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某教學樓建筑節(jié)能設計目錄TOC\o"1-3"\h\u2616摘要 I28338一、緒論 116114(一)課題的背景及來源 112056(二)論文框架 128196(三)研究內容與創(chuàng)新點 111260二、建筑節(jié)能設計相關理論 117708(一)建筑節(jié)能設計的定義 130305(二)建筑節(jié)能設計的分類 219871(三)建筑節(jié)能設計特點 29153(四)建筑功能 230841三、建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析 329924(一)建筑節(jié)能發(fā)展狀況 320510(二)建筑節(jié)能存在的問題 319571(三)建筑節(jié)能存在的原因 428438(四)建筑節(jié)能的對策 615160四、教學樓建筑節(jié)能設計原則 72531(一)建筑節(jié)能 722302(二)建筑能源消耗 73180(三)建筑安全 831599(四)建筑可持續(xù)性 94046五、教學樓的建筑節(jié)能設計 1017389(一)教學樓建筑的總體布局 1021386(二)教學樓的建筑負荷分配 108568(三)建筑節(jié)能的系統(tǒng)利用 2117423六、結論 233476參考文獻 24某教學樓建筑節(jié)能設計摘要:現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的理念已經(jīng)深入人心,許多家電的使用都是以綠色環(huán)保為主。而油電混合等節(jié)能減排的車輛,更是當今社會發(fā)展的必然趨勢。因此,建筑節(jié)能的概念既體現(xiàn)了綠色建筑的特征,又體現(xiàn)了時代的要求。在本文的研究中,將介紹建筑節(jié)能設計方面的內容,并結合一棟教學樓進行案例分析,希望能對未來的建筑節(jié)能減排工作有所借鑒。關鍵詞:建筑設計;綠色節(jié)能設計;教學樓一、緒論(一)課題的背景及來源就當下來看,由于大氣污染、光污染和電磁污染等污染,對地球的生態(tài)環(huán)境造成了空前的沖擊。我國北部的沙塵暴和中東的地面崩塌,均源于生態(tài)系統(tǒng)的破壞。隨著世界工業(yè)的持續(xù)發(fā)展,不僅出現(xiàn)了能源問題,更是由于人類對環(huán)境的過度開發(fā),以及對環(huán)境的污染。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布的2018年的數(shù)據(jù),可以發(fā)現(xiàn),全世界百分之四十的陸地被建筑廢棄物占據(jù),累積了超過百分之三十四的建筑垃圾。人類在建設活動中所使用的天然資源占據(jù)了全球資源的百分之五十,因此,很顯然,人類無休止的浪費資源的行為以及未來的建筑發(fā)展必然會造成巨大的能耗。我國目前的節(jié)能工作還很繁重,因此,在我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略中,建筑節(jié)能顯得尤為重要。近年來,國內外學者對自然資源的開發(fā)利用,使我國的資源得到了有效的利用,降低了對環(huán)境的污染,從而減輕了地球環(huán)境的惡化,達到了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展??偟膩碚f,建設綠色、生態(tài)型建筑行業(yè)已成為當務之急,在此基礎上,本文對建筑節(jié)能設計的內涵進行深入的探討。(二)論文框架本文著重對當前我國高校建筑節(jié)能的現(xiàn)狀與問題進行了分析,并對其原因進行了分析,在此基礎上提出了相應的對策。(三)研究內容與創(chuàng)新點根據(jù)我國當前建筑節(jié)能發(fā)展的情況,對教學樓的節(jié)能設計原理進行了分析,并結合實際案例進行了研究。二、建筑節(jié)能設計相關理論(一)建筑節(jié)能設計的定義建筑節(jié)能是指在建筑規(guī)劃設計過程中,貫徹節(jié)約能源的原則,運用節(jié)能技術、工藝、設備、材料和產品,改善建筑的保溫隔熱和采暖,減少空調制冷系統(tǒng)的效率,并使用可再生能源來減少因大量熱量的消耗所造成的不必要的浪費。本文從場地規(guī)劃和建筑單體設計兩個角度論述了建筑節(jié)能的問題。節(jié)能建筑就是要符合低能耗和低污染以及綠色可持續(xù)發(fā)展的理念,節(jié)能建筑設計需要減少污染和節(jié)約能耗的前提下達到綠色環(huán)保的要求。伴隨著可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保等概念的不斷深入,我們在進行設計工作時,除了需要考慮到建設時能源的消耗之外,還要注重建筑材料和建設設備的選用,盡量選用低能耗建筑設備來達到節(jié)能的效果。同時在進行設計工作時,還要把握好使用者對于建筑的利用狀況,明確二氧化碳排放量和排放方式,這樣才能確保建筑的低碳性?,F(xiàn)如今,建筑是否符合環(huán)保要求,是人們在選擇建筑時的重要影響因素,若人們對于節(jié)能建筑的要求較高,則對應的設計工作就會具有良好的市場和廣泛的前景。(二)建筑節(jié)能設計的分類(1)建筑節(jié)能技術從建筑圍護結構、建筑結構、材料、門窗、機械設備等多個角度,探討建筑綠色建筑的設計思路和技術措施。為使用者提供高效、舒適、健康的使用空間,以達到節(jié)能發(fā)展的目的。(2)可再生技術即通過大力開發(fā)可再生能源,如太陽能、通風等,達到最大限度地保護環(huán)境、節(jié)省資源、減少污染,進而提高社會和自然生態(tài)環(huán)境的保護力度。(3)空間優(yōu)化在此基礎上,運用有關的計算機軟件,對已有的設計成果進行計算和分析,以達到最優(yōu)的效果,從而達到更有針對性的綠色建筑設計,并有前瞻性地解決今后在實際應用中遇到的問題,確保綠色建筑的安全、有效地運作。(三)建筑節(jié)能設計特點建筑節(jié)能概念是指在住宅小區(qū)的設計中,采用一套科學、可持續(xù)的設計方案,以達到居住者居住舒適的目的。而建筑節(jié)能技術、建筑材料工藝、節(jié)能設備等方面的設計思想則涉及到了更廣泛的領域。例如,在住宅小區(qū)的規(guī)劃、設計、施工、新建、擴建等方面,采用新型的墻體材料,采用高效的采暖、空調系統(tǒng),既能節(jié)約能耗,又能提高節(jié)能效果。因此,本文所提到的住宅建筑節(jié)能,其目標在于更好地改善能源利用率,進而提高建筑材料的利用率。(四)建筑功能節(jié)能建筑的目的,就是為了讓設計師們能夠利用土地、植物和水資源,為人們提供一個安全、舒適的居住環(huán)境。因此,在進行綠色建筑設計時,應充分考慮節(jié)能與環(huán)保。尤其是在住宅的設計上,要盡量減少對環(huán)境的損害,做到節(jié)約能源,做到綠色發(fā)展,這樣才能在小區(qū)建成后,滿足人們的生態(tài)要求。節(jié)能建筑就是在將建筑物分區(qū),朝向,間距和居住對象等因素合理規(guī)劃后,最大限度地利用自然資源,通過設置節(jié)能設施使用太陽能和風能等清潔能源,使資源消耗達到最小。節(jié)能建筑對于環(huán)境要求較為苛刻,一般情況下,各地區(qū)自然環(huán)境的差異決定著節(jié)能建筑種類的差異。如一個地方常年平均光照很好,則該地方節(jié)能建筑能充分利用太陽能,若一個地方常年風量較大,則可考慮修建能更多地利用風能。但在建設節(jié)能建筑時還應重視節(jié)能與土地資源,建筑材料,環(huán)境等因素的聯(lián)系,否則就會有悖于節(jié)能建筑節(jié)能環(huán)保之初衷。三、建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析(一)建筑節(jié)能發(fā)展狀況我國每年新建住房面積達二十億平方米,其中百分之八十以上是高耗能建筑。隨著我國城市建設的不斷發(fā)展和人民群眾對居住環(huán)境的需求不斷提高,建筑能耗將會迅速增長,并且在我國的能源消費中占有很大比重。隨著建筑工業(yè)的高能耗和環(huán)境負擔的加重,對環(huán)境的損害越來越大,越來越多的人開始意識到,建設可持續(xù)發(fā)展是解決環(huán)境污染和能源危機的重要途徑。在二十一世紀,人類倡導可持續(xù)發(fā)展,解決環(huán)境污染和能源危機。它是從傳統(tǒng)的高消費方式向高效率、綠色發(fā)展方式轉變的關鍵。而節(jié)能型建筑屬于綠色建筑,它是根據(jù)區(qū)域氣候的不同而設計的,所以它更具針對性和地區(qū)性。(二)建筑節(jié)能存在的問題(1)節(jié)能設計方案不準在建筑節(jié)能設計初期,由于缺乏對建筑物的總體結構及實際能源消耗狀況進行有效的分析,導致了建筑節(jié)能設計的片面性,一味地采用單一化的方法進行節(jié)能設計,勢必會對建筑的節(jié)能設計產生負面的影響。同時,由于各種建筑物的各種設備在長期使用中都存在著電能消耗過大的問題,從而影響到建筑的節(jié)能效果和可持續(xù)發(fā)展的內涵,從而導致了建筑節(jié)能設計出現(xiàn)問題。(2)自然資源利用率低在進行建筑節(jié)能設計時,只對建筑物的體系、結構進行了有效的調節(jié),而不能根據(jù)建筑物的實際用途來有效地控制資源的利用。而且,由于建筑節(jié)能設計方案不夠合理,各種潔凈、無污染的資源在建筑節(jié)能設計中的使用效率降低,從而影響各種設施的使用效果和節(jié)能環(huán)保。同時,由于各種因素的影響,使得建筑的節(jié)能設計存在諸多問題。(3)節(jié)能技術應用受限在建筑的節(jié)能設計中,如果不能按照合理的要求將各種節(jié)能技術運用到建筑中,那么在設計和運行后,就會產生各種能耗超標的問題。建筑通風系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等系統(tǒng)的使用效率和環(huán)境友好性都會有較大的影響。各種節(jié)能技術在建筑節(jié)能設計中的運用受限,不僅會影響到建筑的節(jié)能效果,還會對整個建筑的整體設計能力產生一定的影響,使其設置的預期節(jié)能目標和特定的要求也很難實現(xiàn)。(4)建筑結構不夠合理在建筑中,建筑的結構設計包括了室內和外部的結構,在沒有遵循合理的程序和規(guī)范的前提下進行有效的節(jié)能設計,這勢必會影響到建筑內部和外部結構的協(xié)調配合,從而降低建筑的節(jié)能設計水準,使建筑的內外結構與節(jié)能環(huán)保標準有很大的差異,從而引發(fā)了建筑的節(jié)能設計問題。(5)環(huán)保材料應用不足在建筑的節(jié)能設計與施工中,如果不按合理的要求使用環(huán)境友好的材料,將會對建筑的節(jié)能設計和節(jié)能控制效果造成負面的影響。而各種環(huán)保材料的不合理使用,也會造成建筑節(jié)能設計出現(xiàn)問題,各種環(huán)保材料與新材料的配合使用會受到很大的影響,建筑的節(jié)能設計和隔熱、采暖等都會受到一定的限制,導致建筑節(jié)能設計出現(xiàn)各種問題。(三)建筑節(jié)能存在的原因(1)我國國情的復雜性我國目前仍然是世界第一大發(fā)展中國家,經(jīng)濟技術水平和人民生活水平仍然落后,這種狀況有悖于主動技術普及的基本條件。所以,從戰(zhàn)略上考慮,尋找降低建筑能耗、提高使用率的途徑,是比較切合實際的。中國地域廣闊,氣候、地理環(huán)境各有不同,人們的生活習慣也各不相同。因此,戰(zhàn)略研究的內容十分廣泛,要根據(jù)實際情況,對問題進行詳細的分析。但由于國內外學者對此的認識尚不夠深入,尚不能建立起較為完整、完整的理論體系與評估標準,因而很難為建筑師在實際工作中的應用提供大量的參考資料,同時也對其職業(yè)素質和工程經(jīng)驗提出了更高的要求。(2)對建筑節(jié)能的認識不到位在建筑行業(yè)中,很多與節(jié)能有關的專業(yè)都很多,比如建筑、電力、給水、通風等,在規(guī)劃和景觀設計中都有很多節(jié)能措施。2019年《綠色建筑評價標準》中,近1/4的條款都是以建筑為主,其中半數(shù)以上都是被動式設計,這表明了建筑行業(yè)的主導地位和被動式設計的基本地位。但許多建筑師對其功能定位的認識不足,忽視了建筑設計對節(jié)能的貢獻,認為這是暖通、空調等專業(yè)的首要責任,同時又缺少將復雜的節(jié)能技術和建筑創(chuàng)新有機地結合起來的能力。另一方面,由于缺乏節(jié)能理念,缺乏節(jié)能理論儲備,因此很難進行更好的節(jié)能建筑設計。(3)缺乏評價體系在我國,節(jié)能建筑已取得了一些初步的成效。通過對已建工程的長期跟蹤調查,搜集了大量有關能源消耗的數(shù)據(jù),具有一定的借鑒意義,比如,清華大學的“綠色建筑”研究小組,在過去二十多年中,對夏熱冬冷地區(qū)的大量農村房屋進行了訪談和仿真試驗,從中發(fā)現(xiàn)了一些具有代表性的實例。同時,一些學術論文也對建筑的評估模式進行了研究,并從整個建筑的生命周期視角出發(fā),采用AHP等方法對各種定性指標進行權重計算,得到了較為直觀的定量結果。然而,以上的評估研究仍停留在技術與設計的定性分析層面,對于設計策略的選取、節(jié)能效果的量化分析,仍未得到一個合理的回答。由于缺乏一個比較完整、合理的節(jié)能評估模式,使得在確定節(jié)能模式時,存在著很大的難度。(4)市場條件不成熟從開發(fā)商的角度來看,他們對建筑的理解已經(jīng)達到了業(yè)內的領先水平,明白了建筑在今后的發(fā)展中占據(jù)著重要的戰(zhàn)略位置。但就目前的情況來看,有關的設計研究還處在初級階段,前期的設計工作在人力、物力上都有很大的投入,同時缺乏高素質的建筑設計隊伍;建材市場上的節(jié)能產品質量參差不齊,且建設、維修費用較高;而且,由于投資回報周期較長,與投資者利益優(yōu)先,收益迅速的目的相違背,難以成為企業(yè)的核心賣點。(四)建筑節(jié)能的對策(1)以傳統(tǒng)建筑作為基礎研究開展的思路就現(xiàn)實情況來看,中國豐富的氣候和地理環(huán)境對建筑設計提出了嚴峻的挑戰(zhàn),但也存在著許多發(fā)展機會。在長期受到地方環(huán)境的影響下,這些傳統(tǒng)建筑逐步形成了自己的風格,成為了很好的研究實例,可以充分發(fā)揮區(qū)域的氣候條件,為人們提供一個舒適的居住環(huán)境。江南是從亞熱帶到暖帶的過渡地帶,具有較高的溫度和濕度。為了解決夏天的悶熱和潮濕,人們常常把水井放在池塘旁邊,然后把水引到院子里,通過天井的煙囪作用,把水蒸氣和熱量帶走。干欄式結構在南方多雨、潮濕的地區(qū)是常見的,它將建筑物的主體與地面分開,以達到良好的防潮和通風作用。滇中地區(qū)的氣候較好,但是雨水較少,風力較大,“一顆印”型的建筑結構可以在不受強風影響的情況下,為室內提供舒適的微氣候(見圖1)。陜北的窯洞充分利用了黃土,依托于獨特的高原地貌,在這里修建了一個冬暖夏涼的洞穴。還普遍采用冷巷作為熱環(huán)境的緩沖區(qū)、斗子墻空心砌筑、遮陽保溫等措施。圖1窯洞“一顆印”結構圖(2)積極轉變思想觀念主流的社會價值觀念在促進事物發(fā)展、引導市場和消費者的選擇方面發(fā)揮著重要的作用。在建設領域,政府要加強對建筑行業(yè)的指導,要充分利用各種媒介的力量,通過宣傳、教育等方式來推動建筑節(jié)能理念的形成,從而提高公眾對建筑的認識和認同。同時,高校、研究機構等也要加強對建筑設計的認識,加強對建筑設計的認識,提高其理論應用能力。運用策略,實際上也是建筑師運用自己的專長,進行節(jié)能設計的一個重要方向。從設計的各個方面,從城市的規(guī)劃,到建筑的個體,再到細節(jié)的建造,都與建筑師所接受的建筑學教育是吻合的,應該充分發(fā)揮自己的主動性。(3)重視基礎研究,建立科學評價標準隨著我國建筑節(jié)能的發(fā)展,許多國家都在制定相應的評估標準,以指導和規(guī)范節(jié)能建筑,如英國BREEAM系統(tǒng)、美國LEED、法國ESCALE、日本CASBEE等?!毒G色建筑評價標準》是在2019年8月實施的,它比原來的標準更加合理,更加符合當前的發(fā)展情況。但是,作為一個統(tǒng)一的綜合評估指標,缺乏對不同區(qū)域的具體情況進行分類討論。在此基礎上,結合區(qū)域歷史文化特征、經(jīng)濟發(fā)展程度、氣候地理條件等因素,構建了一套比較完整、完整的評估體系。(4)制定激勵政策,促進市場健康發(fā)展美國、歐盟和日本等國家紛紛出臺了有關的補貼和優(yōu)惠政策,以促進節(jié)能建筑的發(fā)展。在我國節(jié)能建材市場起步階段,政府的政策扶持對其發(fā)展起到了很大的推動作用。對房地產開發(fā)企業(yè),要采取降低稅率、適當補貼等措施降低建筑投資;建立激勵機制,激勵科研人員的科研積極性;通過降低房貸利率、引導消費者樹立正確的建筑節(jié)能意識等措施,可以促進建材產品在市場中立足。同時,房地產企業(yè)也要主動改變觀念,認清建筑的長期社會經(jīng)濟效益,從短期的收益轉向長期的收益,積極參與建筑的建造和開發(fā),以增強市場的活力。四、教學樓建筑節(jié)能設計原則(一)建筑節(jié)能建筑通風、空調、照明設備的自動化控制,可以有效地改善建筑的運行效率,減少建筑的能源消耗,改善居住環(huán)境。該系統(tǒng)利用現(xiàn)代化通信技術、嵌入式技術、實時數(shù)據(jù)庫、云計算存儲技術,實現(xiàn)了建筑能耗數(shù)據(jù)采集、分析、處理、在線監(jiān)測和動態(tài)分析,加強建筑節(jié)能運行管理,實現(xiàn)能耗采集、能效測評、能耗統(tǒng)計、能效公示、節(jié)能服務等各項重要工作,并可給運行維護人員處理建議,達到節(jié)能減排、提高能量利用效率的目的。該系統(tǒng)以能源管理和節(jié)能決策為核心,通過對設備的運行狀態(tài)和能量消耗進行實時采集,通過分析、控制、管理等方法,達到最大限度地減少能源消耗,從而提高企業(yè)的經(jīng)營管理和管理水平。(二)建筑能源消耗本項目對中水利用、下凹綠地、透水地面等進行了設計。1)中水利用所謂中水,就是把一部分污水進行循環(huán)利用,再用來清洗馬桶,或是用來美化環(huán)境。2)下凹綠地下凹型綠地的地勢較周圍的道路或場地較低,在下雨時,雨水首先流入下凹型綠地,而下凹型綠地中的雨水首先會滿足綠地的需求,同時也會積累地下水,減少樹木的綠化和灌溉水量,從而達到資源回收利用的目的。該技術在北方干旱少雨的地區(qū)有很好的推廣和應用價值。3)透水地面在非機動車道路、地面停車場和其它硬質地面鋪設新的防水材料。透水路面具有良好的透水性和透氣性,使雨水迅速滲入土壤,補充土壤水分和地下水,保持土壤濕度,改善土壤表面的植物和微生物的生長。地面鋪設透水磚,雨水后不會產生積水;夏季,它還能吸收水分和熱量,調節(jié)地面區(qū)域的溫度和濕度,有利于調節(jié)城市的小氣候,減少熱島效應的影響。(三)建筑安全建筑的節(jié)能設計應該是一個系統(tǒng)的整體觀念,而非技術上的方法或犧牲室內的舒適,而是從改善室內舒適性開始,依靠先進和成熟的技術。建筑節(jié)能永遠只是一句空話,因為它與一套最佳的結構設計相結合,而非被動地遵從節(jié)能設計準則和廣泛的能源利用方式。主要采用100mm的聚苯板、防火等級(135mm)的石棉絕熱層、200mm的頂棚絕熱層、新疆菊花頂部干石,構成絕熱層;Low-E雙層空心玻璃開關,而鋁合金式外罩可降低夏天的空調能量消耗,并可自由調整室內光線。首先,外墻的保溫。外層保溫就像給大樓蓋了一條暖和的被子。在夏天,減少戶外直接照射的面積,減少室內的熱量傳遞。冬天時,要在室內進行保溫,以降低室內的熱損失。采用較為成熟的膠合板、透氣式幕墻技術和干石棉隔熱材料。室外墻面裝飾面朗詩綠地,用干掛石材工藝,推薦選用新疆菊花石。圖2新疆的菊花黃石材色澤在建筑混凝土與石材間增加一層空流層,減少了熱量的傳遞,使建筑內部的溫度下降。在空流層的內側,有13mm的防火等級的巖棉絕緣層,厚度為200mm的水泥。外壁的換熱系數(shù)是0.38瓦/平方米。換熱系數(shù)越小,隔熱效果就越好。圖3:干掛石材外立面(四)建筑可持續(xù)性在建筑工程中,太陽能有兩大發(fā)展趨勢:一是太陽能的光熱利用,甚至可以通過太陽能提供熱水;二是利用太陽能發(fā)電,將太陽能轉換成電能。由于技術、成本、能源轉換效率等問題,太陽能光電技術的應用領域受到限制。在住宅中,太陽能采暖也被廣泛應用。但由于其結構上的缺陷,以往僅限于多層結構。目前,在建筑設計上,采取了與建筑單位合作的方法,將太陽能板與建筑物結合起來,有效地解決了高層建筑使用太陽能和熱水的問題。五、教學樓的建筑節(jié)能設計(一)教學樓建筑的總體布局在進行建筑的平面設計時,在滿足功能需求的同時,還應考慮其功能之間的合理布置,以提高建筑的節(jié)能效益。在進行功能布置時,應綜合考慮各房間的使用功能和熱需求。把使用率、熱需求和舒適性要求不高的空間(走廊、衛(wèi)生間等)安排在冬天氣溫比較低的地區(qū);將主要的利用空間安排在向陽的位置,這樣就能得到足夠的陽光。同時,將附屬用房用作主要用途和外部環(huán)境的緩沖區(qū)域,以降低主室內的熱輻射損耗,使主室內具有較好的熱穩(wěn)定性,最大化地利用資源,降低能源消耗;緩沖區(qū)也能起到隔音作用,減弱和吸收外部噪聲,避免對主臥室內的噪聲產生影響。同時,通過對室外和室外的微氣候進行設計,可以將其作為氣候緩沖和阻尼區(qū),從而豐富建筑的氣候梯度,緩解外部不利的天氣條件對室內的舒適氣候造成的影響。庭院能充分利用太陽能、風能、生物能等可再生能源,滿足室內采光通風要求,并能有效地阻止室外污染的侵入,使室內成為“綠肺”;也可以通過建筑自身的遮擋來提高戶外空間的舒適性。院子的開口度和方位可以根據(jù)風向和風速來決定,冬天時不能有較大的開口,夏天時要加大院子的通風,要讓院子的開口處正好對著夏天的主要風向,或者設計一個或多個開口,讓空氣流通,在建筑和院子里形成穿堂風。在滿足功能要求的基礎上,采用了更加緊湊的平面布局,使整個建筑圍繞中心院落排列,既能保證各個房間的光線,又能獲得較好的視野。(二)教學樓的建筑負荷分配1.建筑體形系數(shù)及窗墻比該方案的外立面面積為1955.58平方米,容積9621.15m3,其建筑體形系數(shù)為0.2;此次設計中,各朝向窗戶的比例都比較合理,建筑南面由于需要滿足部分空間的需求而采用了大面積的玻璃幕墻,其余的窗戶面積都得到了合理的控制。下表列出了各個朝向的窗壁比例。表1辦公樓各朝向窗墻比該實例建筑的窗戶與墻體比例均達到了《公共建筑節(jié)能設計標準GB50189-2015》有關規(guī)定。2.建筑外圍護結構根據(jù)有關技術規(guī)范的規(guī)定,在夏熱冬寒區(qū),建筑圍護結構的設計要以夏季隔熱、冬季保溫、隔熱性能好、氣密性好的建筑為目標。在此之前文中第4章的研究戰(zhàn)略中,采用外墻保溫的方法,在屋面、外墻、柱、梁上安裝了EPS板,具有高效、持久的保溫和防潮、耐腐蝕性,是一種性價比高、質量好的保溫材料。保溫材料采用經(jīng)過加工的螺釘與建筑物的層間連接,并以40毫米的錨固深度和每平方米4個錨點的強度。圖4外保溫材料錨固示意圖(1)維護結構熱工設計本文介紹了屋面、外墻、柱、梁的結構材料及熱力學特性。屋頂(不是綠化,自上而下):40mm的細石混凝土(內部加筋)+60mm的擠壓聚苯板(B1級)60mm+水泥砂漿20mm+爐渣混凝土+40mm+鋼筋混凝土140mm+石灰水泥砂漿20mm。

表2屋頂設計傳熱系數(shù)外墻構造:5.0毫米混凝土+擠壓聚苯板(B1級)+粘土多孔磚(200.0毫米)+20mm石灰水泥砂漿(20.0毫米)。表3外墻設計傳熱系數(shù)熱橋柱(框架柱)結構:水泥砂漿(5.0mm)+擠塑聚苯板(燃燒等級B1級))(60.0mm)+鋼筋混凝土(200mm)+石灰水泥砂漿(20mm)。表4熱橋柱設計傳熱系數(shù)熱橋梁(圈梁、框架梁)結構:水泥砂漿(5.0mm)+擠塑聚苯板(燃燒等級B1級))(60.0mm)+鋼筋混凝土(200mm)+石灰水泥砂漿(20mm)。表5熱橋梁設計傳熱系數(shù)熱橋過梁結構:水泥砂漿(5.0mm)+擠塑聚苯板(燃燒等級B1級))(60.0mm)+鋼筋混凝土(200mm)+石灰水泥砂漿(20mm)。

表6熱橋過梁設計傳熱系數(shù)樓板結構:水泥砂漿(5.0mm)+擠塑聚苯板(燃燒等級B1級))(60.0mm)+鋼筋混凝土(200mm)。表7樓板設計傳熱系數(shù)本文對墻體進行了加權平均換熱系數(shù)的計算,具體數(shù)據(jù)見下表。

表8外墻加權平均設計傳熱系數(shù)該工程采用的墻體加權平均傳熱系數(shù)為0.48,符合《公共建筑節(jié)能設計標準GB50189-2015》3.3條關于夏熱冬冷區(qū)公用建筑圍護結構的有關要求。3.自然采光該工程位于達州市石橋鎮(zhèn)的北郊,北側是一片農田,西側是南邊的一塊土地,東側是一家化肥加工廠。該地塊周圍沒有高樓大廈,地形平坦,沒有任何起伏,自然光線充足。在該工程中,建筑的各個朝向都設計了一個合理的外窗面積,并且窗戶都是雙層的Low-E玻璃,可以有效地確?!肮膺M熱不進”,物理性能非常優(yōu)異。表9某品牌雙層中空玻璃物理性能圖5某品牌雙層中空玻璃檢驗報告圖6北立面圖圖7東立面圖圖8南立面圖圖9西立面圖利用ECOTECT軟件對建筑物的采光進行了分析,并對其內部各主要功能房的自然光照進行了計算。ECOTECT的各項參數(shù)設定為:天上的光照強度為9000LUX,戶外光線為漫射光,而天空則是完全多云的天氣。通過計算,得到了各個樓層的光照系數(shù)。圖10一層采光系數(shù)分布圖11二、三層采光系數(shù)分布從圖中可以看出,一、二、三層的主要功能房(朝南的辦公室和朝北的辦公室)的自然光指數(shù)在百分之十以上,而在窗邊的面積則超過了百分之十五。按照《建筑采光設計標準》GB50033-2013中辦公建筑中辦公室、會議室等功能用房的采光系數(shù)標準值不低于百分之三的規(guī)定,本次設計完全符合規(guī)范標準和實際使用情況需求。4.遮陽設計針對不同地區(qū)的氣候、環(huán)境特征,采用適當?shù)恼诠獯胧梢栽谙奶爝_到較好的效果。在此工程中,建筑的南側設置了人工遮陽設備,在西側設置了一個固定的室外遮陽設備,而在北側設置了一個室內窗簾。從整體和美觀的角度出發(fā),選擇什么樣的材料和價格的遮陽器,要根據(jù)后期的室內裝潢設計風格來選擇。5.節(jié)水設計、節(jié)材設計(1)雨水利用該地區(qū)屬亞熱帶季風性氣候,年平均降水量1200MM,主要發(fā)生在6-10月;但是,每年的蒸發(fā)量達到812MM,大量的降雨聚集在地面上,再被蒸發(fā)到大氣中,導致了水資源的巨大浪費。該工程采用了地面透水磚和屋面綠化,可有效地將雨水從地面滲透,并利用水體的高比熱容,減少了太陽輻射對地面的影響,從而減輕熱島效應。同時,可以通過自然降雨來澆灌綠化植物,降低城市用水。圖12透水磚示意圖(2)節(jié)水器具該工程所涉及的用具,以廁所龍頭、馬桶為主體,符合國家衛(wèi)生設備用水等級標準中二級等級的要求。表10部分節(jié)水器具流量圖13衛(wèi)生間龍頭吐水量檢測圖(3)材料節(jié)約1)混凝土、砂漿施工過程中所用的混凝土原料都是從工地附屬攪拌站購買的預拌商用混凝土,從而解決了現(xiàn)場混凝土攪拌過程中出現(xiàn)的環(huán)境污染問題。該工程所用的混凝土都是預混料,摻入了混合料,可以有效地解決砌筑時出現(xiàn)的裂縫和空鼓現(xiàn)象。2)鋼筋、鋼材該工程所采用的鋼筋全部采用HRB400高強度鋼筋,占百分之六十五以上。3)裝飾性材料該工程結構簡單,裝飾材料不多,裝飾材料不超過10000元,約為373.16萬元。4)廢棄材料再利用該工程的基礎回填材料全部由鄰近工程施工產生的混凝土、石塊等,并不含有石棉等危險物質??梢詮囊欢ǔ潭壬辖鉀Q建筑垃圾堆積的問題,達到對建筑垃圾的二次利用。5)其他該工程施工所用建材全部從工地周邊200公里處采購,可有效減少因長距離運輸而造成的能源損耗。其它建材如混凝土、鋼筋、砂石等都是從當?shù)刭徺I,并有相應的工廠認證,符合環(huán)保標準。(三)建筑節(jié)能的系統(tǒng)利用1.空調系統(tǒng)本工程采用了多分區(qū)空調系統(tǒng)。通過PKPM-Energy軟件對其節(jié)能效果進行了檢驗。(1)相關參數(shù)該工程圍護結構的熱力學性能指標包括:《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2015中3.3章維修結構熱工設計“夏熱冬冷地區(qū)甲類公共建筑維護結構熱工性能限值”。表11維護結構熱工參數(shù)值(2)空調負荷分析圖14空調負荷分析結果從圖中可以看出,經(jīng)過優(yōu)化后,達州市全年平均減少了14.6%,即54.01MWH,總計54010KWH,以達州市的本地商用電力為0.7847元/度,一年下來,可以節(jié)省電費42383.42元。2.照明系統(tǒng)該工程的公用和內部照明采用LED照明,與常規(guī)的白熾燈比較,可節(jié)省大量的電能。同時,該項目的樓梯、走廊、門廳等多個功能區(qū)域,都由節(jié)能型智能自動關閉開關進行控制,實現(xiàn)了“人走燈滅”的效果。不僅如此,該工程其它區(qū)域的照明強度也符合GB50034-2013《建筑照明設計標準》,達到了規(guī)范和工作人員的要求。表12部分功能房間照度及照明功率3.能耗監(jiān)控系統(tǒng)該項目采用了一種名為“智能”的樓宇監(jiān)控系統(tǒng),可以對整個大樓的用電量、用水量進行實時監(jiān)測,同時還可以通過電腦、手機客戶端隨時查看和操作。表13監(jiān)測部分示意表圖15能耗監(jiān)控系統(tǒng)結構拓撲圖六、結論隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,高校規(guī)模不斷擴大,教育模式不斷更新,出現(xiàn)了許多新型的教學大樓。由于大學建筑數(shù)量龐大,建筑能耗占了很大比例,因而在建筑節(jié)能方面存在著巨大的潛力。大學校園建筑作為教學場所,既要為學生創(chuàng)造良好的學習環(huán)境

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