关键词建筑物理;教学内容;教学改革;教学新思路
{中图分类号}TU11-4
一、 引言
建筑物理是建筑环境科学的基本组成部分,也是支撑建筑学专业的理论课程。建筑物理是培养高级建筑设计人才不可缺少的专业基础课程,建筑设计人员必须掌握一定的建筑物理知识,否则就不可能的解决建筑中有关声、光、热的设计技术问题,也不可能保证建筑的设计质量。但是,就目前高校的本课程教学来看,学生对本门课程兴趣小,认识不到重要性,教学过程中感觉此课程内容无聊、繁杂,无实际应用价值,公式生硬等问题,由此造成缺课率高,及格率低,教学效果差等后果。
怎样调动学生的学习积极性,让学生认识到此课程的重要性,引导学生结合感兴趣的设计课程自主、自发学习呢?改革传统教学方法,结合实际探索新思路,新方法成为教授这门课程的教师的首要问题。本文通过在建筑物理课程教学中的实践,结合市场应用人才的需要提出新教学思路,以期对本门课程教学的可持续性发展提供一定的理论支持。
二、 课程内容及特点
建筑物理是建筑学专业课程中的必修课,体现了建筑设计学科的技术科学属性。建筑物理课程内容包含三大部分:建筑热工学,建筑声学和建筑光学。三大部分的每一部分都与建筑规划、设计甚至施工管理密切相关。特别是集成设计方法和建筑的全寿命周期研究成为主流后,更体现了建筑物理等一系列建筑技术知识的重要性。建筑热工学主要关于建筑传热、保温与节能、围护结构的传湿与防潮、建筑防热及建筑日照。根据国家的节能要求,设计院的建筑施工图里必须包含设计,并且符合国家节能标准规范的要求(国家颁布了一系列相关节能标准及规范),否则第三方审图不通过。所以,建筑热工的重要性已经体现出来了。建筑声学主要包括声学,材料和结构的声学特性,室内音质设计和噪声控制内容。国家也颁布了《民用建筑隔声设计规范》,《体育馆声学设计及测量规程》,《厅堂混响时间测量规范》,《驻波管法吸声系数声阻抗率测量规范》。对声学的教学,大部分高校只停留在理论教授的阶段;对声学的设计,声学要求严格的建筑大部分聘请国外专家设计,而国内普通的建筑很少进行声学的设计和研究,所以,学生能接触到的设计实际案例很少。建筑光学主要包括光学基本原理,自然采光和建筑照明。国家正式颁布的标准有《建筑采光设计标准》和《建筑照明设计标准》。目前只有建筑热工的节能设计国家实施了图纸审核强制性,而对建筑声学和光学的设计审核并没有普遍控制,只是对特殊性建筑进行了控制。
总之,建筑物理知识对提高设计质量,促进建筑工业现代化就有很重大的意义。因此,在专业的教育中,必须加强建筑物理的教学工作;在设计工作中,必须充分应用建筑物理技术。
三、 教学新思路、新方法
(一) 理论与课程大作业结合的教学新方法
。
1. 以建筑热工为主导的设计作业
与设计教学教师沟通以《民用建筑节能设计标准》、《民用建筑热工设计规范》为依据,布置公共建筑的设计作业。设计过程中,设计指导教师和建筑物理教学教师联合指导学生的设计作业,做到设计、技术的良好结合,提高大作业的设计水平。以目前已出版的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》为准则,布置住宅建筑的设计作业,同样,设计、技术教师共同指导学生的方案设计,达到教学的理想效果。
2. 以建筑声学为目的的设计作业
普通建筑的设计对声学要求不高,结合建筑声学理论知识的学习,布置能够充分应用其理论的设计作业,例如:音乐厅、报告厅、演播室等。。
3.以建筑光学为主题的设计作业
以光为主题,结合某些建筑对自然采光、建筑照明要求侧重点不同的特点,布置相关设计作业。或者以建筑光学为设计理念进行年级内的设计比赛或参加国内大学生建筑设计比赛,提高学生学习的积极性,从而更好的提高教学的效果。
4. 体现建筑技术的毕业综合设计
经过阶段理论学习和设计训练,在毕业设计中,体现建筑节能、建筑技术的理念,追求三者的和谐结合,更深远的影响学生的设计思想。
(二) 理论与实际设计结合的教学新方法
这方面的思路主要体现建筑热工的设计,因为国家目前规定,建筑设计施工图中必须包含建筑节能的设计,并单独提出建筑节能设计说明,体现了节能方面的重要性。结合这一点,在建筑热工学习过程中,以学生寝室或组为单位,以设计院施工图审查为标准,共同完成某建筑的节能设计,并作为最后成绩评定的依据之一,提高学生的实践应用能力。
(三) 理论、试验、研究结合的教学新方法
建筑物理的声、光、热知识,除了设计应用外,更多的应用于研究中,结合这一思路,辅助简单仪器设备,做些相关的试验、研究,以试验报告的方式体现教学理念。并且,相关的试验应以自己的设计作业为案例进行,避免设计和试验的分家,达不到理想的教学效果。
四、 结语
结合传统的教学方法,体现教学新思路,理论指导设计,设计结合试验,试验总结研究。让学生的实践能力得到提高,让教师的教学得到提升,达到双赢的局面。
参考文献:
[1]刘加平.建筑物理[M].中国建筑工业出版社
[2]GB50176-93民用建筑热工设计规范.[S].
[3]JGJ26-95民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分).[S].
[4]莫雷.教育心理学[M].教育科学出版社
[关键词]新能源;建筑节能;应用思路;构建
中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)08-0205-01
当前,能源危机是全社会面临的严峻问题,能源已经刻不容缓,新能源的开发以及利用是全社会的共同挑战。在建筑领域中,要合理开发利用新能源,改变人们现有的生活方式,实现建筑、环境与人的和谐发展,相辅相成。因此,新能源在建筑节能领域中的应用是未来建筑行业的重要命题,也是建筑行业长远发展的关键。
1.新能源的概念
;第二,可再生能源、小水电、海洋能、太阳能、地热能以及风能;第三,大中型水电。
当前,我国主要采用的新能源是海洋能、地热能、小水电、生物质能、风能、太阳能以及核能等,上述能源不仅可以再生,而且干净清洁、资源丰富,特别是太阳能和地热能,是当前最具前景和发展潜力的新能源。在化石能源几近枯竭的未来,人类将以新能源作为主要能源。
2.建筑节能的意义
2.1利于经济发展
。建筑物从建设到使用的整个阶段都会产生能源消耗,约占我国总能耗的四分之一,因此,建筑节能已经势在必行。
2.2改善生态环境
我国当前应用的主要能源是天然气、石油以及煤炭能不可再生能源,在使用过程中会排除有害气体,比如硫化物、氮氧化合物、二氧化碳以及一氧化碳,对生态环境造成严重污染。因此,建筑节能是改善生活环境、减少生态污染、提高经济效益的重要措施。
2.3提高生活质量
当前,随着社会的进步,人们对生活的要求也有所提高,对建筑环境提出新标准。但是良好的生活质量都需要能源的消耗,针对当前能源问题,建筑节能有更深刻的意义。建筑物在满足居住舒适的前提下,还要通过节能设计减少能源的消耗,利用新能源,提高居民生活质量。
3.新能源在建筑节能领域中应用的主要思路
近些年,能源短缺问题日益严重,因此,在建筑行业中,增强节能意识,利用生态环保技术以及新能源是建筑行业发展的趋势。将太阳能、地热能以及风能等新能源应用与建筑节能领域,不仅可以降低能源消耗,减少生态污染,提高生活质量,还可以提高建筑行业的社会效益。。
3.1推广太阳能热水器
当前,太阳能技术的应用相对比较成熟,而太阳能热水器更是得到了一定程度的推广,太阳能热水器虽然价格高,但是优点比较多,可以减少能源消耗,不污染生态环境。太阳能热水器是目前应用最广,发展最快的新能源产业,我国太阳能热水器生产企业达到上千家,质量也有充分保证,使用寿命都在20年左右,推广太阳能热水器系统,可以进一步实现建筑节能。
3.2推广太阳能发电
太阳能发电的基本原理就是将辐射转换为人们所需要的电能,虽然我国一直在研究太阳能发电项目,但是其转换效率相对较低,当前转换率只能保持在百分之十左右,而转换率较高的发电装置,其价格也比较昂贵。在太阳能发电系统中,太阳能电池通常以硅作为材料,当前技术成熟,已经实行大规模生产,应用与我国文教、国防、科技、农业以及工业等领域。而在建筑节能领域,太阳能发电也是重要的发电方式,已经逐步成为建筑行业可持续发展的重要能源。
3.3推广被动式太阳房
被动式太阳房是建筑节能的重要应用,通过科学的利用辐射给建筑物提供热量,对其进一步推广可以有效降低生态环境污染程度,实现可持续发展,节约能源,具有十分重要的社会效益以及经济效益,是保护环境和提高社会经济的关键措施。当前,太阳房在我国已经得到广泛的应用和推广,太阳能建筑在建筑领域中不断被采用,经济效益显著。
建筑供暖基本都通过供热设备,而太阳房是利用建筑物吸收太阳能进行供热,根据建筑物的周围环境、朝向以及结构太阳能进行收集、储存和使用,充分提高建筑物的室内温度。同时,太阳房还有一个特点,夏天要比一般建筑凉快,十分舒服和经济。虽然当前被动式太阳房的建筑成本较高,但是随着科技的进步,以及供暖费用的提高,太阳房在建筑节能领域的应用会逐步普及。
3.4推广地热供暖
科学的利用和开发地热资源可以起到节约能源,避免环境污染的作用,具备可观的经济效益,在建筑节能领域,地热可以提供生活的采暖以及热水等。地热供暖以地下热水为能源,通过供热系统直接或间接的将热源提供给用户。当前,主要的地热供暖系统有调峰设备、换热站、井口设备、回灌井以及热井等,而调峰设备在经济方面具有比较强的竞争优势,在资源调配方面,不仅充分利用了地热资源,还确保了供热质量,供暖成本低于传统供暖方式。
4.结语
总之,促进建筑节能,利用新能源是提高居住水平、保护自然环境、减少生态污染、缓解能源危机的重要措施,是实现社会可持续发展的关键。建筑行业不能只追求建筑物结构的独特新颖而浪费能源,要强化建筑节能意识,保护自然、尊重生态,利用先进的技术为节约能源做出贡献。同时,建筑行业还要通过科学的节能规划和设计,将节能意识体现在建筑的各个环节中,使建筑物不仅具备时代感,还符合低耗要求。节能理念要贯彻于建筑的各个环节,使新能源充分在建筑节能领域中应用,推动我国社会的可持续发展。
参考文献
关键词:节能环保;通风;方式探讨
Abstract: Hybrid ventilation energy-saving environmental protection. This paper introduces the concept, basic principle, advantages of hybrid ventilation, system design problems and challenges, and the application of its success is briefly illustrated, and points out its developing prospect in china.
Keywords: energy saving and environmental protection; ventilation; study
中图分类号:TE08
引言:基于改善室内空气品质和热舒适性以及节能的目的,如何将自然通风和机械通风结合起来以发展一种新的通风形式一混合通风,已成为近几年来国外研究的课题。国内也有学者提出了变病态建筑为健康建筑的方法和生态建筑中采用机械辅助式自然通风的方法一。本文在借鉴专家研究的基础上,对混合通风作一个综述性介绍,希望能够推动混合通风在我国的进一步发展。
一、混合通风基本原理优点系统设计
Hybrid Ventilation即混合通风,本文所指并非为传统意义上的通风,而是一种新的节能型通风模式,通过自然通风和机械通风的相互转换或同时使用这两种通风模式来实现。它充分利用自然气候因素如太阳、风、土壤、室外空气、植被、水蒸气等为室内创造一个舒适的环境,同时达到改善室内空气品质和节能的目的。混合通风系统与传统的通风系统主要不同在于:混合通风系统是带有能够自动地根据室外气候变化转换其运行模式,以达到满足热舒适要求及节能目的的智能系统。
1.混合通风基本原理。混合通风基本原理可分为三类。
(1)自然通风模式和机械通风模式交替运行。其特点为:室外条件允许自然通风的情况下,机械通风系统关闭;当室外环境温度升高或降低至某一限度时,自然通风系统关闭而机械通风系统开启。自然通风对机械通风基本上无干扰。这种通风模式适用于一年四季气候变化较明显的地区,在过渡季节进行自然通风,炎热的夏季和寒冷的冬季进行机械通风。设计该种通风系统时,如何选择合适的控制参数,以实现自然通风模式与机械通风模式之间的转换是设计的关键问题。
(2)风机辅助式自然通风。其特点为:在所有气候条件下都以自然通风为主,但当自然驱动力不足的情况下,可开动风机以维持气流的流动和保证气流流速的要求。它主要适用于四季气候温和的地区。如何设计自控系统以根据自然驱动力的强弱来控制风机的开停是该系统设计的关键问题。
(3)热压和风压辅助式机械通风。其特点为:在所有气候条件下都以机械通风为主,热压和风压等自然驱动力为辅。它适用于四季气候或冷或热的地区。如何根据风压和热压的大小变化来控制机械通风系统(如风量、送风温度控制)是设计的关键问题。
2.混合通风的优点
(1)节能。调查表明,混合通风系统比传统通风系统节能25%~50%。
(2)缓解全球的污染问题。由于通风能耗的大大节省,从而减少污染物的排放及制冷剂的使用,大大缓解温室效应问题及臭氧层破坏问题。
(3)改善室内空气品质和热舒适条件,使居住者更加满意。混合通风系统中自然通风的使用,最大限度地利用了室外新风,一方面可改善传统空调系统中新风量不足或新风遭到污染的问题,客观改善室内空气品质,另一方面允许人们可以通过调节自己的行为来控制环境和适应环境,增强了人的控制环境的自主能动性。
(4)减少运行费用和投资及延长设备使用寿命。在混合通风系统中,自然通风负担了部分室内负荷,所以与传统的机械通风系统相比,可大大缩小机械通风设备,并且设备也不是长期满负荷运转,故可减少初投资、日常维修费及延长设备使用寿命。
值得注意的是,当密闭的机械通风房间中应用自然通风引进新风时,极有可能加大机械通风的负荷,增大能源消耗。所以,在混合通风的设计中,如何避免这种情况的发生而使机械通风和自然通风相辅相成是至关重要的。
混合通风的设计问题
由于混合通风中自然通风模式受自然气候条件(如室外风速、风向)、建筑形式、建筑周围环境、建筑位置及室内热源等因素的强烈影响,具有不可确定性和复杂性,这给混合通风系统的设计带来较大的困难。因此,其设计应与建筑设计、土木设计密切配合,需建筑师、土木工程师、建筑设备工程师及电力控制师甚至房主的参与,未来建筑物的整体设计将越来越重要。
(1)建筑与自然通风系统的设计。一幢优秀的建筑,除了有良好的建筑外形,满意的建筑功能外,还应能充分运用自然条件。因而,设计中除考虑建筑形式和用途外,还需考虑建筑物周围环境、室外气候条件、室内热源情况等,以此来确定围护结构的材料、颜色,窗户的位置、大小、密封程度及玻璃种类,通风口的位置、大小,遮阳等,另外还可采用其它形式,如设立中庭、幕墙等来应用自然通风。
(2)机械通风系统的设计。要求在传统设计基础上,考虑应用自然通风的时间和方式,以避免两者之间的不利干扰。
(3)控制系统的设计。智能控制系统是决定混合通风系统通风效果的关键因素。一个优秀的控制系统应能根据室外气候条件与设计要求实现机械通风与自然通风的转换,以达到改善室内空气品质、创造舒适环境与节能的目的。
二、混合通风应用实例
国外已有少数建筑应用了混合通风系统,主要是一些办公楼和停车场等,如德国的福兰克福商业银行、悉尼的威尔金森办公楼、比利时的IVGE办公楼、丹麦的Pihl&SonHQ办公楼、挪威的Jaer学校。本文具体介绍一下日本MEIJI大学的一座运用混合通风系统的大楼。这座大楼位于Metropolitan中心,内设报告厅、礼堂、自助餐厅及阅览室等,建筑面积为5901lmz,可容纳人数为8000人。屋顶花园理主要是机械通风和自然通风相互转换。该建筑1层~17层,沿周边窗子中均布置了自动控制的通风口,在电梯通道顶部装有抽风机,工作时,由于抽风机的作用,空气由窗子上的小风口吸入,经由房间中布置的通风管道汇合到各层的电梯通道口,然后在18层中向四周排放。这里的通风管道即为机械通风一空调用进风管道。所以,在这个设计中两种系统是交替工作的,随着季节和室外温度的变化而转换。实验研究表明,这种混合通风模式能增大通风流量,减少能量消耗,全年平均可减少35%,在4月时甚至可以减少90%.。
三、混合通风在我国的应用前景
混合通风系统的研究初始于北欧,这和当地的气候有很大关系。北欧位于严寒地区,围护结构严密、保温、性能良好,夏季的空调冷负荷较少,能更多利用户外空气的自然冷源以节约人工制冷。我国幅员辽阔,居民住宅一般在过渡季节采用自然通风,而在夏季和冬季,采用完全机械通风系统,这实际上也是一种混合通风模式。
。研究结果表明,新风量的不足是室内空气品质越来越差的主要原因之一。另外,我国的能源问题也日趋紧张。目前,我国能源利用效率较低,总利用的效率仅约30%,生产单位产品成本的能耗比发达国家高约60%~100%,节能是我国的基本国策。在大力加强其它能源开发利用的基础上,降低目前能源成本,减少能耗是至关重要的。在建筑节能中,空调技术的发展方向起着至关重要的作用。既满足室内舒适条件,又减少能量消耗,充分利用可再生能源,应是空调技术的可持续发展目标。这些都将促进混合通风系统在我国的发展。
但是,由于混合通风研究处于初步阶段,国内尚缺乏有关混合通风的标准和规范,且没有明确的建筑节能方面的法规;其次,混合通风设计技术相对复杂,需要一套完善的自动控制系统,对设备进行调节、控制和工况转换,这些都对建筑师、设备师及控制师的协作性提出了较高的要求;另外,混合通风设计的初投资较大,通常业主不愿意在基本费用的基础上多花钱,这是混合通风设计和应用遇到的最大阻碍。这些问题都有待解决。
关于建筑节能保温隔热处理技术体系,我国建筑部颁布了多项相关标准。作为一种技术性工作,建筑保温隔热处理工作,也需要施工人员具备相应的技术能力,稍有不慎就会严重影响工程效果。但从实际实施情况来看,施工技术规程在实际的施工中并未得到妥善遵循,理论要求的标准与实际情况间的差距依旧很大。建筑节能保温隔热处理,一般是将高效隔热保温材料粘贴或涂抹在建筑的外墙面,受施工技术,自然环境如冷冻、风雨雷电、地震、火灾等因素影响,这些保温隔热材料容易发生脱落,不仅会影响到整个保温隔热体系的性能,还会形成大的安全隐患。尤其高层建筑外墙面,脱落现象一旦发生就很容易伤及无辜造成伤亡事故。
施工过程中的技术探讨
近几年,建筑能耗在我国各项能耗中所占据的比例相对较大,随着可持续发展要求的提高,对建筑产品进行节能改造是非常有必要的。作为建筑工序中最为有效的节能方式,在建筑中展开保温隔热处理,不仅可以减少对空气的污染指数,还可以有效利用能源减少能耗,其应用前景广阔,社会经济效益高。结合我国建筑节能保温隔热处理施工技术中存在的一些问题,对施工过程中各个技术要点逐一进行剖析是非常有必要的。
1原理分析
建筑节能外保温隔热体系的基本原理是在利用保温与隔热材料的高效性能,来减少室内外的热传递作用,基本施工操作,是将保温隔热材料粘贴或涂抹在建筑的墙面,来保持建筑内的温度,达到高效节能的目的。
2材料的选取
随着新型保温隔热材料的不断研发与革新,紧跟时代步伐是非常有必要的。作为整个节能工序的重要环节,材料的选取直接关系到整个建筑体系的保温隔热效果。多次实践证明,不定形的复合浆体保温隔热材料,可以有效避免传统材料所出现的种种问题,其导热系数低,可进一步提高建筑的保温隔热效果,于此同时,材料还具有防火功能,安全耐用,可满足不同条件的需求。
3节点部位的处理
在建筑保温隔热处理过程中,由于建筑墙面门窗四角常易出现裂缝,如果处理不当,会导致这些部分的保温隔热涂层受自然因素或其他因素影响而发生龟裂或脱落,从而影响节能效果。因此,在粘贴板材时,应利用板材本身所具有的柔韧性,将板材的接缝与四角裂缝错开,加一块玻璃纤维网格布与门窗角平分线成90°放置、贴在最外则,加强保温隔热,抵抗结构的裂缝,加强保护层的抗开裂能力,从而有效解决墙面门窗四角裂缝导致的保温层裂缝问题。
4保温隔热体系技术操作
①在界面处理上必须彻底,否则会影响保温隔热材料的粘结强度;②针对抗裂砂浆设计,要确保材料层面防水性,避免在雨天施工;此外,需利用阻燃材料对保温隔热层做防火隔离设计,以确保整个保温隔热层的安全性。
5注意施工环境的影响
保温隔热处理一般受雷电、地震、冷冻等自然环境影响较大,因此在施工过程中,也需要考虑自然因素的影响,不能盲目施工,在天气恶劣的时候,要停止施工,一般应该选择在背风面,以及天气比较湿润的时候施工,这样可以有效降低高温和风对保温隔热材料的影响。6对施工人员培训与施工过程的监管作为一种技术性的工作,整个施工质量直接影响到建筑的保温隔热性能,从而影响整体建筑体系的节能作用。因此,在实际操作前,需要及时对施工人员进行定期的培训和考核,施工过程中还需要进行严格的监管、控制和指导。
工程应用实例
笔者参与建设的某高层商住小区地下室(半埋式顶盖花园)、车库、架空层,住宅楼主体等,其外墙采用蒸压加气混凝土砌块和外墙保温砂浆组合的具有保温隔热功能的复合墙体,采用塑钢中空玻璃窗,且与墙体连接处全部用保温板材及防渗抗裂砂浆填塞密实,针对小区的不规则坡屋面和平屋面,防水、保温难度比较大,采用新型聚氨酯发泡全粘结工艺,解决了小区不规则坡屋面、平屋面的防水、保温的难题,经过大量商住用户多年使用验证,墙体、屋面保温层无开裂鼓泡、渗水等。保温隔热方面,通过小区会所楼顶的大开间会议室多年的运营记录,以上措施起到了良好的保温隔热、节约能耗的作用。
新建建筑围护结构的变化是建筑节能的核心内容,其节能效果主要依靠改善并提高围护结构的保温隔热性能来实现.建筑围护结构节能主要包括墙体、门窗、屋面、楼地面等部位采取保温隔热措施,这些保温隔热措施的采用有利于建筑主体结构保护、新型绿色建材的推广以及工程质量的提高.
1.1墙体节能
墙体是建筑护结构的主体,其所采用材料和砌筑型式直接影响着建筑物的耗热量.由于单一材料的墙体往往难以同时满足较高的保温隔热功能,尤其是寒冷和严寒地区,因而可以在单一材料墙体的基础上增设一层有保温功能的材料组成复合墙体,通常墙体保温材料有聚苯乙烯硬质泡沫塑料、玻化微珠、聚苯乙烯保温颗粒等等.另外,可以通过墙面的垂直绿化以及色彩的不同,降低墙面太阳辐射和较高的吸收太阳辐射,而且还美化环境.
1.2门窗节能
由于高校建筑的使用学生数众多,为满足自然的日照、采光、通风等要求的前提下,设计的门窗洞口尺寸均较大,以致于门窗是能耗散失的最薄弱的部位.户门和阳台门应结合防火以及防盗的要求,在门的空腹内填放15~18mm厚玻璃棉板或岩棉板.窗户节能技术主要从减少渗透、传热和太阳辐射三个方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上双层中空玻璃;门窗框与墙间的缝隙可用弹性密闭型材料和边框设灰口等密封;窗扇与窗扇之间可用密封条、压条以及高低缝等形式.
1.3屋面节能
屋面节能主要通过改善屋面的热工性能阻止热量的传递,主要节能技术有:选用密度较小、热导率较低、吸水率较小的保温材料做屋面保温层,如采用膨胀珍珠岩保温芯板代替常规的水泥珍珠岩或沥青珍珠岩;采用架空、蓄水、种植或铺贴绝热反射膜等方式做屋面的隔热层;在屋面构造形式上采用目前发达国家流行的倒置保温做法,即将保温层置于屋面防水层之上,改变传统的把无机多孔材料(如膨胀珍珠岩、炉焦渣)置于防水层与结构层之间的不利做法.
1.4楼地面节能
高校建筑主要是公共建筑,使用人数众多,显然做成木地板或类木地板是不合适的.因此,可以将楼地面保温节能做成层间楼板(底面不接触室外冷空气)和底面接触室外空气的架空或悬挑,保温层可直接设置在楼板底面;采用不采暖的地下室顶板作为首层的保温隔热,加强房间与房间的保温隔热.另外,用于楼地面节能工程的保温隔热材料,其厚度、密度、压缩强度、导热系数和阻燃性必须符合设计要求和有关标准的规定.各种保温板或保温层的厚度不得有负偏差.
1.5利用太阳能
我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能相当于2.4×1012t,大约2/3国土面积的总辐射量超过0.6MJ/m2.太阳能是可再生能源,不仅资源丰富,免费使用,而且对环境无任何污染,有着矿物能源不可比拟的优越性.高校作为引领社会发展、社会进步的重要力量,在建设节约型社会中起着不容忽视的作用,应加大对太阳能源充分利用技术的相关研究,在高校这个耗能大户里优先、全面的使用太阳能技术并积极推广,以降低整个社会对不可再生能源的需求.太阳能在建筑上的利用技术主要有被动式太阳能取暖、太阳能集热供热水、太阳能发电、主动式太阳能取暖和空调等.这里面值得一提的是太阳能空调,由于在我国的建筑终端能耗中,空调能耗占据着相当大的比例.利用太阳能制冷主要有两种途径:一是利用光电转换器实现以电制冷;二是利用太阳能集热器实现光热转换,以热制冷.具体实现太阳能制冷的系统主要有:太阳能吸附式制冷系统、太阳能吸收式制冷系统、太阳能蒸汽喷射式制冷系统、太阳能除湿式制冷系统以及太阳能蒸汽压缩式制冷系统.安徽省、教育厅决定在全省106所高校的教学科研场所、学生宿舍和食堂安装空调,实施“空调进高校”工程,这对于高校利用太阳能空调技术来建筑节能,无疑是一个重要的发展平台和良好的基础条件.
2新建建筑节能检测技术
2.1节能检测技术发展现状
2.2新建建筑节能检测技术
2.2.1热箱法
热箱法检测技术是需要人工制造一个传热的模拟环境.具体做法可以参考如下:分别在试验试件两侧各布置一个所需温度、风速和辐射条件的热箱和一个冷箱,待试验环境条件达到稳定后,采用相应的仪器设备,分别量测冷、热箱体内壁的温度、模拟环境的空气温度、试件的表面温度以及计量箱中的输入功率,再根据物理计算相关原理和公式,计算出被测试试件的传热的性能指标,如热阻、表面换热系数等相关指标.热箱法检测测试技术适用于室外相对湿度不高于60%,室外空气平均温度不高于25℃的自然环境,且试验所用热箱的内部温度不低于室外自然最高温度8℃的情况[4].在建筑构造方面,热箱法检测技术对于门窗、楼板、外墙的传热性能指标的室内实验室检测非常有利,测试的结果一般较精确.由于需要模拟试验环境和条件的,此种方法不适宜用于现场施工的检测,但自然气温对实验室试验的结果影响微乎甚微,可以用实验数据作为现场施工的参考.
2.2.2热流计法
建筑耗热测定中最为常用的仪表就是热流计,也是传统的建筑能耗量测仪表,主要适用于对各种材料组成的围护结构的热工性能进行分析.使用时将其传感器埋设在绝热结构内或贴敷在绝热结构的外表面,可直接测量得到热(冷)损失值.检测时间宜选择一年中最为寒冷的月份,要求室内外自然气温差必须大于20℃的条件下才能测试,而且要求室外气温的变化起伏不是很大,测试的条件应放在至少稳定7d的人为制造室内外温差或连续采暖条件下的房间里进行,以此来保证测试数据结果的准确性和客观性.根据大量的试验数据结果显示,室内外空气温差愈大,热流计读数的误差相对愈小,计算所得之结果亦较为精确,因此此法受季节影响较大,一般需要在冬季才采用此法.
2.2.3红外热摄像仪法
红外热像技术是目前新研发的一种建筑节能检测手段,也是基于红外线技术理论以及先进的红外图像处理技术、光电子技术和红外线探测器技术的一种非接触性的、综合性的测量技术高科技产品.红外热像技术的原理是利用摄像仪对新建建筑物的围护结构的热工缺陷进行检测,分析检测得到的各种热像图来显示各种建筑构造有无热工缺陷,并对分析检测结果做比较参考,以此作为验收、修复、增强建筑节能施工措施的理论数据依据.红外热像技术既不破坏被测物体或试件的温度场,又能测量细微目标和运动中的目标[5].此法具有可利用计算机存储测量数据和处理分析,方便长期保存和几何运算;采用不同的颜色来区分并显示被测物体温度的热图像;对于温度的分辨率较高,精度可达到0.01℃;现场节能检测的红外热像仪器具有携带方便、操作简单、还可以形象、直观地显示物体表面的温度场,为简化检测程序和优化检测数据等都有很大益处.此法具有较多优点且不受季节的,还可以远距离测定建筑构造的热工缺陷,这必将会极大地完善和提高新建建筑节能现场检测技术,所以具有广阔的应用和开发前景.
3存在的问
题(1)检测技术和设备的不完善性.新建建筑的几种检测方法本身的不完善性给检测数据结果的真实性和客观性产生影响,因此如何针对地区气候特点和建筑能耗特征研究制定出检测精度高、快速准确的节能检测系统是一个迫切现实问题[6].(2)现场与实验室的对比检测结果差异较大.由于现场检测条件受自然气候条件、新建建筑构造自身状态、安装设备系统运行条件等众多因素的影响和制约,一般地,造成检测结果与标准理想状态偏离较大,测试结果不具有实际的指导意义.但在标准的实验室条件下,易将被检测试件的周边模拟或制造成近似热绝缘状态,对于检测试件的热工传导系数的测试结果较为准确.由此造成虽然采用的是相同的原理和方法进行检测,但是得到的检测结果却大相径庭,对成果的取用造成混乱.(3)检测方法有待统一.随着科技的不断进步和发展,建筑节能检测方法由传统的、粗略的检测技术向新型的、精确的测试方法迈进,还有一些衍生发展出来的检测技术和方法,形成了很多对有关热工传导系数的检测技术和方法标准.该如何统一规范测试条件和检测方法,建立一个比较同种项目的检测技术使用和结果的平台,建设行政主管部门以及相关高校还须对检测技术进行大力研究和发展,并根据实际情况制定节能检测的标准和规范,以保证行业的发展需要.(4)专业型建筑节能检测人才队伍匮乏.目前高校开办建筑节能检测的本科专业较少,一般都是研究生以上才有相关的研究方向,这就造成社会上的建筑节能检测行业的从业人员学历水平不高,对于专业型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑节能检测人员由原实验室的土木工程材料实验人员转型而来,专业知识水平不高,对新型检测技术和方法知之甚少.因此,为加快建筑节能技术的应用和发展、降低新建建筑能耗量,建筑节能检测专业人才的培养将是我国未来“十三五”规划中必不可少的建设内容,也是高校培养人才类型的一个重要方面.
4结论与建议
【关键词】住宅建筑;概述;节能检测;方法;技术
我国的建筑能耗正在随着城市化建设进程的高速发展而逐年大幅上升。近年来更是达全社会能源消耗量的32%之高。在我国现有的建筑中,95%以上是高能耗建筑。在这种情况下,如果还是继续执行现有的节能水平较低的设计标准,难免会造成很重的能耗负担和治理方面的困难。也就是说,现有的设计并不能符合国家的可持续发展战略的实施。能源的高损耗使我们亟待解决的重中之重。由于我国建筑面积庞大,且房屋建筑面积占有相当大的比例,因此,房屋节能检测技术就显得尤为重要。房屋建筑的节能技术包括了保温节能技术,隔声节能技术,防暑节能技术等等众多领域的节能技术。我国已经在原有的建筑技术之上采取了大量的新技术的应用实践,并且取得了一系列的理想效果。
1 住宅建筑节能检测概述
节能建筑的常规检测技术近几年在国内已有所发展,特别是在北方寒冷地区,已经形成了较为完善的测试手段,包括小区耗煤量、单位建筑面积耗热量,建筑物护结构传热系数、以及管网情况测试等。已经形成了行业标准《采暖居住建筑节能检验标准JGJ132-2001,适合夏热冬冷地区的节能建筑检测技术也有所发展,如江苏省建筑科学研究院、上海市建筑科学研究院等单位都取得了不小的成绩。但是不管是采暖地区还是夏热冬冷地区,都受季节,采暖标准以强制性条文规定检测必须在最冷季节进行。夏热冬冷地区则需要在最冷、最热月进行。另外,每次测试周期都比较长,少则3~5天,多则2~3周。所结果才能相对比较准确。建筑物热传递过程实际上是一个动态的过但为了简单起见,有关设计标准采用的是静态指检测指标自然也必须是一套静态的特征值。动态过通过测试用静态特征值来描述,要满足精度要求,必须使动态过程尽量静态化,采暖(空调)检测布在最冷(热)月,可以最大限度地减少室内外温差变化,另外,通过多周期(假设以天为周期)的测平均值来消除室外温度变化对测试结果的影响。国内研究成果多体现在行业标准《采暖居住建节能检验标准》JGJ132-2001中,针对夏热冬冷地的内容不多。
2 节能检测方法分析
2.1 直接能耗计量法
检测时,对进行检测的建筑物单元提供热源(或其他能源,转变为热源),待稳定后,测试室内外温度,计量热源供应总量。根据建筑面积、实测室内外空气温差、实测能源消耗推算标准规定的温差条件下的建筑物单位耗热量。这种方法理论直观,可以直接得到建筑物总体能耗。这种方法测得的建筑能耗综合反映了建筑外墙、屋面、楼地面、门窗等护结构传热系数、空气渗透、生活得热等因素对能耗的影响,对建筑物集中供暖能耗统计特别有效。但是,由于这种检测,只反映建筑物的综合能耗状况,难以反映建筑物各部分对节能的贡献。无法直接得出如屋面或墙体的保温隔热施工质量是否达到设计要求的结论。另外,直接能耗计量法测试期间耗能量大,只有采暖建筑在采暖期才可能使用,了适用区域和测试季节。
2.2 局部能耗计量法
典型的方法为热箱法。基本原理为人为制造一个一维传热环境,被测部位的内侧用热箱模拟建筑室内热环境条件并和室内采暖空气温度保持一致。被测部位的外侧为室外自然条件,或外挂冷箱,形成稳定的内外温度场。计量热箱功耗,就可以得到被测部位构件的热阻。该方法工作原理类似于防护热箱法,对于夏热冬冷地区除冬季少数干燥、阴天的日子外,大部分时间均需采用外挂冷箱的方法,才能做到一维稳定的传热条件。如果直接计量热箱能耗,则无法消除热(冷)箱四周边缘的非一维传热效应。如果在热箱内套计量箱,则会因为内套计量箱覆盖面积过小,检测精度受影响。
2.3 稳态热流计法
即现行采暖地区国标法。检测思路是设法在被测结构的两侧形成较为稳定的温度场,测试该温度场作用下通过被测结构的热流量稳态热流计法的基本要求是被测构件两侧的温度场要“稳定”。对于室内,人工控制可以基本实现相对的稳定。但对于室外气候,测试时无法实现人工干预。
3 宅建筑节能检测技术应用措施
3.1 建筑外门窗检测
建筑外门窗的节能检测主要包括保温性和气密性能的检测。门窗是建筑护结构中热工性能最薄弱的构件,通过建筑门窗的能耗在整个建筑物能耗中占有相当可观的比例。调查表明,我国北方一些地区的采暖建筑由于采用普通钢门窗,冬季通过外窗的传热与空气渗透耗热量之和,可达全部建筑能耗的50%以上;夏季通过向阳面门窗进入室内的太阳辐射所得的热量,成为空气负荷的主体。
1)外门窗保温性能以传热系数为评定指标。其检测方法为标定热箱法。试件一侧为热箱,模拟采暖建筑冬季室内气候条件,另一侧为冷箱,模拟冬季室外气候条件,在对试件缝隙进行密封处理,试件两侧各自保持稳定的空气温度、气流速度和热辐射条件下,测量热箱中电暖气的发热量,减去通过热箱外壁和试件框的热损失,除以试件面积与两侧空气温差的乘积,即可得出试件的传热系数。
2)外门窗的气密性检测一般可采用压力法,就是利用风机等增压或减压的原理,使建筑外门窗内外之间人为造成压力差,测定在该压力差条件下的空气渗透量。
3.2 住宅外墙保温检测
外墙保温系统的节能检测主要包括系统耐候性试验、系统抗风载性能试验、系统抗冲击性能试验、抗拉强度试验和传热系数测定试验等。而在当前的建筑节能检测中,主要技术是能够快速准确地测定建筑护结构的热工性能,即得出护结构的传热系数。
根据公式R=Δt/q可知,只要测量出外墙内外表面的温差值Δt和通过外墙的热流值q就可以计算出墙体的热阻值R。然而存在的问题是:一方面由于墙体的传热是属于不稳定传热,在同一时刻所测得的温度值和热流值,实际上由于温度波的时间延迟,两者在时间上不吻合;另一方面,由于墙体的蓄热作用,由外表面进入墙体内部的热流值与同一时刻由墙体内部流过内表面的热流不一致。当出现这样问题时,必须注意1)当室外空气温度周期变化时,墙体内外表面和墙体内部的温度变化也都是呈周期性变化,外墙围护结构对室外温度波产生衰减和延迟两个作用。2)外墙的传热特性与材料层的排列次序、材料的蓄热系数,以及围护结构的热惰性指标有关系。热惰性指标越大,室外温度波被减弱的程度越大。材料的蓄热系数越大,其抵抗温度波动的能力越强,因此,将蓄热系数大的材料布置在外墙内侧,可以提高室内热稳定性。
4 结语
鉴于建筑能耗对国民经济的巨大影响,因此在节能检测方面应提高认识,实施全过程监控,对节能检测严格执行,依法推进建筑节能检测工作。另外建筑节能的新技术、新产品、新工艺、新建材的应用,对建筑节能的影响意义深远,所以节能检测的关键还在在新技术和新材料的开发上。
参考文献
[1]彦启森,赵庆珠.建筑热过程[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
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