[doc] 夏熱冬暖地區(qū)住宅建筑節(jié)能措施

1、夏熱冬暖地區(qū)住宅建筑節(jié)能措施2007年第4期(總第35卷第194期)no.4in2007(totalno.194,vo1.35)建筑節(jié)能節(jié)能技術(shù)energysavingtechn0logy夏熱冬暖地區(qū)住宅建筑節(jié)能措施唐平安,凌云:,曹榮光,(1.深圳市鵬城建筑集團(tuán)有限公司,深圳518040;2.香港華藝設(shè)計(jì)顧問(深圳)有限公司,深圳518031;3.北京市建筑工程研究院,北京100039)摘要:夏熱冬暖地區(qū)夏季能耗較高,其建筑節(jié)能的重點(diǎn)是降低夏季的空調(diào)能耗.自然通風(fēng)可以為居住建筑改善空氣品質(zhì),并最大限度的減少空調(diào)使用時(shí)間,改善室內(nèi)熱環(huán)境;而建筑外遮陽(yáng)技術(shù)也可以有效降低空調(diào)能耗,同樣可以減少空調(diào)

2、使用時(shí)間.在夏熱冬暖地區(qū)自然通風(fēng)和建筑外遮陽(yáng)技術(shù)是建筑節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)和重要組成部分關(guān)鍵詞:節(jié)能;自然通風(fēng);建筑外遮陽(yáng)中圖分類號(hào):tu201.5文獻(xiàn)標(biāo)志9.-a文章編號(hào):16737237(2007)04-001804energy-savingmeasuresofresidentialbuildingsinhotsummerandwarmwinterzonetangping-an,lingyoncaorong-guang.(1.pengchengconstructivegroup,ltd.,shenzhen518040,china;2.hongkonghuayidesigningconsultan

3、ts(shenzhen)limitedcompany,shenzhen518031,china;3.beijinginstituteofbuildingengineering,beijing100045,china)abstract:buildingsenergyconsumptionisveryhighins啪merofhntsnnl/erandwarmwinterz伽c.soitistheemphasestoreducethebuildingenergyconsumptioninthehotsummerandwarmwinterzoneforenergy-saving.naturalven

4、tilationcanimprovetheindoorairqualityofresidentialbuildingsandshortenaircondkioninghourmaximumly.andtheexternalsunshadecanimprovetheindoorthermalenvironmentandreducethebuildingenergyconsumption.therefore,naturalvenfilionandexternalsunshadealethekeytechnologiesandimportantcom?portentsinthehotsnnlnler

5、andwarnlwinterzoneforenergysaving.keywords:energy-saving;naturalventilation;externalsunshade0引言夏熱冬暖地區(qū)包括我國(guó)南方沿海的廣西,廣東,海南,臺(tái)灣,福建5省區(qū)和香港,澳門特別行政區(qū).該地區(qū)亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候特征明顯,既沒有嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)那樣的寒冬,也沒有夏熱冬冷地區(qū)那樣的高溫酷暑.收稿日期:2006.12-29該地區(qū)夏熱時(shí)間長(zhǎng)(一般410月).高溫高濕氣候持久,氣溫的年較差和日較差都較小.大部分地區(qū)從每年5月上旬至l0月中旬近半年的時(shí)間溫度均為l0以上,基本不用采暖.1月份平均氣溫在l0左右,7月

6、份平均氣溫為2529,全年最低氣溫在20”c以上的天數(shù)達(dá)到200天以上,太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈,日照時(shí)間長(zhǎng),冬季日照率普遍在35%以上,海南還超5】國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jgji34-2001.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)s】.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.(jgji342001.designstandardforenergyefficiencyofresidentialbuildingsininhotsummerandcoldwintzones】.chinabuildingindustrialpress,200106】國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jgj75-2003.夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)s】.中國(guó)建筑工業(yè)出版社

7、,2003.(jgj75?2003.designstandardforenergyefficiencyofresidentialbuildingsininhotsummerandwarmwinterzones】.chinabuildingindus一廿ialpress,2003.)187】孟慶林,張玉,張磊.熱氣候風(fēng)洞內(nèi)測(cè)定種植屋面當(dāng)量熱阻fj】.暖通空調(diào),2006,10:lllll3.(mengqinglin,zhangyu,zhanglei.measurementofequivalentthermalresistanceofplantedroofinhdt.ciimatewindtunne

8、lj】.heat-ingventilatingandairconditioning.2006,10:1llll3.)作者簡(jiǎn)介:唐鳴放(1957.),女,四川成都人,博士,教授,建筑節(jié)能與熱環(huán)境研究方向.單位地址:重慶市沙坪壩北街83號(hào)重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院(40oo45)聯(lián)系方式:023.65121769;e-mail:tmf過了50%.同時(shí),夏熱冬暖地區(qū)受海洋影響,白天風(fēng)大,從海洋吹向陸地;夜間風(fēng)速略低,從陸地吹向海洋,臺(tái)風(fēng)來襲時(shí)甚至可達(dá)12m/s.晝夜溫差較小,夏季也只有45,氣候條件優(yōu)于夏季悶熱,冬季陰冷潮濕的夏熱冬冷地區(qū)【”.夏熱冬暖地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高,空調(diào)安裝率,使用率高.其建筑

9、節(jié)能的重點(diǎn)是降低夏季的空調(diào)能耗.經(jīng)分析,在現(xiàn)有建筑能耗的基礎(chǔ)上節(jié)能50%是可能的【”.1節(jié)能現(xiàn)狀能耗驚人,熱環(huán)境較差.目前,該地區(qū)夏季降溫能耗主要是空調(diào)用電.據(jù)統(tǒng)計(jì),深圳市每百戶居民家庭空調(diào)器的擁有量1990年1.2臺(tái),1991年2.5臺(tái),到1994年底已達(dá)40臺(tái),現(xiàn)在很多新建樓宇已是戶戶有空調(diào),不少戶甚至34臺(tái).使用空調(diào)帶來的能耗相當(dāng)驚人,空調(diào)能耗已占全市用電量的1/3,而且峰谷耗電差達(dá)到2:1,造成住宅區(qū)供配電系統(tǒng)容量和投資顯著增大.若在住宅小區(qū)建設(shè)中不重視這一點(diǎn),夏季高溫天氣各戶空調(diào)的運(yùn)行將對(duì)供配電系統(tǒng)的正常工作造成嚴(yán)重沖擊,這方面的教訓(xùn)不少.廣州某住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)年年增容改線,但未趕

10、上空調(diào)器的增長(zhǎng)速度,年年高溫天氣不能正常供電.嚴(yán)重時(shí),1h跳閘斷電數(shù)次,入戶電壓不足180v,別說空調(diào)器,就連日光燈也不能啟動(dòng).大量電能損耗在線路上,危及電路安全,火險(xiǎn)頻繁,住戶十分不滿2.該地區(qū)陽(yáng)光強(qiáng)烈,但開發(fā)商只考慮景觀效果,住宅開窗面積越來越大,窗扇的可開啟面相對(duì)較小,結(jié)果通風(fēng)效果較差,而且未能充分考慮遮陽(yáng)設(shè)計(jì),造成進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)能量越來越多,不僅提高了室內(nèi)溫度,還帶來了嚴(yán)重的陽(yáng)光輻射.可見夏熱冬暖地區(qū)的能耗主要是夏季的空調(diào)用電,節(jié)能主要是指夏季的節(jié)能.而改善外墻熱工性能對(duì)于冬季采暖節(jié)能效果明顯,夏季空調(diào)的節(jié)能效果遠(yuǎn)小于冬季.由于夏熱冬暖地區(qū)冬季一般不采暖,建筑節(jié)能的重點(diǎn)是提高夏季室內(nèi)熱

11、環(huán)境質(zhì)量和降低空調(diào)能耗.因此,自然通風(fēng)和窗口外遮陽(yáng)技術(shù)應(yīng)作為夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行重點(diǎn)研究和開發(fā)應(yīng)用.夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的主要精力也應(yīng)放在自然通風(fēng)設(shè)計(jì)和窗口外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)上.2節(jié)能措施2.1自然通風(fēng)2.1.1自然通風(fēng)的條件自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)也要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件以及區(qū)域布局情況,設(shè)計(jì)建筑自然通風(fēng)之前應(yīng)先詳細(xì)考察當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)場(chǎng),溫度場(chǎng),大氣穩(wěn)定度,大氣相對(duì)濕度,大氣污染狀況等,同時(shí)由于風(fēng)環(huán)境與建筑設(shè)計(jì)兩者之間相互影響和制約,也要考察建筑群的規(guī)劃布局,空間構(gòu)式,朝向,間距等3.高層建筑比多層建筑更有優(yōu)勢(shì),因?yàn)楦邔咏ㄖ車諝馇鍧?由于遠(yuǎn)離地面,通風(fēng)流暢,塵埃密度低.有關(guān)資料表明,隨著樓層的

12、增高,空氣質(zhì)量為清潔的數(shù)量增加,二者呈正相關(guān).因此,高層建筑尤其是辦公樓更應(yīng)有效利用自然通風(fēng),但高層建筑應(yīng)考慮風(fēng)速過高帶來的影響4.2.1.2自然通風(fēng)的必要性調(diào)查發(fā)現(xiàn)住戶對(duì)空調(diào)房間感覺舒適的占93.2%,不舒適的占6.8%.感覺不舒適的首要原因是換氣不足.住戶對(duì)室內(nèi)空氣感覺潮濕的占6.6%,感覺適中的占88.4%,感覺干燥的占5%.住戶對(duì)住房的滿意率為80.7%,不滿意率為19.3%.不滿意的原因除周邊環(huán)境和面積外,自然通風(fēng)不好是重要原因,住宅布局次之.90%的住戶覺得客廳空氣好,另外10%覺得客廳空氣不好【”.非休息日家庭白天有人的占79.4%,多為老年人和小孩.休息日全天有人的占88.5%

13、,白天沒人晚上有人的占6.8%,白天有人晚上沒人的占2%.雖然家庭都有空調(diào),但白天住戶多喜歡開窗,采用自然通風(fēng)的方式降溫,尤其是老年人.白天不用空調(diào)的原因,不是因?yàn)楣?jié)省電費(fèi)等經(jīng)濟(jì)原因,而是感覺到開窗自然通風(fēng)比關(guān)窗開空調(diào)更舒適衛(wèi)生【”.自然通風(fēng)不僅可以有效改善室內(nèi)空氣品質(zhì),提高室內(nèi)的熱舒適性,在夏熱冬暖地區(qū)還可以最大限度地減少空調(diào)的使用時(shí)間,因此,建筑節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)之一是自然通風(fēng).2.1.3設(shè)計(jì)室內(nèi)舒適性指標(biāo)如表1所示.而亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候7月份平均氣溫為2529,在室外氣溫不高于29的情況,氣流組織合理,室內(nèi)通風(fēng)良好的情況是可以達(dá)到比較舒適的水平的,從而最大限度地減少空調(diào)的使用時(shí)間.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)調(diào)

14、查表明,外門窗關(guān)閉,既不通風(fēng)又不開空調(diào)時(shí),即便室內(nèi)溫度在26左右,人也感覺悶熱,室內(nèi)舒適性差.而在自然通風(fēng)狀態(tài)下,只要室內(nèi)溫度不超過29,相對(duì)濕度不超過80%,都會(huì)感覺比較舒適,即使有些微熱感,也不覺得難受,不會(huì)影響人的正常工作和學(xué)習(xí)【”.表1夏季建筑室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量與衛(wèi)生換氣次數(shù)自然通風(fēng)氣流路線應(yīng)流過人經(jīng)?；顒?dòng)的范圍,而且要造成一定的風(fēng)速,風(fēng)速以(0.31.0)m/s為最好.而房間開口尺寸的大小直接影響風(fēng)速和進(jìn)風(fēng)量.據(jù)測(cè)定,當(dāng)開口寬度為開間寬度的1/32/3,開口的大小為地板總面積的15%25%時(shí),通風(fēng)效率最佳6】.可以通過一個(gè)實(shí)例計(jì)算來看自然通風(fēng)的效果如何.以一個(gè)l2915mz臥室或客廳為例

15、,有兩面外窗,按室內(nèi)有3人計(jì)算,室內(nèi)熱源包括:人員顯熱51w*3,電視65w,冰箱93w,經(jīng)計(jì)算得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量為2666w,其eo(#b墻傳熱系數(shù)按2.5w/(m?k),屋頂傳熱系數(shù)按1.0w/(m2.k),外窗傳熱系數(shù)按4.54w/(m2.k)計(jì)算),可以根據(jù)式(1)川計(jì)算出除去室內(nèi)余熱所需的風(fēng)量.而恙kg/()式中:g通風(fēng)量,kg/s,室內(nèi)顯熱量,l(j,1.01干空氣定壓比熱,kj/kg?k,室內(nèi)溫度,取29,進(jìn)風(fēng)溫度,取28.根據(jù)此式可求得近似送風(fēng)量,但誤差不大.計(jì)算得到通風(fēng)量為4103ms/h,按1.0m/s風(fēng)速計(jì)算通風(fēng)面積為1.14m.2.2外遮陽(yáng)技術(shù)2.2.1遮陽(yáng)的作用據(jù)圖l

16、外窗逐時(shí)負(fù)荷的變化曲線,可以看出通過外窗的傳熱主要是太陽(yáng)輻射熱,傳熱部分溫差不大,因此外窗外遮陽(yáng)是夏季節(jié)能的另一個(gè)重點(diǎn).7圳9”94ll:4814:12163619.00時(shí)間-.o-窗戶形成的總負(fù)荷一日射得熱冷負(fù)荷+瞬時(shí)傳熱負(fù)荷圖i外窗逐時(shí)負(fù)荷的變化曲線降低建筑外窗夏季的輻射透過率是最有效的節(jié)能措施.最值得重視的是夏季對(duì)外窗采取遮陽(yáng)措施,使太陽(yáng)輻射透過率降低到o.2,與沒有采取遮陽(yáng)措旌時(shí)相比,空調(diào)耗電率顯著減少.采用遮陽(yáng)后空調(diào)耗電量比原來低6.78kwh/m,節(jié)能率高達(dá)38.02%t(如圖2).3墨2至211鞭j卜空調(diào)年耗電量采暖年耗電量夏季無(wú)遮陽(yáng)夏季有遮陽(yáng)圖2夏季有無(wú)遮陽(yáng)的全年能耗量比較采取

17、遮陽(yáng)等措施,降低夏季外窗的輻射透過率,不但可大幅度地降低空調(diào)的能耗,還可以明顯改善自然通風(fēng)的室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明,有效的遮陽(yáng),可使室內(nèi)空氣最高溫度降低1.4,平均溫度降低0.7;使室內(nèi)各表面溫度下降1.2【”,從而延長(zhǎng)自然通風(fēng)的時(shí)間,減少使用空調(diào)的時(shí)間,達(dá)到更優(yōu)地節(jié)能效果.2.2.2建筑遮陽(yáng)的類型與分析目前,遮陽(yáng)措施很多,可概括為三大類:利用綠化遮陽(yáng),結(jié)合建筑構(gòu)件處理的遮陽(yáng)和專門設(shè)置的遮陽(yáng).結(jié)合建筑構(gòu)件處理的方法常見的有.力口寬挑檐,外廊,凹廊,陽(yáng)臺(tái),懸窗等.專門設(shè)置的遮陽(yáng)包括水平遮陽(yáng),垂直遮陽(yáng),綜合遮陽(yáng),擋板遮陽(yáng),百葉內(nèi)遮陽(yáng),內(nèi)遮陽(yáng)加鍍膜,活動(dòng)百葉外遮陽(yáng)等.上述的遮陽(yáng)措施還可分為兩類

18、,外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng).內(nèi)遮陽(yáng)(軟百葉或窗簾)效果很差,因?yàn)闊彷椛淇梢灾苯油高^玻璃進(jìn)入室內(nèi),使遮陽(yáng)構(gòu)件升溫,并以長(zhǎng)波輻射和對(duì)流的形式向室內(nèi)散熱.長(zhǎng)波輻射很難透過玻璃到達(dá)室外,如果內(nèi)部的遮陽(yáng)構(gòu)件不是白色或銀色反射窗簾,情況會(huì)更差.所以不能依靠窗戶內(nèi)部的遮陽(yáng)設(shè)施來降低熱輻射的影響.遮陽(yáng)設(shè)施的功能要求隨著地區(qū)和氣候的不同而不同,除了不同地區(qū)太陽(yáng)的高度角和方位角以及輻射強(qiáng)度不同外,還要注意天空中太陽(yáng)的運(yùn)行軌跡和輻射強(qiáng)度并不是與年氣溫變化相對(duì)應(yīng)的,因此固定的遮陽(yáng)裝置并不總是有效的.然而據(jù)調(diào)查實(shí)際使用外遮陽(yáng)的用戶較少.住戶多用布窗簾遮陽(yáng),占73.7%,采用百葉窗簾遮陽(yáng)的占10.9%,遮陽(yáng)篷的占4.8%t(如圖3

19、).布窗簾遮陽(yáng)一百葉窗簾遮陽(yáng)口遮陽(yáng)蓬圖3夏季住戶遮陽(yáng)方式調(diào)查示慝圖3實(shí)例深圳市振業(yè)城為夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能示范工程,通過改善小區(qū)自然通風(fēng)條件,增大外窗可開啟面積,提高房間的通風(fēng)效率;并在東,西,南方向采用low.e中空玻璃窗,將其遮陽(yáng)性能提高了2倍;此外,還采用大陽(yáng)臺(tái)和屋檐,樹木,建筑本體,活動(dòng)外遮陽(yáng)棚等遮陽(yáng)措施.振業(yè)城一期住宅建筑面積總計(jì)12.13萬(wàn)rn.因此,單位建筑面積增加造價(jià)約206元/m.如果不包括太陽(yáng)能熱水器的投資,則節(jié)能設(shè)計(jì)增加的造價(jià)約177元/m:,增加建筑成本7.1%,每年節(jié)省電費(fèi)28元/m2,增量成本回收期6.5年.如不用雙層low.e玻璃,則造價(jià)可以降到120元/m左右8

20、.環(huán)境效益也非?？捎^,初步估計(jì)該小區(qū)采用一系列技術(shù)措施每年可減少向大氣排放co25000t,so:120t,co45t,no7t,hc10t,煙塵20t,對(duì)當(dāng)?shù)卮髿馕廴酒鸬接行У姆乐巫饔?由此減少的環(huán)境治理費(fèi)用約為200萬(wàn)元.若深圳所有新建建筑實(shí)施節(jié)能后每年湖鯽枷瑚湖鯽枷瑚.事,挺斌可減少環(huán)境治理費(fèi)用約2億元【8.4結(jié)語(yǔ)通過以上探討,可以看出自然通風(fēng)可以為居住建筑改善空氣品質(zhì),并最大限度地減少空調(diào)使用時(shí)間,改善室內(nèi)熱環(huán)境;而建筑外遮陽(yáng)技術(shù)也可以有效降低空調(diào)能耗,同樣可以減少空調(diào)使用時(shí)間.總之,在夏熱冬暖地區(qū)自然通風(fēng)和建筑外遮陽(yáng)技術(shù)是建筑節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)和重要組成部分.參考文獻(xiàn):1】付祥釗,侯余波

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22、andwarmwinterzonej】_wallmaterialinnovation&energysavinginbuildings,2004,1.)3】唐春雨福州夏季風(fēng)環(huán)境與居住建筑節(jié)能的探討.福建建筑.2006,1.(tangchunyu.analysisonsummerwindenvironmentandener-gy-savingresidentialarchitecture.fuanarchitecture&construction,2006,1.)4鞠幼華,李世娟,胡志恒.高層手術(shù)室利用自然通風(fēng)氏細(xì)菌數(shù)的觀察j】_中華醫(yī)院感染學(xué)雜志,.2003,13

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25、gysavingmodelofsuccessj】.guangdongconstructioninformation,2006,7.)作者簡(jiǎn)介:管理工作.單位地址:聯(lián)系方式:唐平安(1973一),男,四川安岳縣人,工程師,從事建筑工程深圳l市福田區(qū)農(nóng)林路鑫竹苑大廈a2205(518040075583098833;email:dsyuu德國(guó)住宅廣泛利用太陽(yáng)能德國(guó)在建筑節(jié)能上的最大手筆是開發(fā)太陽(yáng)能住宅.目前在德國(guó),不僅單體住宅,即一家一戶的小型樓房或別墅可以使用太陽(yáng)能供暖和保證熱水的供應(yīng),而且集體住宅或多戶型的公寓住房也可使用太陽(yáng)能.最近又有消息報(bào)道說,慕尼黑的一家城市居民住房公司已經(jīng)開始用太陽(yáng)能技術(shù)改造傳統(tǒng)住房,這意味著無(wú)力自建住房或無(wú)力購(gòu)買住房的租房群體和低收入家庭,也開始逐步享受免費(fèi)的熱水供應(yīng)和暖氣供應(yīng).慕尼黑市政府的做法是,改造先從廉租房開始,那里的住戶是享受國(guó)家福利補(bǔ)貼的人群.對(duì)這部分人住房改造的投資,實(shí)際上也是在減輕國(guó)家的負(fù)擔(dān),否則國(guó)家也要拿出相當(dāng)大的開支對(duì)他們的取暖和供熱予以補(bǔ)貼.開發(fā)太陽(yáng)能住宅在技術(shù)上已經(jīng)不成問題,制約太陽(yáng)能住宅發(fā)展主要是制度或體制問題,即誰(shuí)來投資的問題.由于成本等問題,開發(fā)商和住宅出租公司都沒有太大的積極性投資太陽(yáng)能住宅建設(shè),