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2《设计标准》与《实施细则》、现行行业标准相比技术内容有哪些变化?
《设计标准》在现行两本居住建筑节能设计行业标准基础上,结合我省建筑节能技术和产业发展水平,对《实施细则》进行修编完成的。标准主要技术内容既符合现行行业标准对节能设计的基本要求,又根据我省实际,有所创新。主要归纳为以下几个方面:
2.1对我省居住建筑范围作了界定。《民用建筑设计通则》JGJ37-87(旧标准)条文说明对居住建筑范围作了界定:居住建筑包括住宅建筑和宿舍建筑。《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2012第1.0.2条的条文说明对居住建筑范围作了说明:居住建筑主要包括住宅建筑(约占90%)和集体宿舍、招待所、旅馆以及托幼建筑等。《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010第1.0.2条文说明中,居住建筑包括住宅建筑、集体宿舍、住宅式公寓、商住楼的住宅部分、托儿所、幼儿园等。本标准结合我省实际情况,为便于建筑节能工作的统一开展,参照《民用建筑设计通则》JGJ37-87规定,将居住建筑界定为住宅建筑和宿舍两个部分,宿舍建筑包括集体宿舍、学生宿舍等,未包括招待所、旅馆以及托幼建筑。
2.2我省重新划定节能设计气候分区,夏热冬冷地区不再执行夏热冬暖地区北区节能规定。福建省居住建筑节能设计气候区划分为夏热冬冷地区、夏热冬暖地区北区和夏热冬暖地区南区;宁德、南平和三明属夏热冬冷地区,福州、平潭、莆田和龙岩属夏热冬暖地区北区,泉州、厦门和漳州属夏热冬暖地区南区;平潭原为福州市的县级市,现为国家综合试验区,气候分区仍沿用以往规定,划入夏热冬暖地区北区内。见图1。我省2004年颁布《实施细则》时,考虑到我省夏热冬冷地区建筑节能工作刚启动,经验不足,且该地区建筑规模不大,规定了夏热冬冷地区节能设计按夏热冬暖地区北区节能要求执行。现在我省建筑节能形势发生了很大变化,经过10年的建筑节能实践,我省夏热冬冷地区已积累了丰富的建筑节能经验,已形成一批成熟的节能设计队伍,已具备条件执行夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准相关规定。本标准对我省夏热冬冷地区的节能设计要求单独列出,不再按夏热冬暖地区北区节能设计要求执行。
2.3制定福州市市辖区和厦门市更高的节能水平标准《实施细则》和现行两本行业标准是按节能50%水平规定了节能设计一系列措施和方法。《设计标准》对福州市市辖区和厦门市提出了节能水平更高的一系列技术措施,包括提高围护结构性能、通风、遮阳、绿化等,经过较科学的测算,与现行行业标准《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75相比,围护结构节能水平提高接近5%,辅以其它节能措施,总体节能水平接近60%。福州市市辖区指福州市的鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区和晋安区。今后如有区划调整,则按调整后的市辖区范围执行。福州市市辖区和厦门市居住建筑节能设计执行更高节能水平是基于以下考虑:国务院办公厅以〔2013〕1号转发的国家发展改革委、住房城乡建设部制订的《绿色建筑行动方案》提出:“鼓励有条件的地区执行更高能效水平的建筑节能标准”;住建部颁布的《“十二五”建筑节能专项规划》要求:“有条件的地方要执行更高水平的建筑节能标准和绿色建筑标准”;《福建省建筑节能“十二五”专项规划》要求;“福州和厦门率先开展节能率65%的工程示范”。福州市是福建省省会,厦门市是计划单列市,长期以来建筑节能工作均走在全省前列,形成了一支较强的建筑节能科技队伍,经济发展水平较高,节能产业实力较雄厚,有条件执行更高能效水平的设计标准,为全省做出示范。为与绿色建筑工作相衔接,福州市市辖区和厦门市居住建筑节能设计按以下原则掌握:(1)执行本标准;(2)若不执行本标准,则可转按绿色建筑标准进行设计。即二选一设计,两者等同。
2.4在现行行业标准基础上调整了墙体热工性能要求。现行行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》对所属气候区的外墙体性能有不同的要求,夏热冬冷地区根据建筑体型系数,要求墙体传热系数K=1.0~1.5(体型系数≤0.4时)或K=0.8~1.0(体型系数>0.4时),夏热冬暖地区北区要求K≤2.0,南区K≤2.5。《设计标准》考虑到南方地区建筑节能重点在于围护结构的遮阳与隔热,同时我省夏热冬冷地区(宁德、南平、三明)与夏热冬暖北区(福州、莆田、龙岩)接壤,其气候条件相近,以及我省夏热冬暖南区(泉州、厦门、漳州)与广州地区的差异,适当调整我省建筑墙体保温要求,统一规定我省各气候区的建筑墙体性能K≤2.0,其中,夏热冬冷地区当建筑体型系数>0.4时,则要求墙体K≤1.0。这样要求更切合我省实际,有利于标准执行和进一步推广自保温节能墙体技术。
2.5提高对外窗的性能要求。我省围护结构中墙体与外窗相比,外窗的隔热与保温性能应更重要,是节能重点。《设计标准》编制时,适当放宽墙体性能要求,提高对门窗性能的要求,表1给出了我省各气候区(城市)外窗性能限值要求,与《实施细则》和现行行业标准相比,对外窗的传热系数和遮阳系数要求均有了较大的提高。
2.6明确规定外墙体传热系数为平均传热系数。《设计标准》规定建筑外墙的传热系数和热惰性指标应考虑结构性热桥的影响,取平均传热系数和平均热惰性指标。《实施细则》对外墙体传热系数计算方法未明确,因此我省各地区对墙体传热系数取值不尽相同,有的取主墙体传热系数,有的取平均传热系数。《设计标准》附录C给出了外墙的传热系数和热惰性指标的计算方法。
2.7合理控制窗墙面积比。普通窗户(包括阳台门的透明部分)的保温性能比外墙差很多,尤其是夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射得热也比外墙多得多。一般而言,窗墙面积比越大,则采暖和空调的能耗也越大。因此,从节约的角度出发,必须限制窗墙面积比。在一般情况下,应以满足室内采光、通风等要求作为窗墙面积比的确定原则。我省人们无论是过渡季节还是冬、夏两季普遍有开窗加强房间通风的习惯。一是自然通风改善了室内空气品质;二是夏季在两个连晴高温期间的阴雨降温过程或降雨后连晴高温开始升温过程的夜间,室外气候凉爽宜人,加强房间通风能带走室内余热和积蓄冷量,可以减少空调运行时的能耗,因此本标准在南、北朝向有允许较大的开窗面积。而对东、西向窗墙面积比限制较严,因为夏季太阳辐射在东、西面最大。不同朝向墙面太阳辐射强度的峰值,以东、西向墙面为最大,西南(东南)向墙面次之,西北(东北)向又次之,南向墙更次之,北向墙为最小,因此,严格控制东、西向窗墙面积比限值是合理的。表2给出了各气候区(城市)的窗墙面积比限值,总体上看比《实施细则》和现行行业标准更严格。设计建筑的窗墙面积比突破限值规定是允许的,但是为了满足建筑节能设计的要求,需进行建筑围护结构热工性能的综合评价。
(2)有些监理单位的监理人员专业能力较低;
(3)建筑监理人员在监理的过程中存在违规等情况。总体来讲,建筑节能施工的监理工作必须要根据建筑设计图纸来进行,但同时又不能一味地被建筑图纸束缚,需要充分地发挥出监理的主动性。
2在建筑节能施工过程中监理人员的主要工作
在建筑节能施工过程中,监理人员应切实履行监理职责,严格按照建筑节能条例及管理规定、建筑节能工程施工质量验收规范、建筑节能标准及施工图设计文件等开展工作,从施工准备环节、施工环节及竣工环节入手,做好建筑节能质量控制的事前、事中、事后控制,确保建筑节能分部工程质量合格,从而确保整个单位工程质量合格。具体如下:
2.1建筑施工准备工作
在节能建筑的施工准备阶段,作为建筑监理单位来讲主要需要通过以下对施工的准备工作进行严格管控。
2.1.1作为节能建筑的施工监理单位,其首先要做的就是对节能建筑施工方的施工资质进行审查,以确保施工单位有能力满足甲方的要求,同时可以达到建筑节能的目的。
2.1.2作为节能建筑的施工监理单位,需要对节能建筑项目方案的可行性进行论证,并且对设计图纸进行评审,并且还要依据施工的图纸进行审查;并且作为建筑监理单位来讲,需要对实际的建筑施工队伍提出明确的要求,在施工前期避免由于施工单位雇佣非专业的劳务人员对整个工程产生不良的影响。
2.2施工环节
2.2.1对原材料及施工设施设备的进场严格把关。对所有原材料及设施设备的规格、品种及质量等各方面内容严格审核,以保证其能满足节能的目标。材料及设施设备在进场前,需接受检测机构的检测,并要求出具检验报告。
2.2.2规范节能工程项目验收工作。建筑节能监理方应根据建筑施工方的节能施工方案及验收质量准则对项目进行验收。
2.3节能建筑的竣工环节
对于工程的施工验收工作来讲,是由很多有序的步骤所组成的,当项目建设完成以后,由总监理工程师带队,对各建设工程进行验收以及审核,并且在进行项目验收的过程中要求节能建筑的设计单位、建设单位、施工单位以及监理单位的相关负责人员都要参加,并且对建筑的建设质量进行客观、科学、准确的评价。同时还需要注意在进行项目验收的过程中,需要认真填写节能建筑的验收报告。对于建筑监理人员来讲,还需要认真地做好建筑节能工作的阶段性总结工作,同时将施工过程中的资料、文件进行分类整理,并且为今后的建筑监理工作打下坚实的基础。此外,建设单位与施工单位应负责落实环保部门的环保要求及环保措施,加强环境管理,防止对自然环境造成不应有的破坏。
本来这样一个商业活动不太可能惊动省领导,但河北省省长张庆伟却亲自来到签约现场。用现在比较时髦的一句话是:为企业站台。记者发现,这次“河北版“的建筑节能,依靠市场的力量共签订了六个大项目。分别是德国能源署与河北奥润顺达窗业集团合作建设被动式门窗博物馆项目;德国威玛生物质燃料公司与河北奥润顺达窗业集团合作生产生物质燃料项目;德国梅森伯格商贸无限责任公司与河北奥润顺达窗业集团共同在中国国际门窗城建设德国绿色家居建材展览中心项目;德国诺托.弗兰克五金集团、德国格屋五金集团、德国雷诺科涂料公司入驻国家建筑节能技术国际创新园项目。签约的主角,是河北奥润顺达窗业集团,这个我国最大的节能门窗生产企业,2004年就通过市场谈判与德国合资,将欧洲节能门窗理念技术引入中国。由其投资兴建的“中国国际门窗城”,已吸引了包括荷兰阿克苏诺贝尔、德国迈克尔威力、日本YKK三家世界五百强在内的欧美企业入驻门窗城,可以说市场的力量无处不在。但“浙江版“的建筑节能基本由政府主导,标准先行,记者在浙江省住房和城乡建设厅官方网站检索到,光是地方立法就出台了四部,其中包括《浙江省实施〈节约能源法〉办法》和《浙江省可再生能源开发利用促进条例》,明确了民用建筑节能评估和审查、可再生能源建筑应用和竣工能效测评。浙江还先后了《浙江省居住建筑节能设计标准》等35项建筑节能地方标准和技术导则。
由此可见,政府的推手作用无处不在,效果也比较突出。那么,促进建筑节能是以政府强制为主?还是市场推动为主?从“河北版”与“浙江版”两个版本的比较看,显然都有自己的成功之处,但也有不同的观念碰撞。住房和城乡建设部建筑节能与科技司司长杨榕的看法是:目前的建筑节能工程,政府应该从更大范围强制推进,明确能效水平的标准,积极建设能耗监管、管理及节能平台。这位权威人士的表态显然强调了政府推动的作用,虽然他也强调了与市场的平衡。但另一位权威人士——中国工程院院士、清华大学建筑系教授江亿却在第三届能源基金会建筑项目交流会上表态,不管是政府主导还是市场推动,对于建筑节能的管理,应该从过程管理转变为目标管理,确定能源消耗的上限,也就是说,政府不能管得过细。但市场的力量真得都像河北那样自觉吗?情况并非如此。我国第一个开发企业的绿色低碳首席官招商地产的胡建新表示,招商地产从2009年成立绿色建筑研发中心以来,还是品牌宣传要好于市场推广。他认为,要把建筑的能耗降下来,主要是利用自然资源,而不是去用节能灯泡或者是新风系统,那种是全天候都在消耗能量的,在环境允许的情况下,最好是先降低能耗,再考虑提高能效。不管是“河北版“还是”浙江版“的建筑节能,因地制宜或许是建筑节能的最佳途径。“比如在北京用新风系统做宣传就会受到消费者的认可,人们已经意识到雾霾、PM2.5的危害,但是在广州那种喜欢开窗户的地方,可能就不太可行,”胡建新说。当被问及是政府重要还是市场盈利模式重要时,胡建新说:“做节能和绿色建筑,在很多时候要有牺牲掉一部分的经济效益的勇气,在企业能承受的范围内,应该获取生态环境、经济、社会的平衡,这三者是有妥协的。”
二、两手都应该硬
目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的28%,其中最主要的是采暖和空调,占到20%。而这“28%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。现在中国既有的约430亿平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。因此,建筑节能已迫在眉睫,要把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施可持续发展的战略高度来认识。因此,通过优化设计来有效控制能源消耗,应得到广泛重视。
一、优化设计对建筑节能的影响
1、设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤,比发达国家高出10%~25%,水泥用量为221.5公斤,每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可达10%~20%,如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层),设计单位按常规设计为独立基础,由于多层厂房荷载较大,致使独立基础的单体尺寸较大,埋深较深(-3.2m),事后经其他设计人员分析如采用柱下条基,可节约大量的砼,并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗;某综合办公楼,在优化设计中,因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋,单此一项优化设计,共节约钢筋1000T,钢筋总节约率达30%左右。
2、设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比,我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年,中国的建筑能耗将达到29430亿度电,比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能,获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗,包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗,而且还影响使用阶段的能源消耗,如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等,一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系,但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合,使项目建设的全寿命费用最低,全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高,以及采暖空调设备能效的提高等等,来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化,必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化;外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化;窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。例如,在空调与采暖设备的市场上,各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同,那么通过模拟量化,计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用,消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中,为减少能耗,设计者没有采用普通的新风系统和空调系统,而是经过多次优化设计,寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境,采用了智能电动窗,很好的解决了新风问题;在场馆空调设计中(包括“水立方”和“鸟巢”)都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用,节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置,在空气处理机中采用了新型热管热回收装置,可以回收场馆排放总热量的50%,回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水,另一部分用于加热新风。
二、现阶段推行优化设计运作困难的成因
1、政府主管部门对建筑节能优化设计监控不力
长期以来,主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价,有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题,仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题,它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加,它需要定量化。例如,人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等,但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益,从多方面影响因素出发,以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时,应增加人员配备和审查力度,对设计节能成果进行量化全面审查。
2、业主要求优化设计的意识不强
目前,业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上,而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因:一是对设计对投资影响的重要性认识不够,只看到搞施工招标,投标价要低于标底价、施工单位要让利等,殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约;二是对建筑节能的认识不到位,没有一个节能环保绿色建筑意识。
3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力
由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系,使得节能工作缺少内在经济利益推动力,政府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全,造成执法不严、监督不力,国家政策不配套,缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目,有关行政审批单位在审核初步方案时,只注重设计的建设规模和投资限额,对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析;另外,由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取,几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关,导致对设计方案不认真进行节能分析,而是追求高标准,造成能源浪费。相反,设计单位即使花费了较多的人力、物力,优化了设计方案,给业主节约了投资,也不能得到应有的报酬,有时设计费反而变少了,从而挫伤了优化设计的积极性。
三、搞好优化设计的几点建议
1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控
为保证建筑节能优化设计工作的进行,开始可由政府主管部门来强制执行,通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。政府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力,而且还需要政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求,可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能,总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标,为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标,转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果,特别是建筑结构热损失计算结果。建筑能耗总量(包括供暖、通风和热水供应)和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时,建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”,证明清楚地列出了该住宅每年的能耗,及节能等级。以上措施,必须逐步实施,特别是国有投资项目要先于执行。超级秘书网
2、以政策扶持拉动建筑节能优化设计
国家制定节能政策,并要求以多样化的经济激励等扶持举措,形成推动建筑节能的市场机制,推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予政策和资金支持,减免税费等优惠措施,并可建立评价机制,对因建造节能建筑而超支部分资金,国家应给予无偿免息贷款或奖励机制,使建筑节能优化设计以行政手段为主转向以经济手段为主。
3、开展积极有效的宣传引导工作
建筑节能政策要取得理想的实施效果,重在宣传引导。不但政府职能部门对节能政策的推行不遗余力,而且有关企业也应加入到宣传节能政策的行列。政府职能部门应免费对社会公众提供节能政策咨询、进行节能知识宣传和相关培训,以及进行节能技术、产品的展示、讲解等方面做大量的工作。力争实现多方参与节能政策的宣传引导,大大提高人们的节能意识和对节能知识、技术的认知、把握能力,从而使节能政策得到有力的贯彻实施。
一、我国建筑节能现状
目前,建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升,呈急剧上扬趋势。我国建筑不仅耗能高,而且能源利用效率很低,单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出2倍~3倍。仅以建筑供暖为例,北京市在执行建筑节能设计前一个采暖期的平均能耗为32瓦/平方米,执行节能标准后,一个采暖期平均为21瓦/平方米,而相同气候条件的芬兰一个采暖期的平均能耗仅为11瓦/平方米,因建筑能耗高,仅北方采暖地区每年就多耗煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,我国现阶段城市房屋建筑中普遍存在围护结构保温隔热性和气密性差,供热空调系统效率低下等问题,以占我国城市建筑总面积约60%的住宅建筑为例,采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米,2000年采暖季平均能耗约为25kg煤/平方米,如果在现有基础上实现50%的节能,则每年大约可节省0.5亿吨煤。2006年底,全国政协调研组就建筑节能问题提交的调研数据显示:按目前的趋势发展,到2020年我国建筑能耗将达到10.9亿吨标准煤。建筑节能要求十分紧迫。
二、建筑节能存在问题
1.我国建筑能耗高,制约经济发展。建筑能耗约占社会总能耗的三分之一,我国建筑能耗的总量逐年上升,在全社会总能耗中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的30%,而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的35%左右,以此推断,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比重最终还将上升到35%左右,建筑耗能已成为我国经济发展的软肋。
2.高耗能建筑比例大,加剧能源危机。现在我国每年新建房屋20亿平方米中,99%以上是高能耗建筑;而既有的约430亿平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上,潜伏巨大能源危机。
3.我国建筑节能状况落后,亟待改善,上世纪70年达国家开始致力于研究和推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一环节,例如,我国建筑外墙的传热系数是发达国家建筑外墙传热系数的3倍~5倍,外窗传热系数是2倍~3倍,屋面传热系数是3倍~6倍,因此在这一环节上,我国与发达国家存在较大差别。
三、我国建筑节能发展缓慢的原因分析
多年来,我国开展了相当规模的建筑节能工作,主要采取先易后难,先城市后农村,先新建后改进,先住宅后公建,从北向南逐步推进的策略,但是到目前为止,建筑节能仍然在试点,示范层面上,原因如下:
1.建筑节能开发建设成本高,初期投资比较大,国家没有鼓励政策。开发商在建筑节能投入上积极性不高。
2.设计人员对节能建筑设计和施工技术尚未系统化、标准化、相关规范不健全,建筑从业人员的节能意识淡薄。
3.政府部门对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足,组织管理不力,法规配套不全。
4.建筑节能材料,工艺技术发展缓慢。
5.国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴。
6.建筑节能的政策支持不够。
四、建筑节能的方法
1.墙体保温。墙体保温分为外保温和内保温,保温材料可以用聚苯板或胶粉聚苯颗粒。目前较成熟的外墙外保温技术主要有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇注成型、聚苯颗粒保温料浆外墙外保温等。节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
2.外墙门窗保温。一般情况下,建筑物的热交换,70%通过门窗,30%通过墙体和屋面。现在居室使用的门窗有单层和双层,双层保温隔音效果好于单层门窗材料。有木门窗、钢门窗、铝合金门窗,塑钢门窗,木门窗很少用在外墙上,塑钢木门窗热传导效果明显好于铝合金和钢门窗。玻璃安装有单层和双层玻璃,有一般3mm或5mm普通玻璃、蓝宝石玻璃、雷射玻璃、中空镀膜玻璃等,在隔声、隔热、节能、减少室内温差,提高采光性方面,中空镀膜玻璃效果最佳。中空玻璃在国外建筑物中已得到普遍应用。
3.地板、屋顶保温。选择地板、屋顶保温材料的同时,增加地板、屋顶保温层厚度可以提高保温隔音效果。
4.改变建筑设计布局,提高建筑节能效果。设计应从建筑选址、分区、建筑和道路布局走向,建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。如设计住宅小区时,在总建筑面积不变的情况下,低密度、高容积率对节能有利,要选择在采光、通风条件比较好的地段进行建设,建筑物还应有良好的朝向。设计时还应注意窗墙面积比、遮阳效果、及房间的朝向。设计达到布局合理,有利于提高建筑节能效果。
5.太阳能源与建筑有机结合。现在的建筑设计中建筑师大都考虑的是建筑的造型、美观、适用及与周围的环境协调,面对建筑的耗能与节能却考虑较少。而在现代住宅建筑中要求设计人员的设计要体现“四性”:即可负担性(尽量降低造价,让老百姓买得起);可居住性(居住安全、舒适、健康);可适应性(可满足日常生活及将来的变化);可持续性(实现资源消耗最低,再生资源最多)。而太阳能源是最好的可持续利用的再生能源,从长远来看,比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。太阳能源取之不尽,在设计中增设太阳能设施,建筑成本增加少,但节能效果很好。
但是,目前太阳能源在建筑中的利用率还很少,即使常年日照多的地区大多也只是在屋顶上安装一些太阳能热水器来满足家庭热水的需要,而利用太阳能源来照明、取暖,制冷就更少。所以太阳能应用技术应该作为一项专业技术进入到工程设计的范畴,这样就可以从一开始的设计规划中占有一席之地,从而进入并跟踪整个设计全过程,在与相关专业的配合过程中,完成自己的专业设计,使太阳能就像其他建筑部件、构件一样,最终也会成为建筑的一个部件,真正体现出建筑与太阳能工程的一体化,使建筑与太阳能的有机结合及能源的节约从建筑的最初设计开始做起。
太阳能建筑一体化技术已成为一项新兴而热门的技术,它是实现建筑与能源可持续发展的必然产物,是太阳能应用领域扩展的需要。把太阳能同建筑结合起来,把几千年来房屋只是人类居住、遮风挡雨、避寒暑的简单场所发展成具有独立能源、自我循环式的新型建筑,这也是人类进步和社会、科学技术发展的必然。
6.建筑采暖实行分户计量收费。实施建筑采暖计量收费是由过去的按面积收费转向按用热量收费的制度改革,是节约能源,提高住户用热的舒适度,改善大气质量和生态环境的重要途径。20世纪70年代,西欧和北欧等国家为了应对世界范围的能源危机,在建筑采暖用能方面采取了提高建筑的保温性能以降低能耗,推行按热计量收费的制度以节约能源的措施。90年代原苏联解体后,东欧国家随着政治经济体制的变化,在引进西欧、北欧先进供热技术的同时,也开始进行收费制度的改革,由原来的包费制改为按计量收费。这些国家的经验都说明,采用按热量计量收费后,可节约能源20%~30%。我国自20世纪80年代末90年代初,特别是最近几年,一些供热企业就已开始旨在改进供热二次系统,实现按热计量收费的研究和试验,以节约能源,减轻大气污染,促进供热行业面向市场经济。遵循市场经济规律,把热作为商品,由用户自行调节控制和使用,并按实际使用热量合理收费,才能充分调动供热和用热双方的积极性,并对节约能源起到促进作用,因此,实行分户供暖,按实际热计量进行收费已经势在必行。
7.推广使用节能灯,推行“绿色照明”工程也是建筑节能的重要内容。家用小功率的高效节能灯具,其发光效率比普通白炽灯高4倍以上,使用寿命长5倍至10倍,节电效率达70%~80%。
五、我国建筑节能发展对策
1.各级政府要提高认识,转变职能,把建筑节能列入国家和各省市,决策层的重要议程。建筑节能必须首先由政府主导,由国家通过法律强制实施,这一点已经被发达国家的实践所证明。据建设部科技司副司长武涌透露,建设部目前正在完善建筑节能体制、机制、法制的建设,并将出台经济激励政策。
2.各省市组建建筑节能、设计研究领导机构。各地建设局,有关单位组建市建筑节能领导小组,负责推广建筑节能的方法,组织协调和监督管理。
3.各省市制定经济扶持政策,加大对建筑节能资金投入,建立完善建筑节能的经济激励政策,鼓励建设节能工程。以实现在2020年新建建筑节能65%的目标,不执行节能标准的建筑设计、施工单位将受到不同程度的处罚。
首先,政府应提供必要的启动经费支持建筑节能项目的推广;对高能耗的建筑制定相应的处罚措施,包括新建筑不准开工,已有建筑分段能耗收费(高出行业标准一定范围后的能耗采用高收费)等;对节能建筑采取奖励措施,包括可再生能源使用中的优惠政策,转移高峰用电的优惠政策,节能建筑星级标准(对能耗少的节能建筑发放星级标识)等。设立建筑节能监察办公室,对新建建筑和已有建筑进行能耗评估,对于高能耗建筑不予审批或限期整改。由于大量建筑在规划和设计阶段就注定是高能耗建筑,因此在建筑的规划审批时应加强建筑节能内容。同时应在建筑设计、实施和运行的各个阶段定期监测建筑的能耗情况,逐步缩小高能耗建筑的存在空间。超级秘书网
其次是建立住宅建筑能耗标准星级制度,积极推动供热收费体制改革试点,用市场方式催生更多的节能住宅建筑。根据对住宅建筑能耗的评估结果,用能耗星级标准将建筑节能的效果直观地告诉住宅消费者,引导大众消费节能的住宅建筑,从而推动节能住宅建筑的市场化运作。建立不同类型商业建筑能耗标准星级制度,积极推广各种节能技术,降低商业建筑的能耗。
4.各地区积极推广和使用新型建筑节能材料,大力宣传建筑节能的主要意义,广泛宣传“设计标准”。
5.新建和改建建筑节能工程,各级政府应通过公开招标方式选择有实力、有经验的企业作为重点节能工程承包商,搞好节能建筑合同管理,保证节能建筑按合同完成,同时保证节能改造承包商应得利益。
参考文献:
1.1建材节能
所谓的建材节能主要指的是建筑材料的节能环保,在建筑工程中实施建材节能可以在很大程度上减少建筑施工中建筑垃圾的产生,从而节省资源与能源,进而从建筑材料方面降低建筑垃圾对环境的污染,为生态环境的改善提供有效保障。在建筑工程中,建筑材料通常情况下可分为可再循环材料、可再利用材料以及可再生能源三种[1]。其中,可再循环材料主要是指使用一定方法,将已经不能再利用的材料进行形态上的改变,形成另外一种可以被重复利用的材料;可再利用材料主要指的是对材料中还能够使用的资源进行修复或组合,使其能够重复利用,一般情况下不会改变材料的原有形态;可再生能源主要指的是风能、水能、地热能、潮汐能、太阳能等可以从自然界中直接获取,但可以再生的能源。
1.2建筑节能
所谓的建筑节能则主要指的是利用科学技术与一定手段,对建筑中的照明系统、采暖系统等进行一定的改进,以达到降低能源消耗的目的;对建筑周围的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,从而在很大程度上促进绿色建筑的发展。供暖系统是建筑必不可少的系统之一,也是建筑耗能最多的系统,如果能够将建筑损失的热量降低,便可以在很大程度上减少采暖系统对能源的消耗,具体来讲,想要实现建筑节能,可以从以下几方面入手:第一,充分利用太阳辐射热能与建筑的内部热能;第二,提升建筑门窗的密封性,以减少因空气渗透所造成的热量消耗;第三,在一定程度内减少建筑外表面积,以及提升建筑维护结构的保温性能也可以减少建筑因传热所造成的热量消耗。
2建材节能与建筑节能问题的关联性
2.1建材节能的相关问题
在建材节能领域中,主要存在的问题有以下两个方面:其一,建筑的生产相关环节存在不达标现象,由于当前市场上的节能建材价格相对较高,导致一部分施工人员在施工过程中对建筑材料偷工减料、以次充好,忽略建筑材料之间搭配的合理性,而相关的管理者也并没有及时系统的进行监督与审查,造成很多建筑中的建筑材料不能达到节能的标准[2]。而与其他相同用途的建筑材料相比,节能建材的性价比相对较低,碍于经济因素,当前在建筑市场中大规模推行节能建材仍然存在一定难度。另外,对节能理念的认识不足也是当前建材节能领域存在的主要问题之一,很多人还没有意识到使用节能建材的好处与重要性。其二,建筑的施工环节不到位,当前很多建筑施工工人不能对节能建材合理科学的进行设计与施工,也在一定程度上限制了节能建材优势的充分发挥。
2.2建筑节能的相关问题
在建筑节能领域,建筑耗能是最核心的问题,当前很多建筑的能源消耗量过大,且存在能源利用率较低的现象。以北方地区为例,冬季建筑都要进行采暖,而当前绝大多数建筑的采暖系统都是以消耗煤资源为主,每年都会耗费很多不可再生资源,也对大气等自然环境产生严重污染,在很大程度上制约着我国经济的进一步发展。而且,在很多城市建筑中,供热所用的空调有很多都会出现供热效率不高、相关维护装置没有足够气密性以及保温性等现象。另外,我国当前还有相当一部分建筑人员没有足够的建筑节能意识,早在上个世纪八十年代,西方许多发达国家在进行经济发展的同时,便已经在建筑节能的技术方面非常有建树了,而我国却没有在这方面考虑太多[3]。
2.3两者的关联性
从上述情况看,在当前建材节能领域与建筑节能领域中,都存在着能源上的浪费现象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪费严重,也会在很大程度上影响建筑的节能性。另外,在建材节能与建筑节能领域,还都存在着意识不足现象,这在一定程度上反映了我国当前在节能建筑观念的普及方面仍然没有做到位。
3建材节能与建筑节能施工措施的关联性
3.1建材节能的施工措施
在建筑建造过程中合理应用可再生能源,如在建筑的设计过程中,将太阳能合理利用便能够实现太阳能的光伏发电。另外,还可以对建筑材料产生的废弃物充分利用,不仅能够节省一部分建筑成本,还能够减少建筑垃圾对环境的污染,如将已经废弃的橡胶打碎成颗粒,融入到建筑部混凝土中,不仅能够提升混凝土的抗裂性,还能够节省建筑成本、减少环境污染。
3.2建筑节能的施工措施
建筑节能主要表现在使建筑供热系统的供热效率得到有效提升,以及减少建筑围栏保护结构的散热两方面[4]。在建筑过程中,可以对建筑的墙体与门窗的保温性能加以改善,还需要对建筑的题型系数加以控制,与此同时,还可以对建筑的布局进行科学合理的调整,以提升建筑的节能效果。
3.3两者的关联性
建材节能是建筑节能中非常重要的组成部分,如果没有做好建材节能,那么建筑节能也就无从谈起,如果可以将具备节能效果的建筑材料运用到建筑节能的相关设计当中,不仅仅可以使能源的消耗有所降低,还能够充分发挥祝建筑自身的保温隔热功能,使建筑更加符合节能环保的新型理念。
一、发展节能住宅建筑的意义
在建筑领域,人类从自然界所获得物质原料的50%用来建造各类建筑及附属设施,建筑能耗在人类总能耗中所占比重约为1/4。在经历了数次能源危机以及对矿物能源资源的不可恢复性和温室效应对生存环境负面影响的认识越来越清楚之后,世界各国提出了控制矿物能源用量的增长,提高能源使用效率,开发新能源和可再生能源的目标。作为耗能大户的建筑业节能受到极大的关注。建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势,也是当代建筑科学技术的一个新生长点。随着人们物质生活水平的不断改善,对住宅建筑的环境质量要求也日益提高。我国是一个经济快速增长、人口占世界20%的大国,也是能源相对匮乏的大国,已成为世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国。目前我国每年建成房屋面积已超过所有发达国家一年建成建筑面积的总和。建筑在生产和使用过程中要消耗全球资源中能源总量的50%,产生的污染也十分惊人。所以建筑节能和保护环境是摆在人们面前的紧迫课题。
二、节能建筑设计应贯彻的设计原则
各地区的节能建筑,必须适应本地区的气候特征,既不能照搬严寒地区的建筑型式,也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式,更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式,一般说来设计时应遵循以下原则:
(1)建筑物尽量采用南北朝向布置。否则,须加强建筑围护结构的保温隔热性能而需增大建筑成本。
(2)建筑群之间和建筑物室内,夏季要有良好的自然通风,建筑群不应采用周边式布局型式。低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面;多层建筑置于中间;高层建筑布置在最后面,否则,高层建筑的底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风。
(3)按相关设计标准的规定,尽量加大建筑物之间的间距,尽量减少建筑群间的硬化地面,推广植草砖地面,提高绿地率,加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系,以便由树冠和地面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射,减小地面对建筑物的反射辐射。
(4)应控制建筑物的体形系数不超过节能设计标准的规定。即尽量减少外墙的凸凹面和架空楼板,坡屋顶宜设置结构平顶棚或降低坡度,应采用封闭式楼梯间等。当体形系数超过标准的规定时,应加强围护结构的热工性能,计算建筑物的采暖空调能耗并不得超过标准的规定。
(5)不应设置大窗户,窗户大小以满足采光要求为限。门窗玻璃应采用普通透明玻璃或淡色低辐射镀膜玻璃的中空玻璃,居住建筑和办公建筑不应采用可见光透光率低的深色镀膜玻璃或着色玻璃。还要求外门外窗具有良好的气密性、水密性、不小于30分贝的隔声性能和不小于2.5kea的抗风压性能。
(6)屋顶和外墙既要保温又要隔热,其保温隔热性能应符合建筑节能设计标准的规定,还要防止保温层渗水、内部结露和发霉。屋顶和外墙,不能采用单一的轻质材料和空心砌块材料,最适合采用厚实材料加轻质材料的复合构造做法。
(7)屋顶和外墙的外表面,宜采用浅色饰面层,不宜采用黑色、深绿、深红等深色饰面层,否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度,计算其夏季的内表面计算温度不超过36.9℃,宜低于35℃。
(8)加强分户墙和楼地面的保温性能,使其符合建筑节能设计标准的规定。居室及办公室楼地面面层的吸热指数还应符合民用建筑热工设计规范的规定。
(9)设有集中采暖、空调的节能建筑,应选用高效、低能耗的设备与系统,不得采用直接电热式采暖设备和装置,应设置分室温度控制装置。除上述9点之外,节能建筑还应具备设计规范所要求的隔声性能等适用性能、安全性能、耐久性能和环境性能。
三、节能设计在我国住宅建筑中的应用措施
(一)屋顶保温隔热的节能设计
在住宅建筑屋顶构造设计中,应使用高效保温材料、架空型保温、倒置保温等进行合理的保温和隔热设计,这样可以很好地保证在冬季低温地区、夏季高温地区给室内提供适宜的生活温度,同时为冬季的暖气用能、夏季的空调降温用能节省出大量能源。我国冬季的采暖大多数地区还在用煤,夏季的降温一般都是用电,合理的屋顶保温和隔热设计可省出大量的能耗。
(二)门、窗系统的节能设计
外门窗是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,其面积约占建筑外维护结构面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的2/3,其中传热损失为1/3,所以门窗是外维护结构节能的重点。在节能措施上,首先在保证日照、采光、通风、观景条件下,要尽量减少外门窗洞口的面积。其次,可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内。再次,加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一,提高门窗气密性。最后,在经济状况允许的条件下,可考虑使用新型保温节能门窗,能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗可大大提高热工性能。
(三)建筑外墙节能设计
以往以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准,按照新标准在单一材料墙体中,只有加气混凝土能满足要求,所以应发展复合墙体技术。设计中主墙体可采用混凝土空心砌块、空心砖墙体、空心砌块墙体、现浇混凝土墙体,然后加以轻质高效保温层和耐候饰面层。保温层可放在承重层外侧,特别提到的是复合结构中常采用单层或多层封闭空气间层与带反射材料的封闭空气间层,在增大热阻、满足保温的同时还可以减轻围护结构的自重。
四、结语
在建筑节能设计方面,通过以上几方面的优化设计不仅可以解决国家的能源问题,同时也可以促进建筑技术和建筑产业的发展,为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活水平起到一定的作用。
参考文献
屋顶是建筑物护结构中发挥室内外温差传热的重要部分。只有提高屋面的保温隔热性能,才能提高抵抗夏季室外的外热作用的能力。建筑节能屋面主要包括:倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面和色坡屋面。其中,倒置式屋面是将传统屋面构造中的保温层和防水层颠倒,保温层放在隔水层的上面。屋面绿化可以大幅度地降低建筑物的能量消耗,减少温室气体的排放,增加城市的绿地面积,改善城市的“热岛效应”。蓄水层面的主要功能是利用水蒸发吸热的特点,消耗水层中的热量,从而降低屋面的传热量和屋面温度。色坡屋面是目前最常用的一种屋面。因为现在大多数的建筑物都采用平屋顶,在太阳辐射最强的正午,太阳光线对于坡面是斜射的,但是在平屋顶上是直射的,采用非金属淡色坡面反射太阳光达到了65%,这样可以节约25%的能源消耗。
1.2优化护围结构墙体设计
高层建筑的护墙体耗能量较大,占整个建筑物的25%,建筑物的体型变化和耗能成正比,体型越大,耗能越多。因此在国外,一般圆塔形的建筑物比较多,比如美国洛杉矶的好运饭店,法国戴高乐机场的候机楼。因为在面积同样的情况下,圆的周长最短,这样就减少了建筑物外露的面积。因此,高层建筑物的体型变化应该简单。首先,外墙是高层建筑的围护结构中最重要的部分,围护结构采用的是填充材料。其次,为了减轻建筑物的压力,提高保温效能和隔热效果,采用轻质高效的保温材料。最后,围护结构的材料分别放在内侧和外侧,因此在气温比较低的地区,应该把保温层设置在外侧,可以减少墙体内产生的冷凝水。
1.3优化门窗节能设计
外门窗是住宅区散热性能最差的部位,其耗能占到总耗能的70%,在其中传热损失为30%,冷风渗透为30%。所以在保证室内通风,温暖和美观的前提下,应该减少住宅区的外门窗洞口的面积,保证外门窗的封闭性,有效防止冷风的渗透,只有这样,才能提高外门窗的保温效果。应该从以下几个方面减少外门窗的传热量:(1)把住宅的窗墙比例控制在一个合理的范围内。住宅的窗墙比是窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)之比。(2)保证住宅区外窗的封闭性,减少冷空气的渗透。可以使用泡沫塑料密封条进行密封,也可以采用质量较好、密封性能很好的门窗材料。在门框和墙体之间的缝隙间,采用弹性的松软型材料、弹性密封的材料,比如密封膏。在门框和窗扇之间的密封,可以采用橡胶和泡沫密封条,回风槽等。采用各种弹性的压条完成扇和玻璃之间的密封。
(3)提高住宅区门窗的保温性能。在户门和阳台门的设计上,应该考虑到防火和防盗的要求,在门里填充填充聚苯乙烯板或岩棉板等绝热性能比较好的材料,最好选用钢塑复合窗和塑料窗,这样可以避免金属窗产生的冷桥,也可以采用双玻璃和三玻璃。中空玻璃、镀膜玻璃、低辐射的玻璃都可以有效提高门窗的封闭性。
1.4优化太阳能与建筑物一体化
随着城市经济建设的加快和人们生活水平的提高,城市花园住宅成了居民共同的追求,为了应对严重的能源危机和环境污染,需要大力开发和利用清洁能源,而太阳能就是最好的清洁能源,促进太阳能产品在城市花园住宅区的应用不仅可以实现住宅建筑节能设计的目标,也可以促进未来住宅全部太阳能化。随着太阳能在现代建筑中应用越来越广泛,消费者不仅要求太阳能的节能性,还要求建筑物的美观。太阳能与建筑一体化就是将太阳能设施和建筑物结合起来,利用太阳能集热器,突破传统的屋顶覆盖层的屋顶保温层,不仅可以达到屋顶建筑的简单美观,还可以减低建筑施工的成本。
2江苏地区农村住宅建筑节能的综合评价方法
2.1信息熵方法对建筑节能评价指标的筛选
为了从已经构建的初始评价指标中提取主要评价指标,可以采用信息熵法剔除其中对评价影响不大的指标。具体操作步骤及方法如下:第一步:将初始的指标矩阵进行标准化处理。假定所选的评估对象有N个,初始的指标有M个,则可以构建N×M阶的矩阵,定义为矩阵A。按照式(1)进行标准化后的矩阵为A′。a′ij=(1)第二步:熵值的求取。令pj表示熵值,则,Πij=pj=-ΠijlnΠij(2)第三步:熵权的确定。Wj表示求出的熵权的大小,则,Wj=(3)第四步:确定某个评价指标的具体权重。权重值用Qj表示,则,Qj=(4)第五步:将第三步求出的熵权与第四步求出的具体权重进行结合,剔除冗余指标,确保评价的稳定性。
2.2BP神经网络方法对农村住宅建筑节能的综合评价
BP神经网络可以用于逼近任意的一个非线性的函数,同时具有超强的自适应以及存储能力。采用BP神经进行评价时,其运行的主要思想就是将搜集到数据输入到该系统中,然后系统进行自我训练,拟合各指标间的最优关系,并自动记忆、存储所选指标对综合评价对象的影响权值,继而对类似对象做出客观的评价。在进行BP神经网络训练之前需要构建BP神经网络结构,主要需要以下参数。
(1)BP神经网络的节点数与层数的确定BP神经网络结构的确定需先确定输入、输出层节点数、隐含层的层数以及隐含层节点。输入层节点数为指标个数,输出层节点数为建筑节能综合评价指标。在规模不大的情况下,常采用一个隐含层。隐含层节点数可根据式(5)确定。Ny=(5)其中,Ny表示隐含层节点数;Ni表示输入层节点数;No表示输出层节点数;NP表示训练样本个数。
(2)BP神经网络相关参数的确定确定BP神经网络结构后,需要确定网络函数的选取、初始权重的确定、期望误差、学习速率、训练次数等相关参数。
3江苏农村住宅建筑节能的综合评价
首先对初始建立的评价指标进行筛选,剔除其中可能对评价结果有干扰的影响因素。聘请10位专家对初始的评价指标进行打分,然后依据信息熵方法进行处理,最终得出的综合评价指标包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b31、b32、b33、b41、b45、b46这15个评价指标。采用三层BP神经网络模型,即输入层、隐含层、输出层各一层,输入节点数为选定的评价指标数15,根据式(5)确定隐含层的节点数为7,输出节点数为1。函数采用Sigmoid函数,初始权值为[0,1]区间的较小的数,误差期望为0.01,学习速率为0.001,训练次数为10000次。笔者选取了江苏省某地区的6个农村住宅建筑作为评价对象,以其中的5个作为训练样本。数据主要是通过调查得到并做归一化处理,聘请相关专家对这几个样本进行综合评分,用t表示。经过训练,将第六个样本作为评价对象,采用该模型进行综合评价,各指标的初始值见表3。采用经训练后的BP神经网络模型进行综合评价,得出的最终评价结果为0.932,这与通过专家打分法得出的评价值0.927相比,误差为0.005,相对误差为0.5%。这充分说明采用BP神经网络模型进行综合评价是可行的,且其评价的精度比较高。
2常见建筑节能材料的检测及注意的问题
2.1样品的状态调节
样品的状态调节原理为把试样暴露在规定的状态调节环境或温度中,那么试样与状态调节环境或温度之间即可达到可再现的温度和或含湿量平衡的状态,是建筑节能材料检测工作中非常重要的一个环节,通过多种或一种操作,使样品或者试验品的温度和湿度达到平衡。
2.2导热系数与传热系数检测
保温材料的导热系数是质量评定标准,在对保温材料检测时,导热系数检测一定要严格,这是其最基础的数据,决定产品质量是否合格的依据。导热系数指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度,在1h内通过1m2面积传递的热量,单位为瓦/米•度。材料的组成结构、固相和气相的材质等影响着导热系数,在检测时对这些因素应综合考虑,标准也要根据实际情况而灵活运用,不能用一个死标准卡死新材料,大多数情况下,检测产品合格率,其他参考值侧面考量。导热系统的检测方法是稳态法,这类方法有防护热板法、热流计法及圆管法、圆球法等区别。热线法、热脉冲法可以用于企业生产的质量控制,不能用做检验鉴定。传热系数k值是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度,1h内通过1m2面积传递的热量,单位是瓦/平方米•度。热阻、传热系数应采用稳态法、标定和防护热箱法。这几种方法都是稳态的,能够保证检测数据准确性,对合理评定产品质量起到重要作用。
2.3粘结固定材料检测
粘结固定材料的使用对建筑物安全起到重要作用,对此类材料的检测一定要严格按照国家标准进行,因为它是将绝热材料层和防护层固定在墙体上的粘剂,它的安全性、耐久性是检测标准值,要在一定压力下进行,检测要求一定要高。如何检测其耐久性?就需要掌握一定的检测方法,一般情况下是浸水,通过浸水了解测试粘结强度。试验仪器一般为万能试验机,通过不同的试件卡具,完成抗拉、压剪、拉拔等项试验。将填涂胶粘剂、抹面胶浆的水泥砂浆块试样的胶粘剂、抹面胶浆层向上,水平置于标准砂浆上面,然后注水到水面距离砂浆块表面约5mm处,静置7d后将试件取出并侧面放置24h,在50℃±3℃恒温干燥箱内干燥,然后于试验条件下放置24h后进行试验,通过检测得到一系列数值,通过力学原理进行分析,保证产品合格率,提升促进产品更新,达到施工要求。
3建筑节能材料检测的几点建议
建筑节能材料的检测是保证建筑质量的前提,不能轻视此项工作,如果应付了事则会造成危害,通过有效检测,不仅能够保证建筑节能材料的质量,而且能够保证建筑业真正实现节能环保。通过不断的检测实践,有如下几点建议:在对抗裂增强材料的耐碱的断裂强力值及保留值、伸长率等进行检测时,一定在考虑所处的环境,假如所处环境为碱性,就在重点考核耐碱能力,保证在应用后不受损。在检测粘结固定材料的时候,一定要注意此类材料的作用主要是将绝热材料层和防护层固定在墙体上,那么其安全、耐久就是检测依据,通过粘结强度看是否安全、通过浸水看是不是耐久,试验仪器、万能试验机是完成抗拉、压剪、拉拔试验的最好设备,要运用好适当的工具,通过工具就可以做出各种力学试验。检测绝热材料主要就是看材料技术是哪种,这可以间接反映材料导热系数是否达标。但是同样的密度和纤维直径,如果排列结构洞若观火,导热系数的数值是有很大差别的。现场传热系数的测定,要考虑周期性、温度差,通过传热方向的检测看现场试验数据,断定产品是否合格,达到使用标准。
2被动式能源建筑的形式
按照太阳能建筑的利用方式可以把能源建筑分为直接受益型、集热蓄热墙型、附加型等几种形式,具体内容如下几个方面。
2.1直接受益型
直接受益型的擦暖形式是以太阳通过一定的透光材料直接进入室内,以太阳透过较大的南窗玻璃,通过存储热能到维护结构表面的墙和地上,再通过夜间对流辐射的方式和室内空间热传导进行释放。建筑要求:建筑正阳的南方要安装大面积的直接受阳的玻璃窗、围护结构需要有较大的热阻、室内需有蓄能较好的材料保证能量的积聚。
2.2集热蓄热墙型
集热蓄热墙型是利用建筑南向的集热墙(垂直),通过传导、辐射和对流吸收太阳光而传送热能。建筑要求:建筑墙体覆盖玻璃,在墙体上下设通风口,一方面,太阳能通过墙体热传导通过对流辐射吸收热能到室内,另一方面,集热墙以对流方式传递热能给玻璃和墙体间的夹层,再由室内空气对流传递热能。
2.3附加型
附加型是指在建筑的南面附加一个玻璃罩室,是使太阳光是集受益窗和蓄热墙的综合热能的一种方式。建筑要求:以阳光直射建筑南向,在建筑室内用门或者窗把房子和阳光隔开,给房间一个缓冲的减少热能消耗,以此给房间热能供给。
3节能建筑设计策略
3.1位置及朝向设计
被动式太阳能建筑在建造上必须保持足够的阳光直射,按照太阳偏离的角度和时间以个固定的北纬35°的建筑为例,方向正南向垂直,冬季较夏季受到的辐射要大,当太阳直射垂直角度超过30°时接受的能量集聚下降。
3.2建筑平面
被动式太阳能建筑以太阳能利用年规律的合理为设计目的,按照使用功能和人们对温度的舒适度来把控,太阳能的建筑要以温度舒适性为主,尽可能把卧室和客厅设计到正南向或者东西向的15°来吸取太阳能,把一些要求温度不高的比如厕所、厨房、衣帽间可以设计到北向,在中间设计一道缓冲区减少热能流失。
3.3形体设计
建筑形体是指建筑单位体积的建筑外表面积,建筑形体系数的越小度对建筑耗能损失就越小,外维护结构的传热损失就小,因此,在设计上尽可能减小建筑的体形系数,体形系数以f0\V0进行表示,除此外,影响到建筑体形的还有建筑的造型、布局和暖通的因素。因此在对建筑节能的系数间采取f0\V0<0.3时为最佳控制。