高 海 霞

(山西華美奧能源集團(tuán)有限公司，山西 晉城 048000)

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建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能研究

高 海 霞

(山西華美奧能源集團(tuán)有限公司，山西 晉城 048000)

以山西省朔州市某新建住宅小區(qū)為例，介紹了項(xiàng)目建設(shè)概況，采用了定量分析與定性分析、理論研究和實(shí)證相結(jié)合的方法對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)各個(gè)結(jié)構(gòu)的材料及其性能參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的說明，并通過能耗計(jì)算得出各種環(huán)節(jié)的能耗水平。

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，保溫材料，節(jié)能評估，采暖

0 引言

鑒于我國建筑能耗的現(xiàn)狀，全面的建筑節(jié)能是必須要實(shí)行的。全面的建筑節(jié)能，指的是在建筑的全壽命周期內(nèi)，包括從建筑的選址、設(shè)計(jì)、施工和使用的過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要執(zhí)行嚴(yán)格的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇節(jié)能的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，從而提高采暖、制冷等的效率，在確保建筑物的使用性能和舒適的內(nèi)部環(huán)境的前提下，降低能源的消耗[1]。如果能從根本上改變建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，做好外墻保溫、提高門窗密封性能，能耗將大大降低。

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能主要包括屋頂、墻體、地基、門窗等的隔熱材料、密封材料以及遮陽設(shè)施等的隔熱保溫性能[2]。一般情況下，增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要增加的費(fèi)用只為總投資費(fèi)用的3%～6%，而節(jié)能的效果卻可達(dá)20%～40%。通過改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，可以使室內(nèi)外熱交換減少，從而保持室內(nèi)溫度較少受室外環(huán)境的影響[3]。

1 項(xiàng)目建設(shè)概況

項(xiàng)目建設(shè)地為山西省朔州市，小區(qū)具體位置在朔州市開發(fā)北路西面、中心醫(yī)院東面，是在朔州市規(guī)劃局所批準(zhǔn)的規(guī)劃用地紅線范圍之內(nèi)。用地概況見表1。

表1 建設(shè)項(xiàng)目用地指標(biāo)

項(xiàng)目所在地山西省朔州市，朔州市地處黃土高原，朔州屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，地處黃土高原地區(qū)，是日照充足的地區(qū)。冬季寒冷，屬于典型的需要冬季采暖的地區(qū)，對于這樣的嚴(yán)寒區(qū)域，對建筑保溫提出了較嚴(yán)格的要求。

2 建筑節(jié)能技術(shù)

建筑群的規(guī)劃布置、建筑物的平面設(shè)計(jì)，充分考慮有利于日照和避風(fēng)、夏季和其他季節(jié)減少得熱和充分利用自然通風(fēng)[4]。小區(qū)住宅樓均為南北方向布置，充分考慮建筑物的朝向，避免夏季東向和西向日曬[5]。本次設(shè)計(jì)為住宅樓，高層建筑均采用剪力墻結(jié)構(gòu)，裙樓采用框架結(jié)構(gòu)，地下車庫采用板柱結(jié)構(gòu)體系。各部位材料使用情況見表2。

區(qū)內(nèi)采暖熱源由市政的供熱站引入，以供小區(qū)集中采暖供熱系統(tǒng)使用。采暖管道均采用離心玻璃棉管殼保溫，不燃A級，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.032 W/(m2·K)～0.038 W/(m2·K)。土建圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工參數(shù)見表3，室內(nèi)采暖的設(shè)計(jì)參數(shù)如表4所示[6]。

表2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用材料

表3 土建圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) W/(m2·K)

表4 室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)參數(shù)

3 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能評估

此項(xiàng)目開始就本著“以人為本”為主的指導(dǎo)思想，把人們居住使用的舒適度作為最高宗旨。

3.1 建筑主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的設(shè)計(jì)方式

建筑總平面的布置和設(shè)計(jì)，利用冬季日照并避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，利用夏季自然通風(fēng)。結(jié)合現(xiàn)有場地，總圖規(guī)劃設(shè)計(jì)中盡可能將建筑的主朝向選擇項(xiàng)目所在地最佳朝向或接近最佳朝向。建筑形體盡可能簡潔以減少建筑的體形系數(shù)。注意室外環(huán)境設(shè)計(jì)，減少大面積混凝土地面反射熱量，盡量增加綠化面積。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)參數(shù)

住宅樓建筑：滿足JGJ 26—2010嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。體型系數(shù)不大于0.26；窗墻比如表5所示[7]。

表5 嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑的窗墻面積比限值

3.3 居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能計(jì)算

主要進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱性能計(jì)算。

3.3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能

1)體形系數(shù)計(jì)算[8]。

外表面積=周長×高度+屋頂面積=125.8×72.15+509.5=9 586 m2。

體積=底面積×高度=509.5×72.15=36 760.4 m3。

體形系數(shù)=外表面積÷體積=9 586÷36 760.4=0.26。

2)窗墻比計(jì)算，參數(shù)見表6。

表6 窗墻比參數(shù)

3.3.2 部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)計(jì)算：

1)屋頂：

2)外墻：

3.3.3 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證，因?yàn)楦鞑糠謬o(hù)結(jié)構(gòu)建筑做法的傳熱系數(shù)均不大于該圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)限值，所以該住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)達(dá)到了節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)65%的要求。

3.4 節(jié)能技術(shù)要求

居住建筑的節(jié)能要求為：

1)外墻系統(tǒng)：采用外保溫的方式;

2)內(nèi)墻系統(tǒng)：內(nèi)墻采用輕鋼龍骨加石膏板的結(jié)構(gòu)，隔聲性強(qiáng)；

3)外窗系統(tǒng)：外窗選用中空斷橋隔熱鋁合金窗，門窗的傳熱系數(shù)需控制在2.9 W/(m2·K)以內(nèi)；

4)屋面系統(tǒng)：屋頂采用加厚保溫措施，70厚擠塑聚苯乙烯泡沫(XPS)，K≤0.60 W/(m2·K)。

門窗的節(jié)能要求：門窗是薄壁的輕質(zhì)構(gòu)體，是耗熱的薄弱環(huán)節(jié)。普通單層玻璃窗的能量損失約為建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的50%以上，改善其絕熱性能是節(jié)能的重點(diǎn)工作之一。應(yīng)區(qū)別不同朝向控制窗墻比，盡量避免東西向開大窗，不應(yīng)設(shè)計(jì)飄窗、落地窗，提高窗戶的遮陽性能(可用固定式或活動(dòng)式遮陽板)，以減少建筑熱量損耗。同時(shí)，要根據(jù)空調(diào)設(shè)備的價(jià)格和制冷、采暖費(fèi)用的比較區(qū)確定合適的玻璃品種，從各種玻璃的太陽能阻隔特性和導(dǎo)熱性兩個(gè)方面去比較其節(jié)能效果，選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、地輻射玻璃和中空玻璃等，并提高其氣密水平[6]。

采暖的節(jié)能要求：

1)設(shè)計(jì)集中采暖系統(tǒng)時(shí)，管路按南、北向分環(huán)供熱原則進(jìn)行布置并分別設(shè)置室溫調(diào)控裝置；

2)為節(jié)省能源，應(yīng)避免冬季采用過高的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，室內(nèi)計(jì)算溫度應(yīng)嚴(yán)格按照國家有關(guān)節(jié)能規(guī)定取值；

3)冬季最大限度地利用自然熱來取暖，多獲得熱量和減少熱損失；夏季最大限度地減少并利用自然能來降溫冷卻，以達(dá)到節(jié)能的目的；

4)排氣扇等設(shè)備選用高效低噪聲設(shè)備，既環(huán)保又節(jié)能；

5)室內(nèi)未采暖房間、吊頂、管井、地溝內(nèi)的采暖管道均采用離心玻璃棉管殼保溫，不燃A級。

4 結(jié)語

通過對山西省朔州市的一個(gè)建筑小區(qū)的節(jié)能進(jìn)行了詳細(xì)的分析說明，介紹了項(xiàng)目的建設(shè)概況，包括工程建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)項(xiàng)目的地形地貌、所在建設(shè)地的氣候這些與本文節(jié)能研究相關(guān)的內(nèi)容；建筑的節(jié)能技術(shù)是主要部分，說明了建筑的節(jié)能要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面使用的節(jié)能建筑材料、采暖方面的節(jié)能設(shè)計(jì)；在節(jié)能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行了節(jié)能評估，列出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)各類參數(shù)和小區(qū)各類建筑的節(jié)能技術(shù)要求；并對圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能研究作出了系統(tǒng)分析。

[1] 涂逢祥，王慶一．建筑節(jié)能——中國節(jié)能戰(zhàn)略的必然選擇[J].節(jié)能與環(huán)保，2004(8)：15-18．

[2] 王 俊，徐 偉，林海燕．建筑能耗現(xiàn)狀與節(jié)能途徑[J].中國科技成果，2006(19)：20-22.

[3] 徐占發(fā)．建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005：1-3．

[4] 顧天舒，謝連玉，陳 革．建筑節(jié)能與墻體保溫[J].工程力學(xué)，2006(23)：141-149．

[5] 雷紅鵬.民用建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能原理研究[D].天津：天津大學(xué)，2003．

[6] 武六元，杜高潮，張 陽.房屋建筑學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013:155-162．

[7] JGJ 26—2010,嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[8] GB/T 2589—2008,綜合能耗計(jì)算通則[S].

Building enclosure structure energy saving research

Gao Haixia

(Shanxi Colorful the Energy Group Co., Ltd, Jincheng 048000, China)

Examples are Shuozhou, Shanxi Province, a new residential area, this paper uses the quantitative analysis and qualitative analysis, theoretical research and empirical combination of methods of building palisade structure of materials and their properties of each structure parameters to detailed instructions, and through the energy consumption of various links of energy consumption level is calculated.

building palisade structure, thermal insulation material, energy saving assessment, heating

1009-6825(2017)16-0200-02

2017-03-20

高海霞(1984- ),女,碩士，助理工程師

TU201.5

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