寒冷地区被动式超低能耗建筑关键技术研究

作者:查重猫     发表时间:2020-09-12 13:48:40   浏览次数:68



  【摘 要】随着低碳、绿色、环保等理念的提出,被动式超低能耗建筑逐渐得到了普及与应用,尤其是在北方寒冷地区,因为气候变化幅度比较大,所以需要耗费较大的能源来维持建筑内部温度等环境适宜,而传统建筑设计形式通常消耗的能源都比较大,在新时期背景下,建筑设计水平和施工技术都得到了显著提升,超低能耗建筑已经成为了主流建筑趋势。本文就 寒冷地区被动式超低能耗建筑的关键技术进行了简要分析。

  【关键词】寒冷地区;被动式超低能耗建筑;关键技术

  建筑业是我国的经济支柱型产业,建筑业的蓬勃发展给人们的生活带来了很大改善,但是同时也造成了较为严重的资源浪费以及环境污染等问题,不利于城镇的长期可持续发展,所以近年来低碳节能型建筑逐渐引起人们的关注。被动式超低能耗建筑因为具有较高的能源利用率,而且环保舒适,所以广受人们推崇,这也与当前的能源和气候发展趋势相适应,相关建筑施工单位应加强对该类施工技术的引进和学习,为企业发展开拓更广阔的业务范围。

  1无热桥保温节能设计技术

  1.1围护结构设计

  在寒冷地区,评判建筑质量的关键性指标之一就是其维护结构的保温性能优劣。对于超低能耗建筑而言,要实现低能耗功能,关键在于无热桥设计,这样可以有效保证维护结构保温层的完整性,减少建筑温度流失。但是建筑不同部位所采取的设计方法有所差别,其中主要的设计技术包括以下几点:

  1.1.1建筑外墙保温

  被动式超低能耗建筑外墙保温层应当使用断热桥锚栓进行固定,如果保温层为单层,则用锁扣方式进行连接,如果是双层,则用错缝粘结方法,建筑墙角部位要用成型的保温构件。与此同时,还要减量避免在外墙结构上安装支架、导轨以及龙骨等会形成热桥现象的部件,特殊情况必须使用的,也应提前预埋断热桥锚固件。除此之外,建筑管道与外墙联通的部位,也应预留管套,并保持一定的保温间隔距离,室内的接线盒等尽量不要安装在外墙部位,以免降低外墙保温结构的严密性。

  1.1.2建筑屋面保温

  建筑屋面能耗仅次于建筑外墙部位,所以要实现寒冷地区的超低能耗设计目标,也应对屋面结构采取无热桥设计方法。首先,在对女儿墙等突出屋面的部分做保温层设计时,应当保持其与屋面明结构和墙面结构的连续性,避免形成结构热桥。其次,对于出风口等保温薄弱部位,应当加设金属盖板,以增强其保温性能,同样要与屋面结构紧密相连,避免形成热桥。另外,伸出屋面的管道与外墙保温层设计一致,也要用套管进行保护,并且在套管和管道之间还应设置保温层。

  1.1.3地下室外墙保温

  在现代建筑工程当中,地下室的应用频率越来越高,寒冷地区被动式超低能耗建筑设计中,地下室外墙的保温层设计应与地上保温结构保持连续性,从地下室顶板开始逐渐向下延伸,直至完全覆盖地下室外墙长度,而且还应增加防水设计,以免受到地下水渗透。

  1.2建筑门窗设计

  建筑门窗也是影响寒冷地区超低能耗建筑节能效果的关键部件,其主要影响内容为建筑气密性能、太阳得热系数以及传热系数。外窗保温和遮阳性能应符合下列要求:寒冷地区外窗传热系数(K)和太阳得热系数(SHGC)应符合相关规定标准;为防止结露,外窗内表面(包括玻璃边缘)温度不应低于13℃;在设计条件下,外窗内表面平均温度宜高于17℃,保证室内靠近外窗区域的舒适度;应根据不同的气候条件优化选择SHGC值。寒冷地区应以冬季获得太阳辐射量为主,SHGC值应尽量选上限,同时兼顾夏季隔热。当设有可调节外遮阳设施时,夏季可利用遮阳设施减少太阳辐射得热,外窗的SHGC值宜主要按冬季需要选取,兼顾夏季外遮阳设施的实际调节效果,确定SHGC值;外门窗应有良好的气密、水密及抗风压性能。依据国家标准其气密性等级不应低于8级、水密性等级不应低于6级、抗风压性能等级不应低于9级。

  2建筑气密性设计

  建筑气密性能对于实现超低能耗目标非常重要,良好的气密性可以减少冬季冷风渗透,降低夏季非受控通风导致的供冷需求增加,避免湿气侵入造成的建筑发霉、结露和损坏。气密层应连续并包围整个外围护结构,建筑设计施工图中应明确标注气密层的位置,应采用简洁的造型和节点设计,减少或避免出现气密性难以处理的节点。应选用气密性等级高的外门窗,外窗框与窗扇间宜采用3道耐久性良好的密封材料密封,每个开启扇至少设2个锁点。应选择适用的气密性材料做节点气密性处理,如紧实完整的混凝土、专用膨胀密封条等;包装胶带、聚氨酯发泡、防水硅胶等材料不适合做节点气密性处理材料。对门洞、窗洞、电气接线盒、管线贯穿处等易发生气密性问题的部位,应进行节点设计并对气密性措施进行详细说明。

  3建筑遮阳设计

  寒冷地区供暖能耗在全年建筑总能耗中占主导地位,太阳辐射可降低冬季供暖能耗,但也会增加夏季空调能耗,因此,寒冷地区的东、西、南向的外窗均应考虑遮阳措施。遮阳设计应根据寒冷地区的气候特点,房间的使用要求以及窗口所在朝向综合考虑。可采用可调或固定等遮阳措施,也可采用各种热反射玻璃、镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜等进行遮阳;超低能耗建筑宜采用可调节的遮阳设施。可调节外遮阳表面吸收的太阳得热,传入室内的比例比内遮阳或中置遮阳小,并且可根据太阳高度角和室外天气情况自动或手动调整,是最适合超低能耗建筑的遮阳形式。可调节外遮阳和外窗的间距宜大于100 mm,以免外窗玻璃被加热。当设置中置遮阳时,应尽量增加遮阳百叶及其相关附件与外窗玻璃之间的距离;遮阳设施在遮挡阳光直接进入室内的同时,也会阻碍窗口的通风,设计时应综合考虑。

  4辅助供暖供冷系统

  超低能耗建筑辅助供暖供冷应优先利用太阳能、地源热泵、空气源热泵及生物质燃料等可再生能源,减少一次能源的使用。寒冷地区宜设置辅助热源和冷源,其中辅助热源不宜采用集中供暖方式,宜采用地源热泵或空气源热泵。辅助热源选择时,除满足供暖、新风处理要求外,宜兼顾生活热水的用热需求,并尽可能利用太阳能供应热水。实际工程中,太阳能新风系统、太阳能热水系统、地源热泵系统等得到推广使用。其中,太阳能热水系统的工作原理是温差循环控制,通过检测集热器的供回水温差来控制集热循环泵的启动和停止,并比较循环温度与贮水箱中水温温差不断加热贮水箱中的热水。

  相关期刊推荐:《山东建筑大学学报》1986年9月创刊,1991年5月公开发行(国际标准刊号ISSN1003-5990),2005年7月由季刊改为双月刊。主要刊登土木工程、建筑学与城市规划、园林、供热通风与空调工程、环境工程、管理工程、机械电子工程、信息与电气工程、材料科学与工程、计算机科学技术及基础学科等自然科学领域的学术研究论文、综合述评、工程应用、教学研究等,报道有关方面的新理论、新技术、新方法和新动态。学报严格遵守办刊宗旨,积极倡导创新求实的学风,通过开展学术交流,及时反映我校科研动态,活跃了学术思想,促进了我校相关行业的科学研究与发展。

  5结语

  经过以上分析阐述可以发现,寒冷地区被动式超低能耗建筑的技术性要求是比较繁琐的,要想实现良好的建筑节能效果,设计人员必须从多方面入手对建筑各个结构部位的保温性能加以强化和完善,这样才能从整体上降低建筑室内空间的温度流失,从而达到节约能源的目的。在新时期背景下,这种建筑设计模式的技术水平将会越来越高,未来应用空间也将越来越广阔,各行业工作者应当积极学习和引进此类先进的设计理念,促进我国建筑行业的进一步发展。——论文作者:王晓升

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