1、毕业设计文献综述 建筑环境与设备工程 杭州市迎宾宾馆建筑空调和太阳能热水系统设计 一、前言部分 近几年，随着人们对建筑节能要求的不断提高，建筑围护结构的节能技术也在不断提高，建筑围护结构包括门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件，由于其暴露在外直接与自然界进行热量交换，其节能技术的实施直接关系到建筑节能的效果，对推行建筑节能意义巨大。 建筑围护结构节能设计主要是采用各种不同保温隔热措施来提高建筑外墙、屋面和门窗的热工性能。按照夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准设计的住宅。其采暖、空调制冷能耗是普通住宅的 50%， 其中围护结构节能占 25%。 建筑围护结构的节能措施，除可降低采暖、空调能耗外，还可提
2、供一个健康舒适的居住和工作环境。对不同围护结构节能技术方案进行热工性能实测表明，按节能标准设计的住宅与普通住宅相比，在夏季高温季节东西山墙及屋面内表面温度可降低 23 。而因节能措施增加投入可控制在建筑土建造价的1015%。根据节能标准中规定的工况条件计算 5 年内可收回成本 。 根据民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分 ) (J GJ 26 96) (以下简称节能标准 ) ,建筑物的耗热量不仅与其围护结构的外墙和屋 顶的构造做法有关 ,而且与其门窗、楼梯间隔墙、首层地面等部位的构造做法有关。但是 ,虽然节能标准规定了采暖居住建筑围护结构各部分的传热系数 ,目前仍有一些地区只强调单体建筑围
3、护结构的外墙和屋顶的保温 ,而忽视了其他部位对住宅节能效应的影响。另外 ,由对围护结构进行能耗分析和外保温节能量计算的结果可知 ,随着外墙保温层厚度的不断增加 ,节能效果的增加不再显著 ;当达到一定厚度后 ,节能效果将趋于不变。因此 ,我们必须重视建筑物各部位的构造做法对建筑节能的影响。 二、主题部分 1.外墙节能技术 在建筑中，外围护结构的热损耗较大，其 中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是实现建筑节能的主要方式。文献 1中概述建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法。外墙外保温是一种
4、新兴的保温技术，就是将保温材料置于主体围护结构的外侧，以达到保温隔热目的。外保温相比内保温，在技术较为合理，在使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料也有其明显的优越性。文献 2指出不管是在新建的结构工程，还是旧楼改造，都适用外保温技术；由于主体结构的外侧有外保温包的保 护，建筑主体结构也能受到保护，建筑物的寿命也会相应的延长；外保温技术还能让建筑结构的热桥大大减少，使其建筑的有效空间有所增加；最后，外保温技术还消除了冷凝，让居住的舒适度大幅度提高，因此，外保温技术是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。 文献 3陈述了 The climate in China is very diverse.
5、According to the national “Standard of Climatic Regionalization for Architecture” GB 50178-93 3, China is divided into the following zones based on climate characteristics: very cold, cold, hot summer and cold winter, hot summer and warm winter, and moderate. 经研究，进行外墙外保温，对严寒地区，能减小冬季负荷和增加夏季负荷，但对减小冬季热
6、负荷更有利，总体来说较节能；对寒冷地区，能减小冬季负荷和空调季冷负荷指标，但增加全年累计热 负荷，总体来说较节能；对夏热冬冷地区，能减小冬季负荷和空调季冷负荷指标，但增加全年累计热负荷，总体来说较节能，但节能效果不如寒冷地区；对夏热冬暖地区，能减小冬季负荷和增加夏季负荷，但对增大夏季冷负荷更明显，总体来说不节能。 建筑结构采用新型墙体 围护结构和内隔断结构，可以减少钢筋的用量。文献 4介绍建筑结构体系采用异型框架体系，围护结构和内隔断结构，没有采用粘土实心砖和粘土空心砖，全部应用新型墙体。这些新型墙体不仅加强了保温隔热性能，提高了建筑的整体节能效果，同时也减轻了荷载，减少了钢筋的用量，达到了节
7、 材的目的。 2.门窗节能技术 文献 5说明 Use the envelope as the first method of creating low-energy buildings. Using whole-building simulations, engineer the envelope to reduce purchased energy loads with features such as increased insulation, window tuning.在建筑物围护结构中，外窗是主要的 传热热桥。冬季，由于外窗传热系数大于外墙和屋面，且室内外传热温差较大，因此温差传热与
8、空气渗透传热成为建筑能耗的主要组成部分，而通过窗户进入室内的太阳辐射则有利于建筑的节能；夏季，由于室内外的温差较小，因此太阳辐射成为影响建筑空调能耗的主要因素。 文献 6指出由于建筑外门窗比墙体的传热系数大得多，同时考虑到采光性和经济性，故必须控制窗墙面积比。窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑屋高与开间定位线围成的面积）的比值。通常，窗户的传热系数大于同朝向墙体的热传系数。因此，建筑物的冷热耗量随窗墙面积比 的增加而增加，单纯从节约建筑能耗来讲，窗墙面积比越小越好。但其值太小，又会影响窗户的正常采光、通风，并存在利用太阳能问题。所以，窗墙面积比要根据不同地区的气候条件及不同的
9、朝向来确定。 文献 7指出 外窗对建筑能耗的影响与很多因素有关，如建筑窗墙比、窗户传热系数、遮阳系数和空气渗透系数等。对于普通建筑，外窗造成的能耗损失占冬季能耗的 35%左右，占夏季能耗的 50%左右；而满足节能标准的节能住宅，外窗造成能耗所占比例则分别为 35%和 60%左右。因此，要实现建筑节能，就必须合理控制各朝向窗户的窗墙比，选用中 空玻璃或 Low-E中空玻璃的断热铝合金窗或塑钢窗。为避免东西向夏季太阳辐射造成空调能耗增加，也可考虑采用不同的外遮阳措施。 窗户的保温、隔热性能要从几个方面来考虑。文献 8指出玻璃的导热系数大 ,薄薄的一层玻璃很容易流出或流入不能起到很好的保温效果 ,因
10、此必须考虑双层玻璃 ,中空夹层玻璃等保温性能好的玻璃来做窗户。文献 9提出窗框材料也要加以考虑 ,不论用什么材料做窗框 ,对框、墙间隙都应采用泡沫、塑料、岩棉等高效保温材料填充密实。如果是铝型材或钢型材的框必须对型材做断热处理 ,即将型材朝室内的一面和朝室外的一面断 开 ,用导热性差的材料将两者连接起来。文献 9提出发展使用塑料窗是有前途的 ,其造型美观保温性能好 ,但造价较高。对于夏热冬冷地区要安装上遮阳装置 ,采用复膜玻璃 ,从而达到减少太阳辐射透过窗户形成空调负荷。 3.屋顶节能技术 平屋顶围护结构相对墙体围护结构属于保温隔热的特殊薄弱环节 , 围护结构传热阻较小 , 建筑设备运行负荷大
11、、能耗高 , 室内热环境差。文献 10指出在屋顶围护结构中增设保温隔热材料层 , 其目的是提高平屋顶在典型季节的传热阻力 , 减小通过屋顶围护结构的热流强度 , 从而降低冬夏季节室内采暖降温设备的 运行负荷及能耗。根据保温隔热材料层与结构层的位置关系 , 围护结构的保温隔热构造有内外两种基本形式。综合冬夏两个典型季节平屋顶围护结构的传热特点 , 外保温构造的技术优点较为显著 , 工程适用性相对更强。 文献 11论述从屋面进入室内的热量占总围护结构的 70 %以上 ,但是种植屋面的种植系统却没有设置隔热层 ,因为种植屋面的植被不仅可以遮挡太阳光线 ,而且植物生长过程中的光合作用还能吸收太阳辐射
12、,变被动为主动 ,成为屋面的隔热层 ,并且具有比传统隔热层更明显的降温降湿效应。此外 ,植物所特有遮阳作用和蒸腾作用 ,减少夏季室外 空气与围护结构之间的热交换 ,使传入室内的热量大大减少。并且其表面的反射热小 ,长波辐射小 ,冬季又有良好的保温性能 ,室内的热量也不会通过屋面轻易的散失 ,真正能够做到冬暖夏凉。 倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。文献 12指出倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石和矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导
13、热系数将陡增，所以才出现了普通保温屋面中需在保温层上做 防水层，在保温层下做隔气层，从而增加了造价，使构造复杂化。其次，防水材料暴露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。 文献 13概述了在屋面节能设计中 ,首先要在满足人体健康舒适度要求的前提下 ,积极的采取各种节能措施 ,有效的减少能源消耗 ,尽量使用可再生的自然能源 ;其次 ,生态屋面在设计时 ,要充分考虑到屋面使用功能的灵活性、适应性 ,并且要易于维护。此外屋面的生态节能设计还要尽量减少污染物质的排放 ,减少城市的“热岛效应” ,真正做到“健康舒适、高效清洁、和谐优美 ”的生态建筑
14、。 4.地面节能技术 围护结构的组成部分之一 , 住宅建筑地面的热工性能直接影响着室内热环境和人体的热舒适度。对于节能建筑 , 和屋顶、外墙一样 , 应对地面采取必要的保温措施 , 以维持地面温度不至于过低 , 并尽量减少能耗 ,从而达到既节能 , 又提高室内生活热环境质量之目的。在讨论房屋系统的冷热负荷时 , 必须计及围护结构内地面表面温度的分布对热负荷的影响特别是当房屋与室外空气相邻的四周边缘部份地下土壤温度的变化相当大时 , 室内外通过地面交换的热量将有较大的数值。文献 14提出为了减少这种热量的交换 , 建筑工程上采用的办法通常是在地面铺设绝热材料对地面进行全面的绝热。 建筑室内热量通
15、过地面向室外传热是客观现实，工程应用中进行建筑物节能综合指标计算时都得考虑通过地面向室外散失的热量。文献 15指出地面上表面是空气边界层，地面下表面不是空气边界层而是土壤，与传热系数的术语不完全一致，无法计算其外表面换热阻 Re，但是基础持力层以下是厚厚的土壤，其热阻不可小觑。如果不考虑土壤的传热，也就不必有周边地面、非周边地面的区分了。 三、总结部分 在相同的室内外温差条件下 ,建筑围护结构保温隔热性能的好坏 ,直接影响到流出或 流入室内的热量的多少。建筑围护结构保温隔热性能好 ,流出或流入室内的热量就少 ,采暖、空调设备消耗的能量也就少 ;反之 ,建筑围护结构保温隔热性能差 ,流出或流入室
16、内的热量就多 ,采暖、空调设备消耗的能量也就多。我国现行的居住建筑节能设计标准对建筑围护结构保温隔热性能提出了明确的要求 ,按照节能设计标准的要求去设计 ,新建的居住建筑就能比具有传统围护结构的同类建筑节约 25 % 35 %的采暖、空调能耗 ,而且节能的潜力还十分巨大。 我国是一个人均资源短缺的国家 ,能源资源也是如此。节能是国家的一项基本政策 ,国家的节能法里明确提 出建筑要节能。无论是从环境保护的角度出发 ,还是从可持续发展的角度出发 ,在大规模兴建住宅的同时 ,必须积极开展建筑节能工作。所以提高建筑围护结构的保温隔热性能 ,依靠围护结构本身尽可能多的减低建筑使用能耗是个长期的过程 ,节
17、能的潜力也是十分巨大的 ,需要为之不断地付出努力。 四、参考文献 1郝明慧，高善峰，方燕：外墙外保温对我国各建筑气候分区的公共建筑空调负荷的影响 中国住宅设施 2010 年 09.01 期， P5154 2 孙立国：浅议建筑外墙保温技术及节能材料 J.中小企业管理与科技 (上旬刊 ), 2010 年 08 期 P3235 3Jing Liang, Baizhan Li, Yong Wu, Runming Yao： An investigation of the existing situation and trends in building energy efficiency managem
18、ent in China Oct2007, Vol. 39 Issue 10, p1098-1106, 9p 4 宫美丽：绿色建筑设计的探索 J中国住宅设施 , 2010 09 期， P121128 5Paul A. Torceilini. Ph.D., RE:Solar Technologies The Building Envelope .ASHRAE Journal; Apr2007, Vol. 49 Issue 4, p14-22, 6p 6刘双，唐福永：浅谈门窗节能 J河南建材 2010 05 期 ,P6778 7王海珠：建筑围护结构可节能 25% J 建筑时报 2005 0428
19、期 P5467 8杨丽：浅议建筑围护结构的保温问题 J林业科技情报 , 2004 03 期 P4549 9张云龙，姜美琴，李磊：建筑幕墙门窗玻璃光学热工性能检测技术 J门窗 , 2010 08 期 P2327 10 白宪臣 ，陈天丽， 张改新，刘怡燕：既有建筑物平屋顶围护结构节能评估与改造 J水电能源科学， 2010 08期 P4350 11许家涌，李振宇：浅谈生态建筑屋面与建筑节能 J山西建筑 2008 年 9 月第34 卷第 27 期 P3437 12 林寿巧：建筑屋面节能技术 J建筑监督检测与造价 2009,05第 5期 P203210 13 段义群：长江流域居住建筑围护结构隔热保温问题 J山西建筑 2008， 09,第 27期 P3438 14 崔宪普：室内地面表面温度场的计算 J湖南城建高等专科学校学报 2000 09第 3期 15肖文静，陈立民，马笑棣：建筑节能设计标准中地面热工性能指标商榷 J 建筑节能 2009 第 1 期 P7882
