运行参数见表2。

在相同供电量和供冷/供热量条件下,应用燃气分布式能源系统的供能系统相对于传统供能系统(市电+电制冷机组+燃气锅炉),所节省费用见表3。

其中,燃气低发热值取35500k J/Nm3,燃气折标煤系数为1.2143kgce/Nm3,标准煤发电量为8.14k Wh/kgce。

4.2 系统节能环保效益计算

相对于传统供能系统(市电+ 电制冷机组+燃气锅炉),燃气分布式能源系统每年节能量为12996068k Wh,换算成标准煤为4288.7tce,每年CO2减排量为10593.1t,SO2减排量为85.8t,粉尘减排量为42.9t。

5 结论

(1)燃气分布式能源系统热效率较高,能源利用效率较优。

(2)燃气分布式能源供应系统年运行收益较好,优于传统能源供应系统。从运行经济性考虑,应用燃气分布式能源系统更经济、合理。

(3)燃气分布式能源供应系统节能减排量较多,具有较好的环保效益。

夏热冬冷地区住宅建筑节能设计 篇6

1. 墙体设计

墙体主要从两个方面来考虑：墙体厚度和墙体的保温技术。一般而言，墙体越厚，夏天隔热，冬天聚热的效果就越明显。但是墙体的厚度必须要合适，因为当墙体达到一定的厚度后，墙体的再增加对耗能的减少所起的作用就非常小，而且还会使材料成本、施工难度、运营维护等成本增加。墙体保温的决定因素是墙体的材料。现在的建筑一般都是复合材料构成的复合墙体，即通过在墙体主体结构基础上增加复合的绝热保温材料而达到节能的目的，其优点在于既不会使墙体过重，又能承重，保温效果又好。根据复合材料与主体结构位置的不同，可以分为外墙内保温技术、外墙外保温技术和夹心保温技术。外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料，通过粘接剂固定在墙体结构内侧，之后在保温材料外侧作保护层及饰面。目前内保温多采用粉刷石膏作为粘接和抹面材料，通过使用聚苯板或聚苯颗粒等保温材料达到保温效果。但是相比而言，外墙外保温则是一种更先进的和更具应用前景的节能技术。它是在主体墙结构外侧，利用粘接材料固定一层保温材料，并在保温材料的外侧用玻璃纤维网加强并涂刷粘结胶浆的方法。当前主要流行聚苯板薄抹灰外墙保温、聚苯板现浇混凝土外墙保温、聚苯颗粒浆料外墙保温等多种方法。它的优势体现在适用范围广，技术含量高;减少了内墙面裂缝;使墙体潮湿情况得到改善，有利于室温稳定;减少了保温材料用量，增加房屋的使用面积。还有一种是夹心技术，即墙体自保温，它主要采用无机材料，依靠自身热工性能达到节能要求，它的优势非常明显，如可操作性好，节能投资小，耐火性、耐久性和耐冲击性好。但是技术推广难度较大，主要是由于其强度比较低，抗裂性不理想，另外很多高层建筑都使用短肢剪力墙，填充墙所占比例不高，使得这种夹心保温技术的应用受到限制。

2. 外窗设计

外窗对节能的影响主要体现在以下三个方面：(1)外窗面积的大小。一般情况下，外窗的传热系数要高于外墙，外窗面积越小，则其热损失越小。因此，在建筑设计规范中规定了各个方向外窗的最大窗墙面积比。不同朝向的窗墙面积比应符合下列规定：北向窗墙面积比不应大于0.45;(东西向窗墙面积比不宜大于0.45;南向有阳台的窗墙面积比不应大于0.50;但是以上数据只基于采光和常规采暖的需要，没有考虑太阳的辐射得热。在日照资源相对丰富的地区，可增大南向外窗尺寸，以提高房间太阳辐射得热量，在一定条件下有利于建筑节能。(2)外窗的气密性。外窗的气密性等级越高，热损失越小。一般窗缝渗透量约为4.5m3/(m·h)，属于1级。适当的提高等级，可以有效的达到节能的目的。如若采用3级窗，可减少房间冷风渗透热损失的40%;若采用4级窗，可减少这项能耗的60%;若采用5级窗，则可减少这项能耗的80%之多。由此可以看出，窗户的气密性是决定能耗高低的最主要因素。气密性差会使得夏天透过的热量过多，增加了空调的消耗;而冬天通过窗的缝隙渗透入室内的冷空气量加大，室内热耗也随之增加。一般多层砖砌体住宅因冷风渗透消耗的热量可达到建筑耗热总量的25%～30%。因此，改善窗的气密性是十分必要的。按规定居住建筑7层以下外窗的气密性不应低于3级，7层及以上外窗的气密性不应低于4级。窗的气密性与窗的开启方式和窗的安装施工精度有关。窗的开启方式主要有推拉窗、平开窗。从结构上讲，平开窗要比推拉窗有明显的优势。但平开窗的缺点是外平开窗受风力影响，易产生安全隐患，若采用内平开窗，又占用室内面积。

3. 屋面设计

针对夏热冬冷地区，屋面的设计要完成两个功能：冬天保温，夏天隔热。常用的手段是用隔热层和防水层，以达到双重隔热的效果。不过这种方法也比较有讲究，可以采取多种方法：正铺法，即在屋面上将保温隔热层铺在防水层之下，为了不使热向室内辐射，屋面设有通风间层或设架空隔热板;倒铺法，在屋面上将保温层铺在防水层之上，使防水层掩盖在保温层之下，可保护防水层免受损伤。这种保温层材料最好采用吸湿性小的渗水材料，如挤塑聚苯板，在保温层上设钢筋细石或混凝土作保护层，以此可延缓保温材料的老化过程。此外屋面材料应尽量选用节能、传热系数小、稳定性好的、价格低、节土、利废、重量轻、力学性能好的材料，施工时应确保保温层内不产生冷凝水。通过屋面来降温达到节约能源还有两个常用的方法，即通过通风或者用草被屋面。前者利用通风的有力条件带走热量，后者则用草被进行隔热。从施工难易程度的角度讲，通风屋面和草被屋面是两种比较理想的方法，其中通风屋面的隔热效果受环境风速的影响较大，更适合在沿海地区采用。

4. 体形设计

体形的节能设计主要指体形的朝向设计和体系系数。一般而言，东西向太阳每天照射时间最长，这对于夏天节能非常不利，因此要在朝向上尽量减少东西照射面积。当然该种措施可能导致在冬天减少了太阳的照射面积，而不利于保温。但是相比而言，夏天的耗能要比冬天多，因为夏天的太阳照射对温度有着决定性的影响，冬天太阳的照射对保温的影响并不特别大。体形系数对耗能影响也非常大，研究表明，体形系数由0.4减少到0.3，外维护结构的传热损失可以减少25%。高度和平面形式又是决定体形系数的关键因素，高度一般是设计者难以控制的，特别是城市建筑，以及一些特殊的建筑，如体育场馆、演艺场所等，高度就不能过低。因此住宅的体形设计主要体现在平面设计上，如使平面尽量规整，少设凹口、少凸出，少错落，减少外墙面积等。在满足规划和承重结构的基本要求之后，要尽可能地关注隔热构造和有效的阳光遮挡。当然在满足住宅使用净空高度的前提下，节能住宅应适当降低层高，减少外墙面积。

结语

夏热冬冷地区建筑外墙节能探讨 篇7

1节能墙材及其性能

节能墙体材料产品分为砖、砌块、墙板三大类。砖类主要有蒸压灰砂砖、烧结页岩砖、空心黏土砖、多孔砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等;砌块类主要有普通混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、加气混凝土砌块、石膏砌块等;墙板类主要有聚苯乙烯发泡板 (EPS板) 、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 (XPS板) 、聚氨酯泡沫塑料板等等。表1～表3是对重庆常用节能墙材调研和测试获得的相关热工性能。

1.1 新型砖材料

这一气候区常用新型砖主要是各种空心砖, 包括多孔砖, 如煤矸石烧结空心砖、粉煤灰烧结空心砖、页岩烧结空心砖、黏土 (指山土、河泥、劣质土) 烧结空心砖等。具体到本地气候区的东部与西部地区, 也有一定的差别。重庆、贵阳多采用烧结页岩多孔砖, 其相关热工性能见表1。

烧结页岩多孔砖虽然其热阻比实心页岩砖的热阻明显增大, 且保温隔热性能也有所改善, 但直接用于墙体时仍不能达到传热系数小于1.5 W/ (m2·K) 的标准要求[3,4]。必须采取增加内设保温砂浆的措施或增加保温结构层。通过调整其空隙间层的形式和空隙率后的烧结页岩多孔砖, 其保温隔热性能得到一定的改善。

1.2 建筑砌块

这个气候区常用的建筑砌块主要有加气混凝土砌块、轻骨料砌块、粉煤灰空心砌块等。这些砌块保温隔热性能优异, 如加气混凝土导热系数只有0.12 W/ (m2·K) ～0.15 W/ (m2·K) , 仅为实心黏土砖的1/5左右。而且, 这类产品生产能耗也低, 节能效果明显。同时, 这些产品利用工业废弃物生产, 可节约土地资源, 符合国家可持续发展的要求, 被列入绿色建材范畴。从具体情况看, 这个气候区应用情况也不平衡。杭州、上海沿海地区起步较早, 技术成熟, 而西部的重庆则相对落后。表2, 表3是采用较多的砌块相关热工性能。

从表2中可以看出, 加气混凝土传热系数小、热阻大, 保温隔热效果较好, 其热工性能指标可以达到JGJ 134-2001夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准的要求。但其吸水率高, 抹灰困难, 墙体开裂难以处理, 施工中往往要加钢丝网。

由于国标中提供的陶粒混凝土的热工性能与夏热冬冷地区实际情况有较大差异, 表3中的计算参数取值是通过实测和相关资料中获取的。

从表3的比较可以得出结论, 新型陶粒混凝土空心砌块较好的保证了墙材的热工性能, 并能保证一定的强度。这种新型墙体材料, 用于夏热冬冷地区民用建筑外围护结构不需再做其他的保温处理, 直接抹水泥砂浆就可保证墙体的热工性能, 并且可以利用现有砌块生产设备, 仅需调整模具, 就可进行成批生产。

1.3 新型保温节能墙板

现在市场上外墙保温板材品种繁多。常见的有:单面钢丝网架聚苯乙烯夹心保温板、单面钢丝网架硬质岩棉夹心保温板、外表面粘贴用聚苯乙烯发泡板 (EPS板) 、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 (XPS板) 、聚氨酯泡沫塑料板等等。

其中, 聚苯板具有良好的保温隔热性能, 轻质高强, 耐候性能好, 得到较广泛推广, 其性能技术指标见表4。

2节能墙材的评价

根据科技部《我国墙体材料评价体系的研究》项目所建立的评价体系, 分四个层次三级指标进行评价, 评价内容包括质量评价和环境评价。通过选择不同领域的墙材专家, 对夏热冬冷地区的节能墙材进行了评价, 待评价的外墙墙材产品种类见表5, 最终评分的统计计算结果见表6。

从表6可以看出:蒸压加气混凝土砌块、蒸压加气混凝土墙板、普通混凝土小型空心砌块综合指标较优, 是外墙墙材优先发展体系;轻集料混凝土小型空心砌块、烧结粉煤灰砖、建筑碎料小型空心砌块等外墙墙材产品;而烧结页岩砖各项指标综合最低。

3节能墙体的结构体系及常用处理方法[7]

墙体是建筑围护结构的主体, 采用复合墙体保温、隔热技术是墙体节能的关键。目前采用重质材料和轻型高效保温材料的复合墙体已成为主流, 根据保温材料在复合承重材料的内侧、外侧还是中间, 墙体保温形式可分为内保温、外保温和中间保温。中间保温由于抗震性差, 施工工艺复杂, 耗时、耗力、耗材, 在实际工程中较少使用。内、外保温形式的比较见表7。

外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料, 通过粘贴剂固定在墙体结构内, 并在保温材料外侧作保护层和饰面。由于外墙内保温技术难以解决“热桥”问题、“冷凝”问题、占用使用面积和影响二次装修, 工程中已越来越少采用内保温技术。

外墙外保温技术则是在主体墙结构外侧在粘结材料的作用下, 固定一层保温材料, 并在保温材料外侧抹砂浆或作其他保护装饰。在外墙根部, 女儿墙、阳台、变形缝等易产生“热桥”的部位, 采用外保温技术, 可显著消除“热桥”造成的热损失。外墙外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。目前应用较多的外墙外保温技术主要有以下几种[8,9,10,11,12]:外挂板式外保温、聚苯板与墙体一次浇筑成型、聚苯颗粒保温砂浆外墙保温系统。

4结语

夏热冬冷地区居住建筑 篇8

关键词：夏热冬冷地区,建筑节能,综合集成

随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高, 人们追求更加舒适的建筑生活环境, 冬季采暖, 夏季空调都需要能源的供应, 在当前能源十分紧张的状况下, 建筑的节能降耗就显得尤为重要。

1 夏热冬冷地区的气候特征

夏热冬冷地区气候条件的显著特点是夏热冬冷湿度大[2]。

1.1 夏热

该地区夏季炎热, 持续时间长。月平均温度为25 ℃～30 ℃, 以28 ℃～30 ℃居多, 多数地方高于35 ℃的酷热天气, 有半个月至一个月之多, 最热月14:00时的平均气温在32 ℃～33 ℃。而室内温度一般又高于室外1 ℃～2 ℃, 全天无凉爽时刻。白天热浪滚滚, 热风横行, 夜间多为无风天气。白天积累的热量不能消散, 气温仍居高不下;黄梅期连绵阴雨, 日照弱, 昼夜温差仅为3 ℃～5 ℃, 气压低, 温、湿度高, 人体热量难以排出、挥发, 使人感到闷热难受。

1.2 冬冷

冬季寒冷、潮湿, 最冷月平均气温为2 ℃～7 ℃, 大多在2 ℃～5 ℃之间, 日最低气温低于5 ℃的天气数长达两个月。整个冬季往往是雨雪连绵, 天气阴霾。由于潮湿, 水汽从人体中吸收热量, 因而阴凉寒冷。

1.3 湿度大

由于地表水资源丰富, 环境湿度常年保持在60%～85%左右。

2 夏热冬冷地区建筑节能技术措施

2.1 建筑物自身的节能

2.1.1 注重住宅的平面规划设计

住宅小区总平面规划设计时, 应尽量选择有良好采光和自然通风条件的地块, 在规划布局上不应采用不利于自然通风的周边式和混合式布置, 尽量争取使住宅建筑坐北朝南, 充分利用太阳能、自然通风调节室内外温差;少建或不建点式住宅, 多建条式住宅, 在住宅平面上尽量减少凹凸、进退设计, 应保持合理的日照间距, 冬至日南向房间应保证日照时间不少于1 h;在小区内多搞垂直绿化、屋顶绿化、广植树木花草, 改善小区生态和室内热环境。

2.1.2 注重建筑遮阳及空气对流设计

例如:夏季在南通地区的太阳辐射, 南向窗平均日照总量达1 980 W/m2、东向窗为3 623 W/m2、西向窗为3 724 W/m2, 因此为避免阳光通过玻璃窗直射室内形成温室效应, 升高室内温度, 在进行建筑物窗户设计时应考虑遮阳设施, 通过遮阳设施将阳光遮挡在窗玻璃平面以外。为使遮阳设施夏季遮挡太阳辐射, 冬季不影响阳光进入室内, 宜将遮阳设施设计成活动遮阳设施。同时门窗位置、户型的设计应充分利用空气的自然对流调节室内温度, 保持室内空气流通, 提高室内居住环境的舒适度, 减少空调能耗。

2.1.3 注重外围护结构的节能设计

1) 外墙的节能措施。

a.选用自保温外围护结构体系。b.选用外保温围护结构体系。c.选用内保温围护结构体系。

2) 屋面的节能保温措施。

屋面受太阳辐射时间长, 传热面积大, 约占外表面积20%, 散热量大, 作为外围护结构屋顶的保温隔热性能, 直接影响建筑物特别是屋顶住户的室内温度与舒适度。为减少热辐射, 尽量采用坡屋顶, 一方面能够丰富建筑造型, 增加顶层的辅助空间;另一方面容易满足屋面的保温隔热性能。

3) 门窗的节能设计。

门窗一般由门窗框与玻璃构成, 传热系数不易控制, 使用中空防辐射玻璃代价较高, 开发商一般均不愿意使用。相关资料表明, 夏热冬冷地区, 窗户辐射传导得热占空调总能耗的30%, 冬季占采暖能耗21%, 因此外墙门窗的保温隔热性能对节能50%的实现是非常重要的, 在设计中应采取严格措施保证门窗的气密性及保温性能。严格控制外墙的窗墙面积比, 在满足使用功能情况下窗洞能小则小, 尽量少采用飘窗、落地窗, 以减少窗的散热面积, 加强门窗的气密性及保温性能, 尽量减少空气渗透带来的能量消耗;选用热工性能好的塑钢或木材等断热型材作门窗框;选用热工性能好的玻璃。

2.1.4 注重太阳能与地热能的开发利用

太阳能与地热能是取之不尽, 用之不竭的无污染绿色能源, 除在建筑设计中充分用好太阳能、地热能, 鼓励用户使用太阳能热水器, 用太阳能灶烧饭、取暖, 通过水循环将地热能引入室内, 夏天将过热的室内热能让循环水带走, 冬天利用地热能提高室内温度, 真正做到住宅室内冬暖夏凉, 提高居住环境舒适度。

2.2 建筑设备的节能

2.2.1 建筑设备选型

建筑内所选配的各类机电设备由专业厂家制造生产, 大多具有通用性, 如若业主无要求, 绝少针对具体建筑进行特殊设计, 其能效如何, 是否采用节能设计等全由厂家决定。因而, 为降低建筑能耗, 设备选型时, 应着重关注:1) 设备能效。能效是指空调制冷量与耗电量的比值。其实质是表征设备的功能转换能力。目前, 除空调设备国家强制要求标示该值外, 对其他设备系统尚无这方面的要求。随着人们对建筑节能认识的日益深化, 包括空调在内的建筑设备的设备能效将成为被关注的热点。2) 设备自动化程度。设备自动化可以通过采用的不同技术方法、选用不同控制器件、组成不同的控制系统来实现。需要提醒的是, 控制器件以及控制系统自身也有能耗存在。例如:变频给水系统中, 其控制系统是由变频器、接触器、继电器以及其他辅助电器等组成。系统在24 h连续运行的过程中, 变频器的确节约了电机的耗电, 但接触器、继电器等电磁电器也要消耗一定的电能。其耗电量的大小不但与线圈容量有关, 而且也与线圈的运行方式有关。

2.2.2 空调新技术应用

在夏热冬冷地区, 随着经济技术发展和人们对室内热环境要求的提高, 满足夏季降温、梅季除湿、冬季采暖的舒适性空调应用极为普及。从地区气候、经济、资源条件出发, 占建筑能耗比例最大的空调新技术应从以下几个方面进行有效的开发应用:1) 空调动力应采用太阳能光热装置与电力相结合, 以太阳能光热为主, 只有当连绵阴雨日, 光热不足时, 可由市电补充的复合动力模式。2) 科学研究表明人体感觉舒适的理想温度场在垂直方向上的温度分布是上低下高。因此, 改变传统的空调送风方式, 室内增设低温水循环地板辐射系统, 在满足建筑物夏天供冷气、冬季供暖要求的同时, 兼顾通风、排湿、空气净化。

3 结语

夏热冬冷地区的建筑节能工作是一项复杂的系统工程, 涉及自然地理环境、规划、建筑设计以及居民使用方式等多种因素, 建筑的结构体系、施工、检验监督管理、保温隔热系统、高耐久、低环境负荷的建筑材料的开发应用等多个方面。除了需要技术支撑外, 还需要政策、社会理念、产业、行业、专业、工种间的协调配合, 建筑专业从业人员在考虑建筑环境的同时, 还要从建筑功能、建筑美学、建筑材料、建筑设备乃至建筑能耗等诸方面考虑, 由此可见, 只有采取综合集成研究方法进行深入研究, 建筑节能才能获得长远的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]JGJ 134-2001, 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].

[2]涂逢祥.夏热冬冷地区建筑热环境的改善与建筑节能问题[A].夏热冬冷地区建筑节能技术标准研讨会[C].2005.