严寒地区居住建筑围护结构节能设计的探讨

摘要:本文通过对严寒地区居住建筑围护结构节能设计的方法进行分析,提出了“总体控 制,局部加强”的措施,适当地提高北向、能耗较大及对室内热环境影响较大的部分围护结构的保温性能,以降低建筑能耗,提高室内热舒适性。 毕业论文网 /2/view-10229824.htm 关键词:
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  摘要:本文通过对严寒地区居住建筑围护结构节能设计的方法进行分析,提出了“总体控 制,局部加强”的措施,适当地提高北向、能耗较大及对室内热环境影响较大的部分围护结构的保温性能,以降低建筑能耗,提高室内热舒适性。
毕业论文网 /2/view-10229824.htm
  关键词:严寒地区;居住建筑;围护结构;节能;设计
  中图分类号:TU834文献标识码:A文章编号:
  
   The Discussion on Energy Efficiency Design for Building Envelope of Residential Buildings in Severe Cold Zone
  ZHOU Hong-tao
  (College of Architecture and Urban Planning of JilinArchitecture and civil Engineering instute,130018)
  
  Abstract: This paper analyzes the methods on energy efficiency design of building envelope for residential buildings in severe cold zone, proposes the measures that ‘overall control, local reinforcement’, appropriately improve the insulation performance of the north, larger energy consumption and part of the building envelope that impacts on the indoor thermal environment ,to reduce building energy consumption, and improve indoor thermal comfort.
  Keywords: severe cold zone; Residential buildings; building envelope; Energy efficiency; Design
  
   严寒和寒冷地区居住建筑是我国最早实施节能设计的建筑类型,围护结构是采暖建筑节能的最重要部分,是决定节能目标能否实现的关键。现在我国北方大、中城市的居住建筑已实施节能65%的设计标准,围护结构的节能设计更加重要。
  1. 现行的围护结构节能设计方法
   围护结构的节能设计主要有:最小传热阻法、传热系数限值法和围护结构热工性能的权衡判断法等方法。
   1.1最小传热阻法
   是以室内空气温度与围护结构内表面之间的允许温差[△t]为控制指标,计算外围护结构的热阻,按照允许温差设计的围护结构,其内表面温度不会太低,一般可保证不会产生结露现象,不会对人体产生过分的冷辐射,同时热损失也不会太多。但是通过这种方法计算的结果在严寒地区已无法满足现行的居住建筑节能设计标准要求,已较少使用。
   1.2传热系数限值法
   在节能设计标准中,规定了不同地区不同建筑各部位的传热系数限值,以及体形系数和窗墙面积比限值等要求。新建居住建筑围护结构各项热工性能均满足标准要求,即认为该建筑符合节能设计标准。
   1.3热工性能的权衡判断法
   是以建筑耗热量指标为判断依据。当建筑的某一部分的热工性能差一些时,可以通过提高另一部分的热工性能来弥补。一般是当形体系数或窗墙面积比不满足标准要求时,进行权衡判断。
   现行居住建筑节能设计标准中,对传热系数的限值只是以外墙、外窗、屋面等围护结构类型进行区分,没有考虑朝向、位置以及对室内热环境的影响等因素。权衡判断计算时充分考虑了不同朝向太阳辐射的影响,但只强调整体的耗热量,对于一些对室内热环境有较大影响的部位没有特别考虑,因此在严寒地区居住建筑围护结构节能设计时细部的精细设计,对降低能耗及提高室内热舒适性均能起到较好的作用。
  2. 不同朝向围护结构节能设计的探讨
   2.1不同朝向外墙
   由于受到的太阳辐射不同,致使各朝向外墙外表面温度有一定差异。传热计算时,我们是以室外气温为参数计算的,这样对于朝阳面的外墙及建筑整体节能比较有利,而北向由于太阳辐射的当量温度远低于南向,相对于南向外墙而言,北向外墙的传热量要略大,因此在设计时,可适当提高北向外墙的保温层厚度,减少热损失,降低南北向房间的温度差异。
   2.2 不同朝向的外窗
   外窗与外界的热交换不只是由室内向室外传热,还包括了通过窗玻璃的透射使室内接收太阳辐射能,从而得热。从得热角度看,南向要远大于北向房间,南向房间的温度也高于北向房间。在设计时,可选用传热系数更小的窗户用于北向,而南向的窗户在保证窗墙面积比和传热系数前提下,应选用透射比较高的玻璃。
  3. 能耗较大部分节能设计的探讨
   3.1 外墙的热桥和交角处的保温设计
   围护结构中的热桥热损失大、内表面温度低,易在内表面出现结露、霉变等现象,影响室内空间正常使用,因此在一些热桥部位(如雨棚板、空调板等)应加强保温,将整个热桥全部包裹在保温层内部。对于外墙交角处、外墙与内墙以及外墙与楼板的交角部位。由于吸热面积小于散热面积造成内表面温度较低,若采暖条件较差则易产生表面冷凝现象,在设计过程中,可以采用EPS成品构件,在外墙的阳角处做包角处理,在内外墙交角处增设扶壁柱,在楼板位置设置檐线等方法进行处理,这些装饰的设计还应充分考虑其对立面效果的影响。
   3.2 凸窗的节能设计
  凸窗的设计相对于平窗增加了窗面积和上下不透明部分。其热损失高于普通平窗,因此在严寒地区居住建筑上应限制使用,不应在北向及东西向使用,在南向采用时,应提高其热工性能,凸窗上下不透明部分的传热系数限值在现行标准中多是参考外墙的传热系数限值,但是凸窗的传热只增加了其所在房间的热损失,对其所在的房间热环境产生较大影响,所以凸窗上下不透明部分宜参照屋面的传热系数限值进行设计。凸窗的窗玻璃面积伴随着出挑而增加了二个端部面积,从而相对于平窗能耗也有较大提高,所以凸窗本身的传热系数也应该适当降低,设计时凸窗的传热系数应比平窗降低15%。
  4. 对室内热环境影响较大的围护结构节能设计的探讨
  严寒地区居住建筑围护结构的一些部位,其传热对个别房间有一定影响,从而使部分房间的热环境变差,因此节能设计时就要提高这部分的热阻,减少能耗,保证房间的热舒适,例如:屋面的传热只对顶层房间的热环境影响大,使顶层房间相对其他层房间存在夏热冬冷现象,因此在各节能设计标准中,屋面的传热系数限值通常要低于外墙的传热系数限值,还有一些其他部位也需要加强保温。
  4.1 山墙的节能设计
  山墙增加了端部房间的对外传热面积,在设计中山墙部位常常设计为一些主要使用房间,如主卧室、书房等。由于山墙增加了室内的耗热量,使山墙房间的温度低于同朝向中间房间1―2℃左右,降低室内热舒适性,因此山墙的保温层厚度应高于南、北向外墙。在设计时尽可能将次要房间布置在山墙位置,并将山墙的传热系数提高标准,可参照屋面的传热系数限值进行设计。
  4.2 底层架空或出挑的楼板
   当居住建筑有底层架空或出挑楼板结构时,底层与室外空气直接接触的楼板的节能设计就十分重要。这类楼板的传热只对其上部房间的热环境有影响,一方面增加了向外的传热面积,增加了热损失,另一方面由于热空气向上流动,冷空气向下流动,下部的传热使室内底部的空气温度更低,对于健康和热舒适性更加不利。现行标准中这部分的传热系数也是参照外墙进行设计,但由于其对个别房产生的影响远大于外墙。因此其传热系数宜参照屋面传热系数限值进行设计,可降低能耗,提高房间的热舒适性。
  5. 结语
   节能设计标准中,是以整体能耗为控制指标进行控制的,在严寒地区居住建筑的设计中,由于室外温度较低,对室内热环境影响大,就要充分考虑局部围护结构对个别房间的热舒适性及能耗的影响, 除上面列举的一些部位外,其他类似的部位也应该加强保温,采用“总体控制,局部加强”的方法,对降低严寒地区居住建筑的能耗及提高房间的热舒适性能起到较好的效果。
  
  参考文献:
  JGJ 26―2010 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S]
  陈玉兰.浅谈住宅建筑节能设计[J].甘肃科技,2009,25(21):145,201.
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   白莉,艾莉莉.住宅建筑外窗节能及对太阳能地合理利用[J].吉林建筑工程学院学报,2009,
   26(3):79-82.
  卞维锋,王琰.夏热冬冷地区凸窗对居住建筑能耗影响[J]. 建筑节能,2010.38(6):57-59
  
  
  作者简介:周洪涛(1974.12―),吉林省东丰县人,毕业于吉林建筑工程学院,研究生,副教授,建筑技术科学专业,从事建筑节能方向的研究
  吉林建筑工程学院青年科技发展基金资助项目 项目编号:J20091072
  
  

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