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住宅建筑节能技术的应用

2009-12-30 15:32    【  【打印】【我要纠错】

  摘 要:文章从建筑环境的营造、建筑主体节能、门窗保温三方面阐述了住宅建筑节能的设计及要求。

  关键词:建筑节能技术;建筑主体节能;门窗保温

  目前,我国建筑节能技术相对落后,能源浪费十分严重。建筑单位面积能耗是发达国家的3-5倍。根据国家《建筑节能“九五”计划和2010年规划》要求建筑总体(包括建筑节能、设备节能)实现节能50%的目标,对其中的建筑节能提出更高的要求。笔者认为:住宅建筑节能主要从建筑环境的营造、建筑主体节能、门窗保温三方面着手。

  一、建筑环境的营造

  (一)总平面设计阶段节能设计

  总平面的合理设计、布置,一方面可以使住宅日照充均衡充足,从而降低冬季采暖能耗,同时可以营造出良好的自然通风环境,使小区达到冬暖夏凉的理想状态,自然而然的降低了空间的能耗。

  住宅的主要朝向使住宅在冬季有充分日照,夏季尽可能享受主导风向的吹拂。

  点塔式单元、多/低层住宅及公建布置在夏季主导风迎风面,以利进风;板式单元及高层住宅布置在冬季主导风迎风面的一侧以利防风。

  住宅群体的布置和排列,要引导夏季主导风向从30°-60°斜方向进入建筑群体内部,保证风路的畅通,尽可能减少群体内部和背风区转角处气流停滞和漩涡范围,迎冬季主导风向处,减少豁口。

  住宅间距在满足日照的前提下,考虑通风效果,在用地条件允许情况下,适当放大。住宅群体间距要疏密相间布置,密处风速加大,会改善群体内部通风。

  (二)总体景观与绿化阶段节能设计

  绿化对改善环境空气质量、降低空气粉尘、减轻噪声污染、降低室外温度、营造良好的室外热工环境等有重要意义。对于住宅小区尽量减少硬地面,提高绿化覆盖率。

  绿化植物主要有草地、灌木、乔木三类,三者要有机结合,其中乔木不仅有观赏作用,而且有遮阳降温功能,因此,在小区道路两旁以及住宅的周围宜选择树冠较大的常绿乔木,充分发挥其遮阳的功能。

  在夏季辐射得热严重的多层住宅山墙要布置垂直绿化,种植常绿爬藤植物。屋顶布置屋顶花园,种植佛甲草、牵牛花等自己落种、繁殖能力强,且不需要人工养护的植物种类。

  (三)单体设计阶段节能设计

  1.平面设计阶段

  充分考虑室内空间的合理性,尽可能让每个居室都有穿堂风,夏季利用自然通风进行降温。保证主要居室有朝南的充分日照,使住宅在冬季有充足的阳光,基本满足白天的自然取暖要求。

  2.立面设计阶段

  立面设计讲究实用原则,尽可能减少外墙的凹凸面,改善住宅体形,使住宅建筑体形系数达标,以减少热量散逸,在满足日照、采光的前提下,要根据不同朝向控制窗墙比,目前广为流行的凸窗、转角窗、大面积幕墙窗、落地窗对节能是不利的。

  在外墙立面选材方面,为了使建筑节能系统更合理并发挥节能投资效益,选择浅色饰面外墙,以反射太阳辐射,降低建筑能耗。

  二、建筑主体节能措施

  (一)外墙外保温

  相对外墙内保温而言,外墙外保温的保温效果更理想,取暖成本大幅下降,并可完全避免热桥。保温层厚度合理的情况下,不易发生保温层内部冷凝或结构内表面冷凝现象。结构墙体的热储存性被充分利用,改善了室内热稳定性,外墙外保温在夏季起到一定得隔热作用,同时室内到室外温度曲线对结构墙体有利,因而采用外墙外保温是在经济条件允许的情况下较好的选择。

  近年来,外墙外保温的应用技术在国外发展迅速,已形成很多的应用体系和系统。其中,膨胀聚苯板(EPS)抹灰系统应用较广,技术的成熟度较高。在外墙外保温的其他应用体系中,挤塑聚苯板(XPS)外墙外保温系统近两年在国内也有应用。挤塑聚苯板的导热系数和吸水率小于膨胀聚苯板,而压缩强度较高,是一种性能优良的保温材料,但它的表面致密光洁,用于外墙外保温层制品的两个表面均需涂界面剂,增加与聚合物砂浆的粘结力。此外,各地自主开发了不少新技术,如砂加气块保温系统和用在多层的聚氨酯外墙外保温系统,胶粉聚苯颗粒保温砂浆抹灰系统以及有网和无网(钢丝网架)膨胀聚苯板的浇合系统等。

  热工性能良好的建筑外围护结构是保证减少能耗的必要条件。

  (二)屋顶保温

  屋顶保温通常采用倒置式屋面,从结构层往上分别是防水层、保温层、砌块保护层。保温层通常采用低热导性高抗压强度高抗水汽浸透性能的挤塑板(XPS)。与传统屋面比较,保温层在防水层之上,可以避免防水层受到阳光的直接辐射,保护防水层免受室外昼夜温差和冬夏季温差影响,防水层温度相对稳定,不易结露。

  (三)门窗保温

  窗系统是围护体系中保温隔热的薄弱环节,有资料表明,我国采暖居住建筑经窗户损失的热量约占全部建筑围护结构热损失量的50%.

  提高建筑门窗保温性能的途径有:

  1.窗框选材:选用导热系数低的塑钢或者铝合金断热型材。其中,铝合金断热桥应有足够的长度,一般不宜小于15mm,才能保证断热桥有足够大的热绝缘系数。

  2.成窗必须要做到真正断热。对于平开窗,五金配件与铝合金断热型材不配套,装上五金件后,断热的铝合金型材又被里外联通,导致断热型材传热能力加强,所以作平开窗时,应解决五金件及安装上存在的问题。

  使用中空镀膜玻璃:

  3.中空玻璃空气层厚度对其热绝缘系数影响较大,在型材断面尺寸允许情况下,空气层厚度尽可能取大。

  试验结果表明,空气层不大于20mm时,传热热绝缘系数随空气层厚度增大而增加。如果条件允许,采用中空充氩气等惰性气体会使中空玻璃热工性能进一步改善。

  当前,我国中空玻璃深加工市场比较混乱,部分厂家生产管理控制不严,使中空玻璃的使用寿命大大缩短,其中,胶条与玻璃的粘结质量是决定中空玻璃寿命的主要因素。宜选择气体渗透系数低的丁基橡胶和聚硫胶做双道密封。此外,中空玻璃铝隔条是热的良导体,使中空玻璃周边传热强度远远大于中部,在严冬铝隔条内层玻璃内表面温度明显低于中部,常出现宽15mm左右的结霜带,因此在安装时铝隔条尽可能埋在窗框的沟槽中,使铝隔条处内外玻璃表面不直接暴露在空气中,在严冬铝隔条内层玻璃内表面温度明显低于中部,常出现宽15mm左右的结霜带,因此在安装时铝隔条尽可能埋在窗框的沟槽中,使铝隔条处内外玻璃表面不直接暴露在空气中,减少甚至消除铝隔条处内层玻璃表面结霜问题,铝隔条宜采用整体折弯,不用插角,这样可以减少角部水汽渗漏,从而提高中空玻璃整体性能。

  镀膜玻璃的节能性是改变玻璃表面的热反射特性而实现的,由于选择了不同的镀膜材料和膜系结构而形成了两大系列产品,即热反射镀膜玻璃(或称阳光控制膜玻璃)和低辐射镀膜玻璃(或称Low-E玻璃)。住宅对采光性能要求较高,而且Low-E玻璃的适用地域较广,因此Low-E玻璃在住宅中的应用更为广泛。

  Low-E玻璃——在玻璃表面镀低辐射材料银及金属氧化物膜,使玻璃呈现出不同颜色。其主要作用是降低玻璃的U值,同时有选择地降低Sc,全面改善玻璃的节能特性。因使用地域和设计要求的不同,Low-E玻璃被划分为高透性、遮阳型及双银Low-E玻璃等种类。

  高透型Low-E玻璃,遮阳系数Sc≥0.5,对透过的太阳能衰减较少。这对以采暖为主的北方地区极为适用,冬季太阳能波段的辐射可透过这种Low-E玻璃进入室内,经室内物体吸收后变为Low-E玻璃不能透过的远红外热辐射,并与室内暖气发出的热辐射共同被限制在室内,从而节省暖气的费用。

  遮阳型Low-E玻璃,遮阳系数Sc<0.5,对透过的太阳能衰减较多。这对以空调致冷的南方地区极为适用,夏季可最大限度地限制太阳能进入室内,并阻挡来自室外的远红外热辐射,从而节省空调的使用费用。

  双银Low-E玻璃是高级Low-E玻璃,它突出地强调了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果,将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起,在可见光透过率相同的情况下,它比普通Low-E玻璃具有更低的太阳能透过率,即具有更低的遮阳系数。换句话说,它最大限度地将太阳光过滤成为冷光源,解决了高可见光透过率与低太阳能透过率不能兼顾的矛盾,为追求外观通透性的设计提供了节能性的保障。这种Low-E玻璃更适合于我国的气候特性,其综合节能效果远优于普通Low-E玻璃。不同的Low-E玻璃品种适用于不同的气候地区。

  4.提高气密性根据《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》(GB7107)规定:1-6层外窗及阳台门气密性等级不应低于Ⅲ级,7层及7层以上的外窗阳台门气密性不应低于Ⅱ级。

  平开窗关闭时气密性优于推拉窗,开启时开启面积大,有利于自然通风,故宜采用平开窗。

  门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封方式;框与扇可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝,回风槽等方式;扇与扇之间可用密封条,高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间可用各种弹性压条密封。

  在窗格划分时要缩短窗扇的缝隙长度,尽量采用大窗扇,扩大单块玻璃的面积,合理减少开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。

  三、结 语

  住宅建筑节能,在降低建筑能耗的同时,为居住者提供更健康舒适的居住热工环境。经调查,节能项目的销售情况比同地段的普通住宅更好。对发展商而言,建筑节能所增加成本投资,相对所取得的经济效益是微不足道的。建筑节能是我国可持续发展战略的重要组成,是一项复杂的系统工程。如果从设计一开始入手,结合相关的节能措施,完成综合节能50%的目标完全可以实现。随着越来越多节能住宅小区的涌现,住宅建筑节能及相关成套技术体系必将越来越成熟。

延伸阅读:建筑节能技术 住宅
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