建筑節能設計

年第4期遼寧建材設計論壇LIAO NING BUILDING MATERIALS建筑節能設計王洪偉大連新大地建筑設計研究有限公司,遼寧大連116021)[摘要]本文介紹了近年來(lái)國外開(kāi)發(fā)節能型建筑物的技術(shù)和成果關(guān)鍵詞]建筑節能;太陽(yáng)能:節能窗[中圖分類(lèi)號]TU2015[文獻標識碼]B[文章編號]109-0142(2004)04-0037-03在我國的工業(yè)民用建筑中,約有45%屬于采暖建筑。放在了最優(yōu)的地位。建筑如何節能的問(wèn)題,已經(jīng)受到設計我國北方地區采暖能耗占總能耗的30%左右。1987年,國和使用者的重視,成為當前影響建筑發(fā)展方向的重要因素際能源機構對世界各國在提高能源效率、節能方面的情況之一。因此,近年來(lái)國際上岀現了節能型建筑和太陽(yáng)能建進(jìn)行了分析和研究,得岀一個(gè)重要結論:節能上的投資筑。一個(gè)新的建筑流派—″節能派”正在逐漸形成效益比能源供應上的投資效益高得多?！庇捎谠诟鞣N使用能不言而喻,現代化建筑是離不開(kāi)能源的,建筑物采暖、耗中,建筑采暖空調能耗所占比例最大,各國把建筑節能空調、照明等設備都要消耗大量的能源。隨著(zhù)建筑技術(shù)的[收稿日期]2004-04-293.3扶壁構造柱與基礎的連接問(wèn)題壓抹細石混凝土的做法。并隨鋼筋網(wǎng)墻做成暗構造柱及暗有的做法是將構造柱伸至基礎大放腳即終止,這樣的圈梁,即在應設構造柱處將鋼筋網(wǎng)的豎向鋼筋所需直徑加構造柱等于未做基礎,應將柱伸下去,并做基礎。對底層大,用穿墻箍筋與豎向鋼筋連結,形成與砌體成為一體的的后加構造柱要將其柱根主筋與基礎錨拉成整體,但不暗的組合構造柱。同樣,在應設圈梁處將鋼筋網(wǎng)的水平鋼定都伸至基礎底部主要有足夠錨固長(cháng)度即可。如圖2所示。筋加大所需直徑,用穿墻箍筋與水平鋼筋連結,形成與砌體成為一體的暗的組合圈梁,如圖3所示室內地坪室外地坪室外地坪雙面鋼筋網(wǎng)■i暗構造柱8暗圈梁圖3暗構造柱及暗圈梁墻體加鋼筋網(wǎng),灌注混凝土或壓抹細石混凝土是提高圖2b深埋基礎做法圖2a淺埋基礎做法墻體地震抗剪能力較好的方法。但應注意鋼筋網(wǎng)與上下左【原基礎深度大于2m)右構件的連接及與鄰墻的錨固。鋼筋網(wǎng)加固墻體,應使豎4其它方法向筋穿過(guò)樓板面上下貫通,至少應有13的鋼筋穿過(guò)。墻體水平鋼筋應伸入與該墻垂直的墻內,鑿洞錨入,使兩墻拉磚混結構采用外加固者較多,即沿外墻豎向增設扶壁結牢靠構造柱,橫向增設圈梁,但多數建筑物構造柱及圈梁斷面中國煤化工錨入另墻內。暗構造柱、暗選取偏大,造成立面橫豎線(xiàn)條較突岀,改變了原來(lái)的立面CNMHG具,使穿墻鉆孔不破壞墻¤杜、咱圈王筋與穿墻箍筋共同工形式。對于臨街建筑,或立面要求較高的建筑,應采用其它抗震加固方法。如外縱墻可采用雙面加鋼筋網(wǎng)、噴涂或作。此法無(wú)日后維修之苦,且其抵抗地震水平作用能力較強,增強了建筑物的整體剛度?！?8發(fā)展,建筑消耗的能量也越來(lái)越大。目前在工業(yè)發(fā)達的國一段時(shí)間以來(lái),太陽(yáng)光作為光源,由于不易控制和難家里,建筑采暖、空調所消耗的能量已經(jīng)大約占國家能量于達到預定的采光效果,多少已經(jīng)被置于次要地位。但是總耗的三分之一。建筑照明消耗的電力也已占國家電力消從節約能源的角度看,把天然采光和新的控制技術(shù)結合起耗總量的四分之一左右。在過(guò)去,雖然也并非完全不注意來(lái),同時(shí)輔之以減少建筑進(jìn)深等措施,卻可能達到節能的節約能源,但設計和使用者主要關(guān)心的是舒適和方便,能效果。因此在利用太陽(yáng)能采暖和制冷的同時(shí),天然采光源消耗的增長(cháng)被當作人民生活水平提高的標志。1973年資有復興的趨勢。當然,在人工照眀技術(shù)方面,也始終把節本主義世界曾經(jīng)發(fā)生能源危機,石油價(jià)格上漲,能源普遍能作為一個(gè)重要問(wèn)題。目前有不少?lài)艺谥铝τ谘芯坷o張起來(lái),不但影響到工業(yè)生產(chǎn),也對建筑設計提出了新用不同效率的新光源,來(lái)達到最合適的照度。另外,窗面問(wèn)題,促使許多國家的建筑工作者,對如何在建筑中保存積與熱負荷的關(guān)系,窗面積增減與人工照明費用的關(guān)系和節約能源,以及利用新能源的問(wèn)題,作了各方面的探現在也逐漸給予更多的注意?？傊?由于節約能源的要求,對建筑中使用能源的各個(gè)環(huán)節的研究正在不斷深入,并且建筑師對于建筑物與自然環(huán)境的關(guān)系當然始終是注意由分散趨向于綜合。這個(gè)趨勢,雖然岀于形勢所迫,應該的,但是很少從節約能源的角度來(lái)考慮。建筑物與太陽(yáng)說(shuō)是合理的。雖然在短期內可能加大了投資,但從長(cháng)遠的風(fēng)、地面等的關(guān)系,建筑物的內部負荷與環(huán)境、建筑物的角度來(lái)看,還是會(huì )有很大的經(jīng)濟效益的外形、外圍護結構的關(guān)系等等,都直接影響建筑的能量消隨著(zhù)節約與開(kāi)發(fā)新能源技術(shù)的發(fā)展,一些國家的政府耗。這些雖然都不是新事物,但是今天在考慮到節約能源也及時(shí)地制定了相應的政策、法律或規定。如美國新英格的時(shí)候,對它們都需要重新認識和做進(jìn)一步的探討。建筑蘭地區的法律,規定對裝置太陽(yáng)能或風(fēng)能系統的房屋免征節約能量首先應該從總體布置開(kāi)始,而不能局限于個(gè)體建十年財產(chǎn)稅。有些國家主管部門(mén)為了保證建筑圍護結構的保筑物。建筑物周?chē)牡匦?、地物等自然祭件所形成的小氣溫性能在采暖空調標準中規定了單層窗與雙層窗的面積比候,對建筑的受熱與耗熱很起作用。國外已經(jīng)作了一些嘗例等等。這些也對建筑節能技術(shù)的發(fā)展起了一定促進(jìn)作用試。例如,有的建筑物利用地形做成在冬季既能防止凜冽上面所說(shuō)的國外情況當然和我國目前情況有很大差別。的北風(fēng)又能得到較強的日照;有的根據太陽(yáng)的運行規律合我們的能量消費水平還很低,大約等于全世界平均耗能量理地配置樹(shù)木來(lái)控制北風(fēng),爭取日照,同時(shí)防止地面的反的四分之一。我國的能源供應也十分緊張,因此更需要節幅射,而又得到一定的通風(fēng)效果;有的建筑利用半地下室約。但在建筑中節約能量的問(wèn)題還沒(méi)有引起足夠的重視。的條件減少能量的消耗,同時(shí)通過(guò)玻璃窗取得太陽(yáng)輻射熱,近年來(lái)建造的大型建筑中,很多都是以形式與功能為主,做到冬暖夏涼等等。這些處理手法對建筑的節能起到了相為了達到某些效果而忽視節能的例子并不是極個(gè)別的。在當好的作用這種情況下,要求我們建筑工作者對節約能源的問(wèn)題予以在早期的節能設計方面,注意力較多地放在建筑外圍關(guān)心,從國外現有的節能技術(shù)中吸取精華來(lái)處理好我們自護結構上,通過(guò)改進(jìn)外圍護結構來(lái)節約能量。外圍護結構己的建筑,利用別人的經(jīng)驗發(fā)展來(lái)解決好我們自己的問(wèn)題的熱工性能與能量消耗的關(guān)系是明顯的,尤其是對于小型為我們將來(lái)的社會(huì )環(huán)境留下更經(jīng)濟、更寶貴的財富的和周邊相對較長(cháng)(與面積相比)的建筑,處圍護結構的20世紀90年代以來(lái),市場(chǎng)經(jīng)濟工業(yè)化國家建筑規模日設計更為重要。這一階段在這方面取得不少經(jīng)驗。同時(shí)也增,但建筑物能耗幾乎不變,主要原因是在設計中注意了重視窗的保溫與隔熱問(wèn)題,在窗面積比例,構造(單層與節能,使能源利用效率得到全面、綜合的提高。建筑能耗雙層窗)以及門(mén)窗的冷風(fēng)滲透等方面都有所進(jìn)展。但是單比1973年降低了25%,每天節約的燃料相當于380萬(wàn)桶石純改進(jìn)外圍護結構的性能或者減少外圍護結構面積并不一油,超過(guò)北海油田的產(chǎn)量。下面是國內外開(kāi)發(fā)節能建筑的定總是合理的和節約的。因為各種建筑物的規模、性質(zhì)差方法和措施。別很大。建筑物的內部負荷(人、照明、設備等)各有特(1)對現有建筑進(jìn)行改造點(diǎn)。譬如說(shuō)對于一般住宅建筑而言,通過(guò)改善外維護結構各國重視對已有建筑進(jìn)行節能改造。如美國對4萬(wàn)幢的保溫性能所收到的效果是十分明顯的,但對于一座進(jìn)深建筑進(jìn)行翻新,使能耗下降了25%,房主也能每年回收其很大而周邊相對較小的大型建筑,往往由于建筑內部人和投資的23%。精心設計和施工的房屋翻新,一般五年便可照明設備等所產(chǎn)生的熱量,就會(huì )使建筑的制冷期”延長(cháng),基本回收全部投資甚至在室外氣溫低于常溫時(shí),建筑內部還需要制冷才能保中國煤化工持舒適的條件,這顯然是不合理的。因此只有綜合分析建CNMHG積需采暖用能為160筑內部負荷的特點(diǎn),選擇合理的外形,才能達到節約能量kJed,瑞典為65kJ^ed。最近美國明尼蘇達州新建的的效果。節能建筑,平均能耗51kJ℃d,瑞典則低到18kJ^d。這些節能建筑的關(guān)鍵是采用超隔熱”技術(shù),將一般普通玻璃作窗戶(hù)的建筑,夏季進(jìn)入室內的太陽(yáng)輻射熱多的隔熱層加倍并在墻中設置不透氣層。由人體、爐子和家空調負荷大;冬季朝室外散失的熱量也多,采暖負荷高用電器放岀的熱能就可將房屋増溫而幾乎不再需要采暖設為了改善這種狀況,岀現了吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻備。夏季則可阻止外面的熱空氣流入。建筑費用提高了射玻璃和中空玻璃等等。①吸熱玻璃和熱反射玻璃以吸收5%,大約五年內的節能費用可以回收。目前,北美已有2或反射的方式遮蔽太陽(yáng)輻射熱,通過(guò)此種玻璃窗射入室內萬(wàn)多座這種超級隔熱建筑,每年約新建5000座。的太陽(yáng)輻射熱可降低到相當于3mm厚普通透明玻璃的3)利用太陽(yáng)能采暖和空調。50%-70%,甚至30%,因此,能減少夏季空調負荷,改善太陽(yáng)能與建筑中的熱利用,是建筑節能有效而又經(jīng)濟熱天室內環(huán)境。然而,由于此種玻璃阻擋長(cháng)波熱輻射和放可行的重要措施,它與建筑師對于建筑物應與自然環(huán)境相熱損失的能力較差,其傳熱系數降低甚微,所以對減少冬協(xié)調的觀(guān)點(diǎn)一致,由此而產(chǎn)生了太陽(yáng)能建筑,受到國際上季采暖能耗作用不大,以用于炎熱地區為宜。②普通透明的普遍重視。在上世紀80年代召開(kāi)的世界太陽(yáng)能會(huì )議上,中空玻璃的太陽(yáng)輻射透過(guò)率很高,冬季在日光照射的時(shí)間參加太陽(yáng)能建筑的代表人數最多,現已岀現了太陽(yáng)能建內,可獲得太陽(yáng)輻射熱,又由于有空氣間層的保溫作用筑學(xué)”新專(zhuān)業(yè),這是值得我們建筑界重視的一個(gè)動(dòng)向。太傳熱系數可大幅度降低,能減少采暖能耗,但在夏季降低陽(yáng)能建筑目前正在朝著(zhù)帶有保溫窗簾的直接受益式方冋發(fā)空調能耗旳作用比較有限。如果把吸熱玻璃或熱反射玻璃展。芝加哥已建成一幢太陽(yáng)能被動(dòng)式節能建筑,建筑物采與普通玻璃組合,成為吸熱中空玻璃或熱反射中空玻璃用圓形,這不僅是地形的緣故,同時(shí)也是為了象征主要能中間封入特種氣體,就有利于發(fā)揮兩者的優(yōu)越性,既使太源太陽(yáng)的形狀。圓形建筑能以最小的外圍護面積獲得最大陽(yáng)輻射熱的進(jìn)入得到控制,又有良好的保溫作用,使夏季的建筑面積。該建筑的特點(diǎn)在于南面截去一部分,這樣創(chuàng )空調、冬季采暖能耗都有所降低,還有降低噪聲、避免結造了一個(gè)可安置太陽(yáng)能集熱器的立面,而且截去部分做成霜的效果。③低輻射玻璃是在玻璃表面鍍覆一層半導體氧水池。使太陽(yáng)能集熱器能更好地利用太陽(yáng)能,即充分的利化物,如銦·錫氧化物或介電體-金屬-介電體復合涂層用水池的反射光。為了減少耗能量和提供一個(gè)舒適的環(huán)境,薄膜制成,其主要特點(diǎn)是發(fā)射率低(只有0.10-0.,20,而普將內部空間設計成開(kāi)敞形辦公室,再依靠安裝在窗前的反通玻璃為0.84)。這種玻璃對可見(jiàn)光和近紅外的透過(guò)率較射裝置、屋頂天窗和一個(gè)三層高的中庭,使65%的場(chǎng)所都高,反射率較低,因而作為窗玻璃用可大量獲得太陽(yáng)輻射有自然光線(xiàn)。熱,但對常溫下的長(cháng)波輻射熱的透過(guò)率很低,反射率甚高4)推行住宅建筑物耗能標準。因而保暖性能良好。如果制成中空玻璃,傳熱系數可低至目前在工業(yè)化國家和許多發(fā)展中國家普遍采用建筑物普通單層玻璃的1/3-14,所以特別適合于以采暖為主的寒耗能標準。這些標準中,有些是強制性的,有些只是提供冷地區使用,在夏天也有一定的隔熱效果。如果把低輻射般性指導。美國加利福尼亞州、南朝鮮和瑞典有最嚴格玻璃和熱反射玻璃組合成中空玻璃,那么這種瓌瑞就更適的建筑設計耗電量標準,成功地降低了能耗。瑞典的商業(yè)合于在夏熱冬寒地區使用。建筑物采暖能耗為170萬(wàn)kJ^d以下,強制推行的新建筑由此可見(jiàn),在節能建筑中,窗用玻璃將向多功能中空物采暖能耗標準是不超過(guò)100萬(wàn)kJd。1973年美國新辦保溫隔熱玻璃的方向發(fā)展。公樓能耗為570萬(wàn)kJe℃d,目前為300萬(wàn)kJ/ed()熱回收裝置。65建筑物采用儲熱技術(shù)。在塞冷或炎熱季節,通風(fēng)損失,即新鮮空氣加熱或降瑞典的一些新辦公樓非常有效地將人體和設備排放岀溫,都要耗費大量能源,特別是通風(fēng)要求較高的學(xué)校建筑、旳熱能儲存起來(lái),作為冬季采暖用。美國一些建筑物利用醫療建筑、商場(chǎng)建筑、辦公建筑以及許多工業(yè)建筑更是如夜間涼空氣冷卻水,白天則用這些水使室內溫度保持適宜,此。熱回收的原理就是要設熱交換器,利用排出的熱空氣這樣,夏天不用空調來(lái)加熱進(jìn)入的冷空氣,或者利用排出的冷空氣使進(jìn)入的熱(6采用節能窗戶(hù)空氣降溫。這種方法可以在能耗很小的情況下做到通風(fēng)良這是發(fā)展節能建筑物的重要步驟。據估計,美國每年好,從排出的空氣中回收60%-90%的熱量。在住宅的浴從窗戶(hù)泄漏岀去的熱能幾乎等于從阿拉斯加油管中流過(guò)的室、廚房安設此種裝置,可將洗澡、做飯產(chǎn)生的濕氣、熱石油。美國能源部最近開(kāi)發(fā)了一種特殊旳窗戶(hù)涂層,能順氣迅速排岀,并回收部分熱能。熱回收有許多不同的辦利通過(guò)光線(xiàn)而把熱量攔截在室內,使窗戶(hù)隔熱性能提高法,如中國煤化工效地進(jìn)行熱回收的倍。美國政府計劃投資20萬(wàn)美元,民間投資15億美元,個(gè)先決引CNMH哇良好,也就是要堵塞開(kāi)發(fā)這種新型窗戶(hù)住所有的與室外直接連通的孔洞、縫隙,門(mén)窗都用密封條普通玻璃的太陽(yáng)輻射透過(guò)率和傳熱系數都很高。采用封嚴,使通風(fēng)換氣空氣經(jīng)由熱回收裝置通過(guò)?！?/p>