建筑节能的技术措施(精选8篇)
1.1、优化建筑规划设计
在建筑规划阶段,要慎重考虑建筑物的朝向、间距、体型、体量、绿化配置等因素对节能的影响,改善热环境。在建筑的平面布局方面,朝向的选择很重要。冬季应有适量的阳光射入室内,避免冷风吹袭;夏季则尽量减少太阳直射室内及外墙面,有良好的通风。可见,从节能和热环境考虑,建筑物以南北向或接近南北向为好,避免东西向,若不能都为南北向,主要房间宜设在冬季背风和朝阳的部位,减少围护结构的散热量。同时,注意建筑间距与节能的关系,使建筑南墙的太阳辐射面积在整个采暖季节中不因其它建筑的遮挡而减少。在建筑设计中,原则上应减少建筑物外表面积,适当控制建筑体型系数,即建筑物外表面积与其所包围的体积之比,减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,建筑外形选用长条型,而体型复杂,凹凸面过多的塔式住宅对节能不利。
1.2考虑建筑周边环境的设计
利用建筑周围自然条件,可以改善区域环境微气候,如适当地安排树木花草,既起美化作用,也是建筑节能的一项技术措施。所种植的树木,应选择长得较高,枝叶伸展较宽,夏日茂盛,冬天落叶的乔木,以便夏季利用树木、爬藤遮挡阳光直晒,利用蒸腾作用降低环境温度,节约空调能耗,到了冬季树木落叶后又可让阳光照进室内。国外有的建筑在南面设游泳池,夏季可使周围空气湿润凉爽;到了冬季,水面将阳光反射至建筑物,可获得更多太阳能。
1.3改善建筑的热环境设计
改善建筑热环境,必须使用能源只有合理使用和节约使用能源,尽可能提高能源利用效率,使改善建筑热环境与建筑节能相结合,才能既使改善建筑热环境有能源的支持而成为可能,又不致造成更加严重的浪费,做到人类和生态的可持续发展。
2、建筑物节能相关技术措施
围护结构节能技术应注意保温和隔热两方面,主要包括外墙的保温隔热、门窗的节能和屋顶的保温隔热等技术措施。
2.1外墙的保温隔热
2. 1. 1 外墙的保温。包括墙体采用单一材料保温和复合墙体保温两种基本形式。单一材料保温墙体有空心砌块墙体、加气混凝土墙体等,这种墙体轻质、多孔、构造简单、施工方便,但导热系数大,一般为高效保温材料的20 倍,不能满足保温隔热的要求,同时单一材料保温墙体的强度、耐久性和耐火性往往较差,因此,在实际工程中应用得较少。复合墙体保温是采用承重材料与高效保温材料(如岩棉板或聚苯板等) 组成复合墙体。按保温材料所处位置不同,又分为外保温墙、内保温墙和夹芯墙多种方式,其中外保温墙和内保温墙是目前最常用的两种方式。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果良好,因此,发达国家新建建筑已基本采用了此种方式。我国若想达到节能50 %的目标,除一部分可采用单一材料保温墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。节能标准对户门的保温也作了明确规定,降低门窗的传热系外墙保温就是外墙的内外侧使用苯板、保温砂浆等保温材数,加强户门和阳台门的保温,改善门窗保温效果,如增加窗玻璃料,从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有层数、加膜、增设保温窗帘或采用各种新型建材节能等。多采用施工方便,对建筑外墙垂直度要求不高,施工进度快等优点。
2. 1. 2 外墙的隔热。通过在外墙中设置保温隔热材料来提高外墙的隔热能力,这种方法不经济,效果也不明显,不宜提倡。墙体采用加气混凝土轻质砌块,由于其具有轻质、耐久、隔热、保温、吸音、隔声、防水、防火、抗震、施工快捷(比黏土砖省工)、可加工性强等优点,尤其适用于多雨季节外墙砌筑。加气砌块对气候环境和施工作业环境比较敏感,吸湿就会膨胀,干燥易干缩,同时受温度的影响较大,易产生变形,虽然它具有很多优点,但却给施工带来很大的困难,只有不断改善材料的性能,同时在配合中空玻璃或低辐射中空玻璃,对提高热舒适性效果明显;此施工中采取相应的技术措施,才能保证工程质量。可通过在外墙的外表面做浅色饰面,如涂刷浅色涂料、镶贴面砖等,利用浅色饰面对阳光的反射来达到降温隔热的目的;或者在墙外栽种高大的乔木或攀援植物,利用绿色植物的吸热和遮挡功能达到降温隔热的目的。
2. 2 门窗的节能对住宅建筑而言, 门窗的面积占建筑外围护结构面积的`30 %左右,而门窗的能耗约占建筑外围护结构热损失的50 % ,因此,门窗节能对实现建筑节能十分关键。1) 大力推广应用节能型门窗框型材,重点发展塑钢门窗。塑钢门窗,具有优良的保温节能性(经测试,其导热系数仅为铝材的1/ 1 250 ,为钢材的1/ 357) 和良好的隔音性、耐候性、耐腐蚀性、防火性,所以,被建设部列为节能型小康住宅重点推广产品。2) 提高门窗的气密性,避免在门窗空隙间因热对流造成的热损失。首先应选择门窗的合理开启方式,减小空隙,并对门窗间的空隙加强密封处理。3) 减少玻璃因热传导和热辐射产生的热损失。在寒冷地区扩大推广双玻窗或双层窗;严寒地区根据气候条件可采用三玻窗或三层窗;采用热反射镀膜玻璃、中空玻璃等。4) 在门窗上方合理设置雨篷和遮阳,遮挡门窗部位的太阳辐射热,达到遮阳隔热的目的。5) 不能忽视对住宅外门和阳台门的保温处理。
2. 3 屋顶的保温隔热
2. 3. 1 屋顶的保温。屋顶的保温材料根据其表观特征分:有松散材料、整浇材料和板块材料三类。用松散材料和整浇材料作保温层时,屋顶构造复杂、材料繁多、施工工艺复杂、自重大、施工速度慢、能耗大、资源浪费较为突出,显然不是节能的理想材料。所以,应优先选用轻质、高效、方便施工的保温材料,聚苯乙烯泡沫板由于价格低廉、绝热性能好而成为屋顶保温的首选材料。保温层在屋顶中的位置有两种:1) 保温层位于防水层之下。保温材料可采用发泡式聚苯乙烯板,发泡式聚苯乙烯导热系数和吸水率均较小,且价格便宜,但密度小、强度低,不能经受自然界各种因素的长期作用,宜位于屋顶防水层的下面。2) 保温层位于
关键词:建筑节能,技术措施
一、引言
近年来建筑节能技术已成为全世界关注的热点, 也是当前国内外节能领域的一个热点研究课题。西方发达国家, 建筑能耗占社会总能耗的30%~45%。我国建筑能耗已占社会总能耗的20%~25%, 正逐步上升到30%。因此建筑节能是目前节能领域的当务之急。
下面我从建筑规划设计、维护结构两方面谈一下关于建筑节能技术措施的一点看法:
二、节能建筑规划设计
根据建筑功能要求和当地的气候参数, 在总体规划和单体设计中, 科学合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型、间距、层高、选用节能型建筑材料、保证建筑外维护结构的保温隔热等热工特性及对建筑周围环境进行绿化设计, 设计要有利于施工和维护, 全面应用节能技术措施, 最大限度减少建筑物能耗量, 获得理想的节能效果。
1建筑朝向和平面形状
同样形状的建筑物, 南北朝向比东西朝向的冷负荷小, 因此建筑物应尽量采用南北向。如对一个长宽比为4∶1的建筑物, 经测试表明:东西向比南北向的冷负荷约增加70%。在建筑物内布置空调房间时, 尽量避免布置在东西朝向的房间及东西墙上有窗户的房间以及平屋顶的顶层房间。因此, 选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。
2合理规划空间布局及控制体型系数
如果是依靠自然通风降温的建筑, 空间布局应比较开敞, 开较大的窗口以利用自然通风。而设有空调系统的建筑, 其空间布局应十分紧凑, 尽量减少建筑物外表面积和窗洞面积, 这样可以减少空调负荷。
体形系数的定义是建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值。对于相同体积的建筑物, 其体形系数越大, 说明单位建筑空间的热散失面积越高, 研究表明, 体形系数每增大0.01, 能耗指标约增加2.5%。因此, 出于节能的考虑, 在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。但如果出于造型和美观的要求需要采用较大的体形系数时, 应尽量增加围护结构的热阻。
3绿化对节能建筑的影响
绿化对居住区气候条件起着十分重要的作用, 它能调节改善气温, 调节碳氧平衡, 减弱温室效应, 减轻城市的大气污染, 减低噪声, 遮阳隔热, 是改善居住区微小气候, 改善建筑室内环境, 节约建筑能耗的有效措施。
三、增强建筑维护结构的保温隔热性能
1外墙的节能措施
1.1使用环保、节能型建筑材料
使用环保、节能型建筑材料, 可有效减少通过围护结构的传热, 从而减少各主要设备的容量, 达到显著的节能效果。采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。在进行经济性、可行性分析的前提下, 在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。
1.2隔离太阳辐射热
对垂直墙面可采用外廓、阳台、挑檐等遮阳设施和浅色墙面、反射幕墙、植物覆盖绿化等。
2门窗的节能技术措施
2.1尽量减少门窗的面积
门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位, 面积约占建筑外维护结构面积的30%, 其能耗约占建筑总能耗的2/3, 其中传热损失为1/3。所以门窗是外维护结构节能的重点。所以在保证日照、采光、通风、观景条件下, 尽量减少外门窗洞口的面积。
2.2设置遮阳设施
设置遮阳设施, 考虑空调设备的位置。减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内, 可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施。门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等。
2.3提高门窗的气密性
有资料表明, 房间换气次数由0.8h-1降到0.5h-1。建筑物的耗冷可降低8%左右, 因此设计中应采用密闭性良好的门窗。通过改进门窗产品结构 (如加装密封条) , 提高门窗气密性。防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。
2.4尽量使用新型保温节能门窗
采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗 (塑钢门窗) 可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光, 但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%~30%, 冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%~20%, 因而控制窗墙比在30%~50%范围内时, 窗玻璃尽量选特性玻璃, 如吸热玻璃, 反射玻璃, 隔热遮光薄膜。
2.5合理控制窗墙比
窗墙比是窗洞口与墙的面积比值, 增大这两个比值不利于空调建筑节能, 应尽量减少空调房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。控制窗墙比、对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%~45%。故在进行前期建筑设计时, 在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的, 一般北向不大于25%;南向不大于35%;东西向不大于
30%。
摘要:建筑节能是关系到可持续发展的重大举措,建筑节能已成为促进我国国民经济发展的大战略性课题。同时建筑节能是一项政策性强、涉及面广、技术难度大的系统工程。我们必高度重视节约能源资源的重要性,增加危机感与责任感,结合地域文化、技术及生态环境,设计出更人性化的节能建筑。本文探讨了建筑节能在建筑设计中的技术措施。
关键词:建筑;节能;设计;措施
建筑工程的节能设计是符合行业长远发展方向的重要方面。科技的进步,带来了各种新型高性能的环境友好型材料的应用与推广,但节能设计不是仅仅依靠运用新材料新工艺就可以做好的,再生能源的循环利用,以及风能、太阳能、地热、地冷等新能源的开发应用也是不可忽视,同时还应在建筑物中加入辅助的节能设备,综合考虑各种因素,避免不必要的资源损耗,从而有效降低建筑物的整体能耗。
一、建筑节能的重要性
1、建筑节能是发展国民经济的需要
经济的发展依赖于能源的发展,需要能源提供动力。1990~1995 年第8 个五年计划期间,我国生产总值平均每年增长12%,而一次商品能源平均每年增长才有316%。这种能源生产的增长速度滞后于国内生产总值的增长速度,将严重影响我国的经济发展。因此,能源短缺对我国经济的发展是一个根本性的制约因素。我们要发展国民经济,就非依赖于节能不可。近年来高耗能建筑不断大量兴建,采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的建筑用能继续急剧增长,势必会限制国家经济的发展。因此,为了国民经济持续、快捷、健康的发展,就必须搞好建筑节能。
2、建筑节能是改善广大人民的建筑热环境的需要
随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑热环境越来越成为人们生活的需要。我国气候冬冷夏热的问题是相当突出的。冬天需要采暖,夏天想要空调,而采暖和制冷都需要能源,其中对优质能源的需求量增长更快。而我国的能源供应特别是优质能源如电力、燃气的供应目前还很紧张,也就是说,从总体上看,只有大力开发能源,并在注意节能的条件下改善人民的建筑热环境,这种改善才有可能。
3、建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重大部署
在我国,人均可采能源储量不丰,建筑用能巨大,大气污染严重,居民又对改善冬寒夏热的环境要求迫切,因此,把建筑节能工作真正落实到设计中去,这是至关重要的。现在,国家已十分明确地把实施可持续发展战略作为头等大事,要求我们付诸行动,结合我们建筑设计的情况,就必须抓紧建筑节能,坚决遏制建筑用能浪费严重,建筑热舒适状况不佳,而城市大气污染加剧的趋势。
二、建筑节能在建筑设计中的技术措施
1、合理的规划和体型设计
合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。像蒙古包的圆形平面,圆锥形屋顶能有效地适应草原的恶劣气候,起到减少建筑的散热面积、抵抗风沙的效果;对于沿海湿热地区,引入自然通风对节能非常重要,在规划布局上,可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压,即使在无风时也能形成通风,在建筑体型设计上形成风洞,使自然风在其中回旋,得到良好的通风效果,从而达到节能的目的。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避開主导风向,夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向同时满足夏季防热和冬季保温通常是困难的,因此,只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向和较好朝向。
2、住宅平面的建筑节能设计
住宅平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地(建筑行业“四节”之一)还可以大大节约建筑用材,减少营造、维护与使用过程中的能耗。另外,建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。由于我国地处北半球,太阳高度角和方位角变化规律使南朝向为最为节能的建筑朝向,此朝向夏季可减少太阳辐射得热,冬季可增加太阳辐射得热,而且此朝向建筑与我国夏季盛行的东南风差不多成垂直关系,容易形成穿堂风,而又避开了冬季盛行的西北风。因此,将住户长时间活动的居住空间(如厅、主要卧室)设于日照通风条件最佳的南向位置,利用自然环境使室内达到最大的舒适度,为住户节约采暖和空调的能耗。而南北向建筑可以获得最多的南朝向房间,所以建筑平面谊设计成南北向。对于日照、通风条件较差的北朝向与长时间接受太阳辐射的东西向可布置些平面功能比较次要的电梯、楼梯、管道井、机房、卫生间、厨房等,以挡住日照直接照射主要房间,避免冬季西北风灌入。经调查,在其他条件相同的情况下,南北向的多层建筑的传热耗热量比东西向可降低5%左右。
3、建筑物周边的绿化设计
绿化设计是建筑工程设计中的一 个重点。绿化能够改善居住条件,美化环境等等,且对于房屋建筑周边的小环境气候具有很好的调节作用。利用技术手段,营造好建筑物的外部环境,并使之与内部环境很好地联通,可以大大降低建筑物的耗能。在对建筑物周边进行绿化设计是需要着重注意的是植被苗木的选取要适合当地的气候环境,在控制好工程成本的前提下也可引入水环境,这不仅利于建筑物周边的生态平衡,同时也能够改善空气的清洁度。另外,一些高大乔木的种植需要根据冬夏两季的阳光照射情况而定,要保证冬季有充足的阳光,夏季能够起到遮阳的作用。建筑物的绿化设计不要仅仅局限与平面上,可以根据条件对建筑物进行竖向的绿化,如对外墙、阳台、顶部进行适当的植被覆盖,使绿化有立体感,显得自然,这样给建筑物提供1 个复合型绿化环境,有效减少了其与空气的接触面积,对冬季的保温和夏季的隔热起到很好的促进作用,大大提高了建筑物的节能效率。
4、合理的建筑空间设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件,达到节能目的。如在北方寒冷地区的住宅设计中,就经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧,形成对北侧寒冷空气的“ 温度阻离区“,从而达到节能及保证使用频率较多房间的舒适度的目的;在印度柯里亚的管式住宅及干城章嘉公寓楼的设计中,就通过空间的竖向分隔,起到了极佳的通风降温效果。
5、选用建筑节能材料
合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能效果。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用,达到了更好的保温防潮效果;新型透光隔热玻璃在门窗中的应用,起到了更好的透光隔热效果;采用可调节的铝材遮阳板,达到遮阳的目的。另一方面,要结合当地的实际情况,发掘出一些地方节能材料,更好地应用到建筑节能中去。
6、充分利用太陽能
太阳能是一种天赐的能源,节能建筑必须给予极大的重视。在建筑物的建设方面,尽量选择南北朝向,充分利用太阳能。事实证明,建筑物南北朝向比东西朝向建筑耗能要少。这样的各居室室温较高,居民在此可充分享受阳光,使用也较合理。住宅等民用建筑也采用地源热泵技术,利用地下水的水温在冬夏季的温差不大相当于恒温的原理,来调节室内温度,已达到节能的目的。公共建筑节能采用屋顶或外墙铺设太阳能光伏发电装置,或者外墙利用光伏材料,光伏材料发电以提供本建筑的用电,以达到节能的目的。我国大部分地区都具有较好的太阳能资源,这为在建筑中充分利用太阳能这种绿色的洁净资源,减少建筑能耗,提供了资源保证。太阳能的利用方式主要分为两种:主动式太阳能建筑和被动式太阳能建筑。主动式太阳能建筑指的是需要辅助资源配合的太阳能使用系统的建筑。在这种系统里面,光电系统是研究较多的对象,但它的能量转换效率较低且太阳能的系统的利用费用过高。所以如果大批量地使用还需要进一步研究。被动式太阳能建筑是指在阳面使用储蓄热质、阳光房来吸收储备热量进而利用的一种形式,目前应用便捷广泛。
总之,实现建筑节能是一项复杂的系统工程,必须由政府主导,由国家立法,对建筑节能做出全面的、明确的政策规定;必须按照国家的节能政策和节能标准的规定,全面地、严格地采取节能措施,使每一位公民真正树立起全面的建筑节能观,将建筑节能真正落到实处.
参考文献:
[1]张鹏,张磊勇,霍俊伟. 用VB开发居住建筑节能设计软件[J].邢台职业技术学院学报.2009(05)
[2]刘冬梅. 浅谈居住建筑节能设计[J].工程与建设.2007(05)
[3]王丽芳. 对建筑节能设计的探讨[J].经营管理者.2009(18)
关键词:建筑节能;节能材料;节能措施
建筑耗能的不断增加已经为我国的国民经济产生巨大的负担,严重制约着我国经济的可持续发展。建筑规模的不断扩大和建筑能耗的不断增加,使得我国必须向着节约型的建筑方向发展,这不仅仅是我国国情的需要,而且是重视环境和视觉美观的必要。节能建筑概念的提出,给建筑设计和技术提出了新的要求,给人们创造一个舒适的工作生活环境之外,还需要提高资源的利用率。因此,探索建筑节能材料及新兴节能设计措施的应用就有了重要的现实意义。
1建筑节能的重要性
目前,全球范围内石油、煤炭、天然气这三种传统的能源已经供不应求,人们逐渐向高成本的生物能、水利风力发电、太阳能和核能等进行探索。但是,我国的能源缺乏问题愈发的突出。主要存在以下几方面的问题。1)人口基数大,人均能源占有量低、储备量低。2)能源结构主要以煤炭为主,大约占75%,全国每年的煤炭消耗量已超过13亿t。3)能源资源分布不均衡,主要表现在经济发达地区能源极其缺乏和农村商业能源供应不到位,从而造成北煤南运、西气东送、西电东送。4)能源利用效率低,终端利用效率仅仅为33%,与发达国家进行比较,利用率偏低。随着城市建设速度的不断发展,建筑物的能耗每年不断地上升,占全球能源消耗的32%。此外,由于我国房屋建筑材料每年能耗大约为13%,建筑物总能耗已经占据全国能源总消耗量的50%。我国现有的建筑物面积为400亿m2,大多数建筑物都属于高能耗建筑,并且每年新增的建筑物面积大约为20亿m2,其中有超过95%以上的建筑物属于高能耗建筑物[1]。如果仍然按照低节能水平来进行建筑物的设计,我国将要面临巨大的能耗压力和治理问题。大面积的建筑能耗,已经严重制约我国经济的可持续发展,因此,建筑行业全民节能刻不容缓。
2建筑节能设计环节节能材料的优化选择
能源资源紧缺是我国也是当今世界各国面临的一个严重问题。我国单位GDP能耗是美国的3倍多,日本的6倍多,合理节约能源和有效提高能源利用效率将是我国经济能否持续发展的重要因素。在我国,由于建筑能耗约占全国总能耗的26.7%,位居能耗首位,因此建筑节能刻不容缓。而电气能耗是建筑能耗的主要组成部分,建筑节能的关键在于电气节能,因此,在建筑电气工程设计、施工、运行阶段采取相应的技术方法和预防和控制技术措施,保证建筑电气在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下,减少能源消耗,提高能源利用率。
一、我国建筑节能现状分析
目前,我国拥有世界第三大能源系统,一次能源总产量仅次于美国和俄罗斯。建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分,也是我国经济工作中的战略重点之一。但我国的人口众多,人均拥有量很低,建筑节能工作起步较晚,能源效率低下,未来建筑能源需求量很大,建筑节能工作任重而道远。很多学者将我国节能工作与发达国家的节能工作进行比较后认为,虽然我国能耗总量呈下降趋势,但是建筑能耗将持续上升,占社会总能耗的比例也将增长,而且消费的主要是不可再生资源。节约能源、降低能源消耗、提高能源效率关乎中国经济的前途,也关乎全球的经济发展。
二、建筑电气节能
建筑电气节能工作应该遵循以下原则:
1.适用性。
应满足建筑物的使用功能,即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适卫生;满足上下左右的运输通道通畅无阻;满足特殊工艺要求,如游乐场所的一些游乐设施的设备用电,展厅的艺术照明及动力用电等。为建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源,为建筑设备运行提供必需的动力,按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求,来优化供配电设计,促进电能合理利用。
2.实际性。
节能应按国情充分考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
3.节能性。
节能的着眼点,应是节省无谓损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗,传输电能线路的`功率损耗都是无用的能量损耗;又如量大面广的照明容量,可采用先进技术成果使其能耗降低。
三、建筑电气能耗
在建筑电气系统中,涉及的电气设备主要有铜母线、测量仪表、电气元件(断路器、电流互感器、电压互感器等)、电力变压器、电力电缆、配电箱柜(照明配电箱、动力配电箱柜、控制箱等)、用电设备(风机、水泵、灯具等)、应急电源(发电机、蓄电池组等)等。在上述电气设备的功率损耗是来自于导体的电阻和磁性材料中的损耗,并且主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷设的电力电缆之中,因此我们主要分析电力变压器、电力电缆、电动机、灯具(气体放电灯等)的能耗情况。
1.电力变压器能效分析。
电力变压器的损耗主要分为三个方面:空载损耗(铁损nl)、负载损耗(铜损ll)和杂散损耗。一种评价变压器能源效率比较全面的方法是总拥有费用法。所谓总拥有费用(toc),就是变压器的初始投资和其在使用期内的损耗费用之和。总拥有费用法是通过比较具有不同效率水平和不同价格的变压器的总拥有费用,按照总拥有费用最低来选择变压器的效率水平的。无论对于电力企业还是非电力企业用户,都能通过此方法比较变压器的总拥有费用,从而达到节约资金的目的。
2.电力电缆能效分析。
传统的设计方法按载流量选择导线截面时只计算初始投资,导线的截面选择过小,将增加电能的损耗;选择的过大,则增加初始投资。从理论上讲,增加电缆截面可将损耗减小到很小,但电缆所增加的费用几乎抵消了为追求好的配电效率而产生的节约。因此,设计人员以电缆温升、热效应及电压降的校验为选择条件来确定电缆截面,不一定是最合理的。利用总拥有费用法来确定导体电流密度的目的,就是在已知负荷的情况下,选择最佳的导线截面;或是在已选定导体截面的情况下,确定经济的负荷范围,以寻求投资的最优方案,取得最理想的经济效益。导线的经济电流密度正是这种优化设计的内容之一。
3.电动机能效分析。
在建筑领域的电气设计中,大量的中小型电动机被广泛应用。电动机在总用电量中占的比重也很大,其产生的能耗也是相当可观的。因此,在建筑电气设计中,设计师必须充分考虑影响电动机效率的因素,包括与负荷无关的损耗(常量),随负荷增加的损耗(变量)及设计环节所增加的损耗的情况,分析高效电动机的节能效果以及不同的电动机系统对能耗的影响情况,才能够选择高效电机从而搭建合理的电机系统。
4.灯具能效分析。
国内外有现行的建筑照明节能标准作为设计依据,在设计建筑电气中设计师必须执行合理、适当的建筑照明节能标准,分析气体放电类光源的各类镇流器的能耗情况,同时分析比较实际工程实例中各类镇流器的能耗,尽量选用新型的智能照明节电器。
四、建筑电气节能措施
电力生产具有同时性和集中性两大特点,决定了能耗将在该建筑物电气系统从变电、传输到用电设备的各个环节发生。其中同时性即电力生产的输送、分配、转换是同时进行的,无法进行大量的储存;集中性即电力生产是高度集中的部门,调度和检修必须是统一的。
建筑供配电系统作为电力系统的最终用户端,通常由电源系统、变配电设备、传输线路、配电设备、用电设备等组成。建筑电气节能水平可通过采取有效的措施加以提高,节能措施还应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
1.优化设计。设计人员针对每项电气分项工程,都有较详细的电气负荷计算书和采取相应的节能措施。在确定设计方案时,按照“以人为本”的设计思路,深入现场,通过与业主进行有效沟通,了解工程的具体情况;根据负荷特点、建筑使用功能要求、建筑物的结构特征和周围环境特点等多方面因素的综合考虑,进行全面的技术分析比较,力求最佳的设计方案。还要掌握各种节能新技术,并在设计中适当采用可获得巨大的经济效益和社会效益。政府有关职能部门也应加强对建筑电气设计项目的审核管理,可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查。
合理选择变压器的容量和台数,以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器,实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。在设计中还应尽量减少三相不平衡度。在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性,会产生滞后的无功电流,它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端,无形中又增加了线路的功率损耗。因此,合理设计供配电系统在电气节能中起着非常重要的作用。
2.对建筑电气系统运行加以强化管理。加强对建筑电气系统运行的管理,同样可达到节能的效果。主要管理措施有:
(1)设备管理:电气节能在很大程度上取决于设备的运行状况。
如果使各种设备安全、有效、稳定地运行,出现故障能快速排除,则可以节约能量。
(2)控制管理:开发并利用功能强大、界面友好的控制软件也是保证电气系统节能运行的有效措施。
(3)人员技术培训管理:加强对电工的培训,提高管理人员素质,以保证电气设备的正常运行和设备的使用效率,才能在电气节能中有所作为。
(4)选用先进的节能设备、器具。
首先,选用节能型变压器、节能型电动机。其次,照明用电为建筑物用电量的20%~40%,降低照明用电尤为重要,其主要途径包括:发展高效光源、采用高效灯具、改进照明控制。目前荧光类高效节能灯已广泛普及,国外普遍看好的发展方向是led光源,比目前的节能灯效率更高,发光光谱可在大范围选择,使用寿命可大大延长。尽管目前led的成本、效率都无法与荧光类节能灯相比,但在最近10~内预计将有重大突破。
五、结束语
光源是能量转换成光的器件,是实现照明节能的核心,高光效光源主要指气体放电灯:低压气体放电灯以荧光灯为代表,高压气体放电灯主要为高压钠灯和金属卤化物灯。一般房间的照明,应优先采用荧光灯,荧光灯已由普通型发展到第二代高光效型荧光灯。高大空间场所,一般采用金属卤化物灯、高压钠灯及混光灯。发光二极管(LED)以其寿命长、显色性好、无频闪、响应时间短、耐振动等优点,得到广泛的应用。
2 提高照明设计质量精度
在我国建筑照明设计中普遍存在的现象是随意加大光源的功率和灯具的数量或不选用节能产品,照度不符合标准,照明配电不合理,光源和灯具选型不妥等现象,这些都会造成能源浪费,
我们应该提高设计质量的精度,从建筑照明的最初环节上实现能源的高效利用。照明系统的节能应着重考虑灯具的选用、智能布线、室内灯光亮度的合理配置、与自然光的结合等问题。尤其是公共建筑的灯具和照度设计,更应引起重视。
3 贯彻实施新的照明设计标准
照明功率密度作为评价节能标准,我国新照明标准《建筑照明设计标准》中分别对居住建筑、办公建筑、商业建筑、旅馆建筑、学校建筑、工业建筑等提出了照明功率密度的限制值,应该贯彻实施新的照明设计标准。
4 采用智能化照明
智能化照明的组成包括:智能照明灯具、调光控制及开关模块、照度及动静等智能传感器、计算机通讯网络等单元。智能化的照明系统可实现全自动调光、更充分利用自然光、照度的一致性、智能变换光环境场景,运行中节能,延长光源寿命。
5 重视利用太阳能
我国建筑能耗高于发达国家, 主要表现在建筑物保温与供热系统状况差, 如我国供热系统的综合效率仅为35%到55%, 远低于先进国家80%左右的水平。建筑节能由于直接关系到国家资源战略和可持续发展战略的实施, 随着我国城市化进程不断推进, 城镇建设将保持高速发展, 人民生活水平不断提高, 根据发达国家经验, 建筑能耗在未来商品总能耗中所占比例将上升到35%左右, 也就是说, 建筑消耗了三分之一多的能源, 对我们国家来说, 这个比例恐怕还要高。江苏省徐州煤矿每年产煤量在1300~1500万吨, 折成标煤1000多万吨, 单从2002年全省城镇新建住宅2500万平方米来测算, 如果全部执行节能设计标准, 每年可以节能6.6亿千瓦时, 相当于节约近27万吨标煤, 至2009年, 仅住宅建筑节能所节约的能耗就相当于徐州煤矿当年的产煤量, 这个数字是相当惊人的, 也是鼓舞人心的;同时还可以减少大量的二氧化碳、粉尘等污染排放, 其经济效益、环境效益、社会效益都十分显著。由此可见, 建筑节能的意义十分重大。
2004年11月25日, 经国务院同意, 国家发展和改革委员会发布了我国第一个《节能中长期专项规划》。规定中指出, “十一五”期间, 中国新建建筑要严格实施节能50%的设计标准。其中, 北京、天津等少数大城市率先实施节能65%的标准。发改委环境和资源综合利用司司长赵家荣当日在新闻发布会上说, 我国将全面展开供热体制改革, 在各大中城市普遍推行居住及公共建筑集中采暖按热表计量收费, 在小城市试点。鼓励采用蓄冷、蓄热空调、节能门窗, 加快太阳能、地热等可再生能源在建筑物的利用。虽然我国已经陆续颁布了全国各气候区建筑节能50%的设计标准, 但全国城市每年新增建筑中达到节能建筑设计标准的不到5%。
建筑节能包含两部分内容, 一部分是加强围护结构的保温隔热能力, 另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。一般的房子里, 30%的热量从窗户跑掉了。如果选用双层玻璃, 中间再充上惰性气体, 就可在一定程度上阻断热量散发。35%热量从墙体散发, 如采用隔热材料, 增加保温层, 节能效果就很明显。智能化建筑首先要达到节能的标准和良好的居住舒适度, 其次才是家具的智能化和安全保卫的智能化。实际上, 智能化建筑不一定就是豪华的, 但它必须是低能耗的。美国有些智能化建筑造价比普通建筑还低15%, 因为它们追求合理的结构, 讲究实用功能和外观的简洁, 利用了可回收材料, 而不追求豪华装饰。
还可以充分利用地热泵技术, 如冰岛等国家, 建筑房子时先在地上打两个洞, 通过电泵将地下水循环起来, 为整座房子供热。惟一耗能的就是电泵。而在丹麦等国, 由于地处海边, 太阳能和风能的利用条件得天独厚, 使用热泵技术时结合风能与太阳能, 用风能与太阳能来带动电泵就可以做到“零能耗”。
新能源的利用是节约建筑使用能耗非常有效地办法, 新能源通常指非常规、可再生能源, 包括有太阳能、地热能、风能等等。新能源技术用于建筑节能通常有以下几个方面:
1太阳能致冷
利用太阳能制冷空调有两种方法, 一是先实现光—电转换, 再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光—热转换, 以热能制冷。前者系统比较简单, 但其造价约为后者的3~4倍, 因此国内外的太阳能空调系统至今以第二种为主。太阳能致冷的方法有多种, 如压缩式致冷、蒸汽喷射式致冷、吸收式致冷等。压缩式致冷要求集热温度高, 除采用真空管集热器或聚焦型集热器外, 一般太阳能集热方式不易实现, 所以造价较高;蒸汽喷射式致冷不仅要求集热温度高, 一般说其致冷效率也很低, 约为0.2~0.3左右的热利用效率;吸收式致冷系统所需集热温度较低, 大约70~90℃即可, 使用平板式集热器也可满足其要求, 而且热利用较好, 制作容易, 致冷效率可达0.6~0.7, 所以一般采用也多, 但设备庞大, 影响推广。
2太阳热水器
太阳热水器是太阳能热利用中具有代表性的一种装置, 它的用途广泛, 形式多样。人们最常见的一种太阳热水器是架在屋顶的平板热水器, 常常是供洗澡用的。其实, 在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水, 都可利用太阳能。太阳热水器按结构分类有闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等几种。
3太阳房
太阳房是利用太阳能采暖和降温的房子。人们的生活能耗中, 用于采暖和降温的能源占有相当大的比重。特别对于气候寒冷或炎热的地区, 采暖和降温的能耗就更大。太阳房既可采暖, 也能降温, 最简便的一种太阳房叫被动式太阳房, 建造容易, 不需要安装特殊的动力设备。比较复杂一点, 使用方便舒适的另一种太阳房叫主动式太阳房。更为讲究高级的一种太阳房, 则为空调致冷式太阳房。
4太阳能热发电
太阳能热发电是太阳能利用中的重要项目。太阳热发电是利用集热器把太阳辐射能转变成热能, 然后通过汽轮机、发电机来发电。根据集热的温度不同, 太阳热发电可分为高温热发电和低温热发电两大类。按太阳能采集方式划分, 太阳能热发电站主要有塔式、槽式和盘式三类。
5地热发电
地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。
地热发电和火力发电的原理是一样的, 都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能, 然后带动发电机发电。所不同的是, 地热发电不象火力发电那样要备有庞大的锅炉, 也不需要消耗燃料, 它所用的能源就是地热能。地热发电的过程, 就是把地下热能首先转变为机械能, 然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能, 首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体, 主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同, 可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。
结语
建筑节能并非房地产一个行业的问题, 目前国内乃至全球正在面临的能源危机是关系整个人类社会生存发展的大计。
“跨入新世纪, 我们将向现代化建设第三步战略的目标迈进, 环境保护面临着更在的压力和挑战。我们必须认真实施可持续发展战备, 把环境保护和生态建设放到更重要的位置。要坚持统筹规划, 依靠科技进步, 加大资金投入, 加强污染治理, 大力植树种草, 搞好水土保持, 改善生态环境。相信通过全国人民坚忍不拔的努力, 就一定能够使中华大地水更清、天更蓝、山川更加秀美。”
责任编辑:宋义
摘要:21世纪建筑节能技术已经成为住宅发展的必然趋势和城市建筑水平的标志。建筑节能是一门综合性学科, 它涉及到建筑、施工、采暖、通风、空调、照明、电器、建材、热工、能源、环境、检测、计算机应用等许多专业内容, 是在许多学科边缘的交叉和结合后形成的, 因此建筑节能技术也是一门综合性的技术, 包含了多个领域。
杭州国美建筑设计研究院有限公司 310000
摘要:节能降耗一直是基于科学发展观的策略,坚持可持续发展,因此,电气节能如今已是节能建筑的重点课题之一。电气节能技术在建筑工程中的合理利用将大大降低建筑物的能耗?在阐述电气节能设计应遵循的原则的基础上,从不同角度提出了建筑电气技术在节能上的合理应用
关键词:建筑电气;设计;节能
随着我国经济的持续快速增长,作为二次能源的电能供需矛盾日益突出。在积极倡导节能减排、发展低碳经济的今天,如何把节能措施贯穿于整个电气设计过程则显得尤为重要。建筑节能在建筑行业势在必行。这些都要求建筑电气工程师发挥才智,既要满足建筑功能要求,给居民提供舒适、方便的生活空间,还要尽可能的做到减少建筑耗能。
1.建筑电气节能设计的原则
电气节能应充分考虑到建筑物本身的功能,不能为了节能而牺牲建筑功能为代价,同时也不能盲目增加投资、为节能而节能。建筑电气设计应满足建筑的功能需求,保证建筑的各项功能稳定连续运行,给居民的日常生活带来方便、快捷。因此,电气节能应遵循以下原则:
实际性:就是要根据建筑物本身的作用出发,在满足设计建筑物的功能条件下,充分考虑到建筑电气节能的设计。
适用性:就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的条件,为建筑设备运行提供必需的动力,按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求,来优化供配电设计,促进电能合理利用。
经济性:不能为了节能而节能,要充分考虑到现实的经济状况,根据现实的经济条件,尽可能达到建筑电气节能的目的,不能盲目过高地增加投资,增加运营成本而节能。应该充分考虑到节能的经济效益,尽可能地在较短的时间内收回投资成本。
节能性:节能的着眼点应是减少能量的无谓消耗。因此,先找出与发挥建筑物功能无关的能量消耗,再考虑应该采取的有效节能措施。
2.建筑电气设计中的建筑节能
2.1变、配电设备的节能设计
2.1.1变压器的选择
变压器应选用节能型变压器,高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造使硅钢片的磁场方向接近一致,可以减少铁心的涡流损耗;良好的接缝密合,可减少漏磁损耗。与老产品比,节能型变压器空载损失和短路损失降低,10kV系列分别降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年节电9kW?h。节能型变压器,因其具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点,而在近年得到了广泛的应用。
变压器的容量选择。理论上计算变压器负载率为50%时,变压器的有功耗能能耗最小。但此时变压器的无功能耗增加,因此要考虑综合经济效益后进行选择。工程中变压器的容量选择在考虑初投资和运行费后,一般变压器的负载率取容量的80%。
2.1.2配电线路损耗
减少线路损耗,首先掌握一个大前提:不管是配电房或者配电箱尽量考虑建筑中供电线路长且多,由于电阻的存在,当电流通过时就会产生功率损耗,其计算公式是:式中:ΔΡ—三相输电线路的功率损耗;I—线电流;R—线路相电阻。对于供电线选定的条件下,“R”值不变。可见电流越大,电路损失越大。线路的电阻R=ρL/S,电阻与电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻损耗应从以下几个方面考虑:
选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导線较佳,铝线次之。减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径。增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,可以由以后的运行费用抵消。
2.1.3提高系统功率因数
提高系统功率因数,减少无功功率在线路上的传输。由于目前大部分建筑工程中,均采用变压器低压侧集中补偿,这种做法只能减少变电站至用户侧的高压线路的无功传输,提高了用户处的功率因数。但对用户而言,变压器低压母线至各建筑用电点的无功传输并没减少。因此,想真正的达到节能目的,必须做到就地补偿;当然,就地补偿还需要考虑不同设备及功率等因数,此处就不详述了!
2.2建筑物照明部分的节能设计
建筑物的照明量比例大且面积较广,所以照明节能是电气节能当中的重要部分。照明部分的节能设计应满足照度、色温和显色指数等基本要求,同时,基本不使用白炽灯和电感灯具。在建筑物的照明节能设计过程中,我们可从下列几点入手:
2.2.1严格依照建筑物的照度标准。各类建筑物都应当依照《建筑照明设计标准》当中的要求进行合理设计与施工,相比照度要求较高的场合可采用混合照明方式,突出其重要部分,减少其他地方的浪费;例如,我们在进行一些娱乐休闲场所的设计时,需要结合现场环境,在规范的大前提下,进行合理的灯光设计。
2.2.2建筑物当中的照明设计应该采用高效的光源,一般采用T5或LED灯具,相同功率的T5管配电子镇流器(采用电子镇流器灯具的功率因数会提高)比T8管省电30%。而LED灯具比T5灯管又节能约50%,因此在设计中首选LED灯具,其次是T5灯管,视不同环境而定。至于白炽灯和电感灯由于其对电能的消耗巨大,还会导致二氧化碳、二氧化硫等温室气体过度排放,因此不建议设计使用。
2.2.3合理应用照明周边环境及自然光。建筑物的照明环境在装修上,应当注重浅色、光泽的墙面,应用光的反射原理,增强室内的照明,减少电气的消耗等。同时,对自然光的合理应用,不但节能环保,并且更加实现了经济效果与利益的最大化。
2.2.4照明灯具的合理科学控制。不同区域、不同功能区间,我们必须分区合理控制。例如,办公室我们可以按工作点分开控制,上下班时间可以通过时间继电器进行分时控制;同理,地下车库等大面积区域一样,车道可以增加照度,车位可以适当减少,同时也要实行分时控制(如上、下半夜,交叉控制等);对于公共区域楼梯间等,需要采用节能开关,只有充分考虑建筑物的使用功能,才能更好的把握节能设计尺度。
2.3充分应用太阳能光伏发电系统
太阳能是可再生的能源,具有污染少、环保的长处。太阳能光伏发电系统是由太阳能电池板、控制器和蓄电池和逆变器组合而成的。我国拥有丰富的太阳能资源,对其充实应用可年发电量为200 k W左右,相比我国严峻的能源难题可起到一定的缓解作用。太阳能光伏发系统的应用场主要在建筑物的部分用电设备上、环境照明(庭院灯和草坪灯等)和道路的照明和体育场照明等。在系统的节能设计上,应当考虑下列几个主要原因:
2.3.1用电负荷的性质和用电的大小和每天所需的工作时间;
2.3.2系统输出时电压的等级设计;
2.3.3阴雨天气时,包管系统可以连续保持工作状态的设计;
2.3.4建筑物所处位置的日照时间和太阳能辐射量等。
3.结语
建筑电气节能应该始在设计上体现,终在实践中应用,只有采取合理的设计方案,应用合理的节能器具以及优化节能措施,才能实现建筑电气节能的可持续发展。同时,国家应该对节能设计提供良好的环境,鼓励及适当引导业主和行业设计师,从大局出发,着眼于未来!我们广大电气设计人员在设计中应精心考虑,反复比较设计方案,为人们提供健康?舒适?安全的居住?工作和活动空间!
参考文献:
[1] 曹玉亭.对电气节能技术的思考[J].山西建筑,2007,33(7):239—240.
[2] 江亿.中国建筑能耗远低于发达国家(第一部分).
[3] 李蔚.在建筑电气设计中的节能技术措施.电气应用.2007,2(10):12-15.
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