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第11章 浙江省居住建筑节能技术研究(3)

1.2.6分户墙和楼板

分户墙是指同一楼层中相邻两个套型共用的内墙。居住建筑楼板包括户内层间楼板和底部自然通风架空楼板。在浙江省,考虑到不同用户对采暖、空调的行为不同,相邻的住户可能不用采暖和空调,或邻居暂时无人居住。如果分户墙和户内楼板的保温性能很差,采暖、空调住户能耗就特别大,对于采暖、空调住户不公平。因此,《浙江省居住建筑节能设计标准》对分户墙和户内楼板(包括底层不通风架空楼板)提出了保温要求,要求其传热系数K≤2.0W/(m2·K)。

底部自然通风的架空楼板直接与室外空气接触,外表面换热阻小,传热量远远大于普通楼板。因此,《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)规定其传热系数K不大于1.5W/(m2·K)。底层为与室外空气相通的车库或其他开敞式用房,与底层架空相类似,楼板传热量大,其传热系数也应不大于1.5W/(m2·K)。

在楼板传热系数计算过程中,内外表面空气流动情况不同,对传热系数影响较大。《民用建筑热工设计规范》(GB50176‐93)对不同情况下内外表面空气换热阻有不同的规定:

(1)上下为空调采暖房间的楼板:上、下表面换热阻都取0.11m2·K/W;

(2)闷顶或有窗的不采暖楼梯间、电梯机房等的楼板,下面是空调采暖房间时:下表面换热阻取0.11m2·K/W,上表面换热阻取0.08m2·K/W;

(3)底面接触室外空气架空楼板或外挑楼板:上表面换热阻取0.11m2·K/W,下表面换热阻取0.04m2·K/W;

(4)底部不通风(地下室外墙无窗)的不采暖地下室楼板:上表面换热阻取0.11m2·K/W,下表面换热阻取0.17m2·K/W;

(5)与室外空气相通(地下室外墙有窗或通风口)的不采暖地下室楼板:上表面换热阻取0.11m2·K/W,下表面换热阻取0.06m2·K/W。

1.2.7户门

《浙江省居住建筑节能设计标准》(DB33/1015‐2003)中规定户门传热系数K≤3.0W/(m2·K)。几种常见户门和阳台门有下列几种常见做法:(1)双层金属门板(多功能户门),中间填充15~18mm厚玻璃板或矿棉板(毡);(2)木或塑料夹层门,空气间层厚度不小于40mm,内衬钢板;(3)阳台门的不透明部分(门心板)采用双层中空塑料板(空气间层厚度不小于40mm)。

1.2.8建筑遮阳

遮阳的目的是为了遮挡直射阳光,减少进入室内的太阳辐射,防止过热,避免眩光和防止物品受到阳光照射而产生变质、损坏或褪色。设计合理的遮阳能够有效减少太阳辐射进入室内,消除90%以上的太阳辐射作用。遮阳的形式很多,根据遮阳所处位置的不同,可分为玻璃或透明材料自身遮阳、外遮阳、内遮阳等几种形式。其中,外遮阳效果优于内遮阳。

按照遮阳构件能否活动,可以分为固定遮阳和活动遮阳。固定遮阳作为建筑构件固定在窗的周围,具有结构简单、造价相对较低、维护方便的特点。固定遮阳的形式有水平式、垂直式、综合式和挡板式;其材料有混凝土、塑料等。固定遮阳位置固定,往往灵活性差,不易兼顾冬季阳光入射、采光及房间的自然通风。活动遮阳的形式主要有遮阳帘、遮阳篷和遮阳百叶等。活动遮阳的构件宜采用轻质材料制作,如帆布、铝合金、塑料等,能够以比较灵活的方式固定或连接,并能根据需要进行调节。活动遮阳具有适应性强,使用灵活,可兼顾冬季太阳入射、采光及房间的自然通风等优点。但是,活动遮阳多结构复杂、造价高、维护成本高。此外,还可以利用垂直绿化遮阳措施。

遮阳效果可以用综合遮阳系数来衡量。综合遮阳系数=玻璃自身遮阳系数×外遮阳系数。

1.2.9建筑环境绿化

建筑环境绿化,不仅能够调节气温、调节碳氧平衡、吸收有毒气体、美化环境,还能减弱温室效应、降低噪声、减少太阳辐射反射、遮阳隔热,是改善居住区微气候、改善建筑室内热环境、减少建筑能耗的有效措施。建筑环境绿化包括室外绿化、室内绿化、屋顶绿化、垂直绿化等。

1.室外绿化

室外绿化是指建筑物室外空间的绿化配置。居住区绿化具有调节气温和增加湿度的作用。室外绿化配置应运用园林设计和生态原理相结合的手法。具体有:选择以乔木、灌木、地被组成多层次良好结构的植物群落进行室外绿化;充分利用土地、空间及自然资源;合理选用适合当地土壤特点的植物;利用植物吸收对人体有害的气体、烟尘和病菌,使室外绿化的生态效益和观赏性能够得到较好的发挥。

有研究表明:在炎热的气候中,植物群落一般可降低环境温度1~3℃,最大可达6~8℃。同时,还可增加空气湿度3%~12%,甚至可达33%。不同的植物配置,调节小气候的能力不同,因此,应根据环境条件和需求对植物进行合理配置。

2.室内绿化

室内绿化可以改善室内微环境、美化环境、净化空气、调整室内温湿度。室内植物布置要与周围环境相协调。小房间不宜布置高大植物,大房间不宜布置小植物,一般家庭以中小植物为佳。植物配置还要同室内墙面、地面、家具布置等相协调,可利用室内柜子、墙壁、窗台、转角、楼梯、中庭等布置植物,也可采用各种悬挂方式。

3.垂直绿化

垂直绿化利用攀缘植物,在建筑垂直面上进行绿化。这种绿化方式具有占地少、见效快、美化环境的优点。此外,在夏季,垂直绿化通过吸收、反射作用以及植物自身的光合作用和蒸腾作用,能够有效减少太阳辐射,降低墙体外表面温度。垂直绿化主要有墙面垂直绿化、棚架绿化、墙垣绿化、篱垣绿化、阳台和窗台绿化、借助网架绿化等。

1.3可再生能源利用

太阳能既是一次性能源,又是可再生能源,具有资源丰富、对环境无任何污染等优点。

我国太阳能资源的分布根据太阳辐射年总量分为四个区域。其中,浙江省的太阳能资源分布在全国属一般性区域,有利用价值,但不如青藏高原、华北、西北等干旱地区丰富。每年的平均辐射总量在4100~5000MJ/m2范围内,平均辐照时间约为1800~2100小时/年。

四川盆地、福建东南沿海建筑物是一个巨大的能源消耗系统,利用太阳能提供建筑用热、用光、用冷、用电、通风和调湿等,可实现建筑有效节能。据国家住宅与居住环境工程技术研究中心调查统计,建设太阳能建筑,可节约能源70%以上。

1.3.1主动太阳能利用

太阳能在建筑上的应用主要有太阳能集热系统和太阳能光伏发电系统。太阳能集热系统可提供生活热水、供暖和制冷;太阳能光伏发电系统可发电、用于照明、家用电器等。

其中,太阳能热水器系统是太阳能利用领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一,是太阳能利用中最具代表性的一种装置,其原理是利用温室原理,把太阳能转变为热能,并通过水传递热量,从而获得热量。

太阳能热水器系统通常由集热器、贮水箱、循环管道及相关装置、设备(水泵、控制部件等)组成。太阳能热水系统按照供热水范围分为下列三种。

1.集中供热水系统

集中供热水系统是指采用集中的太阳能集热器和集中的贮水箱供给一幢或几幢建筑物所需热水的系统,适用于低层、多层或高层居住建筑;也适用于公共建筑,如旅馆、医院等。太阳能集热器集中设置,并设有大容积的贮水箱,供热终端有计量装置,分户计量,具有节省管道管线、节约投资的优点。

2.集中-分散供热水系统

集中-分散供热水系统是指采用集中的太阳能集热器和分散的贮水箱供给一幢建筑所需热水的系统,适用于多层居住建筑中。该系统将太阳集热器集中放置,贮水箱则设置在每户的厨房、卫生间或阳台上,同时设置热水计量表。

3.分散供热水系统

分散供热水系统是指采用分散的太阳能集热器和分散的贮水箱供给各个用户所需要的小型系统,也就是通常所说的家用太阳能热水器,尤其适用于别墅、低层排屋,也适用于多层居住建筑。该系统将太阳能集热器、贮水箱、管道、辅助热源分散分户设置,具有使用方便,容易维护、修理的特点。

在建筑设计过程中,应将太阳能热水系统所包含的内容都当作建筑不可缺少的元素加以考虑,从内部管线到外观形象一体化设计,将其各个部分融入建筑之中,同步设计、同步施工、同步投入使用,使之成为建筑的组成部分,做到热水系统与建筑的完美结合。安装太阳能热水器系统的建筑单体和建筑群体,主要朝向宜为南向,应避免周围设施和绿化树木的遮挡,并要满足不小于4小时日照时数的要求。太阳能热水器可安装在建筑屋面、阳台、墙面或建筑的其他部位,与建筑协调一致,保持建筑和谐统一的外观。

1.3.2被动太阳能利用

被动式太阳能利用是指利用当地的气候条件,通过建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体处理以及建筑构造和材料的热工性能,不依靠附加设备使建筑在冬季能够采集、储存太阳能,提供建筑采暖;在夏季能遮挡太阳辐射,散发室内热量,使建筑降温。利用被动式太阳能技术建造的建筑称为被动式太阳房。被动式太阳房平面布局宜利于冬季日照及夏季自然通风,并避开冬季主导风向。建筑的主要朝向宜为南向或南偏东、偏西30°范围内,其中以南偏东、偏西15°范围最理想。

被动式太阳房形式多样,按照集热形式,主要分为直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、屋顶池式和对流环路式。

1.直接受益式

直接受益式类似于一般建筑。其特点是利用南向大窗口,在冬季白天使大量阳光透入,夜间则用专门的保温窗帘或保温板遮挡窗口。室内地面、墙面等需用蓄热能力大的材料,如砖或混凝土等做成。这些部位在白天吸收并储存热量,夜间不断向室内释放热量,使室内维持一定的温度。其他各朝向的围护结构则应尽量加强保温,减少热量散失。

2.集热蓄热墙式

集热蓄热墙由透光玻璃外罩和蓄热墙体组成,其间留有空气间层。

根据蓄热墙上是否设通风口,分为两种做法:一种是在墙体的下部和上部设有通向室内的进出风口。另一种是在蓄热墙上下不设通风口,热量全部由蓄热墙逐渐传入室内。两种做法均要求蓄热墙体的外表面具有较大的太阳辐射吸热系数,同时为防止在夜间室内热量向室外散发,在玻璃外侧应设保温窗帘或保温板。其他各朝向的围护结构应加强保温。

3.附加阳光间式

附加阳光间式的集热采用与主体房间相邻的阳光间形成温室。阳光间不但有很大的窗口,而且其他地面也需要做成蓄热体,阳光通过玻璃照射到蓄热体上,储存热量,提高室内温度,而主体房间则通过与阳光间相邻的墙或窗获得热量。夜间用保温窗帘将阳光间与主体房间隔开。为防止阳光间夏季过热,在窗上方应有可调节的排气孔和遮阳设施。

4.屋顶池式

屋顶池式,又称为蓄热屋顶式,兼有冬季采暖和夏季降温双重功能。屋顶主要由作为蓄热体的装满水的密封袋和在其下的金属薄板顶棚及顶部可移动的保温盖板组成。冬季白天将保温板拉开,水袋暴露在阳光下充分吸收太阳辐射热;夜晚将保温板关闭,使水袋与外界隔离,水袋所蓄热量由金属顶棚通过辐射、对流向室内供热。夏天保温板开闭正好与冬季相反,夜间拉开保温板让水袋内的温度降低,白天关闭保温板,隔绝阳光辐射,同时夜间冷却的水袋可吸收下面房间热量,使室温下降。

5.对流环路式

对流环路式,又称为热虹吸式。一般是指利用附加在房屋南向的空气集热器向房间供热。其供热方式为:被太阳辐射加热的空气借助于温差产生的热压从集热器流到设于地板下的卵石床内,空气的热量逐渐被卵石吸收而变冷,冷却后的空气又从下部进入集热器再次加热,如此不断循环,蓄热后的卵石床在夜间或冬季通过地面向室内供热。

如果用风扇来加强热空气流动,则效果更好。

另外,大量的生土建筑、窑洞、土坯房及各种类型的地下、半地下的覆土建筑都是对地热能很好的利用。大地的温度变化比大气温度的变化要小得多,覆土建筑的大部分围护结构与大地直接接触,受外界风、霜、雨、雪的影响较小。因此,覆土建筑不仅保温性能良好,而且能够改善整个建筑环境质量,是可持续发展建筑的形式之一。

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