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1、書山有路勤為徑,學(xué)海無(wú)涯苦作舟。圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑能耗影響分析 摘要?;谡J(rèn)識(shí)到能源問題的重要性,進(jìn)行了國(guó)內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀分析,并結(jié)合哈爾濱市地理區(qū)域及氣候特征,詳細(xì)闡述了圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑能耗影響和采取的相應(yīng)的技術(shù)措施,為后續(xù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型的決策提供科學(xué)依據(jù)。 關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能,圍護(hù)結(jié)構(gòu),建筑能耗,技術(shù)措施 能源危機(jī)問題日益加劇,涵蓋全球各個(gè)國(guó)家。中國(guó)正加快城鎮(zhèn)化建設(shè)腳步,必須將建筑節(jié)能高度重視起來。在我國(guó),耗能量巨大的建筑占了所有已建成的400億m2建筑的90%以上,因此我國(guó)實(shí)際上面臨著嚴(yán)重的能源問題1。而哈爾濱市除近年來新建與改造的部分既有建筑外,大部分建筑節(jié)能水平低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。目前已知的建
2、筑主要能耗量是由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān),因此,有必要分析住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)給建筑能耗帶來的影響。 1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來,國(guó)內(nèi)學(xué)者研究成果有。張偉強(qiáng)研究了建筑在有遮陽(yáng)、無(wú)遮陽(yáng)情況下,不同厚度保溫層的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、不同節(jié)能玻璃對(duì)建筑能耗影響情況2。于昊發(fā)現(xiàn)北方寒冷地區(qū)需要采暖的住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)在冬季采暖期間不方便在線監(jiān)測(cè)耗熱量,于是研發(fā)了一款無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3。張麗娟等人利用dest軟件,模擬了改良后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能給寒冷地區(qū)建筑能耗帶來的影響,最終提出了理想的熱工參數(shù)4。 2哈爾濱市地理區(qū)域及氣候特征 哈爾濱位于中國(guó)的最北部,處于緯度最高(東經(jīng)1254213010、北緯44044640之間)的地理位置,氣溫
3、在全國(guó)范圍屬于最低,是嚴(yán)寒氣候地區(qū)。在寒冷的冬季,1月份的平均室外氣溫低至19左右;夏季7月平均氣溫高達(dá)23左右5。這里的建筑必須做好冬季保溫、防寒、防凍工作,一般可不考慮夏季高溫氣候給建筑帶來的不良影響。 3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗分布 據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,在我國(guó)寒冷地區(qū),建筑能耗總量高出全國(guó)平均能耗水平的27%左右,占該地區(qū)所有能耗總量的30%40%,建筑能耗以冬季采暖能耗為主,其中73%77%通過圍護(hù)系統(tǒng)損失6,分布在墻體、屋面、門窗等各個(gè)部位,其中,墻體傳熱熱損失約占60%70%;門窗約20%30%;屋面約10%7,如圖1所示。因此,提高這些部位的保溫性能和傳熱阻力,可有效減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成的熱量損耗
4、量,實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。 4圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)措施 4.1外墻節(jié)能技術(shù)措施。外墻耗能量在建筑總耗能量中占了很大比重,減少外墻能耗量是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的首要任務(wù)。按保溫材料組成成分不同,外墻保溫系統(tǒng)一般被分為自保溫系統(tǒng)和復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)。自保溫系統(tǒng)是通過單一的熱導(dǎo)率不高的建筑材料形成的,不需要做外保溫層,通過建筑材料本身的特性就能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)按保溫層設(shè)置的位置不同分為外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)、外墻夾心保溫系統(tǒng)和外墻外保溫系統(tǒng),如表1所示。常用外墻保溫材料有:eps板薄抹灰、酚醛板、擠塑聚苯板、巖棉板、玻璃棉板、聚氨酯發(fā)泡材料等,如表2所示。 4.2外窗節(jié)能技術(shù)措施。外窗屬于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié),由
5、于窗戶氣密性不好導(dǎo)致的滲透通風(fēng)使窗戶的保溫性能達(dá)不到節(jié)能要求。在建筑能耗中外窗能耗所占比重最大,因此,需要研究外窗性能對(duì)建筑荷載產(chǎn)生的影響。判斷外窗保溫性能如何可以從傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)兩個(gè)指標(biāo)著手。通常我們可以不考慮外窗玻璃在寒冷地區(qū)冬季的遮陽(yáng)效果。為了達(dá)到降低窗戶的傳熱系數(shù)目的,常常采用不同形式窗戶,其中屬單層玻璃、中空玻璃、雙層玻璃和鍍膜玻璃最為常用。但是單層玻璃很難達(dá)到節(jié)能要求。1)熱反射鍍膜玻璃。肉眼可見光可以較好地透過熱反射鍍膜玻璃,而不可見的紅外線則被其反射回去,保證了玻璃良好的隔熱性能,同時(shí)兼具良好的節(jié)能和裝飾效果,廣泛應(yīng)用于受太陽(yáng)輻射熱作用和需要安裝空調(diào)的建筑中。因?yàn)樗荒芙档?/p>
6、遮陽(yáng)系數(shù),不能降低傳熱系數(shù),所以它并不適用于冬天。因?yàn)楸旧淼姆瓷渥饔米璧K陽(yáng)光射入,導(dǎo)致室內(nèi)陰冷,住宅達(dá)不到取暖效果。另外該玻璃在夏天夜晚不能達(dá)到隔熱效果,導(dǎo)致室內(nèi)悶熱,熱量出不去。2)低輻射鍍膜玻璃(low-e)。低輻射鍍膜玻璃(low-e)將波長(zhǎng)4.5m25m之間的紅外線反射回外界環(huán)境。由low-e玻璃形成的產(chǎn)品,能將肉眼可見光直接反射回去,可見光不能穿過玻璃,保證了室內(nèi)明亮,防止了室內(nèi)熱負(fù)荷過高造成的影響。在悶熱的夏天,遮陽(yáng)型low-e玻璃除了能滿足熱反射鍍膜玻璃所起到的功能外,通過自己本身具有的散熱性能,使節(jié)能效果達(dá)到最佳。在寒冷的冬天,高頭型low-e玻璃對(duì)太陽(yáng)光的阻礙作用減弱,可以吸
7、收太陽(yáng)光,起到室內(nèi)取暖的作用。同時(shí)進(jìn)入建筑物的太陽(yáng)能輻射接觸到物體后會(huì)形成遠(yuǎn)紅外線,并通過玻璃反射回室內(nèi),使室內(nèi)溫度升高,減少了冬季供暖壓力。3)中空玻璃。中空玻璃作為一種目前廣泛使用的建筑材料,自身?yè)碛歇?dú)特的隔熱、防噪聲、美化建筑、減輕建筑物自重等性能。中空玻璃各種性能都較普通雙層玻璃性能優(yōu)越,與單層玻璃比較,它可明顯使窗戶傳熱系數(shù)降低,熱能損失量通過溫差傳熱也比使用單層玻璃時(shí)減少了一半。冬季室內(nèi)暖氣產(chǎn)生的阻擋效果得以改善,夏季太陽(yáng)光熱輻射透射效果得到降低。如今中空玻璃多采用上述兩種玻璃相結(jié)合的組合形式,一般用“5+9a+5”表示,這種組合節(jié)能效果較好。 4.3屋面節(jié)能技術(shù)措施。屋面直接受太
8、陽(yáng)輻射的影響,是建筑主要遮風(fēng)擋雨的結(jié)構(gòu),屋面節(jié)能在整個(gè)建筑節(jié)能中起著重要作用。其中,屬蓄水屋面、綠化屋面和通風(fēng)屋面在目前最具有發(fā)展前景。1)蓄水屋面。當(dāng)太陽(yáng)光照射到蓄水屋面時(shí),它的短波部分穿過水層到達(dá)屋面而被屋面所吸收,而長(zhǎng)波部分會(huì)被水直接吸收掉。另外,水蒸發(fā)吸熱會(huì)導(dǎo)致屋頂溫度下降。水吸收的熱量會(huì)在外界環(huán)境溫度下降后,會(huì)以長(zhǎng)波輻射形式重新回到太空實(shí)現(xiàn)冷卻,而屋面吸收的熱量會(huì)進(jìn)入室內(nèi),形成“熱延遲現(xiàn)象”。這不利于夏季夜間降溫。但可縮小晝夜溫差,在冬季,有利于夜間提高室內(nèi)溫度。2)綠化屋面。綠化屋頂是指在屋頂防水層上種植大量的植被,達(dá)到美化城市,減少沙塵污染,隔熱降溫的目的。3)通風(fēng)屋面。在屋頂中
9、間設(shè)置間層,通過間層空氣循環(huán)流動(dòng)帶走熱量,實(shí)現(xiàn)隔熱降溫。通風(fēng)屋面外層可以阻止陽(yáng)光直接照射到圍護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí)利用產(chǎn)生的風(fēng)壓和熱壓作用帶走間層內(nèi)存在的大量熱量,減少室外熱效應(yīng)對(duì)內(nèi)表面造成的不良影響。 5結(jié)語(yǔ) 現(xiàn)階段進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑能耗的影響研究仍然處于初級(jí)階段,我們應(yīng)該將各種各樣先進(jìn)的技術(shù)和節(jié)能材料用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中,抓緊落實(shí)好這些節(jié)能技術(shù)措施,不斷通過實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特征,有效合理利用資源。 參考文獻(xiàn): 1張廷冬.嚴(yán)寒地區(qū)既有公共建筑屋面改造評(píng)價(jià)研究d.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2021. 2張偉強(qiáng).某北方城市居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑能耗影響模擬分析j.綠色建筑,2021,10(4):28-30. 3于昊.居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量wi-fi監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)d.大連:大連理工大學(xué),2021. 4張麗娟,田國(guó)華.寒冷地區(qū)既有公共建筑節(jié)能改造措施及綜合效益分析j.科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2021(34):33-35, 37. 5祝遠(yuǎn).以哈爾
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