《北川灾后重建城乡建筑节能导则》研究_图文

1、建设科技27在建筑节能与新能源的利用是保证我国实现城乡可持续发展的重要工作基础。我们在编制北川灾后重建城乡建筑节能导则过程中,重点突出建筑围护结构热性能改善以及系统节能设计,结合被动式与主动式节能设计,在充分考虑当地气候、资源条件,经济水平与生活习惯的情况下,积极引导当地建筑的可持续发展。北川县震前居住建筑室内冬季阴冷潮湿、夏季闷热,其室内热环境亟待改善;公共建筑能耗浪费现象严重。因此,在灾后重建中,针对不同功能类型的建筑,通过改善围护结构热性北川灾后重建城乡建筑节能导则研究清华大学建筑技术科学系杨铭杨旭东燕达以北川县灾后重建为契机,制定合理的城乡建筑节能设计导则,将对实现“新北川的可持续发展

2、”起到重要作用。本文分别针对居住建筑与公共建筑,找出亟待解决的突出问题,结合当地实际情况,选用合理的评价指标,通过模拟与调研相结合的方式,确定了围护结构传热限值与系统用能定额指标,对当地建筑节能将起到一定指导作用。能以及系统节能设计,达到被动式与主动式结合调节室温的目的。在建筑设计研究中,充分利用当地气候、资源条件,考虑当地切实的经济水平与生活习惯,使建筑设计能够最大限度地满足当地人民对室内热环境需求,同时不带来能源负担。震前建筑结构特点及主要室内环境问题四川省北川县地处川西高原与四川盆地之间,处于中国东部亚热带湿润季风气候区的西部边缘与高原干热河谷气候交汇地带,属夏热冬冷地区。近五年气象数据

3、显示,全年平均气温16 北川新县城住宅建设 黄少宏/摄城镇篇 特T h e左右,夏季气温不高于30,但冬季气温最低可达1;雨量充沛,空气相对湿度较高,全年基本维持在80%左右;太阳辐射强度低,辐射量少,属太阳能利用第类地区。地震前,北川县城镇居住建筑与公共建筑具有夏热冬冷地区一般建筑的特点,在建筑形式、结构,以及建材选择上与中国其他地区基本无区别。在乡村居住建筑中,传统羌族建筑具有一定的特色,当地典型羌族建筑以碉楼、石砌房、索桥、栈道和水利筑堰等最著名。但随着羌族与汉族文化的融合,羌族建筑已多是“汉羌合璧”形式或现代化砖砌建筑。在围护结构热性能方面,当地建筑基本采用24cm厚砖墙,且无任何保温

4、隔热措施;窗户多采用单层窗,尤其存在一些年久失修的单层木窗,其保温性能与密封性能欠佳;屋顶结构简单,尤其是村镇居住建筑的屋顶,仅采用木龙骨上添加瓦片的形式,保温隔热性能极差。围护结构热性能是影响室内热环境的重要因素之一,在上述围护结构下,其室内热环境很难满足需求,根据夏热冬冷地区住宅建筑室内能耗研究,当地城镇居住建筑冬季室内低于10的小时数大约为78%,最冷月(1月的室内平均气温只有8.5,大多数居民感觉冬季室内寒冷。根据北川县村镇居住建筑室内热环境实地调研数据分析,冬季白天有51%村镇居民感到寒冷或者太冷,在冬季夜间这一比例竟然达到97%,而且多数居民感觉冬季室温仅有45,房间阴冷潮湿。围护

5、结构热性能欠佳以及空调系统的不合理设计,同样导致多数公共建筑为了维持室内热环境需求,造成过多不必要的能源浪费。简言之,该地区居民对室内热环境不满意,尤其认为冬季室内过于寒冷。另外,公共建筑有进一步降低能耗的潜力。因此,如何改善建筑冬季室内热环境、降低建筑能耗就分别成为居住建筑和公共建筑节能设计中亟待解决的问题。城乡建筑节能设计框架建筑节能的目的在于改善室内热环境的同时,不增加能源与环境的负担,因此,该部分设计工作最重要的原则为因地制宜,即必须立足于当地气候条件、资源条件、居民生活方式及经济水平等实际情况。例如,当地居住建筑无统一供暖措施,在室温无法满足需求时,居民常采用如电热毯、电热扇等局部供

6、暖措施。这种“部分时间、部分空间”的供暖方式有利于保持低能耗水平,同时符合当地居民的经济收入水平与长期形成的生活习惯。此种行为模式应大力倡导。不同建筑类型具有不同的建筑形式与功能分区,这与建筑节能设计具有很强的关联性,因此建筑节能导则设计应根据不同的建筑类型及其实际特点,有的放矢地进行节能设计。居住建筑与公共建筑无论在建筑形式、功能分区、使用特点等具有各自鲜明的特点,因此将此两类建筑分别进行节能设计,以下分别说明各类建筑的导则设计思路(如图1所示。对于居住建筑来说,宜通过围护结构热性能改善、自然通风等被动式等方式调节室温,主要解决冬季室内热环境改善问题。根据当地一般居住建筑的特点,室内热环境主

7、要由围护结构热工性能以及室内人员开门开窗的行为模式确定,因此居住建筑节能设计主要评价围护结构热工性能,同时提出绿色健康的行为模式。当地一般居住建筑无空间供暖措施,因此热环境改善评价采用“低温小时数”与“高温小时数”作为评价指标。“低温小时数”为房间无任何空间供暖及空气调节措施下,室内温度不满足设定值的小时数;“高温小时数”为房间无任何空气调节措施下,室内温度不满足设定值的小时数。对于公共建筑,通常有空间供暖及空气调节的需求,而且建筑照明、能源动力系统、设备运行等能耗在建筑耗能中占有相当的比例,因此建筑节能需要由两部分来考虑。首先,建筑围护结构热工设计需节能,此部分可以选用“建筑累计负荷”作为评

8、价指标。其次,建筑系统(包括空调、照明、设备运行等设计需节能,此部分选用“用能定额”作为评价指标。综合上述两部分节能设计,最终将合理的“用能定额”作为系统合理选取与运行模式控制的基础指标,真正做到“建筑节能”。图1建筑导则设计框架1、城乡居住建筑节能导则研究室内热环境改善目标直接影响居住建筑的围护结构传热限值,而传统标准中的设计室温(冬季18,夏季26不适合当地居民的生活模式与经济水平,更加符合实际的室内热环境改善目标需要综合当地供暖形式、室温心里预期、生活方式等众多因素。依据研究框架和震后对当地的实地调研结果,城乡居住建筑室内热环境改善目标宜为:(1城镇居住建筑全年主要功能房间(卧室、起居室

9、基础室温低于10的小时数(低温小时数比现有居住建筑减少50%,同时夏季主要功能房间基础室温高于30的小时数(高温小时数不大于现有居住建筑。(2村镇居住建筑全年主要功能房间(卧室、起居室基础室温低于8的小时数(低温小时数比现 有 居 住 建 筑 减 少 60% , 同 时 夏28建设科技季主要功能房间基础室温高于30的小时数(高温小时数不大于现有居住建筑。城乡居住建筑室内热环境改善目标不同,主要由于城镇与农村居民生活方式、对室内温度期望值、以及经济水平等差异造成的。在上述室内热环境目标下,建立相应的典型建筑模型,利用建筑热环境及能耗模拟软件DeST-h,着重对建筑围护结构热性能进行优化,最终得到

10、合理的围护结构传热系数限值,指导当地建筑节能设计。表1 城镇居住建筑围护结构的传热系数(K【W/(m2K】和热惰性指标(D表2 村镇居住建筑围护结构的传热系数(K【W/(m2K】和热惰性指标(D注:当地多有农家乐,因此村镇居住建筑有“自住型”与“服务型”之分,二者建筑使用特点不同,需分别考虑。2、城镇公共建筑节能导则研究谈及公共建筑节能,用何种评价指标来评估一个建筑是否节能,这是建筑节能工作的基本问题。目前,大致有四种方式来评价建筑是否节能: (1查对技术清单的方法;(2考察可再生能源比例;(3考察能源利用效率;(4考察建筑能源数据。前三种方式极易造成所谓高新技术的不合理利用,最终导致所谓的高

11、科技绿色建筑能耗居高不下的怪现象。而建筑节能的目标是在满足建筑使用功能的前提下,将建筑能耗控制在一定的合理水平上。因此,利用建筑能源数据(也可称为“用能定额”是评价建筑是否节能的最直接、最有效、最公平的方法,“用能定额”也就成为判断建筑节能与否的基本准则。用能定额可以实现公共建筑在项目立项阶段、方案设计与方案投标阶段、施工图设计阶段、工程竣工验收阶段,以及运行管理阶段的全过程节能管理,是今后我国公共建筑节能的未来发展趋势。目前,我国已经出台相关法律法规推广公共建筑用能定额管理,如中华人民共和国节约能源法,公共机构节能条例和民用建筑节能条例。用能定额指标的确定需要根据公共建筑的建筑形式,使用特点,当地气候资源条件等情况确定。基于对该气候区大量不同类型公共建筑的分项能耗测试与调研数据,结合模拟工具,分析测试数据中的不合理能耗部分,并将此部分能耗去除掉,最终得到合理的各项用能定额指标,并可根据分项用能定额指标或总用能定额指标(各分项用能定额的叠加,对各类建筑实施建筑节能管理。基于当地实际情况,不同类型公共建筑用能定额指标如下表所示。结语以北川县灾后重建为契机,制定合理的城乡建筑节能设计导则,将对实现“新北川的可持续发展”起到重要作用。本文分别针对居住建筑与公共建