《北川災(zāi)后重建城鄉(xiāng)建筑節(jié)能導(dǎo)則》研究_圖文

1、建設(shè)科技27在建筑節(jié)能與新能源的利用是保證我國實現(xiàn)城鄉(xiāng)可持續(xù)發(fā)展的重要工作基礎(chǔ)。我們在編制北川災(zāi)后重建城鄉(xiāng)建筑節(jié)能導(dǎo)則過程中,重點突出建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性能改善以及系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計,結(jié)合被動式與主動式節(jié)能設(shè)計,在充分考慮當(dāng)?shù)貧夂?、資源條件,經(jīng)濟(jì)水平與生活習(xí)慣的情況下,積極引導(dǎo)當(dāng)?shù)亟ㄖ目沙掷m(xù)發(fā)展。北川縣震前居住建筑室內(nèi)冬季陰冷潮濕、夏季悶熱,其室內(nèi)熱環(huán)境亟待改善;公共建筑能耗浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。因此,在災(zāi)后重建中,針對不同功能類型的建筑,通過改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性北川災(zāi)后重建城鄉(xiāng)建筑節(jié)能導(dǎo)則研究清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系楊銘楊旭東燕達(dá)以北川縣災(zāi)后重建為契機,制定合理的城鄉(xiāng)建筑節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則,將對實現(xiàn)“新北川的可持續(xù)發(fā)展

2、”起到重要作用。本文分別針對居住建筑與公共建筑,找出亟待解決的突出問題,結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況,選用合理的評價指標(biāo),通過模擬與調(diào)研相結(jié)合的方式,確定了圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱限值與系統(tǒng)用能定額指標(biāo),對當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能將起到一定指導(dǎo)作用。能以及系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計,達(dá)到被動式與主動式結(jié)合調(diào)節(jié)室溫的目的。在建筑設(shè)計研究中,充分利用當(dāng)?shù)貧夂?、資源條件,考慮當(dāng)?shù)厍袑嵉慕?jīng)濟(jì)水平與生活習(xí)慣,使建筑設(shè)計能夠最大限度地滿足當(dāng)?shù)厝嗣駥κ覂?nèi)熱環(huán)境需求,同時不帶來能源負(fù)擔(dān)。震前建筑結(jié)構(gòu)特點及主要室內(nèi)環(huán)境問題四川省北川縣地處川西高原與四川盆地之間,處于中國東部亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)的西部邊緣與高原干熱河谷氣候交匯地帶,屬夏熱冬冷地區(qū)。近五年氣象數(shù)據(jù)

3、顯示,全年平均氣溫16 北川新縣城住宅建設(shè) 黃少宏/攝城鎮(zhèn)篇 特T h e左右,夏季氣溫不高于30,但冬季氣溫最低可達(dá)1;雨量充沛,空氣相對濕度較高,全年基本維持在80%左右;太陽輻射強度低,輻射量少,屬太陽能利用第類地區(qū)。地震前,北川縣城鎮(zhèn)居住建筑與公共建筑具有夏熱冬冷地區(qū)一般建筑的特點,在建筑形式、結(jié)構(gòu),以及建材選擇上與中國其他地區(qū)基本無區(qū)別。在鄉(xiāng)村居住建筑中,傳統(tǒng)羌族建筑具有一定的特色,當(dāng)?shù)氐湫颓甲褰ㄖ缘飿?、石砌房、索橋、棧道和水利筑堰等最著名。但隨著羌族與漢族文化的融合,羌族建筑已多是“漢羌合璧”形式或現(xiàn)代化磚砌建筑。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性能方面,當(dāng)?shù)亟ㄖ静捎?4cm厚磚墻,且無任何保溫

4、隔熱措施;窗戶多采用單層窗,尤其存在一些年久失修的單層木窗,其保溫性能與密封性能欠佳;屋頂結(jié)構(gòu)簡單,尤其是村鎮(zhèn)居住建筑的屋頂,僅采用木龍骨上添加瓦片的形式,保溫隔熱性能極差。圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性能是影響室內(nèi)熱環(huán)境的重要因素之一,在上述圍護(hù)結(jié)構(gòu)下,其室內(nèi)熱環(huán)境很難滿足需求,根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑室內(nèi)能耗研究,當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)居住建筑冬季室內(nèi)低于10的小時數(shù)大約為78%,最冷月(1月的室內(nèi)平均氣溫只有8.5,大多數(shù)居民感覺冬季室內(nèi)寒冷。根據(jù)北川縣村鎮(zhèn)居住建筑室內(nèi)熱環(huán)境實地調(diào)研數(shù)據(jù)分析,冬季白天有51%村鎮(zhèn)居民感到寒冷或者太冷,在冬季夜間這一比例竟然達(dá)到97%,而且多數(shù)居民感覺冬季室溫僅有45,房間陰冷潮濕。圍護(hù)

5、結(jié)構(gòu)熱性能欠佳以及空調(diào)系統(tǒng)的不合理設(shè)計,同樣導(dǎo)致多數(shù)公共建筑為了維持室內(nèi)熱環(huán)境需求,造成過多不必要的能源浪費。簡言之,該地區(qū)居民對室內(nèi)熱環(huán)境不滿意,尤其認(rèn)為冬季室內(nèi)過于寒冷。另外,公共建筑有進(jìn)一步降低能耗的潛力。因此,如何改善建筑冬季室內(nèi)熱環(huán)境、降低建筑能耗就分別成為居住建筑和公共建筑節(jié)能設(shè)計中亟待解決的問題。城鄉(xiāng)建筑節(jié)能設(shè)計框架建筑節(jié)能的目的在于改善室內(nèi)熱環(huán)境的同時,不增加能源與環(huán)境的負(fù)擔(dān),因此,該部分設(shè)計工作最重要的原則為因地制宜,即必須立足于當(dāng)?shù)貧夂驐l件、資源條件、居民生活方式及經(jīng)濟(jì)水平等實際情況。例如,當(dāng)?shù)鼐幼〗ㄖo統(tǒng)一供暖措施,在室溫?zé)o法滿足需求時,居民常采用如電熱毯、電熱扇等局部供

6、暖措施。這種“部分時間、部分空間”的供暖方式有利于保持低能耗水平,同時符合當(dāng)?shù)鼐用竦慕?jīng)濟(jì)收入水平與長期形成的生活習(xí)慣。此種行為模式應(yīng)大力倡導(dǎo)。不同建筑類型具有不同的建筑形式與功能分區(qū),這與建筑節(jié)能設(shè)計具有很強的關(guān)聯(lián)性,因此建筑節(jié)能導(dǎo)則設(shè)計應(yīng)根據(jù)不同的建筑類型及其實際特點,有的放矢地進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。居住建筑與公共建筑無論在建筑形式、功能分區(qū)、使用特點等具有各自鮮明的特點,因此將此兩類建筑分別進(jìn)行節(jié)能設(shè)計,以下分別說明各類建筑的導(dǎo)則設(shè)計思路(如圖1所示。對于居住建筑來說,宜通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性能改善、自然通風(fēng)等被動式等方式調(diào)節(jié)室溫,主要解決冬季室內(nèi)熱環(huán)境改善問題。根據(jù)當(dāng)?shù)匾话憔幼〗ㄖ奶攸c,室內(nèi)熱環(huán)境主

7、要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能以及室內(nèi)人員開門開窗的行為模式確定,因此居住建筑節(jié)能設(shè)計主要評價圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能,同時提出綠色健康的行為模式。當(dāng)?shù)匾话憔幼〗ㄖo空間供暖措施,因此熱環(huán)境改善評價采用“低溫小時數(shù)”與“高溫小時數(shù)”作為評價指標(biāo)?！暗蜏匦r數(shù)”為房間無任何空間供暖及空氣調(diào)節(jié)措施下,室內(nèi)溫度不滿足設(shè)定值的小時數(shù);“高溫小時數(shù)”為房間無任何空氣調(diào)節(jié)措施下,室內(nèi)溫度不滿足設(shè)定值的小時數(shù)。對于公共建筑,通常有空間供暖及空氣調(diào)節(jié)的需求,而且建筑照明、能源動力系統(tǒng)、設(shè)備運行等能耗在建筑耗能中占有相當(dāng)?shù)谋壤?因此建筑節(jié)能需要由兩部分來考慮。首先,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計需節(jié)能,此部分可以選用“建筑累計負(fù)荷”作為評

8、價指標(biāo)。其次,建筑系統(tǒng)(包括空調(diào)、照明、設(shè)備運行等設(shè)計需節(jié)能,此部分選用“用能定額”作為評價指標(biāo)。綜合上述兩部分節(jié)能設(shè)計,最終將合理的“用能定額”作為系統(tǒng)合理選取與運行模式控制的基礎(chǔ)指標(biāo),真正做到“建筑節(jié)能”。圖1建筑導(dǎo)則設(shè)計框架1、城鄉(xiāng)居住建筑節(jié)能導(dǎo)則研究室內(nèi)熱環(huán)境改善目標(biāo)直接影響居住建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱限值,而傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計室溫(冬季18,夏季26不適合當(dāng)?shù)鼐用竦纳钅Ｊ脚c經(jīng)濟(jì)水平,更加符合實際的室內(nèi)熱環(huán)境改善目標(biāo)需要綜合當(dāng)?shù)毓┡问?、室溫心里預(yù)期、生活方式等眾多因素。依據(jù)研究框架和震后對當(dāng)?shù)氐膶嵉卣{(diào)研結(jié)果,城鄉(xiāng)居住建筑室內(nèi)熱環(huán)境改善目標(biāo)宜為:(1城鎮(zhèn)居住建筑全年主要功能房間(臥室、起居室

9、基礎(chǔ)室溫低于10的小時數(shù)(低溫小時數(shù)比現(xiàn)有居住建筑減少50%,同時夏季主要功能房間基礎(chǔ)室溫高于30的小時數(shù)(高溫小時數(shù)不大于現(xiàn)有居住建筑。(2村鎮(zhèn)居住建筑全年主要功能房間(臥室、起居室基礎(chǔ)室溫低于8的小時數(shù)(低溫小時數(shù)比現(xiàn) 有 居 住 建 筑 減 少 60% , 同 時 夏28建設(shè)科技季主要功能房間基礎(chǔ)室溫高于30的小時數(shù)(高溫小時數(shù)不大于現(xiàn)有居住建筑。城鄉(xiāng)居住建筑室內(nèi)熱環(huán)境改善目標(biāo)不同,主要由于城鎮(zhèn)與農(nóng)村居民生活方式、對室內(nèi)溫度期望值、以及經(jīng)濟(jì)水平等差異造成的。在上述室內(nèi)熱環(huán)境目標(biāo)下,建立相應(yīng)的典型建筑模型,利用建筑熱環(huán)境及能耗模擬軟件DeST-h,著重對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱性能進(jìn)行優(yōu)化,最終得到

10、合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值,指導(dǎo)當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能設(shè)計。表1 城鎮(zhèn)居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)(K【W(wǎng)/(m2K】和熱惰性指標(biāo)(D表2 村鎮(zhèn)居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)(K【W(wǎng)/(m2K】和熱惰性指標(biāo)(D注:當(dāng)?shù)囟嘤修r(nóng)家樂,因此村鎮(zhèn)居住建筑有“自住型”與“服務(wù)型”之分,二者建筑使用特點不同,需分別考慮。2、城鎮(zhèn)公共建筑節(jié)能導(dǎo)則研究談及公共建筑節(jié)能,用何種評價指標(biāo)來評估一個建筑是否節(jié)能,這是建筑節(jié)能工作的基本問題。目前,大致有四種方式來評價建筑是否節(jié)能: (1查對技術(shù)清單的方法;(2考察可再生能源比例;(3考察能源利用效率;(4考察建筑能源數(shù)據(jù)。前三種方式極易造成所謂高新技術(shù)的不合理利用,最終導(dǎo)致所謂的高

11、科技綠色建筑能耗居高不下的怪現(xiàn)象。而建筑節(jié)能的目標(biāo)是在滿足建筑使用功能的前提下,將建筑能耗控制在一定的合理水平上。因此,利用建筑能源數(shù)據(jù)(也可稱為“用能定額”是評價建筑是否節(jié)能的最直接、最有效、最公平的方法,“用能定額”也就成為判斷建筑節(jié)能與否的基本準(zhǔn)則。用能定額可以實現(xiàn)公共建筑在項目立項階段、方案設(shè)計與方案投標(biāo)階段、施工圖設(shè)計階段、工程竣工驗收階段,以及運行管理階段的全過程節(jié)能管理,是今后我國公共建筑節(jié)能的未來發(fā)展趨勢。目前,我國已經(jīng)出臺相關(guān)法律法規(guī)推廣公共建筑用能定額管理,如中華人民共和國節(jié)約能源法,公共機構(gòu)節(jié)能條例和民用建筑節(jié)能條例。用能定額指標(biāo)的確定需要根據(jù)公共建筑的建筑形式,使用特點,當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源條件等情況確定?；趯υ摎夂騾^(qū)大量不同類型公共建筑的分項能耗測試與調(diào)研數(shù)據(jù),結(jié)合模擬工具,分析測試數(shù)據(jù)中的不合理能耗部分,并將此部分能耗去除掉,最終得到合理的各項用能定額指標(biāo),并可根據(jù)分項用能定額指標(biāo)或總用能定額指標(biāo)(各分項用能定額的疊加,對各類建筑實施建筑節(jié)能管理?；诋?dāng)?shù)貙嶋H情況,不同類型公共建筑用能定額指標(biāo)如下表所示。結(jié)語以北川縣災(zāi)后重建為契機,制定合理的城鄉(xiāng)建筑節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則,將對實現(xiàn)“新北川的可持續(xù)發(fā)展”起到重要作用。本文分別針對居住建筑與公共建