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2《設計標準》與《實施細則》、現行行業標準相比技術內容有哪些變化?
《設計標準》在現行兩本居住建筑節能設計行業標準基礎上,結合我省建筑節能技術和產業發展水平,對《實施細則》進行修編完成的。標準主要技術內容既符合現行行業標準對節能設計的基本要求,又根據我省實際,有所創新。主要歸納為以下幾個方面:
2.1對我省居住建筑范圍作了界定?!睹裼媒ㄖO計通則》JGJ37-87(舊標準)條文說明對居住建筑范圍作了界定:居住建筑包括住宅建筑和宿舍建筑?!断臒岫貐^居住建筑節能設計標準》JGJ75-2012第1.0.2條的條文說明對居住建筑范圍作了說明:居住建筑主要包括住宅建筑(約占90%)和集體宿舍、招待所、旅館以及托幼建筑等?!断臒岫涞貐^居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010第1.0.2條文說明中,居住建筑包括住宅建筑、集體宿舍、住宅式公寓、商住樓的住宅部分、托兒所、幼兒園等。本標準結合我省實際情況,為便于建筑節能工作的統一開展,參照《民用建筑設計通則》JGJ37-87規定,將居住建筑界定為住宅建筑和宿舍兩個部分,宿舍建筑包括集體宿舍、學生宿舍等,未包括招待所、旅館以及托幼建筑。
2.2我省重新劃定節能設計氣候分區,夏熱冬冷地區不再執行夏熱冬暖地區北區節能規定。福建省居住建筑節能設計氣候區劃分為夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區北區和夏熱冬暖地區南區;寧德、南平和三明屬夏熱冬冷地區,福州、平潭、莆田和龍巖屬夏熱冬暖地區北區,泉州、廈門和漳州屬夏熱冬暖地區南區;平潭原為福州市的縣級市,現為國家綜合試驗區,氣候分區仍沿用以往規定,劃入夏熱冬暖地區北區內。見圖1。我省2004年頒布《實施細則》時,考慮到我省夏熱冬冷地區建筑節能工作剛啟動,經驗不足,且該地區建筑規模不大,規定了夏熱冬冷地區節能設計按夏熱冬暖地區北區節能要求執行?,F在我省建筑節能形勢發生了很大變化,經過10年的建筑節能實踐,我省夏熱冬冷地區已積累了豐富的建筑節能經驗,已形成一批成熟的節能設計隊伍,已具備條件執行夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準相關規定。本標準對我省夏熱冬冷地區的節能設計要求單獨列出,不再按夏熱冬暖地區北區節能設計要求執行。
2.3制定福州市市轄區和廈門市更高的節能水平標準《實施細則》和現行兩本行業標準是按節能50%水平規定了節能設計一系列措施和方法?!对O計標準》對福州市市轄區和廈門市提出了節能水平更高的一系列技術措施,包括提高圍護結構性能、通風、遮陽、綠化等,經過較科學的測算,與現行行業標準《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75相比,圍護結構節能水平提高接近5%,輔以其它節能措施,總體節能水平接近60%。福州市市轄區指福州市的鼓樓區、臺江區、倉山區、馬尾區和晉安區。今后如有區劃調整,則按調整后的市轄區范圍執行。福州市市轄區和廈門市居住建筑節能設計執行更高節能水平是基于以下考慮:國務院辦公廳以〔2013〕1號轉發的國家發展改革委、住房城鄉建設部制訂的《綠色建筑行動方案》提出:“鼓勵有條件的地區執行更高能效水平的建筑節能標準”;住建部頒布的《“十二五”建筑節能專項規劃》要求:“有條件的地方要執行更高水平的建筑節能標準和綠色建筑標準”;《福建省建筑節能“十二五”專項規劃》要求;“福州和廈門率先開展節能率65%的工程示范”。福州市是福建省省會,廈門市是計劃單列市,長期以來建筑節能工作均走在全省前列,形成了一支較強的建筑節能科技隊伍,經濟發展水平較高,節能產業實力較雄厚,有條件執行更高能效水平的設計標準,為全省做出示范。為與綠色建筑工作相銜接,福州市市轄區和廈門市居住建筑節能設計按以下原則掌握:(1)執行本標準;(2)若不執行本標準,則可轉按綠色建筑標準進行設計。即二選一設計,兩者等同。
2.4在現行行業標準基礎上調整了墻體熱工性能要求?,F行行業標準《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》和《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》對所屬氣候區的外墻體性能有不同的要求,夏熱冬冷地區根據建筑體型系數,要求墻體傳熱系數K=1.0~1.5(體型系數≤0.4時)或K=0.8~1.0(體型系數>0.4時),夏熱冬暖地區北區要求K≤2.0,南區K≤2.5?!对O計標準》考慮到南方地區建筑節能重點在于圍護結構的遮陽與隔熱,同時我省夏熱冬冷地區(寧德、南平、三明)與夏熱冬暖北區(福州、莆田、龍巖)接壤,其氣候條件相近,以及我省夏熱冬暖南區(泉州、廈門、漳州)與廣州地區的差異,適當調整我省建筑墻體保溫要求,統一規定我省各氣候區的建筑墻體性能K≤2.0,其中,夏熱冬冷地區當建筑體型系數>0.4時,則要求墻體K≤1.0。這樣要求更切合我省實際,有利于標準執行和進一步推廣自保溫節能墻體技術。
2.5提高對外窗的性能要求。我省圍護結構中墻體與外窗相比,外窗的隔熱與保溫性能應更重要,是節能重點?!对O計標準》編制時,適當放寬墻體性能要求,提高對門窗性能的要求,表1給出了我省各氣候區(城市)外窗性能限值要求,與《實施細則》和現行行業標準相比,對外窗的傳熱系數和遮陽系數要求均有了較大的提高。
2.6明確規定外墻體傳熱系數為平均傳熱系數?!对O計標準》規定建筑外墻的傳熱系數和熱惰性指標應考慮結構性熱橋的影響,取平均傳熱系數和平均熱惰性指標?!秾嵤┘殑t》對外墻體傳熱系數計算方法未明確,因此我省各地區對墻體傳熱系數取值不盡相同,有的取主墻體傳熱系數,有的取平均傳熱系數。《設計標準》附錄C給出了外墻的傳熱系數和熱惰性指標的計算方法。
2.7合理控制窗墻面積比。普通窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫性能比外墻差很多,尤其是夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射得熱也比外墻多得多。一般而言,窗墻面積比越大,則采暖和空調的能耗也越大。因此,從節約的角度出發,必須限制窗墻面積比。在一般情況下,應以滿足室內采光、通風等要求作為窗墻面積比的確定原則。我省人們無論是過渡季節還是冬、夏兩季普遍有開窗加強房間通風的習慣。一是自然通風改善了室內空氣品質;二是夏季在兩個連晴高溫期間的陰雨降溫過程或降雨后連晴高溫開始升溫過程的夜間,室外氣候涼爽宜人,加強房間通風能帶走室內余熱和積蓄冷量,可以減少空調運行時的能耗,因此本標準在南、北朝向有允許較大的開窗面積。而對東、西向窗墻面積比限制較嚴,因為夏季太陽輻射在東、西面最大。不同朝向墻面太陽輻射強度的峰值,以東、西向墻面為最大,西南(東南)向墻面次之,西北(東北)向又次之,南向墻更次之,北向墻為最小,因此,嚴格控制東、西向窗墻面積比限值是合理的。表2給出了各氣候區(城市)的窗墻面積比限值,總體上看比《實施細則》和現行行業標準更嚴格。設計建筑的窗墻面積比突破限值規定是允許的,但是為了滿足建筑節能設計的要求,需進行建筑圍護結構熱工性能的綜合評價。
(2)有些監理單位的監理人員專業能力較低;
(3)建筑監理人員在監理的過程中存在違規等情況??傮w來講,建筑節能施工的監理工作必須要根據建筑設計圖紙來進行,但同時又不能一味地被建筑圖紙束縛,需要充分地發揮出監理的主動性。
2在建筑節能施工過程中監理人員的主要工作
在建筑節能施工過程中,監理人員應切實履行監理職責,嚴格按照建筑節能條例及管理規定、建筑節能工程施工質量驗收規范、建筑節能標準及施工圖設計文件等開展工作,從施工準備環節、施工環節及竣工環節入手,做好建筑節能質量控制的事前、事中、事后控制,確保建筑節能分部工程質量合格,從而確保整個單位工程質量合格。具體如下:
2.1建筑施工準備工作
在節能建筑的施工準備階段,作為建筑監理單位來講主要需要通過以下對施工的準備工作進行嚴格管控。
2.1.1作為節能建筑的施工監理單位,其首先要做的就是對節能建筑施工方的施工資質進行審查,以確保施工單位有能力滿足甲方的要求,同時可以達到建筑節能的目的。
2.1.2作為節能建筑的施工監理單位,需要對節能建筑項目方案的可行性進行論證,并且對設計圖紙進行評審,并且還要依據施工的圖紙進行審查;并且作為建筑監理單位來講,需要對實際的建筑施工隊伍提出明確的要求,在施工前期避免由于施工單位雇傭非專業的勞務人員對整個工程產生不良的影響。
2.2施工環節
2.2.1對原材料及施工設施設備的進場嚴格把關。對所有原材料及設施設備的規格、品種及質量等各方面內容嚴格審核,以保證其能滿足節能的目標。材料及設施設備在進場前,需接受檢測機構的檢測,并要求出具檢驗報告。
2.2.2規范節能工程項目驗收工作。建筑節能監理方應根據建筑施工方的節能施工方案及驗收質量準則對項目進行驗收。
2.3節能建筑的竣工環節
對于工程的施工驗收工作來講,是由很多有序的步驟所組成的,當項目建設完成以后,由總監理工程師帶隊,對各建設工程進行驗收以及審核,并且在進行項目驗收的過程中要求節能建筑的設計單位、建設單位、施工單位以及監理單位的相關負責人員都要參加,并且對建筑的建設質量進行客觀、科學、準確的評價。同時還需要注意在進行項目驗收的過程中,需要認真填寫節能建筑的驗收報告。對于建筑監理人員來講,還需要認真地做好建筑節能工作的階段性總結工作,同時將施工過程中的資料、文件進行分類整理,并且為今后的建筑監理工作打下堅實的基礎。此外,建設單位與施工單位應負責落實環保部門的環保要求及環保措施,加強環境管理,防止對自然環境造成不應有的破壞。
本來這樣一個商業活動不太可能驚動省領導,但河北省省長張慶偉卻親自來到簽約現場。用現在比較時髦的一句話是:為企業站臺。記者發現,這次“河北版“的建筑節能,依靠市場的力量共簽訂了六個大項目。分別是德國能源署與河北奧潤順達窗業集團合作建設被動式門窗博物館項目;德國威瑪生物質燃料公司與河北奧潤順達窗業集團合作生產生物質燃料項目;德國梅森伯格商貿無限責任公司與河北奧潤順達窗業集團共同在中國國際門窗城建設德國綠色家居建材展覽中心項目;德國諾托.弗蘭克五金集團、德國格屋五金集團、德國雷諾科涂料公司入駐國家建筑節能技術國際創新園項目。簽約的主角,是河北奧潤順達窗業集團,這個我國最大的節能門窗生產企業,2004年就通過市場談判與德國合資,將歐洲節能門窗理念技術引入中國。由其投資興建的“中國國際門窗城”,已吸引了包括荷蘭阿克蘇諾貝爾、德國邁克爾威力、日本YKK三家世界五百強在內的歐美企業入駐門窗城,可以說市場的力量無處不在。但“浙江版“的建筑節能基本由政府主導,標準先行,記者在浙江省住房和城鄉建設廳官方網站檢索到,光是地方立法就出臺了四部,其中包括《浙江省實施〈節約能源法〉辦法》和《浙江省可再生能源開發利用促進條例》,明確了民用建筑節能評估和審查、可再生能源建筑應用和竣工能效測評。浙江還先后了《浙江省居住建筑節能設計標準》等35項建筑節能地方標準和技術導則。
由此可見,政府的推手作用無處不在,效果也比較突出。那么,促進建筑節能是以政府強制為主?還是市場推動為主?從“河北版”與“浙江版”兩個版本的比較看,顯然都有自己的成功之處,但也有不同的觀念碰撞。住房和城鄉建設部建筑節能與科技司司長楊榕的看法是:目前的建筑節能工程,政府應該從更大范圍強制推進,明確能效水平的標準,積極建設能耗監管、管理及節能平臺。這位權威人士的表態顯然強調了政府推動的作用,雖然他也強調了與市場的平衡。但另一位權威人士——中國工程院院士、清華大學建筑系教授江億卻在第三屆能源基金會建筑項目交流會上表態,不管是政府主導還是市場推動,對于建筑節能的管理,應該從過程管理轉變為目標管理,確定能源消耗的上限,也就是說,政府不能管得過細。但市場的力量真得都像河北那樣自覺嗎?情況并非如此。我國第一個開發企業的綠色低碳首席官招商地產的胡建新表示,招商地產從2009年成立綠色建筑研發中心以來,還是品牌宣傳要好于市場推廣。他認為,要把建筑的能耗降下來,主要是利用自然資源,而不是去用節能燈泡或者是新風系統,那種是全天候都在消耗能量的,在環境允許的情況下,最好是先降低能耗,再考慮提高能效。不管是“河北版“還是”浙江版“的建筑節能,因地制宜或許是建筑節能的最佳途徑?!氨热缭诒本┯眯嘛L系統做宣傳就會受到消費者的認可,人們已經意識到霧霾、PM2.5的危害,但是在廣州那種喜歡開窗戶的地方,可能就不太可行,”胡建新說。當被問及是政府重要還是市場盈利模式重要時,胡建新說:“做節能和綠色建筑,在很多時候要有犧牲掉一部分的經濟效益的勇氣,在企業能承受的范圍內,應該獲取生態環境、經濟、社會的平衡,這三者是有妥協的?!?/p>
二、兩手都應該硬
目前,建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列,成為中國能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升,呈急劇上揚趨勢。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空調等)約占全社會總能耗的28%,其中最主要的是采暖和空調,占到20%。而這“28%”還僅僅是建筑物在建造和使用過程中消耗的能源比例,如果再加上建材生產過程中耗掉的能源(占全社會總能耗的16.7%),和建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7%。現在中國既有的約430億平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。根據測算,如果不采取有力措施,到2020年中國建筑能耗將是現在3倍以上。因此,建筑節能已迫在眉睫,要把節能建筑工作放到貫徹科學發展觀、全面建設小康社會、保證國家能源安全、實施可持續發展的戰略高度來認識。因此,通過優化設計來有效控制能源消耗,應得到廣泛重視。
一、優化設計對建筑節能的影響
1、設計方案影響工程建造直接能源消耗
在工程設計中,其建筑和結構方案的選擇對建筑的直接能耗有較大影響,如建筑方案中的平面布置為內廊式還是外廊式、進深與開間的確定、立面形式的選擇、層高與層數的確定、基礎類型選用、結構形式選擇等都存在著技術經濟分析問題。中國住宅建設用鋼平均每平方米55公斤,比發達國家高出10%~25%,水泥用量為221.5公斤,每一立方米混凝土比發達國家要多消耗80公斤水泥。據統計,在滿足同樣功能的條件下,技術經濟合理的設計,可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可達10%~20%,如某無線電廠的多層框架結構廠房(4層),設計單位按常規設計為獨立基礎,由于多層廠房荷載較大,致使獨立基礎的單體尺寸較大,埋深較深(-3.2m),事后經其他設計人員分析如采用柱下條基,可節約大量的砼,并可降低埋深減少土方開挖所消耗的機械能耗;某綜合辦公樓,在優化設計中,因改變原先設計中的普通鋼筋為帶肋鋼筋,單此一項優化設計,共節約鋼筋1000T,鋼筋總節約率達30%左右。
2、設計方案影響建成后使用的能耗
建筑是牽涉到很多專業的復合體,并且完整的建筑節能工作包括了從最初的規劃、方案到設計、施工,以及多年的運營使用,直至最后拆除重建的全生命周期過程。但以往只注重直接建造成本的降低,輕運營階段能耗的使用情況。從住宅使用過程中的資源消耗看,與發達國家相比,我國住宅使用能耗為相同技術條件下發達國家的兩到三倍。2020年,中國的建筑能耗將達到29430億度電,比三峽電站34年的發電量總和還要多?,F在,我們必須用全壽命周期的節能理念對建筑進行優化設計,即以較低的壽命周期能耗實現必要的功能,獲得豐厚的壽命周期經濟效益。所謂壽命周期能耗是指整個壽命周期過程中發生的全部能源消耗,包括建設、使用、維修、殘值及清理等階段所發生的能源消耗。設計不僅影響項目建設的一次性能耗,而且還影響使用階段的能源消耗,如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養、維修等,一次性建造能耗與經常性使用能耗有一定的反比關系,但通過優化設計可努力尋求這兩者的最佳結合,使項目建設的全壽命費用最低,全壽命能耗達到最佳經濟合理狀態。建筑節能優化設計的途徑主要是通過圍護結構保溫和氣密性能的提高,以及采暖空調設備能效的提高等等,來達到減少空調和采暖等能源的消耗。在方案設計當中,建筑師需要對建筑的方位、體型、朝向進行優化,必需要為充分利用自然風、陽光等自然資源創造條件。同時,也必須對建筑材料優化;外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設計等都需要量化與優化;窗墻比須要以節能和居住舒適度為前提進行優化。從方案設計開始到初步設計,工程師需要根據不斷調整的設計方案模擬量化建筑的能耗情況、計算空調和采暖設備的裝機功率,比對各種影響因素,最后向客戶提供最佳的設計方案。例如,在空調與采暖設備的市場上,各種品牌各種型號使消費者眼花繚亂??照{設備有空氣源熱泵、地源熱泵、風機盤管、地板采暖、輻射制冷、采暖系統、戶室中央空調、變頻機組、水系統、冷媒系統等等。這些空調系統的初投資和運行費用大不相同,那么通過模擬量化,計算出初投資的費用、每年的耗能量、能源費用,消費者或者項目開發者就可以很容易地作出正確的決定。例如北京的一些奧運場館中,為減少能耗,設計者沒有采用普通的新風系統和空調系統,而是經過多次優化設計,尋找最佳節能方案。為實現自然通風和改善室內環境,采用了智能電動窗,很好的解決了新風問題;在場館空調設計中(包括“水立方”和“鳥巢”)都采用了由美國聯合技術開利公司設計的節能空調系統。該系統通過熱回收技術在空調系統中的應用,節能率為10%。該系統在冷水機組上加裝了熱回收裝置,在空氣處理機中采用了新型熱管熱回收裝置,可以回收場館排放總熱量的50%,回收的熱能一部分用于加熱游泳池水和生活用水,另一部分用于加熱新風。
二、現階段推行優化設計運作困難的成因
1、政府主管部門對建筑節能優化設計監控不力
長期以來,主管部門對設計節能成果缺乏必要的考核與評價,有的僅靠圖紙會審來發現一些簡單問題,僅僅是一些新材料或空間布置的一些規定。缺乏對方案的節能性方面的系統審查要求。建筑節能設計首先是一個系統設計問題,它絕不是多項節能技術或者節能設備的簡單累加,它需要定量化。例如,人們在市場上可以買到節能空調、節能玻璃、節能熱水器、太陽能熱水器、墻體保溫材料等等,但是這些材料與設備如何使用、使用哪種型號、用量多少、所起到的作用是什么就需要通過量化整合來完成。集思廣益,從多方面影響因素出發,以最低的投資、最佳的手段完成并達到節能設計目標。所以建設主管部門監管的同時,應增加人員配備和審查力度,對設計節能成果進行量化全面審查。
2、業主要求優化設計的意識不強
目前,業主往往把控制重心放在施工直接投資環節上,而對建成后使用運營成本及節能優化設計環節重視不夠。其原因:一是對設計對投資影響的重要性認識不夠,只看到搞施工招標,投標價要低于標底價、施工單位要讓利等,殊不知選擇一個優秀的設計單位進行設計方案的優化會帶來更大的節約;二是對建筑節能的認識不到位,沒有一個節能環保綠色建筑意識。
3、建筑節能優化設計的開展缺乏必要的壓力和動力
由于缺少建筑節能優化設計與企業和公眾的直接經濟利益聯系,使得節能工作缺少內在經濟利益推動力,政府部門建筑節能管理工作還存在體制不順、監管體系不健全,造成執法不嚴、監督不力,國家政策不配套,缺乏激勵機制和工作力度。對一些國有投資建設項目,有關行政審批單位在審核初步方案時,只注重設計的建設規模和投資限額,對方案的經濟合理性和節能性不做深入研究分析;另外,由于現在的設計收費是按面積或按造價的比例計取,幾乎跟建筑節能和設計質量的優劣無關,導致對設計方案不認真進行節能分析,而是追求高標準,造成能源浪費。相反,設計單位即使花費了較多的人力、物力,優化了設計方案,給業主節約了投資,也不能得到應有的報酬,有時設計費反而變少了,從而挫傷了優化設計的積極性。
三、搞好優化設計的幾點建議
1、主管部門應加強對建筑節能優化設計工作的監控
為保證建筑節能優化設計工作的進行,開始可由政府主管部門來強制執行,通過對設計節能成果進行全面審查后方可實施。政府主管部門不僅需在技術法規與標準相結合方面做出努力,而且還需要政府以技術法規的形式提出必須嚴格控制的最基本的技術指標、技術要求、功能要求,可以導則、指南、技術標準等標準類技術文件予以體現。利用主管部門的職能,總結推廣標準規范、標準設計、公布合理的技術經濟指標及考核指標,為優化設計的進行提供良好服務。建筑節能技術新規范逐步從控制單項建筑維護結構(如外墻、外窗和屋頂)的最低保溫隔熱指標,轉化為控制建筑物的實際能耗。新建建筑必須出具建造耗材經濟指標、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑熱損失計算結果,特別是建筑結構熱損失計算結果。建筑能耗總量(包括供暖、通風和熱水供應)和建造能耗值只有滿足其對應的節能標準才被允許開工及竣工驗收。在竣工時,建筑開發商必須出具相關部門的一份“能源消耗證明”,證明清楚地列出了該住宅每年的能耗,及節能等級。以上措施,必須逐步實施,特別是國有投資項目要先于執行。超級秘書網
2、以政策扶持拉動建筑節能優化設計
國家制定節能政策,并要求以多樣化的經濟激勵等扶持舉措,形成推動建筑節能的市場機制,推進建筑節能優化設計的推廣。對建造節能建筑產品的要根據優化設計后節能程度給予政策和資金支持,減免稅費等優惠措施,并可建立評價機制,對因建造節能建筑而超支部分資金,國家應給予無償免息貸款或獎勵機制,使建筑節能優化設計以行政手段為主轉向以經濟手段為主。
3、開展積極有效的宣傳引導工作
建筑節能政策要取得理想的實施效果,重在宣傳引導。不但政府職能部門對節能政策的推行不遺余力,而且有關企業也應加入到宣傳節能政策的行列。政府職能部門應免費對社會公眾提供節能政策咨詢、進行節能知識宣傳和相關培訓,以及進行節能技術、產品的展示、講解等方面做大量的工作。力爭實現多方參與節能政策的宣傳引導,大大提高人們的節能意識和對節能知識、技術的認知、把握能力,從而使節能政策得到有力的貫徹實施。
一、我國建筑節能現狀
目前,建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列,成為我國能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升,呈急劇上揚趨勢。我國建筑不僅耗能高,而且能源利用效率很低,單位建筑能耗比同等氣候條件下國家高出2倍~3倍。僅以建筑供暖為例,北京市在執行建筑節能設計前一個采暖期的平均能耗為32瓦/平方米,執行節能標準后,一個采暖期平均為21瓦/平方米,而相同氣候條件的芬蘭一個采暖期的平均能耗僅為11瓦/平方米,因建筑能耗高,僅北方采暖地區每年就多耗煤1800萬噸,直接經濟損失達70億元,我國現階段城市房屋建筑中普遍存在圍護結構保溫隔熱性和氣密性差,供熱空調系統效率低下等問題,以占我國城市建筑總面積約60%的住宅建筑為例,采暖地區城鎮住宅面積約有40億平方米,2000年采暖季平均能耗約為25kg煤/平方米,如果在現有基礎上實現50%的節能,則每年大約可節省0.5億噸煤。2006年底,全國政協調研組就建筑節能問題提交的調研數據顯示:按目前的趨勢發展,到2020年我國建筑能耗將達到10.9億噸標準煤。建筑節能要求十分緊迫。
二、建筑節能存在問題
1.我國建筑能耗高,制約經濟發展。建筑能耗約占社會總能耗的三分之一,我國建筑能耗的總量逐年上升,在全社會總能耗中所占的比例已從上世紀70年代末的10%,上升到近年的30%,而這“30%”還僅僅是建筑物在建造和使用過程中消耗的能源比例,如果再加上建材生產過程中耗掉的能源(占全社會總能耗的16.7%),和建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7%。而國際上發達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的35%左右,以此推斷,隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善,我國建筑耗能比重最終還將上升到35%左右,建筑耗能已成為我國經濟發展的軟肋。
2.高耗能建筑比例大,加劇能源危機。現在我國每年新建房屋20億平方米中,99%以上是高能耗建筑;而既有的約430億平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。根據測算,如果不采取有力措施,到2020年中國建筑能耗將是現在3倍以上,潛伏巨大能源危機。
3.我國建筑節能狀況落后,亟待改善,上世紀70年達國家開始致力于研究和推行建筑節能技術,而我國卻忽視了這一環節,例如,我國建筑外墻的傳熱系數是發達國家建筑外墻傳熱系數的3倍~5倍,外窗傳熱系數是2倍~3倍,屋面傳熱系數是3倍~6倍,因此在這一環節上,我國與發達國家存在較大差別。
三、我國建筑節能發展緩慢的原因分析
多年來,我國開展了相當規模的建筑節能工作,主要采取先易后難,先城市后農村,先新建后改進,先住宅后公建,從北向南逐步推進的策略,但是到目前為止,建筑節能仍然在試點,示范層面上,原因如下:
1.建筑節能開發建設成本高,初期投資比較大,國家沒有鼓勵政策。開發商在建筑節能投入上積極性不高。
2.設計人員對節能建筑設計和施工技術尚未系統化、標準化、相關規范不健全,建筑從業人員的節能意識淡薄。
3.政府部門對建筑節能工作的重要性和緊迫性認識不足,組織管理不力,法規配套不全。
4.建筑節能材料,工藝技術發展緩慢。
5.國家對建筑節能的規范還沒有列入強制執行的范疇。
6.建筑節能的政策支持不夠。
四、建筑節能的方法
1.墻體保溫。墻體保溫分為外保溫和內保溫,保溫材料可以用聚苯板或膠粉聚苯顆粒。目前較成熟的外墻外保溫技術主要有外掛式外保溫、聚苯板與墻體一次澆注成型、聚苯顆粒保溫料漿外墻外保溫等。節能保溫墻體技術中還有將墻體做成夾層,把珍珠巖、木屑、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可現場發泡)等填入夾層中,形成保溫層。
2.外墻門窗保溫。一般情況下,建筑物的熱交換,70%通過門窗,30%通過墻體和屋面?,F在居室使用的門窗有單層和雙層,雙層保溫隔音效果好于單層門窗材料。有木門窗、鋼門窗、鋁合金門窗,塑鋼門窗,木門窗很少用在外墻上,塑鋼木門窗熱傳導效果明顯好于鋁合金和鋼門窗。玻璃安裝有單層和雙層玻璃,有一般3mm或5mm普通玻璃、藍寶石玻璃、雷射玻璃、中空鍍膜玻璃等,在隔聲、隔熱、節能、減少室內溫差,提高采光性方面,中空鍍膜玻璃效果最佳。中空玻璃在國外建筑物中已得到普遍應用。
3.地板、屋頂保溫。選擇地板、屋頂保溫材料的同時,增加地板、屋頂保溫層厚度可以提高保溫隔音效果。
4.改變建筑設計布局,提高建筑節能效果。設計應從建筑選址、分區、建筑和道路布局走向,建筑方位朝向、建筑體型、建筑間距、冬季季風主導方向、太陽輻射、建筑外部空間環境構成等方面進行研究。如設計住宅小區時,在總建筑面積不變的情況下,低密度、高容積率對節能有利,要選擇在采光、通風條件比較好的地段進行建設,建筑物還應有良好的朝向。設計時還應注意窗墻面積比、遮陽效果、及房間的朝向。設計達到布局合理,有利于提高建筑節能效果。
5.太陽能源與建筑有機結合?,F在的建筑設計中建筑師大都考慮的是建筑的造型、美觀、適用及與周圍的環境協調,面對建筑的耗能與節能卻考慮較少。而在現代住宅建筑中要求設計人員的設計要體現“四性”:即可負擔性(盡量降低造價,讓老百姓買得起);可居住性(居住安全、舒適、健康);可適應性(可滿足日常生活及將來的變化);可持續性(實現資源消耗最低,再生資源最多)。而太陽能源是最好的可持續利用的再生能源,從長遠來看,比燃氣、電器具有更安全、清潔、價格便宜的優勢。太陽能源取之不盡,在設計中增設太陽能設施,建筑成本增加少,但節能效果很好。
但是,目前太陽能源在建筑中的利用率還很少,即使常年日照多的地區大多也只是在屋頂上安裝一些太陽能熱水器來滿足家庭熱水的需要,而利用太陽能源來照明、取暖,制冷就更少。所以太陽能應用技術應該作為一項專業技術進入到工程設計的范疇,這樣就可以從一開始的設計規劃中占有一席之地,從而進入并跟蹤整個設計全過程,在與相關專業的配合過程中,完成自己的專業設計,使太陽能就像其他建筑部件、構件一樣,最終也會成為建筑的一個部件,真正體現出建筑與太陽能工程的一體化,使建筑與太陽能的有機結合及能源的節約從建筑的最初設計開始做起。
太陽能建筑一體化技術已成為一項新興而熱門的技術,它是實現建筑與能源可持續發展的必然產物,是太陽能應用領域擴展的需要。把太陽能同建筑結合起來,把幾千年來房屋只是人類居住、遮風擋雨、避寒暑的簡單場所發展成具有獨立能源、自我循環式的新型建筑,這也是人類進步和社會、科學技術發展的必然。
6.建筑采暖實行分戶計量收費。實施建筑采暖計量收費是由過去的按面積收費轉向按用熱量收費的制度改革,是節約能源,提高住戶用熱的舒適度,改善大氣質量和生態環境的重要途徑。20世紀70年代,西歐和北歐等國家為了應對世界范圍的能源危機,在建筑采暖用能方面采取了提高建筑的保溫性能以降低能耗,推行按熱計量收費的制度以節約能源的措施。90年代原蘇聯解體后,東歐國家隨著政治經濟體制的變化,在引進西歐、北歐先進供熱技術的同時,也開始進行收費制度的改革,由原來的包費制改為按計量收費。這些國家的經驗都說明,采用按熱量計量收費后,可節約能源20%~30%。我國自20世紀80年代末90年代初,特別是最近幾年,一些供熱企業就已開始旨在改進供熱二次系統,實現按熱計量收費的研究和試驗,以節約能源,減輕大氣污染,促進供熱行業面向市場經濟。遵循市場經濟規律,把熱作為商品,由用戶自行調節控制和使用,并按實際使用熱量合理收費,才能充分調動供熱和用熱雙方的積極性,并對節約能源起到促進作用,因此,實行分戶供暖,按實際熱計量進行收費已經勢在必行。
7.推廣使用節能燈,推行“綠色照明”工程也是建筑節能的重要內容。家用小功率的高效節能燈具,其發光效率比普通白熾燈高4倍以上,使用壽命長5倍至10倍,節電效率達70%~80%。
五、我國建筑節能發展對策
1.各級政府要提高認識,轉變職能,把建筑節能列入國家和各省市,決策層的重要議程。建筑節能必須首先由政府主導,由國家通過法律強制實施,這一點已經被發達國家的實踐所證明。據建設部科技司副司長武涌透露,建設部目前正在完善建筑節能體制、機制、法制的建設,并將出臺經濟激勵政策。
2.各省市組建建筑節能、設計研究領導機構。各地建設局,有關單位組建市建筑節能領導小組,負責推廣建筑節能的方法,組織協調和監督管理。
3.各省市制定經濟扶持政策,加大對建筑節能資金投入,建立完善建筑節能的經濟激勵政策,鼓勵建設節能工程。以實現在2020年新建建筑節能65%的目標,不執行節能標準的建筑設計、施工單位將受到不同程度的處罰。
首先,政府應提供必要的啟動經費支持建筑節能項目的推廣;對高能耗的建筑制定相應的處罰措施,包括新建筑不準開工,已有建筑分段能耗收費(高出行業標準一定范圍后的能耗采用高收費)等;對節能建筑采取獎勵措施,包括可再生能源使用中的優惠政策,轉移高峰用電的優惠政策,節能建筑星級標準(對能耗少的節能建筑發放星級標識)等。設立建筑節能監察辦公室,對新建建筑和已有建筑進行能耗評估,對于高能耗建筑不予審批或限期整改。由于大量建筑在規劃和設計階段就注定是高能耗建筑,因此在建筑的規劃審批時應加強建筑節能內容。同時應在建筑設計、實施和運行的各個階段定期監測建筑的能耗情況,逐步縮小高能耗建筑的存在空間。超級秘書網
其次是建立住宅建筑能耗標準星級制度,積極推動供熱收費體制改革試點,用市場方式催生更多的節能住宅建筑。根據對住宅建筑能耗的評估結果,用能耗星級標準將建筑節能的效果直觀地告訴住宅消費者,引導大眾消費節能的住宅建筑,從而推動節能住宅建筑的市場化運作。建立不同類型商業建筑能耗標準星級制度,積極推廣各種節能技術,降低商業建筑的能耗。
4.各地區積極推廣和使用新型建筑節能材料,大力宣傳建筑節能的主要意義,廣泛宣傳“設計標準”。
5.新建和改建建筑節能工程,各級政府應通過公開招標方式選擇有實力、有經驗的企業作為重點節能工程承包商,搞好節能建筑合同管理,保證節能建筑按合同完成,同時保證節能改造承包商應得利益。
參考文獻:
1.1建材節能
所謂的建材節能主要指的是建筑材料的節能環保,在建筑工程中實施建材節能可以在很大程度上減少建筑施工中建筑垃圾的產生,從而節省資源與能源,進而從建筑材料方面降低建筑垃圾對環境的污染,為生態環境的改善提供有效保障。在建筑工程中,建筑材料通常情況下可分為可再循環材料、可再利用材料以及可再生能源三種[1]。其中,可再循環材料主要是指使用一定方法,將已經不能再利用的材料進行形態上的改變,形成另外一種可以被重復利用的材料;可再利用材料主要指的是對材料中還能夠使用的資源進行修復或組合,使其能夠重復利用,一般情況下不會改變材料的原有形態;可再生能源主要指的是風能、水能、地熱能、潮汐能、太陽能等可以從自然界中直接獲取,但可以再生的能源。
1.2建筑節能
所謂的建筑節能則主要指的是利用科學技術與一定手段,對建筑中的照明系統、采暖系統等進行一定的改進,以達到降低能源消耗的目的;對建筑周圍的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,從而在很大程度上促進綠色建筑的發展。供暖系統是建筑必不可少的系統之一,也是建筑耗能最多的系統,如果能夠將建筑損失的熱量降低,便可以在很大程度上減少采暖系統對能源的消耗,具體來講,想要實現建筑節能,可以從以下幾方面入手:第一,充分利用太陽輻射熱能與建筑的內部熱能;第二,提升建筑門窗的密封性,以減少因空氣滲透所造成的熱量消耗;第三,在一定程度內減少建筑外表面積,以及提升建筑維護結構的保溫性能也可以減少建筑因傳熱所造成的熱量消耗。
2建材節能與建筑節能問題的關聯性
2.1建材節能的相關問題
在建材節能領域中,主要存在的問題有以下兩個方面:其一,建筑的生產相關環節存在不達標現象,由于當前市場上的節能建材價格相對較高,導致一部分施工人員在施工過程中對建筑材料偷工減料、以次充好,忽略建筑材料之間搭配的合理性,而相關的管理者也并沒有及時系統的進行監督與審查,造成很多建筑中的建筑材料不能達到節能的標準[2]。而與其他相同用途的建筑材料相比,節能建材的性價比相對較低,礙于經濟因素,當前在建筑市場中大規模推行節能建材仍然存在一定難度。另外,對節能理念的認識不足也是當前建材節能領域存在的主要問題之一,很多人還沒有意識到使用節能建材的好處與重要性。其二,建筑的施工環節不到位,當前很多建筑施工工人不能對節能建材合理科學的進行設計與施工,也在一定程度上限制了節能建材優勢的充分發揮。
2.2建筑節能的相關問題
在建筑節能領域,建筑耗能是最核心的問題,當前很多建筑的能源消耗量過大,且存在能源利用率較低的現象。以北方地區為例,冬季建筑都要進行采暖,而當前絕大多數建筑的采暖系統都是以消耗煤資源為主,每年都會耗費很多不可再生資源,也對大氣等自然環境產生嚴重污染,在很大程度上制約著我國經濟的進一步發展。而且,在很多城市建筑中,供熱所用的空調有很多都會出現供熱效率不高、相關維護裝置沒有足夠氣密性以及保溫性等現象。另外,我國當前還有相當一部分建筑人員沒有足夠的建筑節能意識,早在上個世紀八十年代,西方許多發達國家在進行經濟發展的同時,便已經在建筑節能的技術方面非常有建樹了,而我國卻沒有在這方面考慮太多[3]。
2.3兩者的關聯性
從上述情況看,在當前建材節能領域與建筑節能領域中,都存在著能源上的浪費現象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪費嚴重,也會在很大程度上影響建筑的節能性。另外,在建材節能與建筑節能領域,還都存在著意識不足現象,這在一定程度上反映了我國當前在節能建筑觀念的普及方面仍然沒有做到位。
3建材節能與建筑節能施工措施的關聯性
3.1建材節能的施工措施
在建筑建造過程中合理應用可再生能源,如在建筑的設計過程中,將太陽能合理利用便能夠實現太陽能的光伏發電。另外,還可以對建筑材料產生的廢棄物充分利用,不僅能夠節省一部分建筑成本,還能夠減少建筑垃圾對環境的污染,如將已經廢棄的橡膠打碎成顆粒,融入到建筑部混凝土中,不僅能夠提升混凝土的抗裂性,還能夠節省建筑成本、減少環境污染。
3.2建筑節能的施工措施
建筑節能主要表現在使建筑供熱系統的供熱效率得到有效提升,以及減少建筑圍欄保護結構的散熱兩方面[4]。在建筑過程中,可以對建筑的墻體與門窗的保溫性能加以改善,還需要對建筑的題型系數加以控制,與此同時,還可以對建筑的布局進行科學合理的調整,以提升建筑的節能效果。
3.3兩者的關聯性
建材節能是建筑節能中非常重要的組成部分,如果沒有做好建材節能,那么建筑節能也就無從談起,如果可以將具備節能效果的建筑材料運用到建筑節能的相關設計當中,不僅僅可以使能源的消耗有所降低,還能夠充分發揮祝建筑自身的保溫隔熱功能,使建筑更加符合節能環保的新型理念。
一、發展節能住宅建筑的意義
在建筑領域,人類從自然界所獲得物質原料的50%用來建造各類建筑及附屬設施,建筑能耗在人類總能耗中所占比重約為1/4。在經歷了數次能源危機以及對礦物能源資源的不可恢復性和溫室效應對生存環境負面影響的認識越來越清楚之后,世界各國提出了控制礦物能源用量的增長,提高能源使用效率,開發新能源和可再生能源的目標。作為耗能大戶的建筑業節能受到極大的關注。建筑節能是近年來世界建筑發展的一個基本趨勢,也是當代建筑科學技術的一個新生長點。隨著人們物質生活水平的不斷改善,對住宅建筑的環境質量要求也日益提高。我國是一個經濟快速增長、人口占世界20%的大國,也是能源相對匱乏的大國,已成為世界上第三大能源生產國和第二大能源消費國。目前我國每年建成房屋面積已超過所有發達國家一年建成建筑面積的總和。建筑在生產和使用過程中要消耗全球資源中能源總量的50%,產生的污染也十分驚人。所以建筑節能和保護環境是擺在人們面前的緊迫課題。
二、節能建筑設計應貫徹的設計原則
各地區的節能建筑,必須適應本地區的氣候特征,既不能照搬嚴寒地區的建筑型式,也不能照搬夏熱冬暖及海洋性氣候地區的建筑型式,更不能照搬四季如春的溫和氣候地區的建筑型式,一般說來設計時應遵循以下原則:
(1)建筑物盡量采用南北朝向布置。否則,須加強建筑圍護結構的保溫隔熱性能而需增大建筑成本。
(2)建筑群之間和建筑物室內,夏季要有良好的自然通風,建筑群不應采用周邊式布局型式。低層建筑應置于夏季主導風向的迎風面;多層建筑置于中間;高層建筑布置在最后面,否則,高層建筑的底層應局部架空并組織好建筑群間的自然通風。
(3)按相關設計標準的規定,盡量加大建筑物之間的間距,盡量減少建筑群間的硬化地面,推廣植草磚地面,提高綠地率,加強由落葉喬木、常綠灌木及地面植被組成的空間立體綠化體系,以便由樹冠和地面植被阻檔、吸收大部分的太陽直射輻射,減小地面對建筑物的反射輻射。
(4)應控制建筑物的體形系數不超過節能設計標準的規定。即盡量減少外墻的凸凹面和架空樓板,坡屋頂宜設置結構平頂棚或降低坡度,應采用封閉式樓梯間等。當體形系數超過標準的規定時,應加強圍護結構的熱工性能,計算建筑物的采暖空調能耗并不得超過標準的規定。
(5)不應設置大窗戶,窗戶大小以滿足采光要求為限。門窗玻璃應采用普通透明玻璃或淡色低輻射鍍膜玻璃的中空玻璃,居住建筑和辦公建筑不應采用可見光透光率低的深色鍍膜玻璃或著色玻璃。還要求外門外窗具有良好的氣密性、水密性、不小于30分貝的隔聲性能和不小于2.5kea的抗風壓性能。
(6)屋頂和外墻既要保溫又要隔熱,其保溫隔熱性能應符合建筑節能設計標準的規定,還要防止保溫層滲水、內部結露和發霉。屋頂和外墻,不能采用單一的輕質材料和空心砌塊材料,最適合采用厚實材料加輕質材料的復合構造做法。
(7)屋頂和外墻的外表面,宜采用淺色飾面層,不宜采用黑色、深綠、深紅等深色飾面層,否則應加大屋頂和外墻保溫隔熱層的厚度,計算其夏季的內表面計算溫度不超過36.9℃,宜低于35℃。
(8)加強分戶墻和樓地面的保溫性能,使其符合建筑節能設計標準的規定。居室及辦公室樓地面面層的吸熱指數還應符合民用建筑熱工設計規范的規定。
(9)設有集中采暖、空調的節能建筑,應選用高效、低能耗的設備與系統,不得采用直接電熱式采暖設備和裝置,應設置分室溫度控制裝置。除上述9點之外,節能建筑還應具備設計規范所要求的隔聲性能等適用性能、安全性能、耐久性能和環境性能。
三、節能設計在我國住宅建筑中的應用措施
(一)屋頂保溫隔熱的節能設計
在住宅建筑屋頂構造設計中,應使用高效保溫材料、架空型保溫、倒置保溫等進行合理的保溫和隔熱設計,這樣可以很好地保證在冬季低溫地區、夏季高溫地區給室內提供適宜的生活溫度,同時為冬季的暖氣用能、夏季的空調降溫用能節省出大量能源。我國冬季的采暖大多數地區還在用煤,夏季的降溫一般都是用電,合理的屋頂保溫和隔熱設計可省出大量的能耗。
(二)門、窗系統的節能設計
外門窗是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位,其面積約占建筑外維護結構面積的30%,其能耗約占建筑總能耗的2/3,其中傳熱損失為1/3,所以門窗是外維護結構節能的重點。在節能措施上,首先在保證日照、采光、通風、觀景條件下,要盡量減少外門窗洞口的面積。其次,可采用外廊、陽臺、挑檐、遮陽板、熱反射窗簾等遮陽措施減少陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進入室內。再次,加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一,提高門窗氣密性。最后,在經濟狀況允許的條件下,可考慮使用新型保溫節能門窗,能耗低的節能材料制造的新型保溫節能門窗可大大提高熱工性能。
(三)建筑外墻節能設計
以往以實心粘土磚為墻體材料,保溫性能不能滿足設計標準,按照新標準在單一材料墻體中,只有加氣混凝土能滿足要求,所以應發展復合墻體技術。設計中主墻體可采用混凝土空心砌塊、空心磚墻體、空心砌塊墻體、現澆混凝土墻體,然后加以輕質高效保溫層和耐候飾面層。保溫層可放在承重層外側,特別提到的是復合結構中常采用單層或多層封閉空氣間層與帶反射材料的封閉空氣間層,在增大熱阻、滿足保溫的同時還可以減輕圍護結構的自重。
四、結語
在建筑節能設計方面,通過以上幾方面的優化設計不僅可以解決國家的能源問題,同時也可以促進建筑技術和建筑產業的發展,為合理利用資源、保護生態環境、提高人民生活水平起到一定的作用。
參考文獻
屋頂是建筑物護結構中發揮室內外溫差傳熱的重要部分。只有提高屋面的保溫隔熱性能,才能提高抵抗夏季室外的外熱作用的能力。建筑節能屋面主要包括:倒置式屋面、屋面綠化、蓄水屋面和色坡屋面。其中,倒置式屋面是將傳統屋面構造中的保溫層和防水層顛倒,保溫層放在隔水層的上面。屋面綠化可以大幅度地降低建筑物的能量消耗,減少溫室氣體的排放,增加城市的綠地面積,改善城市的“熱島效應”。蓄水層面的主要功能是利用水蒸發吸熱的特點,消耗水層中的熱量,從而降低屋面的傳熱量和屋面溫度。色坡屋面是目前最常用的一種屋面。因為現在大多數的建筑物都采用平屋頂,在太陽輻射最強的正午,太陽光線對于坡面是斜射的,但是在平屋頂上是直射的,采用非金屬淡色坡面反射太陽光達到了65%,這樣可以節約25%的能源消耗。
1.2優化護圍結構墻體設計
高層建筑的護墻體耗能量較大,占整個建筑物的25%,建筑物的體型變化和耗能成正比,體型越大,耗能越多。因此在國外,一般圓塔形的建筑物比較多,比如美國洛杉磯的好運飯店,法國戴高樂機場的候機樓。因為在面積同樣的情況下,圓的周長最短,這樣就減少了建筑物外露的面積。因此,高層建筑物的體型變化應該簡單。首先,外墻是高層建筑的圍護結構中最重要的部分,圍護結構采用的是填充材料。其次,為了減輕建筑物的壓力,提高保溫效能和隔熱效果,采用輕質高效的保溫材料。最后,圍護結構的材料分別放在內側和外側,因此在氣溫比較低的地區,應該把保溫層設置在外側,可以減少墻體內產生的冷凝水。
1.3優化門窗節能設計
外門窗是住宅區散熱性能最差的部位,其耗能占到總耗能的70%,在其中傳熱損失為30%,冷風滲透為30%。所以在保證室內通風,溫暖和美觀的前提下,應該減少住宅區的外門窗洞口的面積,保證外門窗的封閉性,有效防止冷風的滲透,只有這樣,才能提高外門窗的保溫效果。應該從以下幾個方面減少外門窗的傳熱量:(1)把住宅的窗墻比例控制在一個合理的范圍內。住宅的窗墻比是窗戶洞口面積與房間立面單元面積(即建筑層高與開間定位線圍成的面積)之比。(2)保證住宅區外窗的封閉性,減少冷空氣的滲透??梢允褂门菽芰厦芊鈼l進行密封,也可以采用質量較好、密封性能很好的門窗材料。在門框和墻體之間的縫隙間,采用彈性的松軟型材料、彈性密封的材料,比如密封膏。在門框和窗扇之間的密封,可以采用橡膠和泡沫密封條,回風槽等。采用各種彈性的壓條完成扇和玻璃之間的密封。
(3)提高住宅區門窗的保溫性能。在戶門和陽臺門的設計上,應該考慮到防火和防盜的要求,在門里填充填充聚苯乙烯板或巖棉板等絕熱性能比較好的材料,最好選用鋼塑復合窗和塑料窗,這樣可以避免金屬窗產生的冷橋,也可以采用雙玻璃和三玻璃。中空玻璃、鍍膜玻璃、低輻射的玻璃都可以有效提高門窗的封閉性。
1.4優化太陽能與建筑物一體化
隨著城市經濟建設的加快和人們生活水平的提高,城市花園住宅成了居民共同的追求,為了應對嚴重的能源危機和環境污染,需要大力開發和利用清潔能源,而太陽能就是最好的清潔能源,促進太陽能產品在城市花園住宅區的應用不僅可以實現住宅建筑節能設計的目標,也可以促進未來住宅全部太陽能化。隨著太陽能在現代建筑中應用越來越廣泛,消費者不僅要求太陽能的節能性,還要求建筑物的美觀。太陽能與建筑一體化就是將太陽能設施和建筑物結合起來,利用太陽能集熱器,突破傳統的屋頂覆蓋層的屋頂保溫層,不僅可以達到屋頂建筑的簡單美觀,還可以減低建筑施工的成本。
2江蘇地區農村住宅建筑節能的綜合評價方法
2.1信息熵方法對建筑節能評價指標的篩選
為了從已經構建的初始評價指標中提取主要評價指標,可以采用信息熵法剔除其中對評價影響不大的指標。具體操作步驟及方法如下:第一步:將初始的指標矩陣進行標準化處理。假定所選的評估對象有N個,初始的指標有M個,則可以構建N×M階的矩陣,定義為矩陣A。按照式(1)進行標準化后的矩陣為A′。a′ij=(1)第二步:熵值的求取。令pj表示熵值,則,Πij=pj=-ΠijlnΠij(2)第三步:熵權的確定。Wj表示求出的熵權的大小,則,Wj=(3)第四步:確定某個評價指標的具體權重。權重值用Qj表示,則,Qj=(4)第五步:將第三步求出的熵權與第四步求出的具體權重進行結合,剔除冗余指標,確保評價的穩定性。
2.2BP神經網絡方法對農村住宅建筑節能的綜合評價
BP神經網絡可以用于逼近任意的一個非線性的函數,同時具有超強的自適應以及存儲能力。采用BP神經進行評價時,其運行的主要思想就是將搜集到數據輸入到該系統中,然后系統進行自我訓練,擬合各指標間的最優關系,并自動記憶、存儲所選指標對綜合評價對象的影響權值,繼而對類似對象做出客觀的評價。在進行BP神經網絡訓練之前需要構建BP神經網絡結構,主要需要以下參數。
(1)BP神經網絡的節點數與層數的確定BP神經網絡結構的確定需先確定輸入、輸出層節點數、隱含層的層數以及隱含層節點。輸入層節點數為指標個數,輸出層節點數為建筑節能綜合評價指標。在規模不大的情況下,常采用一個隱含層。隱含層節點數可根據式(5)確定。Ny=(5)其中,Ny表示隱含層節點數;Ni表示輸入層節點數;No表示輸出層節點數;NP表示訓練樣本個數。
(2)BP神經網絡相關參數的確定確定BP神經網絡結構后,需要確定網絡函數的選取、初始權重的確定、期望誤差、學習速率、訓練次數等相關參數。
3江蘇農村住宅建筑節能的綜合評價
首先對初始建立的評價指標進行篩選,剔除其中可能對評價結果有干擾的影響因素。聘請10位專家對初始的評價指標進行打分,然后依據信息熵方法進行處理,最終得出的綜合評價指標包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b31、b32、b33、b41、b45、b46這15個評價指標。采用三層BP神經網絡模型,即輸入層、隱含層、輸出層各一層,輸入節點數為選定的評價指標數15,根據式(5)確定隱含層的節點數為7,輸出節點數為1。函數采用Sigmoid函數,初始權值為[0,1]區間的較小的數,誤差期望為0.01,學習速率為0.001,訓練次數為10000次。筆者選取了江蘇省某地區的6個農村住宅建筑作為評價對象,以其中的5個作為訓練樣本。數據主要是通過調查得到并做歸一化處理,聘請相關專家對這幾個樣本進行綜合評分,用t表示。經過訓練,將第六個樣本作為評價對象,采用該模型進行綜合評價,各指標的初始值見表3。采用經訓練后的BP神經網絡模型進行綜合評價,得出的最終評價結果為0.932,這與通過專家打分法得出的評價值0.927相比,誤差為0.005,相對誤差為0.5%。這充分說明采用BP神經網絡模型進行綜合評價是可行的,且其評價的精度比較高。
2常見建筑節能材料的檢測及注意的問題
2.1樣品的狀態調節
樣品的狀態調節原理為把試樣暴露在規定的狀態調節環境或溫度中,那么試樣與狀態調節環境或溫度之間即可達到可再現的溫度和或含濕量平衡的狀態,是建筑節能材料檢測工作中非常重要的一個環節,通過多種或一種操作,使樣品或者試驗品的溫度和濕度達到平衡。
2.2導熱系數與傳熱系數檢測
保溫材料的導熱系數是質量評定標準,在對保溫材料檢測時,導熱系數檢測一定要嚴格,這是其最基礎的數據,決定產品質量是否合格的依據。導熱系數指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度,在1h內通過1m2面積傳遞的熱量,單位為瓦/米•度。材料的組成結構、固相和氣相的材質等影響著導熱系數,在檢測時對這些因素應綜合考慮,標準也要根據實際情況而靈活運用,不能用一個死標準卡死新材料,大多數情況下,檢測產品合格率,其他參考值側面考量。導熱系統的檢測方法是穩態法,這類方法有防護熱板法、熱流計法及圓管法、圓球法等區別。熱線法、熱脈沖法可以用于企業生產的質量控制,不能用做檢驗鑒定。傳熱系數k值是指在穩定傳熱條件下,圍護結構兩側空氣溫差為1度,1h內通過1m2面積傳遞的熱量,單位是瓦/平方米•度。熱阻、傳熱系數應采用穩態法、標定和防護熱箱法。這幾種方法都是穩態的,能夠保證檢測數據準確性,對合理評定產品質量起到重要作用。
2.3粘結固定材料檢測
粘結固定材料的使用對建筑物安全起到重要作用,對此類材料的檢測一定要嚴格按照國家標準進行,因為它是將絕熱材料層和防護層固定在墻體上的粘劑,它的安全性、耐久性是檢測標準值,要在一定壓力下進行,檢測要求一定要高。如何檢測其耐久性?就需要掌握一定的檢測方法,一般情況下是浸水,通過浸水了解測試粘結強度。試驗儀器一般為萬能試驗機,通過不同的試件卡具,完成抗拉、壓剪、拉拔等項試驗。將填涂膠粘劑、抹面膠漿的水泥砂漿塊試樣的膠粘劑、抹面膠漿層向上,水平置于標準砂漿上面,然后注水到水面距離砂漿塊表面約5mm處,靜置7d后將試件取出并側面放置24h,在50℃±3℃恒溫干燥箱內干燥,然后于試驗條件下放置24h后進行試驗,通過檢測得到一系列數值,通過力學原理進行分析,保證產品合格率,提升促進產品更新,達到施工要求。
3建筑節能材料檢測的幾點建議
建筑節能材料的檢測是保證建筑質量的前提,不能輕視此項工作,如果應付了事則會造成危害,通過有效檢測,不僅能夠保證建筑節能材料的質量,而且能夠保證建筑業真正實現節能環保。通過不斷的檢測實踐,有如下幾點建議:在對抗裂增強材料的耐堿的斷裂強力值及保留值、伸長率等進行檢測時,一定在考慮所處的環境,假如所處環境為堿性,就在重點考核耐堿能力,保證在應用后不受損。在檢測粘結固定材料的時候,一定要注意此類材料的作用主要是將絕熱材料層和防護層固定在墻體上,那么其安全、耐久就是檢測依據,通過粘結強度看是否安全、通過浸水看是不是耐久,試驗儀器、萬能試驗機是完成抗拉、壓剪、拉拔試驗的最好設備,要運用好適當的工具,通過工具就可以做出各種力學試驗。檢測絕熱材料主要就是看材料技術是哪種,這可以間接反映材料導熱系數是否達標。但是同樣的密度和纖維直徑,如果排列結構洞若觀火,導熱系數的數值是有很大差別的?,F場傳熱系數的測定,要考慮周期性、溫度差,通過傳熱方向的檢測看現場試驗數據,斷定產品是否合格,達到使用標準。
2被動式能源建筑的形式
按照太陽能建筑的利用方式可以把能源建筑分為直接受益型、集熱蓄熱墻型、附加型等幾種形式,具體內容如下幾個方面。
2.1直接受益型
直接受益型的擦暖形式是以太陽通過一定的透光材料直接進入室內,以太陽透過較大的南窗玻璃,通過存儲熱能到維護結構表面的墻和地上,再通過夜間對流輻射的方式和室內空間熱傳導進行釋放。建筑要求:建筑正陽的南方要安裝大面積的直接受陽的玻璃窗、圍護結構需要有較大的熱阻、室內需有蓄能較好的材料保證能量的積聚。
2.2集熱蓄熱墻型
集熱蓄熱墻型是利用建筑南向的集熱墻(垂直),通過傳導、輻射和對流吸收太陽光而傳送熱能。建筑要求:建筑墻體覆蓋玻璃,在墻體上下設通風口,一方面,太陽能通過墻體熱傳導通過對流輻射吸收熱能到室內,另一方面,集熱墻以對流方式傳遞熱能給玻璃和墻體間的夾層,再由室內空氣對流傳遞熱能。
2.3附加型
附加型是指在建筑的南面附加一個玻璃罩室,是使太陽光是集受益窗和蓄熱墻的綜合熱能的一種方式。建筑要求:以陽光直射建筑南向,在建筑室內用門或者窗把房子和陽光隔開,給房間一個緩沖的減少熱能消耗,以此給房間熱能供給。
3節能建筑設計策略
3.1位置及朝向設計
被動式太陽能建筑在建造上必須保持足夠的陽光直射,按照太陽偏離的角度和時間以個固定的北緯35°的建筑為例,方向正南向垂直,冬季較夏季受到的輻射要大,當太陽直射垂直角度超過30°時接受的能量集聚下降。
3.2建筑平面
被動式太陽能建筑以太陽能利用年規律的合理為設計目的,按照使用功能和人們對溫度的舒適度來把控,太陽能的建筑要以溫度舒適性為主,盡可能把臥室和客廳設計到正南向或者東西向的15°來吸取太陽能,把一些要求溫度不高的比如廁所、廚房、衣帽間可以設計到北向,在中間設計一道緩沖區減少熱能流失。
3.3形體設計
建筑形體是指建筑單位體積的建筑外表面積,建筑形體系數的越小度對建筑耗能損失就越小,外維護結構的傳熱損失就小,因此,在設計上盡可能減小建筑的體形系數,體形系數以f0\V0進行表示,除此外,影響到建筑體形的還有建筑的造型、布局和暖通的因素。因此在對建筑節能的系數間采取f0\V0<0.3時為最佳控制。