三大方面实现建筑节能设计打造节约型社会.docx

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三大方面实现建筑节能设计打造节约型社会

三大方面实现建筑节能设计打造节约型社会

摘　要：

在新的历史时期,面对日益突出的能源消耗问题,建筑节能成为建筑发展的一个趋势，也是现代建筑科学技术的一个新生长点。

本文结合一些案例，阐述了现代建筑节能设计的实现。

Pickto:

inthenewhistoricalperiod,inthefaceofincreasinglyprominentenergyconsumption,buildingenergyconservationhasbecomeatrendofdevelopment,isalsoanewgrowingpointinmodernbuildingscienceandtechnology.Inthispaper,combinedwithsomecases,expoundstheimplementationofthemodernbuildingenergyefficiencydesign.

关键词：

建筑；节能；设计

Keywords:

buildingconstruction;Energysaving;design

随着我国经济社会的快速发展，能源问题越来越受到关注，而建筑作为我国能源消耗的重要方面之一，实现节能是建设节约型社会的关键。

本文主要探讨怎样实现现代建筑的节能设计。

Withtherapiddevelopmentofsocialeconomyinourcountry,theenergyproblemhasbecomemoreandmoreattention,andconstructionasoneoftheimportantaspectofChina'senergyconsumption,realizetheenergysavingisthekeytotheconstructionofeconomicalsociety.Thispapermainlydiscusseshowtorealizetheenergysavingofmodernarchitecturedesign.

　　一、改进围护结构的节能

Aenergysaving,improvementofretainingstructure

对于大窗墙比的建筑而言，即便考虑到了内扰和通风的可能变化范围，其能耗比仍大于1。

这主要是因为围护结构负荷在总负荷中占了最大的比重，所以要减少这类建筑的能耗，应该重点改进围护结构的热工性能。

下面以某活动场馆为例来分析不同改进措施带来的节能效果。

某大型艺术活动场馆的共享大厅基本是全玻璃幕墙结构，主立面幕墙呈圆弧形，并向内倾斜；总面积3018m2，建筑的体形系数0.1，符合《标准》的规定，主立面和屋顶的窗墙比均为1。

Forbigwindowwallthanbuilding,evenifconsideredwithintheinterferenceandventilationmaychangerange,itsenergyconsumptionisstillgreaterthan1.Thisismainlybecausepalisadestructureloadaccountedforthelargestproportioninthetotalload,sotoreducethiskindofbuildingenergyconsumption,shouldfocusonimprovingthermalperformanceofretainingstructure.Belowacertainactivityvenuesastheexampletoanalysistheenergysavingeffectofdifferentimprovementmeasurestobring.Basicsharinghallisalargeartactivitiesvenuesfullglasscurtainwallstructure,themainfacadewallassumesthecirculararcform,andinwardtilt;Atotalareaof3018m2,buildingshapecoefficientof0.1,inlinewiththe"standard"regulation,themainfacadeandroofwindowwallisbetterthan1.

（一）遮阳的影响。

该建筑西北向的侧墙和屋顶是全玻璃的，为了达到节能标准，应考虑采用遮阳措施。

参考工程实际中的做法，以屋顶采用普通中空玻璃（传热系数K=3.1W/（m2·K），遮阳系数SC=0.67）为例，不断地提高其遮阳性能，使屋顶玻璃的等效SC值从0.67，逐渐下降到0.26，模拟计算不同工况下的实际建筑能耗和η值，可以看出，随着SC的不断减小，热负荷逐渐增大，冷负荷逐渐减小，总负荷逐渐减小，η逐渐减小，且变化基本上呈线性规律。

但是，即便等效SC值降到了0.26，η仍有110.1%，还是达不到节能标准。

因此可以得出，对于大窗墙比的大型建筑，如果按照常见的工程做法选取普通的屋顶玻璃材料，单靠采取遮阳措施，是难以使建筑满足节能标准的。

（a）shadingeffect.Thebuildingnorthwesttothesidewallandroofisfullofglass,inordertoachieveenergysavingstandard,USESthesunshademeasuresshouldbetakenintoaccount.Referenceintheengineeringpractice,byusingordinaryinsulatingglassroof（heattransfercoefficientK=3.1W/（m2·K）,shadingcoefficientofSC=0.67）,forexample,constantlyimproveitsshadingperformance,maketheroofglassequivalentSCvaluefrom0.67,graduallydeclineto0.26,underdifferentworkingconditions,simulationcalculationoftheactualbuildingenergyconsumptionandetavalue,itcanbeseenthatwiththedevelopmentofSCisreduced,heatloadincreasesgradually,coolingloaddecreases,thetotalloaddecreases,etaisdecreasing,andchangeisbasicallylinearrule.ButevenequivalentSCvaluefellto0.26,etaisstill110.1%,stillcannotmeettheenergy-savingstandard.Canthereforeconcludedthatforbigwindowwallthanlargebuildings,ifaccordingtotheengineeringpracticeofthecommonordinaryglassroofmaterials,shadingmeasuresalone,isdifficulttosatisfybuildingenergysavingstandards.

（二）玻璃热工性能的影响。

玻璃的热工性能对大窗墙比建筑的能耗有着不可忽视的影响。

本文分析了几种改进玻璃性能的工况，改进后玻璃的热工参数是：

K值1.16W/（m2·K），SC值0.26。

根据分析，改进屋顶热工性能后η只下降了2.6个百分点。

建筑的冷热负荷都有所减小，但都不明显，所以建筑全年累计能耗的改善不明显。

改进西北侧墙热工性能后，η降低了6个百分点，热负荷变化与改进屋顶热工性能后差不多，但是冷负荷减少量更为明显，所以总体效果好于改进屋顶热工性能的结果。

将屋顶和西北侧墙同时改进后，η下降得更多，达到了100.6%。

将所有玻璃都改进后，η低于了100%，此时建筑达到了《标准》中规定的节能要求。

由此可见，对于大窗墙比的建筑而言改进玻璃的热工特性是降低建筑能耗的重要手段。

（2）thethermalperformanceofglass.Thermalperformanceofbigglasswindowwallthanenergyconsumptionofthebuildinghasanoticeableeffect.Thispaperanalysestheworkingconditionofseveralimprovedtheperformanceofglass,theimprovedglassthermalparameteris:

Kvalueof1.16W/（m2·K）,SCvalueof0.26.Accordingtotheanalysis,theimprovementroofthermalperformanceafteretaonlydecreasedby2.6%.Constructionofhotandcoldloadless,butarenotobvious,sobuildingenergyconsumptioninthetreatmentofannualaccumulativetotalimprovementisnotobvious.Improvenorthwestedgewallthermalperformance,etawasreducedby6%,theheatloadchangeandimprovementafterroofthermalperformanceissimilar,butthecoolingloadreductionismoreobvious,sotheoveralleffectisbetterthanthatofimprovedroofthermalperformance.Roofandnorthwestedgewallisimprovedatthesametime,theetadownmore,reaching100.6%.Willimproveafteralltheglassandtheetaislowerthan100%,thebuildinghasreachedthe"standard"intheregulationofenergyrequirements.Therefore,forbuildinglargewindowwallthanimproveglassthermalpropertiesisoneoftheimportantmeanstoreducebuildingenergyconsumption.

（三）窗墙比的影响。

透明围护结构的热工特性对此类建筑的能耗起着决定性的作用。

原因显而易见，就是建筑的屋顶和西北侧墙的窗墙比严重超标。

当屋顶的窗墙比降低到60%时，η从109.5%下降到104.2%；当屋顶窗墙比满足《标准》要求的20%时，η下降到100.3%，建筑基本达到节能标准。

当西北向侧墙的窗墙比满足《标准》规定的70%时，η下降到103.5%。

由此可见，尽管实际建筑透明部分的热工性能好于参考建筑透明部分的热工性能，但由于其窗墙比过大，实际建筑能耗仍大于参考建筑的能耗。

屋顶和侧墙的窗墙比越小，建筑的能耗也越小。

（3）thewindowthantheinfluenceofthewall.Transparentretainingstructureofthethermalcharacteristicsofsuchbuildingsenergyconsumptionplaysadecisiverole.Reasonisobvious,thatis,theroofofthebuildingandnorthwestedgewallwindowwallthanexceedsbidbadly.Whentheroofwindowwallthanitwasreducedto60%,etadecreasedfrom109.5%to104.2%;Whentheroofwindowwallthan20%meetthe"standard"requirement,etafellto100.3%,buildingthebasicmeetenergyconservationstandards.Whenthenorthwesttothesidewallofthewindowwallthan70%meetthe"standard"regulation,etadroppedto103.5%.Thus,althoughtheactualbuildingtransparentpartofthethermalperformanceisbetterthanthereferencearchitecturetransparentpartofthethermalperformance,butbecausethewindowofthewallistoolarge,thantheactualbuildingenergyconsumptionisstillgreaterthanthereferencebuildingenergyconsumption.Roofandsidewallwallthanthesmaller,thewindowofthebuilding'senergyconsumption.

此外，当屋顶和侧墙的窗墙比减小的比例相同时，后者带来的能耗减少量更明显。

但实际工程中，由于采光和视野等的需求，侧墙的窗墙比不可能减到很小，而屋顶窗墙比却可减到0。

所以屋顶窗墙比过大是此类建筑节能的瓶颈所在。

Inaddition,whentheroofandsidewallofthewindowwallthanatthesametime,reducetheproportionofphasewhichisbroughtbyenergyconsumptionreductionismoreobvious.Butinpracticalengineering,becauseofthedaylightingandviewofdemand,thesidewallofthewallthanmaybereducedtoasmallwindow,wallandroofwindowthancanbereducedto0.Sotheroofwindowwalltoomuchthanhasbeenthebottleneckofbuildingenergyefficiency.

　　二、加强建筑节能的个体设计

Second,strengthentheindividualdesignofbuildingenergyefficiency

（一）控制体型系数。

体型系数系指建筑物与室外大气接触的面积与其所包围的建筑体积之比。

体型系数越大说明单位建筑所分担的热散失面积越大，能耗就越多。

有资料表明，体型系数每增加0.01,耗热量指标约增加2.5%。

建筑体型系数还与建筑物的体量大小有关。

一般来说，控制或降低体型系数的措施包括：

⑴减少建筑面宽，加大建筑进深；⑵增加建筑物的层数；⑶增加组合⑷建筑体型不宜变化过多。

（a）controlofshapecoefficient.Shapecoefficientreferstothebuildingsandoutdooratmosphericexposureofvolumeratiooftheareaanditssurroundedbybuildings.Buildingshapecoefficient,thegreatertheshowunitsofheatdissipatingareaislarger,themoreenergyconsumption.Havedatashowthatshapecoefficient,every0.01increaseheatconsumptionindexincreasedabout2.5%.Thesizeofthebuildingshapecoefficientandthestructureofthebody.Ingeneral,controlorreducetheshapecoefficientofthemeasuresinclude:

（1）reducingthenoodleswide,strengthenconstructiondepth;2increasethestructureofthelayer;（3）increasethecombination（4）buildingshapeshouldnotchangetoomuch.

（二）控制表面面积系数。

从获取更多的日照辐射，降低耗能来看，表面面积系数越小越好。

从节能意义来说，长轴朝向的长方形体型最好，正方形次之，而长轴朝向南北方向的长体型的建筑节能效果最差。

（2）controlsurfaceareacoefficient.Fromgettingmoreofthesunradiation,reducingenergyconsumption,coefficientofsurfaceareaassmallaspossible.Energy-savingsense,fromthelongaxisdirectionoftherectangularshapeisbest,timessquare,northandsouthdirectionandlongaxisofthelongsizeofbuildingenergyconservationeffectistheworst.

（三）选择适当的长宽比。

对正南朝向来说，一般长宽比越大，得热越多。

但需注意，随着朝向的变化，其得热量会逐渐减少。

当偏角达到67?

时，各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。

当偏角为90?

时，则长宽比越大，得热越少。

（3）selecttheappropriateaspectratio.Forsouthtowardthegeneralaspectratio,thegreatertheheatgainthemore.Butnotethatwiththechangeofdirection,theheatwillgraduallyreduce.WhentheAngleof67?

allkindsoftheaspectratioofbodybuildingheatgainbasicconsistent.WhentheAngleis90?

Whentheaspectratio,thegreatertheheatgainless.

（四）最低耗能体型的选择。

所谓最低耗能体型，是指建筑的各方面尺寸预期有效传热系数相对应的最佳体型。

一般来讲，当各方面的平均有效传热系数不同时，传热系数相对较少的面具有相应较大面积的体型是最佳体型；当各面的平均传热系数相同时，最小的体型系数是最佳体型。

（4）thelowestenergyconsumptionsizeselection.Thelowestenergyconsumptionsize,referstothebuildingsizeofthevariousaspectsofexpectedeffectiveheattransfercoefficientcorrespondingtothebestshape.Generallyspeaking,whenallaspectsoftheaverageeffectiveheattransfercoefficientatthesametime,thefaceoftheheattransfercoefficientisrelativelysmallwithrelativelylargesizeisthebest;Whentheaverageheattransfercoefficientofthephaseatthesametime,isthesmallestshapecoefficientinthebestshape.

（五）良好的构造设计。

（5）goodstructuredesign.

　　此处所提的建筑各部分的构造设计是在满足作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过对屋顶、楼板、墙体、门窗等进一步的设计，以满足建筑在创造舒适的室内环境的同时符合建筑的节能要求。

例如屋顶中庭的采光顶中，采用双层玻璃形成“呼吸外壁”，使之既能采光，叉能导入自然风，降低环境因素的影响。

Hereproposedarchitecturalstructuredesignofeachpartisinmeeting,asanintegralpartoftheconstructionoftheb