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標準主要技術內容包括:第一章總則,第二章術語,第三章建筑節(jié)能設計計算指標,第四章建筑和建筑熱工節(jié)能設計,第五章建筑節(jié)能設計的綜合評價,第六章空調采暖供暖通風節(jié)能設計,第七章給排水節(jié)能設計,第八章電氣節(jié)能設計,第九章可再生能源建筑應用,第十章建筑節(jié)能設計審查技術要求,以及10個附錄A~M。標準強制性條文設置如下:第四章“建筑和建筑熱工節(jié)能設計”15條,第六章“空調采暖供暖通風節(jié)能設計”3條,第七章“給排水節(jié)能設計”1條,第八章“電氣節(jié)能設計”1條,第九章“可再生能源建筑應用”1條;第4.1.8條關于凸窗的規(guī)定內容和和第4.2.4條關于夏熱冬冷地區(qū)建筑圍護結構性能的規(guī)定內容,雖未列為強制性條文,但仍按強制性條文要求執(zhí)行。因此整個標準共設置了23條強制性條文。
2《設計標準》與《實施細則》、現(xiàn)行行業(yè)標準相比技術內容有哪些變化?
《設計標準》在現(xiàn)行兩本居住建筑節(jié)能設計行業(yè)標準基礎上,結合我省建筑節(jié)能技術和產業(yè)發(fā)展水平,對《實施細則》進行修編完成的。標準主要技術內容既符合現(xiàn)行行業(yè)標準對節(jié)能設計的基本要求,又根據(jù)我省實際,有所創(chuàng)新。主要歸納為以下幾個方面:
2.1對我省居住建筑范圍作了界定。《民用建筑設計通則》JGJ37-87(舊標準)條文說明對居住建筑范圍作了界定:居住建筑包括住宅建筑和宿舍建筑?!断臒岫貐^(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ75-2012第1.0.2條的條文說明對居住建筑范圍作了說明:居住建筑主要包括住宅建筑(約占90%)和集體宿舍、招待所、旅館以及托幼建筑等?!断臒岫涞貐^(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ134-2010第1.0.2條文說明中,居住建筑包括住宅建筑、集體宿舍、住宅式公寓、商住樓的住宅部分、托兒所、幼兒園等。本標準結合我省實際情況,為便于建筑節(jié)能工作的統(tǒng)一開展,參照《民用建筑設計通則》JGJ37-87規(guī)定,將居住建筑界定為住宅建筑和宿舍兩個部分,宿舍建筑包括集體宿舍、學生宿舍等,未包括招待所、旅館以及托幼建筑。
2.2我省重新劃定節(jié)能設計氣候分區(qū),夏熱冬冷地區(qū)不再執(zhí)行夏熱冬暖地區(qū)北區(qū)節(jié)能規(guī)定。福建省居住建筑節(jié)能設計氣候區(qū)劃分為夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)北區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)南區(qū);寧德、南平和三明屬夏熱冬冷地區(qū),福州、平潭、莆田和龍巖屬夏熱冬暖地區(qū)北區(qū),泉州、廈門和漳州屬夏熱冬暖地區(qū)南區(qū);平潭原為福州市的縣級市,現(xiàn)為國家綜合試驗區(qū),氣候分區(qū)仍沿用以往規(guī)定,劃入夏熱冬暖地區(qū)北區(qū)內。見圖1。我省2004年頒布《實施細則》時,考慮到我省夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能工作剛啟動,經驗不足,且該地區(qū)建筑規(guī)模不大,規(guī)定了夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能設計按夏熱冬暖地區(qū)北區(qū)節(jié)能要求執(zhí)行。現(xiàn)在我省建筑節(jié)能形勢發(fā)生了很大變化,經過10年的建筑節(jié)能實踐,我省夏熱冬冷地區(qū)已積累了豐富的建筑節(jié)能經驗,已形成一批成熟的節(jié)能設計隊伍,已具備條件執(zhí)行夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準相關規(guī)定。本標準對我省夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能設計要求單獨列出,不再按夏熱冬暖地區(qū)北區(qū)節(jié)能設計要求執(zhí)行。
2.3制定福州市市轄區(qū)和廈門市更高的節(jié)能水平標準《實施細則》和現(xiàn)行兩本行業(yè)標準是按節(jié)能50%水平規(guī)定了節(jié)能設計一系列措施和方法?!对O計標準》對福州市市轄區(qū)和廈門市提出了節(jié)能水平更高的一系列技術措施,包括提高圍護結構性能、通風、遮陽、綠化等,經過較科學的測算,與現(xiàn)行行業(yè)標準《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ75相比,圍護結構節(jié)能水平提高接近5%,輔以其它節(jié)能措施,總體節(jié)能水平接近60%。福州市市轄區(qū)指福州市的鼓樓區(qū)、臺江區(qū)、倉山區(qū)、馬尾區(qū)和晉安區(qū)。今后如有區(qū)劃調整,則按調整后的市轄區(qū)范圍執(zhí)行。福州市市轄區(qū)和廈門市居住建筑節(jié)能設計執(zhí)行更高節(jié)能水平是基于以下考慮:國務院辦公廳以〔2013〕1號轉發(fā)的國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部制訂的《綠色建筑行動方案》提出:“鼓勵有條件的地區(qū)執(zhí)行更高能效水平的建筑節(jié)能標準”;住建部頒布的《“十二五”建筑節(jié)能專項規(guī)劃》要求:“有條件的地方要執(zhí)行更高水平的建筑節(jié)能標準和綠色建筑標準”;《福建省建筑節(jié)能“十二五”專項規(guī)劃》要求;“福州和廈門率先開展節(jié)能率65%的工程示范”。福州市是福建省省會,廈門市是計劃單列市,長期以來建筑節(jié)能工作均走在全省前列,形成了一支較強的建筑節(jié)能科技隊伍,經濟發(fā)展水平較高,節(jié)能產業(yè)實力較雄厚,有條件執(zhí)行更高能效水平的設計標準,為全省做出示范。為與綠色建筑工作相銜接,福州市市轄區(qū)和廈門市居住建筑節(jié)能設計按以下原則掌握:(1)執(zhí)行本標準;(2)若不執(zhí)行本標準,則可轉按綠色建筑標準進行設計。即二選一設計,兩者等同。
2.4在現(xiàn)行行業(yè)標準基礎上調整了墻體熱工性能要求。現(xiàn)行行業(yè)標準《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》和《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》對所屬氣候區(qū)的外墻體性能有不同的要求,夏熱冬冷地區(qū)根據(jù)建筑體型系數(shù),要求墻體傳熱系數(shù)K=1.0~1.5(體型系數(shù)≤0.4時)或K=0.8~1.0(體型系數(shù)>0.4時),夏熱冬暖地區(qū)北區(qū)要求K≤2.0,南區(qū)K≤2.5。《設計標準》考慮到南方地區(qū)建筑節(jié)能重點在于圍護結構的遮陽與隔熱,同時我省夏熱冬冷地區(qū)(寧德、南平、三明)與夏熱冬暖北區(qū)(福州、莆田、龍巖)接壤,其氣候條件相近,以及我省夏熱冬暖南區(qū)(泉州、廈門、漳州)與廣州地區(qū)的差異,適當調整我省建筑墻體保溫要求,統(tǒng)一規(guī)定我省各氣候區(qū)的建筑墻體性能K≤2.0,其中,夏熱冬冷地區(qū)當建筑體型系數(shù)>0.4時,則要求墻體K≤1.0。這樣要求更切合我省實際,有利于標準執(zhí)行和進一步推廣自保溫節(jié)能墻體技術。
2.5提高對外窗的性能要求。我省圍護結構中墻體與外窗相比,外窗的隔熱與保溫性能應更重要,是節(jié)能重點。《設計標準》編制時,適當放寬墻體性能要求,提高對門窗性能的要求,表1給出了我省各氣候區(qū)(城市)外窗性能限值要求,與《實施細則》和現(xiàn)行行業(yè)標準相比,對外窗的傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)要求均有了較大的提高。
2.6明確規(guī)定外墻體傳熱系數(shù)為平均傳熱系數(shù)?!对O計標準》規(guī)定建筑外墻的傳熱系數(shù)和熱惰性指標應考慮結構性熱橋的影響,取平均傳熱系數(shù)和平均熱惰性指標。《實施細則》對外墻體傳熱系數(shù)計算方法未明確,因此我省各地區(qū)對墻體傳熱系數(shù)取值不盡相同,有的取主墻體傳熱系數(shù),有的取平均傳熱系數(shù)。《設計標準》附錄C給出了外墻的傳熱系數(shù)和熱惰性指標的計算方法。
2.7合理控制窗墻面積比。普通窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫性能比外墻差很多,尤其是夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射得熱也比外墻多得多。一般而言,窗墻面積比越大,則采暖和空調的能耗也越大。因此,從節(jié)約的角度出發(fā),必須限制窗墻面積比。在一般情況下,應以滿足室內采光、通風等要求作為窗墻面積比的確定原則。我省人們無論是過渡季節(jié)還是冬、夏兩季普遍有開窗加強房間通風的習慣。一是自然通風改善了室內空氣品質;二是夏季在兩個連晴高溫期間的陰雨降溫過程或降雨后連晴高溫開始升溫過程的夜間,室外氣候涼爽宜人,加強房間通風能帶走室內余熱和積蓄冷量,可以減少空調運行時的能耗,因此本標準在南、北朝向有允許較大的開窗面積。而對東、西向窗墻面積比限制較嚴,因為夏季太陽輻射在東、西面最大。不同朝向墻面太陽輻射強度的峰值,以東、西向墻面為最大,西南(東南)向墻面次之,西北(東北)向又次之,南向墻更次之,北向墻為最小,因此,嚴格控制東、西向窗墻面積比限值是合理的。表2給出了各氣候區(qū)(城市)的窗墻面積比限值,總體上看比《實施細則》和現(xiàn)行行業(yè)標準更嚴格。設計建筑的窗墻面積比突破限值規(guī)定是允許的,但是為了滿足建筑節(jié)能設計的要求,需進行建筑圍護結構熱工性能的綜合評價。
2.8對建筑設置凸窗提出限制要求?!对O計標準》參考了《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ134-2010中的強制性條文第4.0.5條和一般條文第4.0.10條內容,結合我省實際做了調整,對各氣候區(qū)凸窗板傳熱系數(shù)系數(shù)限值作了規(guī)定,見表3?!对O計標準》對《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》規(guī)定的凸窗板的傳熱系數(shù)作調整,提出新的限值要求,主要基于以下幾個考慮:一是我省居住建筑使用凸窗較多,凸窗熱工性能薄弱,對建筑節(jié)能不利;二是我省建筑節(jié)能主要以隔熱為主兼顧保溫,同時建筑墻體節(jié)能以自保溫為主,熱橋局部采用無機保溫砂漿的做法,經多年工程實踐,證明該做法是切實可行的。三是凸窗側板一般以鋼筋混凝土形式出現(xiàn),若按行標要求,則要使凸窗板傳熱系數(shù)不低于外墻傳熱系數(shù)限值[K≤1.0W/(㎡•K)],保溫砂漿厚度勢必超過30mm,不利保溫砂漿施工且易引發(fā)工程質量問題,故本標準調整了凸窗板的傳熱系數(shù)要求,同時采用“凸窗面積按照展開面積計算”等措施進行補償。四是凸窗下底板,在其下底面進行保溫砂漿施工難度較大,且該部位不受太陽輻射影響,其隔熱性能能夠滿足要求,故不對下底板提出要求。五是在本標準在編制過程中、綜合考慮各方意見,凸窗板保溫太厚,比較難執(zhí)行,建議設定凸窗板超過400mm的情況下做保溫處理,旨在限制凸窗的過渡做法。經研究討論本標準采納該意見。本條在具體實施時,上頂板可以采用在挑出構件上方用保溫砂漿抹灰,在側板可以采用保溫砂漿進行外保溫處理。
我們國家人口眾多,對建筑的需求量很大,而且對以往建筑行業(yè)每年消耗能源的統(tǒng)計,不難看出我國建筑行業(yè)消耗存在巨大的浪費,我們需要得到警示,如果這種現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)展下去,那對我國能源的儲存量存在很大傷害,可以說能源資源用一點就是少一點,所以對于建筑節(jié)能工作必須要牢牢抓起。我們了解到很多方面資源的浪費,可以針對每一方面提出相應的對策。我需要消耗最少的資源達到建筑最好的使用效果。還可以注重新材料和新技術的開發(fā),減少建筑材料對能源的浪費,就能減少每年建筑消耗量對國家能源的總量的壓迫感。
2全過程工程造價管理應對建筑節(jié)能的改革
建筑工程“全過程成本”是指建筑物的一次性建造成本和整個使用(正常使用壽命)期內的消耗、維護運行(即使用)成本兩部分的費用總和。當前我國在工程建設領域中全面實施了嚴格的造價控制,即從建設項目的立項開始直至項目達產投入使用,在各個階段設立了不同的造價控制標準和方法,對控制建設項目的建造成本發(fā)揮了極大地作用,但對建設項目的使用成本的認識、控制方面力度不夠,造成我國目前有430億余平方米的既有建筑基本上都是不節(jié)能的。
2.1要樹立“全過程成本”的節(jié)能建筑造價管理思想
從“全過程成本”的角度來看,節(jié)能建筑的成本有建造成本和使用成本兩部分,從其主體來看涉及建設方、施工方和使用方;從其全壽命來看分建造期和使用期兩個階段;從其內容來看涉及到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、智能化技術等;從其專業(yè)來看涉及到更復雜的新技術、新材料、新設備、新工藝,節(jié)能建筑涉及的投資資金大。單純的工程量清單計價或預結算編制、審查式的、僅偏重工程建造成本的造價管理已經不能適應節(jié)能建筑的要求,必須開拓思路,樹立“全過程成本”管理意識,緊跟行業(yè)新技術、及時反饋行業(yè)變化,為建設方提供工程造價全面透明、完整、準確的信息服務。
2.2要建立主動控制、動態(tài)管理的造價管理體系
在貫徹“全過程成本”工程造價控制的原則下,要大力改革節(jié)能建筑的工程造價內容組成,豐富和完善節(jié)能建筑建設需要的投資估算、預結算定額、費用定額等,建立適應節(jié)能建筑工程造價經濟核算、費用管理的計價體系。要選定適合當?shù)亟ㄖ?jié)能的、符合節(jié)能減排要求的新技術、新工藝、新設備和新材料加以推廣和應用,為節(jié)能建筑構建節(jié)能工程造價的全面、動態(tài)、合理的技術和經濟體系,要提高節(jié)能建筑工程造價管理水平。
3建筑節(jié)能中控制成本的內容
我們可以分為兩個時期來考慮建筑對能源的消耗,第一在建筑前期,第二是在建筑的使用時期。就一點而言,工程的實施需要首先對工程進行預算,建設期間消費的資金不得超出預算,起到了一定的控制作用。然后是設計師,設計師需要從綠色節(jié)能建筑的角度出發(fā)去設計。無論在外部的結構,還有內部空間的體現(xiàn),都要考慮到節(jié)能的因素。如果建筑師能真正的做到一點,無論是對節(jié)約能源還是節(jié)約成本都會有明顯的效果。在施工階段的時候多要多面的考慮,要對市場進行考察,使合理的價格卻能買到優(yōu)良的建筑材料。對于建筑施工時所消耗的材料也要進行監(jiān)管,真正的做到物有所用,禁止浪費。對于一個可再利用資源需要回收再利用,對于一些工業(yè)廢料也可以使用的,要盡可能的去使用,從而降低建設所消耗的資金。在建筑的使用時期,我們需要在不影響其使用需求的情況下,減少水、電等資源的浪費。將現(xiàn)代節(jié)能技術運用到建筑使用中去。當建筑的使用超過使用年限之后,建筑會被拆除,那么我們就需要考慮到拆除后資源回收的合理利用。有的資源在安全,不影響使用效果的情況之下,在下次建設的過程中我們也可以用到,這樣對以后建筑建設所用成本也會有一定的節(jié)省。
4節(jié)能建筑全壽命周期造價管理的發(fā)展建議
要大力發(fā)展節(jié)能綠色建筑,建設低碳城市,提高節(jié)能建筑的環(huán)境效益,減少環(huán)境影響,用節(jié)能建筑全壽命周期造價管理新理念大力推廣建筑節(jié)能低碳,工程造價管理還要落實以下工作:a.大力宣傳、加強服務。通過多種渠道宣傳節(jié)能建筑的政策法規(guī)、技標準和配套政策;建立全壽命周期造價管理體系,各級管理部門要落實節(jié)能建筑的政策,做好全壽命周期造價管理的服務工作,推進節(jié)能建筑全壽命周期造價管理的快速發(fā)展。b.加快節(jié)能建筑政策法規(guī)實施細則的制定和配套工作的開展。圍繞節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)境質量、智能化技術等方面對定額體系持續(xù)地補充和完善,將成熟的技術和產品補充進定額體系,為市場提供可持續(xù)的工程造價服務。
5結論
新建建筑圍護結構的變化是建筑節(jié)能的核心內容,其節(jié)能效果主要依靠改善并提高圍護結構的保溫隔熱性能來實現(xiàn).建筑圍護結構節(jié)能主要包括墻體、門窗、屋面、樓地面等部位采取保溫隔熱措施,這些保溫隔熱措施的采用有利于建筑主體結構保護、新型綠色建材的推廣以及工程質量的提高.
1.1墻體節(jié)能
墻體是建筑護結構的主體,其所采用材料和砌筑型式直接影響著建筑物的耗熱量.由于單一材料的墻體往往難以同時滿足較高的保溫隔熱功能,尤其是寒冷和嚴寒地區(qū),因而可以在單一材料墻體的基礎上增設一層有保溫功能的材料組成復合墻體,通常墻體保溫材料有聚苯乙烯硬質泡沫塑料、?;⒅?、聚苯乙烯保溫顆粒等等.另外,可以通過墻面的垂直綠化以及色彩的不同,降低墻面太陽輻射和較高的吸收太陽輻射,而且還美化環(huán)境.
1.2門窗節(jié)能
由于高校建筑的使用學生數(shù)眾多,為滿足自然的日照、采光、通風等要求的前提下,設計的門窗洞口尺寸均較大,以致于門窗是能耗散失的最薄弱的部位.戶門和陽臺門應結合防火以及防盜的要求,在門的空腹內填放15~18mm厚玻璃棉板或巖棉板.窗戶節(jié)能技術主要從減少滲透、傳熱和太陽輻射三個方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上雙層中空玻璃;門窗框與墻間的縫隙可用彈性密閉型材料和邊框設灰口等密封;窗扇與窗扇之間可用密封條、壓條以及高低縫等形式.
1.3屋面節(jié)能
屋面節(jié)能主要通過改善屋面的熱工性能阻止熱量的傳遞,主要節(jié)能技術有:選用密度較小、熱導率較低、吸水率較小的保溫材料做屋面保溫層,如采用膨脹珍珠巖保溫芯板代替常規(guī)的水泥珍珠巖或瀝青珍珠巖;采用架空、蓄水、種植或鋪貼絕熱反射膜等方式做屋面的隔熱層;在屋面構造形式上采用目前發(fā)達國家流行的倒置保溫做法,即將保溫層置于屋面防水層之上,改變傳統(tǒng)的把無機多孔材料(如膨脹珍珠巖、爐焦渣)置于防水層與結構層之間的不利做法.
1.4樓地面節(jié)能
高校建筑主要是公共建筑,使用人數(shù)眾多,顯然做成木地板或類木地板是不合適的.因此,可以將樓地面保溫節(jié)能做成層間樓板(底面不接觸室外冷空氣)和底面接觸室外空氣的架空或懸挑,保溫層可直接設置在樓板底面;采用不采暖的地下室頂板作為首層的保溫隔熱,加強房間與房間的保溫隔熱.另外,用于樓地面節(jié)能工程的保溫隔熱材料,其厚度、密度、壓縮強度、導熱系數(shù)和阻燃性必須符合設計要求和有關標準的規(guī)定.各種保溫板或保溫層的厚度不得有負偏差.
1.5利用太陽能
我國太陽能資源豐富,陸地每年接受的太陽輻射能相當于2.4×1012t,大約2/3國土面積的總輻射量超過0.6MJ/m2.太陽能是可再生能源,不僅資源豐富,免費使用,而且對環(huán)境無任何污染,有著礦物能源不可比擬的優(yōu)越性.高校作為引領社會發(fā)展、社會進步的重要力量,在建設節(jié)約型社會中起著不容忽視的作用,應加大對太陽能源充分利用技術的相關研究,在高校這個耗能大戶里優(yōu)先、全面的使用太陽能技術并積極推廣,以降低整個社會對不可再生能源的需求.太陽能在建筑上的利用技術主要有被動式太陽能取暖、太陽能集熱供熱水、太陽能發(fā)電、主動式太陽能取暖和空調等.這里面值得一提的是太陽能空調,由于在我國的建筑終端能耗中,空調能耗占據(jù)著相當大的比例.利用太陽能制冷主要有兩種途徑:一是利用光電轉換器實現(xiàn)以電制冷;二是利用太陽能集熱器實現(xiàn)光熱轉換,以熱制冷.具體實現(xiàn)太陽能制冷的系統(tǒng)主要有:太陽能吸附式制冷系統(tǒng)、太陽能吸收式制冷系統(tǒng)、太陽能蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)、太陽能除濕式制冷系統(tǒng)以及太陽能蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng).安徽省政府、教育廳決定在全省106所高校的教學科研場所、學生宿舍和食堂安裝空調,實施“空調進高?!惫こ?,這對于高校利用太陽能空調技術來建筑節(jié)能,無疑是一個重要的發(fā)展平臺和良好的基礎條件.
2新建建筑節(jié)能檢測技術
2.1節(jié)能檢測技術發(fā)展現(xiàn)狀
結合我國現(xiàn)時國情并達到降低建筑能耗的目的,國家于2007年頒布并實施了《建筑節(jié)能工程施工質量驗收規(guī)范》(GB50411-2007),這是我國第一本關于建筑節(jié)能方面的規(guī)范和標準,全面規(guī)定了在建筑節(jié)能工程方面需要驗收的項目以及建筑設計、施工中部分強制性執(zhí)行的標準檢測項目,為建筑節(jié)能施工提供了基礎和必要的施工要求和驗收標準.以后我國又陸續(xù)頒布并實施了《公共建筑節(jié)能檢測標準》(JGJ/T177-2009)、《民用建筑節(jié)能設計標準》(JGJ26-95)和《居住建筑節(jié)能檢測標準》(JGJ/T132-2009)等建筑工程行業(yè)標準,為新建建筑的各類節(jié)能現(xiàn)場檢測方法標準提供了技術支持和較為科學的測試依據(jù).目前新建建筑節(jié)能檢測技術主要在建筑圍護結構方面有所研究,國內外相關專家、學者也做過一些探討和研究[3].如山東建筑大學潘雷等人對建筑圍護結構的現(xiàn)場檢測技術進行了研究,并采用數(shù)值模擬的方法計算出適用于不同保溫形式圍護結構的修正系數(shù).北京中建建筑科學技術研究院費慧慧等人對新建建筑節(jié)能現(xiàn)場檢測技術的影響因素進行了分析研究,提出了影響現(xiàn)場檢測技術的主要因素及解決方法.山東省建設發(fā)展研究院的朱傳晟總工對建筑節(jié)能現(xiàn)場檢測技術的基本原理進行了研究,如熱流計法、熱箱法和紅外線攝像儀法,重點對熱流計法的檢測技術進行了深入探討.揚州大學楊鼎宜教授等用冷熱箱法測定了穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下混凝土空心砌塊砌體的保溫隔熱性能等.國外對于建筑物圍護結構熱工性能的現(xiàn)場檢測技術研究及報道也處于起步階段,而且大多在實驗室里完成對建筑材料的熱工性能檢測,相關的檢測性能參數(shù)也是在穩(wěn)定的狀態(tài)下完成的,如日本對建筑圍護結構的對流換熱系數(shù)進行了測試,提出了建筑物圍護結構對流換熱系數(shù)和風速的關系式.
2.2新建建筑節(jié)能檢測技術
2.2.1熱箱法
熱箱法檢測技術是需要人工制造一個傳熱的模擬環(huán)境.具體做法可以參考如下:分別在試驗試件兩側各布置一個所需溫度、風速和輻射條件的熱箱和一個冷箱,待試驗環(huán)境條件達到穩(wěn)定后,采用相應的儀器設備,分別量測冷、熱箱體內壁的溫度、模擬環(huán)境的空氣溫度、試件的表面溫度以及計量箱中的輸入功率,再根據(jù)物理計算相關原理和公式,計算出被測試試件的傳熱的性能指標,如熱阻、表面換熱系數(shù)等相關指標.熱箱法檢測測試技術適用于室外相對濕度不高于60%,室外空氣平均溫度不高于25℃的自然環(huán)境,且試驗所用熱箱的內部溫度不低于室外自然最高溫度8℃的情況[4].在建筑構造方面,熱箱法檢測技術對于門窗、樓板、外墻的傳熱性能指標的室內實驗室檢測非常有利,測試的結果一般較精確.由于需要模擬試驗環(huán)境和條件的限制,此種方法不適宜用于現(xiàn)場施工的檢測,但自然氣溫對實驗室試驗的結果影響微乎甚微,可以用實驗數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場施工的參考.
2.2.2熱流計法
建筑耗熱測定中最為常用的儀表就是熱流計,也是傳統(tǒng)的建筑能耗量測儀表,主要適用于對各種材料組成的圍護結構的熱工性能進行分析.使用時將其傳感器埋設在絕熱結構內或貼敷在絕熱結構的外表面,可直接測量得到熱(冷)損失值.檢測時間宜選擇一年中最為寒冷的月份,要求室內外自然氣溫差必須大于20℃的條件下才能測試,而且要求室外氣溫的變化起伏不是很大,測試的條件應放在至少穩(wěn)定7d的人為制造室內外溫差或連續(xù)采暖條件下的房間里進行,以此來保證測試數(shù)據(jù)結果的準確性和客觀性.根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)結果顯示,室內外空氣溫差愈大,熱流計讀數(shù)的誤差相對愈小,計算所得之結果亦較為精確,因此此法受季節(jié)影響較大,一般需要在冬季才采用此法.
2.2.3紅外熱攝像儀法
紅外熱像技術是目前新研發(fā)的一種建筑節(jié)能檢測手段,也是基于紅外線技術理論以及先進的紅外圖像處理技術、光電子技術和紅外線探測器技術的一種非接觸性的、綜合性的測量技術高科技產品.紅外熱像技術的原理是利用攝像儀對新建建筑物的圍護結構的熱工缺陷進行檢測,分析檢測得到的各種熱像圖來顯示各種建筑構造有無熱工缺陷,并對分析檢測結果做比較參考,以此作為驗收、修復、增強建筑節(jié)能施工措施的理論數(shù)據(jù)依據(jù).紅外熱像技術既不破壞被測物體或試件的溫度場,又能測量細微目標和運動中的目標[5].此法具有可利用計算機存儲測量數(shù)據(jù)和處理分析,方便長期保存和幾何運算;采用不同的顏色來區(qū)分并顯示被測物體溫度的熱圖像;對于溫度的分辨率較高,精度可達到0.01℃;現(xiàn)場節(jié)能檢測的紅外熱像儀器具有攜帶方便、操作簡單、還可以形象、直觀地顯示物體表面的溫度場,為簡化檢測程序和優(yōu)化檢測數(shù)據(jù)等都有很大益處.此法具有較多優(yōu)點且不受季節(jié)的限制,還可以遠距離測定建筑構造的熱工缺陷,這必將會極大地完善和提高新建建筑節(jié)能現(xiàn)場檢測技術,所以具有廣闊的應用和開發(fā)前景.
3存在的問
題(1)檢測技術和設備的不完善性.新建建筑的幾種檢測方法本身的不完善性給檢測數(shù)據(jù)結果的真實性和客觀性產生影響,因此如何針對地區(qū)氣候特點和建筑能耗特征研究制定出檢測精度高、快速準確的節(jié)能檢測系統(tǒng)是一個迫切現(xiàn)實問題[6].(2)現(xiàn)場與實驗室的對比檢測結果差異較大.由于現(xiàn)場檢測條件受自然氣候條件、新建建筑構造自身狀態(tài)、安裝設備系統(tǒng)運行條件等眾多因素的影響和制約,一般地,造成檢測結果與標準理想狀態(tài)偏離較大,測試結果不具有實際的指導意義.但在標準的實驗室條件下,易將被檢測試件的周邊模擬或制造成近似熱絕緣狀態(tài),對于檢測試件的熱工傳導系數(shù)的測試結果較為準確.由此造成雖然采用的是相同的原理和方法進行檢測,但是得到的檢測結果卻大相徑庭,對成果的取用造成混亂.(3)檢測方法有待統(tǒng)一.隨著科技的不斷進步和發(fā)展,建筑節(jié)能檢測方法由傳統(tǒng)的、粗略的檢測技術向新型的、精確的測試方法邁進,還有一些衍生發(fā)展出來的檢測技術和方法,形成了很多對有關熱工傳導系數(shù)的檢測技術和方法標準.該如何統(tǒng)一規(guī)范測試條件和檢測方法,建立一個比較同種項目的檢測技術使用和結果的平臺,建設行政主管部門以及相關高校還須對檢測技術進行大力研究和發(fā)展,并根據(jù)實際情況制定節(jié)能檢測的標準和規(guī)范,以保證行業(yè)的發(fā)展需要.(4)專業(yè)型建筑節(jié)能檢測人才隊伍匱乏.目前高校開辦建筑節(jié)能檢測的本科專業(yè)較少,一般都是研究生以上才有相關的研究方向,這就造成社會上的建筑節(jié)能檢測行業(yè)的從業(yè)人員學歷水平不高,對于專業(yè)型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑節(jié)能檢測人員由原實驗室的土木工程材料實驗人員轉型而來,專業(yè)知識水平不高,對新型檢測技術和方法知之甚少.因此,為加快建筑節(jié)能技術的應用和發(fā)展、降低新建建筑能耗量,建筑節(jié)能檢測專業(yè)人才的培養(yǎng)將是我國未來“十三五”規(guī)劃中必不可少的建設內容,也是高校培養(yǎng)人才類型的一個重要方面.
4結論與建議
能源問題已經成為當今世界共同關注的問題,能源短缺成為制約經濟發(fā)展的重要因素。住宅建筑作本身是巨大的能源消費者。隨著我國人民生活水平的不斷提高,住宅能耗占全國能源消費總量的比例也逐年增加。在我國政府提出建設“節(jié)能省地型住宅”和“2020年建筑節(jié)能遠景規(guī)劃目標”,的今天,堅持可持續(xù)發(fā)展原則,節(jié)約能源,已成為住宅建筑節(jié)能設計的重要工作。
2住宅建筑節(jié)能的內容
2.1住宅建筑節(jié)能的定義
住宅建筑節(jié)能是指通過采用合理的建筑設計和選用符合節(jié)能要求的新型墻體材料、屋面隔熱材料、門窗、空調等措施,執(zhí)行建筑節(jié)能規(guī)范標準,加強住宅建筑耗能設備的管理和使用,合理設計建筑結構的熱工性能,提高其照明、采暖、給排水及通風系統(tǒng)的運行效率及利用可再生資源的能力,從而降低建筑物的能源消耗。
2.2住宅建筑節(jié)能的控制內容
①合理規(guī)劃節(jié)能方案根據(jù)住宅所在地環(huán)境特點,依照國家及地方住宅建筑節(jié)能標準,綜合考慮住宅開發(fā)、利用、維護成本,合理地規(guī)劃設計節(jié)能方案,保證住宅建筑節(jié)能效果。②合理利用節(jié)能材料節(jié)能材料進場前應按照規(guī)范標準及設計要求認真核對,審核有關質量保證資料、技術推廣證書。對于保溫隔熱材料、隔熱型材、外窗及中空玻璃、幕墻玻璃、散熱器、風機盤管機組、低壓配電系統(tǒng)的電纜、電線在使用前應根據(jù)有關規(guī)范要求取樣試驗合格。
3現(xiàn)有住宅工程建筑節(jié)能存在的問題
3.1節(jié)能材料的選擇
目前,建材市場上主要供應的節(jié)能材料種類單一,且大多為一次性能源,而且大多節(jié)能材料從國外引進,價格較高、具有自主知識產權、能夠形成主流產品與技術的不多,難以滿足日益增長的市場需求,為推廣使用節(jié)能材料帶來難度。另外部分開發(fā)商片面的追求降低住宅建筑節(jié)能成本,不會綜合考慮節(jié)能效果、建筑節(jié)能的全部費用等因素;或者缺乏對節(jié)能新產品的了解,往往造成節(jié)能材料選擇使用不當,影響住宅建筑的節(jié)能效果。
3.2住宅建筑節(jié)能規(guī)劃與設計
目前,多數(shù)新建的住宅建筑在進行規(guī)劃、設計時僅考慮建筑物的外觀及造型,不重視綠化景觀設計及相關配套工程的建設,相關規(guī)劃部門也只要求住宅的方位與周圍的有關參照物相一致(如道路),忽視住宅小區(qū)與周圍環(huán)境相協(xié)調,未考慮住宅建筑的日照及自然通風要求,不能保證房屋的最佳朝向。住宅節(jié)能設計在我國還處于起步和發(fā)展階段,還沒有一套成熟、通用的體系,某些不成熟的節(jié)能技術,通常會產生一些垃圾建筑及建筑垃圾,降低了住宅的耐久性,不利于建筑結構的穩(wěn)定,損壞建筑結構主體,縮短房屋的壽命,例如外墻內保溫、外墻自保溫、夾芯保溫等做法所產生的一些問題正在加劇一些垃圾建筑和建筑垃圾的產生。
3.3節(jié)能住宅的檢測與驗收方法不完善
建筑熱工法是目前國內外檢測建筑節(jié)能達標與否常用方法,建筑墻體的傳熱系數(shù)是建筑熱工法的一項重要指標。熱工法現(xiàn)場測量的內容主要包括:熱流密度、室內外氣溫、保溫建筑墻體的內外表面溫度以及熱流計的兩表面溫度。此測試方法是以被測試墻體單元的熱工性能代表整棟樓或整個小區(qū)的墻體熱工性能。此方法的缺點是具有代表性的測點難以確定,難以準確而全面的確定整個住宅小區(qū)內所有建筑墻體及屋面的熱工性能。另外,保溫工程作為一項重要的分項工程,目前仍缺少相應的檢測驗收標準,國家建筑安裝統(tǒng)一驗收標準中也沒有相關內容的規(guī)定,施工質量難以檢驗、保證。
4住宅建筑節(jié)能設計措施
4.1既有住宅的節(jié)能改造措施
非節(jié)能既有建筑主要有兩類,一類是已裝修的并居住多年的,這類建筑往往是建成多年的老房子,裝修比較簡陋,居住結構也不合理,各類設施老化,居住者本身為中下等收入群體;另一類是未裝修過的新住宅。對于前者,節(jié)能改造要首先考慮成本,以最經濟、效果最明顯的地方下手,無需大動干戈;后者在裝修環(huán)節(jié)中需加入一系列的節(jié)能措施。這二者都可以通過墻體、屋面、房屋結構、門窗的改造達到節(jié)能效果。既有住宅建筑節(jié)能技術改造的推廣與實施對實現(xiàn)《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中的節(jié)能目標具有很大的促進作用。我們不僅在節(jié)能改造的技術上需要進一步探索,用最簡便、最經濟的措施達到最好的節(jié)能效果,而且還需要改變陳舊的觀念,加大經濟投入力度,推出切實可行的管理方法。
4.2新住宅的節(jié)能設計措施
應該從可持續(xù)發(fā)展及發(fā)展循環(huán)經濟的角度來定位節(jié)能住宅以及節(jié)能技術,根據(jù)住宅的全生命周期來規(guī)劃設計建設。針對以上存在的問題,應該從以下幾個方面來解決:①節(jié)能住宅要進行科學合理的規(guī)劃、設計住宅建筑的布局規(guī)劃應根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱攸c,因地制宜,使建筑物的整體布置和平面布置有利于利用太陽能和利于自然通風,保留小區(qū)內自然水域面積,盡量減少硬化地面,增加綠化,形成適合居住的小區(qū)氣候。規(guī)劃過程中還應該注意建筑物的最佳朝向,采用南北向或接近南北向,使得建筑物可以合理利用太陽能,達到“冬暖夏涼”的效果。房屋的單體設計應控制其體型系數(shù),應該增加房屋的進深,減少體形系數(shù),以減少其結構的熱損失,減小建筑能耗。②提高建筑結構的保溫性能建筑圍護結構的保溫隔熱性能是影響建筑能耗最直接的因素。建筑圍護結構主要有屋頂、外墻和外窗三部分組成。屋頂應采用高效的保溫隔熱屋面,其傳熱系數(shù)和熱工性能應滿足規(guī)范規(guī)定,在條件允許的情況下可以采取屋頂綠化等措施;外墻采用新型的低熱轉移值的節(jié)能墻體材料;外窗是建筑結構熱工性能最差的環(huán)節(jié),因此提高建筑結構節(jié)能性能的有效途徑是控制窗墻比,提高窗戶的保溫隔熱性能。③提高設備的能效比及利用新能源隨著我國的經濟發(fā)展,南方地區(qū)的居民夏季對空調的需求和使用逐年增長,另外北方地區(qū)冬季還需要供暖。能效比是空調、供暖等設備的重要的競技性指標,能效比越高,說明該設備越節(jié)能。所以應優(yōu)先選用符合國家規(guī)定的節(jié)能型空調和供暖設備。要實現(xiàn)住宅節(jié)能,一方面要通過降低建筑能耗;另一方面是利用新能源,減少消耗常規(guī)能源。例如,合理利用太陽能,采用太陽能集中供熱水系統(tǒng)。④完善節(jié)能設計規(guī)范標準節(jié)能技術與傳統(tǒng)工藝有著很大的區(qū)別,施工技術要求更高,技術難度更高。目前國家及各級政府部門也相繼出臺相應的規(guī)范和標準,對節(jié)能設計起到一定的指導作用,但是有些規(guī)范可操作性差。因此,在節(jié)能建筑施工前,要結合現(xiàn)有規(guī)范標準制定詳細的技術交底,編制完善的、操作性強的、能夠指導施工全過程的施工組織文件,加強施工人員的技術培訓,嚴格按照施工規(guī)范施工。⑤完善對節(jié)能住宅的檢測和驗收方法節(jié)能住宅的檢測和驗收主要包括節(jié)能效果的檢測和施工質量的驗收。首先要對住宅節(jié)能體系進行認真檢測,根據(jù)其離散程度,確定可靠的保證率。同時加強對各施工工序的專項檢查和監(jiān)理工作,規(guī)范、完善對節(jié)能效果和施工質量的驗收方法。
1.1外墻節(jié)能改造技術
(1)外墻外保溫。外墻外保溫的有效施工,能夠將外部環(huán)境中的冷、熱進行隔離,對建筑的主體起到一定的保護作用,減少高溫對于建筑結構產生的溫度應力,延長建筑物的使用。同時,外墻外保溫技術的應用,不需要對原有的建筑結構進行改變,由于既有建筑的結構大多以磚混結構為主,因此通過外墻外保溫能夠使建筑物內部冬暖夏涼,改善居民生活環(huán)境。外墻外保溫過程中經常使用的材料是擠塑聚苯板,其具有良好的保溫性能,施工工藝較為簡單,而且施工成本較低,有利于實現(xiàn)工程造價的有效控制。需要的情況下,可以適當增加擠塑聚苯板的厚度,能夠起到更好的保溫效果。在冬季氣溫相對較低的地區(qū),在進行外墻外保溫時,要注意保溫材料與外墻面的有效貼合,避免縫隙處產生水蒸氣而破壞保溫層。外墻還可以采用重新涂刷隔熱反射涂料的方法,可以有效降低室內溫度。(2)外墻內保溫。與外墻外保溫相比,外墻內保溫的施工工藝更加簡單,只需要在外墻的內表面粘貼聚苯板,再使用水泥砂漿進行抹平即可。外墻內保溫在施工時容易對居民的生活和工作產生一定的影響,所以需要根據(jù)實際情況合理應用。
1.2門窗節(jié)能改造技術
門窗也是建筑結構中耗能較大的部位,尤其是外窗所占的比例更大,通過外窗所傳遞的熱量和產生的熱量損耗占據(jù)建筑耗能的一半以上,因此,要重視對門窗的節(jié)能改造,才能達到降耗的目的。(1)門的節(jié)能改造。在夏熱冬暖地區(qū)的既有建筑中,大部分都是木門,通過在木門的中間位置粘貼聚苯乙烯板,能夠有效的提高建筑的保溫效果。同時,民用建筑中使用的防盜門,在進行定制時可以在門腔內填充一些玻璃棉或者是礦棉等材料,可以達到防火和隔熱的目的。(2)窗的節(jié)能改造。既有建筑中的鋁合金框要避免熱橋,需要根據(jù)相應的技術標準設置雙層或者多層玻璃窗,在經濟條件允許的情況下可以使用低輻射玻璃,如熱反射玻璃,Low-E玻璃,鍍膜玻璃等,能夠起到更好的隔熱效果。需要注意的是,玻璃層之間要做好密封工作,避免長時間使用導致玻璃層間進入灰塵,影響玻璃透明度。(3)窗簾的合理應用。內置窗簾的應用容易將熱量從玻璃窗外部抵擋,就如同將能量浪費,所以建議室內可以應用鍍膜窗簾,通過鍍膜的循環(huán)作用能夠阻擋夏季的高溫直射和降低冬季室內熱量的流失,鍍膜窗簾在國外已經獲得廣泛應用。百葉的形式可以在使用的時候拉開,不使用的時候關閉,對建筑物的空間和使用性能不會產生影響。(4)窗的外遮陽改造。根據(jù)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ75-2012中規(guī)定,東、西向外窗需要遮陽措施,所以對外窗的節(jié)能要求變得更加嚴格。對于東西向外窗除了選擇低輻射的玻璃外,還可以選擇增加外遮陽的方法??梢赃x用外遮陽百葉或活動遮陽。
1.3屋頂?shù)墓?jié)能改造
由于大部分既有建筑使用的都是平屋頂,這種屋面對于防水的施工容易造成較大的困難,因此可以考慮將平屋頂改成坡屋頂,并且在屋頂內部裝入保溫材料,能夠提高屋頂?shù)姆浪阅芎捅匦阅?,同時也能創(chuàng)造更大的使用空間。一般在屋頂沒有產生較大破損的情況下,不需要對防水層進行大面積返修,可以對漏水的部位進行局部修補和翻改。具體可以在屋頂?shù)牟课黄戒佉恍└魺岵牧?,但在隔熱材料上層仍然需要使用防水涂料,以此保證屋頂?shù)姆浪阅堋τ谖蓓數(shù)墓?jié)能改造,還可以通過使用擠塑聚苯板等保溫材料進行局部修補。另外,可以通過植被的種植來實現(xiàn)隔熱節(jié)能的目的。在很多既有建筑的屋面上采用灌草結合的植被進行布置,能夠起到很好的隔熱和降溫的作用,尤其是在夏天,能夠很好的阻隔太陽的高溫輻射對建筑物墻面所產生的作用,既達到了節(jié)能的目的,又綠化了環(huán)境,這也是一種經濟性很高的節(jié)能改造技術。
1.4陽臺、樓梯間及外露傳熱構件的節(jié)能改造
有很多建筑節(jié)能改造時針對陽臺的措施,都采取將陽臺密封、加保溫窗等措施,而針對一些沒有陽臺的建筑,則可以通過加裝陽臺的方式來進行改造。這種加裝陽臺的技術在國外已經有一定的應用,通過單獨設置相應的支柱實現(xiàn)陽臺與原有建筑物結構的連接,能夠增加建筑物的使用面積,也為建筑物增加了保溫的效能。對于樓梯間的節(jié)能改造,可以通過增加保溫防盜門的方式來提高樓梯間的熱工性能。同時在改造過程中,應安裝能隨時關閉的單元門,并且用新型的節(jié)能隔熱窗對原有的窗進行替換,適當?shù)脑黾觾葔Ρ?,增強隔熱效果?/p>
2其他節(jié)能改造措施
在針對既有建筑結構進行節(jié)能改造時,也可以從室內裝飾的角度進行考慮,比如在室內吊燈的部位增加保溫材料、或者使用新型的遮陽窗簾等,都能夠達到較好的節(jié)能效果。同時,科學技術的快速發(fā)展,促進了很多新型節(jié)能材料的生成,如節(jié)能燈具、管材以及變頻空調等,都可以在節(jié)能改造中進行適當?shù)膽?,降低能源的消耗。另外,在進行節(jié)能改造時要堅持對自然資源的充分利用,如太陽能熱水器、太陽能照明系統(tǒng)、地源熱泵、增加夏季室內的通風結構改造等等,都可以實現(xiàn)對自然資源的有效利用,在達到節(jié)能效果的同時,節(jié)約了成本,高效節(jié)能、環(huán)保并能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,提高了建筑節(jié)能改造的經濟效益。
3結束語
北方既有居住建筑節(jié)能改造項目技術經濟評價指標體系構建
1.構建評價指標體
系筆者遵循系統(tǒng)性、合理性、綜合性、應用性的原則,建立評價指標體系,并參照了《既有居住建筑節(jié)能改造指南》、《民用建筑節(jié)能條例》、《民用建筑節(jié)能設計標準》、《建筑氣候規(guī)劃標準》、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》、《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》等相關行業(yè)標準,根據(jù)實際狀況選取評價指標。
2.確定指標權重
使用層次分析法計算其權重系數(shù),其特點是在對復雜決策問題的本質、影響因素、內在關系等進行深入分析之后,構建一個層次結構模型。然后,運用較少的定量信息,把決策的思維過程數(shù)學化,從而為求解多目標、多準則,或無結構特性的復雜決策問題。其步驟:一是構造層次分析結構;二是構造判斷矩陣;三是判斷矩陣的一致性檢驗;四是層次單排序;五是層次總排序;最后是做出決策。
筆者通過運用MCE軟件和Excel,將專家打分通過軟件輸入,選取層次分析法求取權重,結果如表1所示。北方既有居住建筑節(jié)能改造項目評價模型構建通過模糊綜合評判法的原理和公式,建立適合北方既有居住建筑節(jié)能改造項目技術經濟評價指標體系的模糊綜合評判。
1.建立因素集
第一層為:A={B1,B2,B3}。第二層為:B1={C1,C2},B2={C3,C4},B3={C5,C6,C7}。第三層為:C1={D1,D2,D3,D4,D5,D6},C2={D7,D8,D9},C3={D10,D11},C4={D12,D13,D14},C5={D15,D16},C6={D17,D18},C7={D19,D20}。
2.建立評價指標的評語集
為北方既有居住建筑節(jié)能改造項目技術經濟評價指標體系建立評語集,其含義有兩點:一是此方案的選擇是否能達到滿意的效果;二是此指標值對于既有建筑節(jié)能改造項目實施的推動作用是否能達到滿意效果,如項目檢測指標中的圍護防水效果。V={v1,v2,v3,v4,v5}={非常滿意,滿意,中,差,非常差}3.確定權重權重的最終確定值是通過層次分析法的計算來求得,此任務已完成。第三層權重記為wDi,第二層權重記為wCi,第一層權重記為wBi。4.分層作綜合評價以調查問卷的形式,請10位專家對評價指標體系中的第三層進行單因素評價,得到模糊評判矩陣如下:RCi(i=1,2,3,…,7)單級綜合評判BCi=WCi莓RCi。
實例分析
北方既有居住建筑節(jié)能改造項目技術經濟評價,是在項目改造前對各個方案進行評價,從而選取最優(yōu)方案。本文以河北省唐山市河北一號小區(qū)509號樓為例,對其進行技術經濟評價。以下項目介紹中的數(shù)值為《既有居住建筑節(jié)能改造評估報告》[2]中給出。
1.項目概況
該項目是1976年唐山大地震后所建樓之一,具有很強的抗震性。509號樓有5層、3個單元共45戶,建筑面積為2156m2。該建筑沒有地下室,樓宇門已不存在。原有平屋面為鋼筋混凝土樓板,局部的保溫層已濕透。預制外墻板為11cm厚的鋼筋混凝土、12cm厚輕質混凝土夾心層,外加4cm厚的砂漿層。原來的單??崭逛摯按蟛糠直粨Q成了鋁合金或塑鋼窗,或在外面又裝了一樘窗,有些是單玻窗,有些是雙膛窗。整個護結構存在許多問題,包括不密封、結露和防水失效。采暖系統(tǒng)為垂直單管系統(tǒng),并且沒有溫度調節(jié)手段。下面根據(jù)評價指標體系,對該項目進行有針對性的介紹。(1)技術性指標。第一項,項目改造指標。專家擬定的具體方案為:對窗的改造主要采用塑鋼中空內平開窗,使用low-e玻璃;對外墻的改造主要是采用10cmEPS薄抹灰系統(tǒng);對屋面的改造主要采用是14cmPU暖屋面。供熱計量方式主要采用熱計量收費;采暖系統(tǒng)采用的是垂直雙管和自動溫控閥。對樓宇門的改造主要采用雙扇保溫鋼板門,將門墻縫里內外均以硅膠密封,并帶有自閉裝置。第二項,項目檢測指標。改造前,對圍護結構傳熱系數(shù)進行測定,主要包括對屋面、外墻、外窗、底板的測量。其傳熱系數(shù)分別為:1.3W/m2k、2.0W/m2k、4.5W/m2k、2.8W/m2k。經過專業(yè)人員檢測,該項目防水效果較差。(2)經濟性指標。第一項,預估指標。該項目總費用為606.1元/m2,即約為131萬元;節(jié)能相關費用約占改造總費用的28%;節(jié)煤量為33.72噸,按每噸為500元計算,共計16860元。第二項,效果指標。設本項目的項目期為30年。靜態(tài)投資回收期=606.1×28%16860÷2156≈22年凈現(xiàn)值=-131×28%+1.686(P/A,5%,30)=-10.75用內插法求取內部收益率。其計算過程為:設i=2%,經計算,凈現(xiàn)值=1.301設i=3%,經計算,凈現(xiàn)值=-3.716IRR1=1.301×(3%-2%)1.301+|-3.716|+2%=2.26%(3)社會性指標。第一項,環(huán)保性指標。該項目改造前采暖消耗量為219592.2kWh/a,建筑面積為2156m2,即每平方米采暖消耗量為101.85kWh/a。改造后,采暖消耗量為141696.6kWh/a。同理,其每平方米采暖消耗量為65.72kWh/a;該項目有害物質減少量,是通過其節(jié)煤量來計算的,按工程建設標準《民用建筑節(jié)能設計規(guī)程》,每噸標煤燃燒產生的有害氣體量包括:二氧化硫為1.4千克、粉塵為11千克、氮化物為9千克、烷烴類為0.5千克、二氧化碳為2.6噸。經計算,該項目所減少的有害氣體量為:二氧化硫0.047噸、粉塵0.371噸、氮化物0.303噸、烷烴類0.017噸、二氧化碳87.672噸。第二項,舒適性指標。該項目在改造前室內溫度為16度,改造后會達到20度以上;其霉變結露現(xiàn)象較為嚴重。第三項,支持度指標。唐山市政府出資370元/m2、中央政府出資54元/m2、德國技術合作公司出資140元/m2、居民出資42元/m2。
2.項目技術經濟評價
筆者請10位專家對該項目三級指標進行投票,投票結果如表2所示。由此可知,該項目評價中存在稍微不經濟現(xiàn)象。
結論
1建筑節(jié)能存在的問題
1.1圍護結構存在的問題
圍護結構節(jié)能技術就是通過改善建筑物圍護結構的熱工性能,在夏季減少室外熱量傳入室內,在冬季減少室內熱量的流失,使建筑物室內溫度盡可能舒適,以減少采暖、制冷設備的負荷,最終實現(xiàn)能源的節(jié)約。我國圍護結構節(jié)能存在的問題有[2]:①某些建筑體型系數(shù)過大。②窗墻面積比過大。③采用夾心復合保溫外墻較多。④設計單位對某些技術參數(shù)的取值不統(tǒng)一,有的缺少依據(jù)。⑤一些設計單位的施工圖內沒有建筑節(jié)能設計熱工計算表,不利于對節(jié)能建筑的質量檢查。⑥一些保溫墻體工藝技術出現(xiàn)質量問題。⑦設計單位對圍護結構使用的某些墻體材料、保溫材料及窗戶質量要求不明確,監(jiān)理和施工單位控制不嚴格。⑧一些節(jié)能建筑配置的采暖散熱器高于建筑節(jié)能標準確定的熱負荷值應配置的數(shù)量。⑨大部分節(jié)能建筑只安裝了采暖供熱的開關控制閥門,沒有考慮為將來安裝計量熱表、分室用熱控制裝置留出位置。⑩少數(shù)施工單位未嚴格按設計文件要求進行施工。
1.2供暖企業(yè)存在的問題
供暖企業(yè)肩負著我國城市中市民的供暖重任,其管理質量的好壞直接關系到城市中居民的冷暖問題。近些年,市民對供暖企業(yè)的關注程度逐年提升。不僅是因為其供暖的質量方面,還有其經營過程中,對環(huán)境的影響方面。這些企業(yè)本身會每年消耗大量的能源,產生大量的污染氣體,如果任其自由發(fā)展的話,對環(huán)境會造成重大影響。目前,我國城市中供暖企業(yè)存在的主要問題有:①供暖企業(yè)員工缺乏節(jié)能減排意識;②過度關注技術投入忽視管理減排;③供暖企業(yè)設備滯后。
1.3綠色照明存在的問題
隨著我國經濟的發(fā)展,大型公共建筑高耗能的問題日益突出,據(jù)統(tǒng)計,國家大型公共建筑單位面積耗電量達到70-300kW•h,為普通居民住宅的10-20倍,占全國城鎮(zhèn)總耗電量的1.5-2倍。電氣系統(tǒng)節(jié)能決定了建筑物智能、環(huán)保以及主要能耗,電能的消耗占了很大的比例,隨著建筑智能化的發(fā)展,這種比例在繼續(xù)加大,所以要進行大型公共建筑節(jié)能,必須考慮建筑的電氣節(jié)能。而在耗電量中,照明能耗一般占整個建筑電量能耗的25%-35%,占全國電力總消耗量的13%,因此實現(xiàn)照明系統(tǒng)節(jié)能的意義十分重大,經濟效果明顯[3]。
2建筑節(jié)能存在問題的應對措施
2.1圍護結構存在問題的應對措施
①門窗。改善門窗的保溫隔熱性能,可以采用提高門窗的氣密性、窗框采用斷熱金屬型材、增加玻璃層數(shù)等措施來提高門窗的保溫隔熱性能;另外有效的遮陽設施對降低能耗的影響非常有益。②屋面。建筑屋面節(jié)能的最主要措施之一就是發(fā)展和應用高效保溫隔熱材料,并合理確定保溫材料的厚度,可采用倒置式、屋面綠化、蓄水屋面、淺色坡屋面等措施。③加強監(jiān)管機制。政府應該發(fā)揮主觀能動性,加強對設計單位、生產單位以及施工單位的監(jiān)察管理,加強政府部門的大力管理及社會相關部門的通力協(xié)作。
2.2供暖企業(yè)存在問題的應對措施
①強化供暖企業(yè)節(jié)能減排工作小組的職能。建立起一個節(jié)能減排專家工作組,要求這些專家來自不同的節(jié)能減排相關領域,比如生產調度、環(huán)保、財政、統(tǒng)計等部門。并且通過這些專家的評選審定,激勵企業(yè)員工的節(jié)能減排工作。②建立熱量自動控制系統(tǒng)。為了適應群眾對功能的需求,企業(yè)應該建立起熱量自動控制系統(tǒng),根據(jù)用戶的室內溫度和設備的運作狀況來調控熱量的供應,根據(jù)用戶的數(shù)量和供暖的面積確定設備的數(shù)量,調整設備的運行參數(shù)。③加快對供暖企業(yè)老化設備的更新?lián)Q代工作。老化的設備會增加能耗,必須加快對供暖企業(yè)老化設備的更新?lián)Q代工作,只有這樣才能有效地降低鍋爐的損害和能耗,減少廢氣的傳播,進而保障環(huán)境的清潔。④在政策上支持供暖企業(yè)的節(jié)能減排工作。供暖企業(yè)的節(jié)能減排工作離不開政府的支持,所以我國政府應該建立起完整的法律法規(guī),而保障企業(yè)節(jié)能工作的順利進行。
2.3綠色照明存在問題的應對措施
在整個配電和電氣系統(tǒng)中,末端的照明部分占了非常重要的位置,節(jié)能燈具的應用一直是實現(xiàn)電氣節(jié)能的關鍵環(huán)節(jié)之一。在保證有足夠的照明數(shù)量及質量的前提下,應盡可能地做到節(jié)約照明用電,提高整個照明系統(tǒng)的效率,防止片面性。
3總結
一、我國寒冷地區(qū)建筑能耗現(xiàn)狀
據(jù)資料顯示,我國新增采暖能耗以每年6×109kg標準煤的速度在增長。我國北方城鎮(zhèn)采暖人口只占全國人口總數(shù)的13.6%,但北方集中采暖地區(qū)的房屋建筑的建筑面積約占全國采暖房屋面積的50%,且每年有3~6個月的采暖期。在80年代末期,寒冷地區(qū)采暖能耗占到當時全國年總能耗的11.5%,占采暖地區(qū)全社會能耗的20%以上,在一些嚴寒地區(qū)城鎮(zhèn)建筑能耗則高達當?shù)厣鐣偰芎牡?0%以上。因此,我國建筑節(jié)能中心工作首先是圍繞著降低北方寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)的采暖能耗展開的。寒冷地區(qū)的建筑能耗主要是以供熱為主,所以,建筑節(jié)能絕大部分是供熱節(jié)能。
二、建筑物能耗消耗的途徑
寒冷地區(qū)建筑物的能耗主要取決于圍護結構的熱傳導和冷風滲透,建筑圍護結構的散熱量,往往要占采暖熱耗的1/3以上,如果建筑圍護結構具有良好的保溫隔熱性能,便可減少冬季室內傳出室外的熱量和夏季室外傳入室內的熱量,從而減少為維持室內舒適熱環(huán)境提供的采暖和制冷能量。
建筑節(jié)能按圍護結構界面劃分主要包括墻體節(jié)能、門窗節(jié)能和屋面節(jié)能。如何改善建筑圍護結構的保溫隔熱性,節(jié)約能源,開發(fā)和利用太陽能,保證人們生活在良好的環(huán)境中,是建筑設計中應重點考慮的。
三、寒冷地區(qū)建筑節(jié)能設計
筆者認為寒冷地區(qū)的建筑節(jié)能設計應著重做好以下三方面的工作:一是要從建筑物的規(guī)劃設計之初進行節(jié)能控制;二是要發(fā)展高效的保溫隔熱材料,做好屋面保溫隔熱防止室內外熱交換,從而減少建筑能耗;三是要控制建筑物的體形系數(shù)、選擇適宜的朝向及采用合理的構造措施。下面將詳細論述。
(一)建筑的規(guī)劃節(jié)能設計
現(xiàn)在說建筑節(jié)能,人們往往只考慮建筑的構造、材料、圍護結構的熱工性能,而忽略了建筑規(guī)劃設計創(chuàng)作階段的節(jié)能控制。我們應該在設計之初將建筑設計創(chuàng)作與規(guī)劃、構造、材料等方面進行綜合考慮,從而全面提高住宅建筑的節(jié)能效果和建筑品質。
1、住宅選址與規(guī)劃布局
國內住宅建筑多以小區(qū)形式出現(xiàn),住宅建筑選址的好壞、規(guī)劃的合理性是決定住宅節(jié)能設計的先決條件。住宅小區(qū)選址應根據(jù)地形特點,選擇避風向陽的朝南坡地或平原,避開迎風的水域岸邊或容易形成風道的山谷、山頂?shù)龋驗槎纠錃饬髟诎嫉乩镆仔纬蓪ㄖ锏摹八础毙?/p>
2、道路設計與小區(qū)通風
為使建筑單體爭取更好的朝向,我們在設計初通常將小區(qū)道路的布局與用地結合布置。除施工便利、方便使用,道路也是整個小區(qū)的通風道。道路設計時應便于組織小區(qū)通風,并與城市、小區(qū)綠化空間結合,把新鮮空氣引入小區(qū),從而提高居住區(qū)內的小氣候環(huán)境質量。
3、景觀綠化設計
小區(qū)環(huán)境綠化要突出居住條件的均好性和共享性,為居民提供戶外休閑、觀賞和改善生態(tài)環(huán)境的綠化空間。景觀綠化可以有效降低氣溫、調節(jié)濕度、防風抗風、改善通風質量,從而抑制熱島效應,改善住宅建筑外維護結構的熱工性能。綠化應以綠植物為主,形成點、線、面相結合的完整綠化系統(tǒng),形成良好適應氣候特點的植物群落。
4、雨水收集利用。
在現(xiàn)代住宅的節(jié)能設計中,應建立雨水收集與中水利用系統(tǒng),并使其用量達到總用水量的30%。一般住宅小區(qū),屋面與路面面積之和約占地面面積40%,做好屋面和路面收集將是雨水收集的重要部分。屋面雨水收集主要是通過水落管將雨水收集引流,進入小區(qū)內中水處理系統(tǒng)。小區(qū)路面通常采用鋪貼滲水磚和設置路面排水溝,這樣雨水可以通過滲水磚和水溝進入小區(qū)的中水系統(tǒng)中,為小區(qū)的綠化灌溉和中水使用提供水源。
(二)建筑外圍體系節(jié)能設計
建筑物耗熱量主要由通過圍護結構的傳熱耗量構成,其數(shù)值約占總耗熱量的1/3以上,所以改善圍護體系節(jié)能對于提高住宅節(jié)能設計有著深遠的影響。住宅建筑圍護體系的節(jié)能設計重點在其外墻、門窗和屋面三大部分。
1、外墻保溫設計
(1)外墻節(jié)能構造
目前外墻節(jié)能的主要方式是采取復合墻,即在墻體不同部位設置高效保溫隔熱層,形成外墻內保溫、外墻夾心保溫、外墻外保溫3種復合墻體。
(2)外墻內部保溫
外墻內保溫是用保溫材料置于外墻的內側,它的優(yōu)點在于:對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術指標的要求不高;內保溫材料被樓板所分隔,僅在一個層高范圍內施工,不需搭設腳手架,施工方便。
(3)外墻夾心保溫
外墻夾心保溫是將保溫材料置于外墻的中間部位,內外側墻均可采用傳統(tǒng)的磚、混凝土空心砌塊等,這些傳統(tǒng)材料的防水、耐候等性能均較好,對內側墻和保溫材料形成有效的保護,對保溫材料的選材要求不高,聚苯乙烯、玻璃棉、巖棉等保溫材料均可使用。夾心保溫墻施工季節(jié)和施工條件的要求不十分高,不影響冬期施工,近年來在嚴寒地區(qū)得到一定的應用。
(4)外墻外保溫
由于對節(jié)約能源與保護環(huán)境的需求不斷提高,建筑圍護結構的保溫也在日益加強,其中以外墻外保溫的發(fā)展最為迅速。外保溫墻體適用于有采暖和空調要求的工業(yè)與民用建筑,既可用于新建建筑,又可用于既有建筑節(jié)能改造。其對主體結構具有保護作用,有效避免了室外氣候變化引起墻體內部溫度變化,使結構主體壽命延長;有利于消除或減弱冷、熱橋的影響;可避免室溫發(fā)現(xiàn)較大波動;對原有建筑改造時,減少對室內的干擾;不占用室內空間,在二次裝修時,避免對保溫層進行破壞;增加了立面裝飾效果;適用范圍廣泛,綜合效益顯著。
外墻外保溫技術在國內已有良好的基礎,特別是在北方寒冷地區(qū)推廣應用中已取得了成效。因此應成為日后寒冷地區(qū)外墻保溫的首選設計。
2、窗體節(jié)能設計
窗戶是建筑外圍結構重要的組成部分,也是外圍護結構中能量損失最大的部位。一般住宅的外窗(包括陽臺門)面積約占建筑面積的20%左右,其中通過外窗傳熱散失的能量約占建筑能耗的28%左右,通過外窗透氣散失的能量占建筑能耗的27%左右。
(1)合理選擇玻璃類型
玻璃是窗戶中面積最大的組件.改進這部分的熱工性能對整個窗戶的節(jié)能性能有很大的影響。隨著技術的發(fā)展和人們節(jié)能意識的提高,窗戶玻璃材料發(fā)生了巨大的技術進步。從透明玻璃到有色玻璃、鍍膜玻璃,從單層玻璃到雙層玻璃以及中空、真空玻璃。使用節(jié)能型窗玻璃,是提高整個窗戶保溫性能的一大重要措施。目前節(jié)能效果好、具有推廣價值的節(jié)能型玻璃有中空玻璃、鍍膜玻璃等功能性玻璃。
(2)提高外窗氣密性
如門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封??蚺c扇之間的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等。
(3)選擇節(jié)能的窗型
目前常用的窗型有外平開窗、左右推拉窗、固定窗、亮窗和上下懸窗,還有內開下懸翻轉窗、上下提拉窗等。固定窗如果安裝合理是氣密性最好的,且造價低,但是在要求有良好通風的地方不能使用,故一般用于工業(yè)建筑中。安裝了密封條的外平開窗、下懸翻轉窗有適度的氣密性,在開啟時還有良好的通風性能,但開啟時需占用空間。平開窗由上部固定扇和下部推拉扇組成,平開窗能移動的窗扇越少氣密性相對越好。平開窗在窗扇關閉后,窗扇和窗框之間壓條壓得較緊,很難形成對流,節(jié)能優(yōu)勢明顯。
3、屋面的節(jié)能設計
從保溫原理來說,熱氣流是向上運動的,而冷氣流則向下運動,屋頂可截住熱氣流使熱量不散出室外,屋頂作為建筑的主要圍護構件比其他界面更要起到保溫、隔熱作用,是建筑節(jié)能的主要部位之一。
屋面節(jié)能措施應主要選擇密度大,傳熱系數(shù)小的保溫材料,不宜選擇吸水率大的保溫材料,以防止保溫層大量吸水而降低保溫效果。北方地區(qū)經常采用的水泥珍珠巖、加氣混凝土砌塊及水泥聚乙烯苯板等保溫材料上鋪防水層方法,經過多年使用效果很好。
結語
節(jié)能降耗是目前建筑業(yè)發(fā)展的趨勢,寒冷地區(qū)建筑節(jié)能的主要途徑就是要加強外圍結構的保溫設計,應用高效保溫隔熱材料并改進建筑構造。使中國建筑業(yè)不斷走向可持續(xù)發(fā)展的道路,為創(chuàng)造節(jié)約型社會做貢獻。
作者:張國強 來源:云南建筑 2013年4期