建筑热工设计对建筑节能的要求

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【摘要】 影响建筑节能设计的因素很多,如用地因素、墙体因素、窗户因素、屋顶因素等。通过对其影响因素的分析,指出了建筑热工设计对建筑节能的要求。

【关键词】 建筑节能;建筑热工;设计

【中图分类号】 TU551.1 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123(2010)01-060-02

Thermal design for energy saving building

【Abstract】 Through analysis of some factors for affecting thermal design for energy saving building,puts forward the demands to thermaldesign.

【Key words】 Energy saving building; Thermal building; Design

1 前言

能源是社会发展的重要物质基础,是推动生产力向前发展的动力。根据有关能耗调查分析,没有保温处理的住宅,从外墙、屋面等围护结构逸出的热量达60%左右。因此各国都非常重视建筑物的保温,以减少能耗。然而由于建筑设计对保温隔热重视不够或标准偏低,或是由于片面强调降低造价和减轻结构自重而使其围护结构包括门窗设置的热工性能多有不足,故而在较大范围内的采暖、空调等能源消耗急剧上升,无疑会阻碍社会经济的发展,且不利于环境保护。近几年来,我国加强建筑节能工作,从建筑节能的技术研究、试点示范、推广应用、标准编制到建筑节能的专项设计等都取得了可靠的成绩。

2建筑节能设计的影晌因素

2.1土地利用。根据建设部的有关文件,大量发展节地型建筑,有利于提高土地利用率和建筑节能效果,如通过提高容积率,减少单栋建筑,增加建筑的承载能力,提高建筑空间利用率等措施,都是提高土地利用率的有效途径。

2.2建筑体形系数。根据国家的有关规范和实践,办公建筑体系数般为不大于0.4,而住宅建筑宜在0.3～0.4之间,易小不易大。研究表明,体形系数每增加0.01,则耗能指标就要增加2%。窗墙比通常应小于0.7,而住宅一般控制在0.2～0.5之间。

2.3建筑朝向设计。我国位于北半球,因此建筑主体应采用东西向或接近东西向,为便于取得冬季日照和利用夏季主导风气流,最佳位置宜为南西至东南方向,但也需结合地形布局,一方面避开冬季盛行风向直吹,一方面,有利于吸纳夏季东南风向,便于疏散热量。

2.4建筑内部的功能。人们处于长期活动的空间应避开冬季最多频率风向(北向、北西向),同时,应避开夏季最大日射朝向,并在建筑上加设遮阳板或者活动的遮阳设施。

2.5墙体节能设计。在建筑节能设计中,墙体起到双重作用,即保温隔热和能源利用。

2.5.1保温隔热。外墙通常分为外墙外保温层和外墙内保温,而外墙外保温功效大于外墙内保温。外墙外保温主要途径是增加保温层厚度,使用保温效能高的建筑材料如:保温砂浆、聚苯颗粒等保温砂浆、加气混凝土砌块砖墙、空心砖砖墙、加厚混凝土墙等材料,通过热工计算,各种指标均高于国家要求标准。

2.5.2能源利用。通过墙体上的特殊材质,将其吸收的太阳能转化为室内热能,作为冬季室内热源补充的途径,如特洛姆墙、罗兰斯墙等蓄热墙体系统。

2.6屋顶节能设计。

2.6.1坡屋顶设计。屋顶是建筑节能的又一组成部分,从结构上和形式上尽量设计成坡屋面,并加设通风层,可以提高建筑内热工效率,增加保温性能。

2.6.2变屋面颜色。对于夏季日照辐射强的地区,可以采用浅色系的屋面反射阳光,降低太阳辐射强度。

2.6.3加强屋面绿化在屋顶上设计为绿化屋面,通过绿化降低太阳辐射,同时可以丰富第五立面,增强建筑的能量损失。

2.6.4加设太阳能装置。在屋顶上架装太阳能吸收热量,产生热水热气,足建筑空气环境,太阳能利用模式为:集中气――补热系统――输配系统――末端。a.集热气。我国太阳能热水系统主要为南方使用平板型集热气为主,北方选用全玻璃真空直插整体式太阳能集热器居多,通过计算,估算出集热气面积,并在屋面处设计好位置。b.补热系统及输配系统。主要为水泵、水管、辅助加热设施,保证水温恒定性及水流的畅通性。c.末端。主要为热水的供水点。通过吸收太阳光能转化为加热水温.降低建筑内部的功能损耗并提供新的加热源。

2.7窗户系统的节能设计。

2.7.1窗墙比的规定。依照国家规定的窗墙比应小于0.70,建筑中在保证合理的通风和日照采光要求下,应尽量缩小窗墙比,达到节能效果。办公建筑的窗墙比宜小于0.6,而住宅一般控制在0.2～0.5之间。

2.7.2窗框比的规定。窗框比是窗框表面与窗面积之比。它与窗立面设计、窗框表面面积和窗面积有关。一般为25～35%。窗框的感热面和放热面是随窗框比变化而改变。应减少金属窗框比,感热面和放热面的增加对窗保温性能会带来不利影响。在满足其他使用功能前提下,窗立面不宜分割太碎,不宜采用大断面的金属型材作小面积窗户。

2.7.3框型材材性及断面的规定。框型材材性和断面形式是影响门窗保温性能的重要因素之一。由于金属与非金属的导热特性差别很大,建议采用塑钢等新型材料。从保温角度考虑,型材断面最好设计为多腔型材,对于复合型材、非金属型材应有足够厚度,才能保证它有足够大的热阻,否则金属断热型材和复合型材传热能力降低效果不明显。

2.7.4玻璃选择的规定:①单层玻璃改为双层玻璃或三层玻璃,在双玻和三玻之间形成密闭空气层,密闭的空气层具有良好的保温、隔热性能,间隔一般不小于12mm;②加玻璃镀膜。在玻璃上加设镀膜。可以大大降低玻璃之间的辐射传热,也降低辐射,提高其隔热保温性能。对于三玻,中间一块玻璃镀膜比边玻镀膜效果好,为了保证玻璃镀膜质量,镀膜材料应选用辐射系数低、不易氧化、性能稳定的材料。对于南方地区,如果在中空玻璃的外层玻璃镀热反射膜,内层玻璃镀低辐射膜,不但将照射在玻璃上的太阳辐射热的85～90%反射回去,而且中空玻璃的传热能力明显降低,对降低夏季建筑物内的空调负荷有重要作用。

3建筑热工设计对建筑节能的要求

根据国家标准《民用建筑热工设计规范》(GB50176)的规定,建筑热工设计应符合下列基本要求。

3.1冬季保温设计要求。建筑物宜设在避风和向阳的地段。建筑物的体形设计宜减少外表面积,其平、立面的凹凸面不宜过多。居住建筑,在严寒地区不应设开敞式楼梯间和开敞式外廊;在寒冷地区不宜设开敞式楼梯间和开敞式外廊。公共建筑,在严寒地区入口处应设门斗或热风幕等避风设施;在寒冷地区出入口处宜设门斗或热风幕等避风设施。

建筑物外部窗户面积不宜过大,应减少窗户缝隙长度,并应采取密闭措施。外墙、屋顶、直接接触室外空气的楼板和非采暖楼梯间的隔墙等围护结构,应进行保温验算,其传热阻应大于或等于建筑物所在地区要求的最小传热阻。当有散热器、管道、壁龛等嵌入外墙时,该处外墙的传热阻应大于或等于建筑物所在地区要求的最小传热阻。围护结构中的热桥部位应进行保温验算,并采取保温措施。

严寒地区居住建筑的底层地面,在其周边一定范围内应采取保温措施。围护结构的构造设计应考虑防潮要求。

3.2夏季防热设计要求建筑物的夏季防热,应采取自然通风、窗户遮阳、围护结构隔热和环境绿化等综合性措施。建筑物的总体布置,单位的平、剖面设计和门窗的设置,应有利于自然通风,并尽量避免主要房间受到东西向的日晒。建筑物的向阳面,特别是东、西向窗户,应采取有效的遮阳措施。在建筑设计中,宜结合外廊、阳台、挑檐等处理方法达到遮阳目的。

屋顶和东西向外墙的内表面温度,应满足隔热设计标准的要求。为防止潮霉季节湿空气在地面冷凝泛潮,居室、托幼园等场所的地面下部宜采取保温措施或架空做法,地面的面层宜采用微孔吸湿材料。

3.3空调建筑热工设计要求。空调建筑或空调房间应尽量避免东西朝向和东西向窗户。空调房间应集中布置、上下对齐;温湿度要求相近的空调房间宜相邻布置。空调房间应避免布置在有两面相邻外墙的转角处和有伸缩缝处。

空调房间应避免布置在顶层;当必须布置在顶层时,屋顶应有良好的隔热措施。在满足使用要求的前提下,空调房间的净高尺寸宜适当减小。空调建筑的外表面积宜减少,外表面宜采用浅色饰面。

建筑物外部窗户当采用单层窗时,窗墙面积比不宜超过0.30;当采用双层窗或双层玻璃时,窗墙面积比不宜超过0.40。向阳面,特别是东西向窗户,应采取热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效的遮阳措施。建筑物外部窗户的气密性等级不应低于现行国家标准GB7107《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》规定的Ⅲ级水平。

建筑物外部窗户的部分窗扇应能开启;当有频繁开启的外门时,应设罩门斗或空气幕等防渗透措施。围护结构的传热系数应符合现行国家标准GBJ19《采暖通风与空气调节设计规范》规定的要求。间歇使用的空调建筑,其护结构内侧和内围护结构宜采用轻质材料;连续使用的空调建筑,其护结构内侧和内围护结构宜采用重质材料。围护结构的构造设计应考虑防潮要求。

4结论

建筑节能工作是一项庞大的系统工程,必须从多方面进行控制研究,采取综合技术措施才能达到预期目标,设计工作是建筑节能工作的首先工作,关键工作,在节能设计中考虑的因素越全面,节能效果越能充分发挥出来,从而达到选用节能材质和节能措施,节约资源的目的。