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建筑围护结构 节能

  来源:上海市节能监察中心 有519人浏览 日期:2013-06-13放大字体  缩小字体

 

上海是全世界高楼大厦最多的大城市之一,建筑用能已占上海总能耗的20%以上(约折合1600万吨标准煤)。建筑用能中主要包括空调采暖、照明、家用电器及办公设备用能等。其中空调采暖用能是建筑能耗的主要组成部分,约占到建筑能耗的40%以上,而其中50%以上的能量是通过四周的屋顶、墙面、窗户和地板传出去的。因此,建筑围护结构的保温隔热性能直接关系到空调采暖用能的多少,是建筑节能的重要一环。目前上海存量建筑中大部分是不节能建筑,建筑节能的主要问题是围护结构的隔热保温性能达不到国家节能标准要求。同国外同纬度发达城市相比,上海在围护结构节能设计方面也存在较大差距。
          您能了解建筑围护结构的节能评价指标、常见的问题的解答和节能案例,还可以在线计算你的围护结构传热系数及通过改进后能够减少的能量损失。希望我们的工作能为减少贵单位的能源费用有所帮助。

 
    一、节能指标

上海的居住建筑节能标准是《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134—2001),其基本指标是:

A、体形系数的要求:

条式建筑的体形系数不应超过0.35,点式建筑的体形系数不应超过0.4。

B、窗的传热系数窗墙比的相互关系要求:

采用单玻窗南面窗墙比要小于0.3,其它方向要小于0.25;

采用普通中空玻璃窗窗墙比要小于0.35;

采用双层窗或低辐射中空玻璃窗南面窗墙比要小于0.5,其它方向要小于0.45。

C、外墙及屋顶传热系数的要求 :

屋顶的平均传热系数K≤1.0 W/(m2·K);

外墙平均传热系数 K≤1.5 W/(m2·K)。

D、节能综合指标的要求:按标准规定的空调运行时间计算,建筑每平方米空调用能≤55.1kWh/m2•Y。


上海的居住建筑节能标准是《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134—2001),其基本指标是:

A、体形系数的要求:

条式建筑的体形系数不应超过0.35,点式建筑的体形系数不应超过0.4。

B、窗的传热系数窗墙比的相互关系要求:

采用单玻窗南面窗墙比要小于0.3,其它方向要小于0.25;

采用普通中空玻璃窗窗墙比要小于0.35;

采用双层窗或低辐射中空玻璃窗南面窗墙比要小于0.5,其它方向要小于0.45。

C、外墙及屋顶传热系数的要求 :

屋顶的平均传热系数K≤1.0 W/(m2·K);

外墙平均传热系数 K≤1.5 W/(m2·K)。

D、节能综合指标的要求:按标准规定的空调运行时间计算,建筑每平方米空调用能≤55.1kWh/m2•Y。


    二、节能计算机
    三、常见问题解答
答:房子和节能有密切关系。我们老百姓过去有一句评价房子好坏的话,叫“冬暖夏凉”,如果我们住的房子能做到冬暖夏凉,空调就可以少开或者不开,这样就可以节约空调用电,所以房子也可以节能。习惯上我们把经过特殊的设计,能够减少建筑物用电用能需求的房子叫做节能型建筑。

答:减少建筑物用电用能需求的方法很多,给房子增加保温是其中最主要的方法,通过对屋顶、墙面、窗户和地板的保温隔热处理以后,就提高了对室外高温和严寒的抵抗能力,从而产生良好的节能效果。通俗讲“做保温”就是给住宅穿了一件“棉袄”,带上了“棉帽”,这样用空调的话就能够大大减少用电量。

华东建筑设计研究院的一位专家在自家内亲自做过试验,未保温的房屋在环境温度为0℃时,北墙内表面温度为5℃。在增加保温板后,同样条件下北墙内表面温度升为10℃。在冬季增加5℃对人的舒适度和节能都有很大的作用。


室内的冷量或热量有50%以上是通过四周的屋顶、墙面、窗户和地板传出去的,所以这些地方保温的好,就相应地节约了能量。

目前正在执行的节能型住宅设计标准,基本上将围护结构的保温性能提高了50%,按照这个标准设计就至少可以减少空调用能量的25%。也就是说如果原来一年家庭的空调费用在二千元,那么在住进相同大小的节能型建筑后可以节省空调费五佰元。如果我们再采用新型的节能型空调的话,就可能节省一半或更多的空调用电费。


做了外保温的屋顶墙面,还可以避免屋面墙面渗水、开裂等现象的发生。外墙保温后可以避免墙面在冬天结露,不会使墙面发潮、起霉点,甚至淌水。双层中空玻璃窗做的窗户除了保温,还可以隔音。因此保温效果好的房子,隔音效果也非常好。

实际上节能住宅比普通住宅在土建成本上每平方米只增加100元左右,因此对房价的影响不会很大。而且增加的费用,完全可以从今后使用中得到回报。

目前所讲的节能住宅就是指能够达到《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的住宅。这个标准对节能住宅的屋面、外墙、外窗等都有一些具体热工性能要求,特殊情况下还需要综合性指标的动态计算。其中最重要的指标是屋顶的平均传热系数K≤1.0 W/( m2·K),外墙的平均传热系数K≤1.5 W/( m2·K),如果窗子太大的话还需要采用中空双层玻璃窗。

如果严格按照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》来判断自己的住房是否为节能住房需要专业人士利用测量设备再加复杂的计算才能确定。但普通市民在购房时也可以采用简单的方法进行初步判断,主要是观察房屋的外墙和窗子的做法是否和未要求节能时的常规做法不同。非节能房外墙的常规做法主要是砖墙和混凝土墙,内外再加一些普通砂浆,混凝土墙有时在内墙面采用保温砂浆。这些做法在目前来看是不能满足节能要求的,如果要想达到节能要求,还必须加贴挤塑板或聚苯板,或者在墙外面采取涂抹胶粉聚苯颗粒等专门的保温措施。另外还要观察外窗的做法,东西北三面墙上的窗子面积如果超过墙总面积的三分之一时,还需要采用中空玻璃才行。

居民在购买房屋时该注意以下几个方面:

1)整栋建筑的保温情况。这个很好了解,保温是节能标准的基本要求,未保温的房屋肯定达不到节能要求。

2)朝向。朝向对能耗的影响是较大的,正东向或正西向的房屋同正南的房屋相比,节能效果相差20%,上海地区偏西略微好于偏东。

3)窗子。窗子的作用不仅是保温,它在隔音和透光方面的作用也很重要,所以高质量的中空玻璃窗是要特别关注的。

4)所选套房在整栋楼中所处位置。前面所讲的节能标准是对某栋建筑的评价要求,而不是对某套房屋的评价,房子在整栋楼中所处位置的不同反映在节能方面的差别是很大的,我们都知道老建筑中顶楼人家在夏天是非常热的,尽管现在已进行了平改坡或加强了屋面的保温,但还是比其它人家要热。同样道理,靠西山墙或东山墙的人家在节能方面也比其它房子要差,差距大约20%左右。


《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134—2001)对建筑物围护结构节能性能的考核是可以按两种指标来考核的,一种是按标准的规定性指标考核,另一种是按综合性指标考核。所谓规定性指标是指标准对建筑物围护结构的热工性能、窗墙比和形体系数等一系列建筑参数都分别做了单项节能要求的规定,设计师只要在设计中全部按照标准规定的指标设计,就能满足建筑整体的节能性能要求。这种做法简单、明了、便于普及推广。然而事实上要都能满足这些指标的建筑是比较困难的,也限止了建筑形态的多样化和创新设计。例如目前流行大窗户,窗墙比就难以满足规定性指标要求,我们不能仅因为单个节能指标的超限,来限止用户和设计者的要求。因此标准对某些单个建筑元素不符合规定性指标的设计,采用节能综合指标来考核。简单的说当某一项指标不满足时,可以让其他指标的过满足(超出规定性指标的要求)来拟补。这是一种系统性能综合考虑的方法,需要采用计算机软件辅助设计来实现,通常采用国际上较为流行的DOE-2或其他类似的建筑节能辅助设计软件。对于它的考核指标是应该计算出一年内单位面积采暖或空调的用电量,只有单位面积全年总的空调用电量小于规定值就算合格。

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)中推出了权衡判断的概念。即采用动态模拟软件计算参照建筑在规定条件下的全年采暖和空气调节能耗,然后计算所设计建筑在相同条件下的全年采暖和空气调节能耗,两者进行比较以判定围护结构的总体热工性能是否符合节能要求。

参照建筑的形状、大小、朝向、内部的空间划分和使用功能应与所设计建筑完全一致。当所设计建筑的窗墙面积比大于规定时,参照建筑的每个窗户(透明幕墙)均应按比例缩小,使参照建筑的窗墙面积比符合标准的规定。当所设计建筑的屋顶透明部分的面积大于规定时,参照建筑的屋顶透明部分的面积应按比例缩小,使参照建筑的屋顶透明部分的面积符合标准的规定。因此参照建筑物是一个与设计建筑物一样的符合节能设计要求的建筑物。设计建筑物必须以参照建筑物来权衡判断自己在有关建筑参数改动后空调能耗是否还能达到或低于参照建筑物的能耗。


1、低层结构

砖混结构多为6层以下,正南布置,层高多为2.8米,外墙主墙体多为240mm粘土多孔砖,主墙体内外各有20mm厚水泥混合砂浆摸灰层。这种结构的外墙平均传热系数大约为2.0W/m2·K,而节能建筑要求不能大于1.5 W/m2·K。

屋面主要为坡屋面,常规做法,其中50%的项目无保温措施,这类屋顶的平均传热系数约为1.7W/ m2·K,而节能建筑要求不能大于1.0 W/m2·K;另有50%的屋顶采用聚苯乙烯保温板或膨胀珍珠岩保温措施,这类屋顶的平均传热系数约为1.0W/ m2·K。

 

这类建筑的节能综合指标平均约为63(kWh/m2),超出《节能标准》要求15%。

2、高层或小高层结构

剪力墙结构多为9层以上,外墙主墙体多为200mm钢筋混凝土,填充墙多为混凝土小型空心切块或粘土多孔砖,由于这类建筑外墙大多是钢筋混凝土,保温性能差,有的建筑外墙采用保温砂浆材料进行内保温,外墙平均传热系数大约为2.4W/ m2·K,不采取任何保温措施的高层或小高层建筑的外墙平均传热系数大于3W/ m2·K,同节能标准的要求相差一倍。相比而言,这类建筑的屋面做得较好,多为平屋顶,都采用聚苯乙烯保温板或膨胀珍珠岩等保温措施,这类屋顶的平均传热系数约为1.0(W/ m2·K)。窗多为彩铝单玻窗,个别地方采用中空玻璃,这类建筑的节能综合指标平均约为68(kWh/m2),超出标准25%。不采取任何保温措施的建筑,节能综合指标将超过72(kWh/m2),超出标准30%以上。因此上海即有建筑(2005年以前建造)的节能改造工作量十分巨大。


老建筑通过自己装修是完全可以改造成节能住宅的。虽然上海目前积极推进节能住宅的建设,但大多数的在用建筑都是非节能建筑,居民在装修时可以在外墙内面先固定好龙骨,龙骨间填充矿棉毡或挤塑板等保温材料,面板可以采用纸面石膏板。对窗子的改造可以在内面再加装一套塑钢窗。现在很多老房子还使用老式钢窗,可以采用钢窗包塑新技术,同时将单层玻璃换成中空玻璃。另外在地板下及天花板上放置保温材料,购买防盗门时要购买填有玻璃棉的产品。购买和使用窗帘也要考虑节能用途,窗帘的朝外面要尽量具有反射太阳光的作用。

    四、节能案例

门窗是建筑围护结构的重要组成部分,有1/3左右的热能是经过门窗损失掉的。对门窗的改造相对来讲是比较简单易行的,主要有以下方法:

A、在木门中间或内外贴置聚苯乙烯板,可以提高保温效果。30mm厚的聚苯乙烯板可以使木门的传热系数由3 W/( m2·K)降低到1 W/( m2·K)减少散热2/3。

B、门缝窗缝安装密封条,避免漏风。空气交换的散热量是非常大的,老式住宅因为漏风的散热量要大于围护结构的传热量。

C、禁止使用无保温措施的铁门、铁窗,老式铁门、铁窗的传热系数为6 W/(m2•K),老式的铁门铁窗可以利用专利包塑技术改造成中空玻璃的塑钢结构,保温性能可提高一倍。

D、对于钢窗框和铝合金窗的窗框要避免冷桥效应。

E、采用中空玻璃、镀膜玻璃、低发射率玻璃等技术进行节能改造。单玻窗的传热系数约为4.7 W/( m2·K),双层窗的传热系数可降低到2.4 W/( m2·K) 减少散热1/2。

F、即使双层窗的保温也比不上墙体好。不需要的窗子要尽量封掉。

G、合理使用窗帘,好的窗帘可以大量减少能量损失。


A、外墙外保温技术

外墙外保温技术的做法主要是在外墙外表面粘贴或钉固轻质保温材料,或将轻质保温材料浇筑在混凝土墙外表面,外贴加强网布并用聚合物浆料抹面,可以作出质量良好的保温墙体。现在比较有代表性的有聚苯板保温系统,挤塑板保温系统,胶粉聚苯颗粒保温系统,以及采用岩棉、聚氨酯、玻璃棉、泡沫玻璃等保温材料的。

采用外墙外保温技术很容易使外墙的传热系数降低到1W/( m2·K) ,如采用30mm厚的聚苯板就能使200mm厚的混凝土墙的传热系数由3W/( m2·K)降低到1W/( m2·K)。

B、外墙内保温技术

内保温施工简单,在外墙内表面直接贴上保温材料,或直接摸上保温砂浆,再贴饰面材料,也可贴预制保温板。

C、自保温和中间保温

自保温是指某些建筑材料本身具有保温性能,如轻质砂加气切块。将这种材料作为填充材料使用就可以起到保温效果,但无法解决建筑物中其他非保温材料产生的冷桥问题。中间保温即在建房施工过程中将保温材料直接现场浇到钢筋混凝土中的做法。自保温和中间保温都只能用在新建建筑中,旧房改造中无法使用。


增加保温层:类似于外墙保温技术。

平改坡:平改坡不仅使建筑美观防漏,在节能方面效果也非常显著,对于顶楼来讲,平改坡可提高建筑能效20%以上。

屋顶绿化:屋顶绿化不仅美化环境,节能效果相当于平改坡。

太阳能利用和平改坡相给合:给合平改坡在屋面安装太阳能光伏发电板、太阳能热水器的集热器等太阳能利用装置,既改善屋顶的保温性,有起到利用太阳能的作用。


有条件的宾馆、饭店、写字楼、办公室及热环境要求较高的车间等可以结合重新装修进行节能改造:

外墙用50mm的聚苯板(或挤塑板)作外保温;

对原有平屋顶改造成坡屋顶,并在天棚顶上填充20cm厚的袋装膨胀珍珠岩;

在除厨房外的所有窗框外安装毛刷密封条,并将北向卧室窗改装成单框双层玻璃窗;

进户门内加3cm厚的聚苯板(或挤塑板),门的四周也安装毛刷密封条,阳台门的门芯内加反射铝薄膜并留空气间层;

楼梯间墙加贴3cm厚的聚苯板(或挤塑板)保温。

节能改造后的结果分别是:外墙传热系数(W/m2K)可以从2.0减至0.6 ;窗户从4.96减至2.85;屋顶从1.0减至0.28,综合节能效果超过50%。

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