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嚴寒、寒冷地區綠色建筑的研究與展望

時間:2019-11-13 19:20:28   作者:zyf512478   來源:會員原創   閱讀:356  
內容摘要: “綠色建筑”就是在整個建筑使用階段,將環境的污染、資源利用降到最低限度,將居民生活環境、舒適程度提高到最高層次的建筑。它是實現人類生活和自然環境和諧統一的重要途徑,也是堅持可持續發展戰略決策的重要組成部分。 據資料顯示,在西方發達國家,建筑耗能占社會總能耗的30%-45......
    “綠色建筑”就是在整個建筑使用階段,將環境的污染、資源利用降到最低限度,將居民生活環境、舒適程度提高到最高層次的建筑。它是實現人類生活和自然環境和諧統一的重要途徑,也是堅持可持續發展戰略決策的重要組成部分。

    據資料顯示,在西方發達國家,建筑耗能占社會總能耗的30%-45%,我國目前建筑能耗占社會總能耗的比例正逐步上升到30%,單位建筑面積能源消耗為發達國家的3倍多。我國嚴寒和寒冷地區冬季建筑采暖能耗巨大,占全國能源消費總量的11.5%,占采暖地區全社會能耗的 20%以上,一些嚴寒地區的城鎮建筑能耗高達當地社會總能耗的50%以上。同時,嚴寒和寒冷地區城市采暖期空氣污染嚴重,居民健康狀況要比非采暖期下降2-3個級別。就國際形勢而言,我國建筑節能形勢非常嚴峻,而就我國建筑耗能狀況來看,嚴寒和寒冷地區倡導綠色節能建筑勢在必行。

1   綠色建筑的節能環保

1.1建筑保溫隔熱性能的改善

    嚴寒、寒冷地區建筑物有效利用能耗的程度,取決于外圍墻體、門窗、以及屋面的保溫隔熱性能,這些部位的熱量損失要占采暖產生能量的1/3以上。因此,如果能夠提高各個位置保溫隔熱能力,便可從一定程度上提高能源利用率,增加冬季舒適度,減少不必要的能源浪費和污染。維護結構主要包括墻體、門窗,和屋面,從這三個部分,筆者總結出幾種提高保溫隔熱性能的方法。

1.1.1墻體節能

墻體節能主要體現在外墻保溫隔熱性能的提升上,可以在墻體內部安裝保溫層,構成內部保溫、夾心保溫和外部保溫幾種形式。
    內保溫是指將保溫層布置在外墻內側,這樣可以降低裝飾面及保溫材料的防水、耐候性要求指標,且施工較方便。但是實際操作中發現,外墻內保溫占用室內面積,圈梁、構造柱等會引起熱橋,增大熱損失,而且有冬季潮濕發霉現象,因此使用方面受到一定限制。        夾心溫是將保溫材料置于外墻中間,起到對建筑的保溫隔熱效果。近年來在嚴寒地區得到一定應用,但是由于墻體厚,內外層墻體需要有復雜的拉結手段固定,施工質量和抗震措施等方面不好控制,因此有待于研究和改進,實際中應用不多。

    外保溫的建筑室內溫度適宜,適合對采暖和空調有要求的建筑,在新建的建筑和改造之后的建筑墻體中都可以布置。其優點有很多,比如:避免熱橋、冬暖夏涼、延長墻體壽命、方便裝修等等。外保溫墻如今發展迅速,在嚴寒、寒冷地區應用效果顯著。

1. 1.2門窗節能:

    門窗部位絕熱性能差,冬季室內的熱能很大部分是因此流失的。因此,在設計時,要合理控制窗墻比,盡量減小門窗尺寸,提高門窗的氣密性。為了更好地提高門窗保溫效果,建議安裝新型的節能門窗,這樣既可以保證合理的采光通風,又達到了很好的防止溫度散失的效果?,F在被廣泛應用的有中空玻璃窗、真空玻璃窗和低輻射玻璃窗等。

1. 1.3屋面節能:

    屋面的保溫隔熱層在屋面節能中起到重要作用,因為屋內熱氣流向上,屋外冷氣流向下,屋面起到隔絕冷熱氣流交換的作用。在屋頂合理布置保溫隔熱材料,這樣可以起到很好的室內保溫隔熱效果,而且投入不多。為了避免屋頂自重太大,坡屋面一般可以鋪設一層質量較輕的優質保溫材料,平屋面上鋪設擠塑聚苯板與加氣混凝土的復合材料。

1.2 綠色建筑的合理布置形式

建筑節能除了要求提高建筑自身的保溫隔熱效果外,還需要合理地布置建筑形式。
    嚴寒、寒冷地區冬季風力大小和方向,對建筑能耗影響較大,在嚴寒、寒冷地區以選擇南向、南偏西、東向為最佳。另外,考慮到各地的地形地貌及氣候不同,需要結合當地具體情況,安排最合理的建筑朝向。
    建筑體形系數對建筑能耗的影響也很大,據統計,體形系數每提高1%,能耗指標約增加2.5%。因此,將建筑體形系數盡量控制在較低的范圍內,對建筑節能會起到一定的效果。建筑的平面形狀是影響體形系數的重要因素,如圖1所示,建筑底面積和高度相等,平面形狀不同的情況下,建筑體形系數差別很大,這就在一定程度上影響了建筑的能耗。因此,在嚴寒、寒冷地區,應該盡量選擇平面規整緊湊,進深大的建筑形式。

嚴寒、寒冷地區綠色建筑的研究與展望

圖一 建筑平面形狀與體形系數的關系


1.3 開發利用新能源

    綠色建筑提倡開發和利用新能源,最大限度地減少建筑對環境的污染,提高人民的生活質量。哈爾濱辰能·溪樹庭院項目在建筑設計與規劃時,就很好地考慮了環保與節能。該建筑采用的部分冷源和熱源是地熱系統提供,地熱能是近年來世界普遍提倡的綠色環保能源,既能保證正常的采暖供應,又能減少煤炭等環境污染物的燃燒,在很大程度上達到了綠色環保的要求。嚴寒、寒冷地區冬季漫長寒冷,煤炭能源消耗較大,如果新型綠色能源能夠廣泛普及,對環境的改善會起到十分顯著的影響。
    如今備受關注的太陽能、風能、地熱能等可再生能源,都是綠色建筑提倡的綠色資源。在建筑的設計和規劃過程中,應盡量主動推廣新能源的利用,讓建筑與環境做到和諧共生。

1.4綠色建筑材料的回收利用與新型結構形式的推廣
    在進行建筑設計時要考慮長期計算成分,重視綠色建筑后期對材料的回收利用,而不僅僅只是考慮工程本身所花費的成本。近年來,各種新型建筑結構相繼出現,不但在功能上遠遠超越傳統建筑結構,在材料利用方面也充分證明了節能環保的效果。這里介紹一種新型建筑結構——屈曲約束支撐。
    屈曲約束支撐(buckling一restrainedbrace簡稱BRB)是一種應用在建筑抗震中起到支撐作用的結構,它相對于傳統的建筑支撐,有十分優異的性能。屈曲約束支撐在極限受壓狀態下會屈服,但不至于屈曲,這樣就保證了大震狀況下,支撐仍然保持原有的形態,而不會導致彎曲變形,失去作用。安裝BRB支撐的框架結構會明顯提高結構剛度和延性,由于其受壓時屈服而不屈曲的優良性質,能夠明顯發揮鋼材的滯回消能的能力,在建筑抗震的應用中,起到很重要的作用 。(BRB結構組成形式及安裝方法如圖2)

     提高建筑的抗震性能可以通過傳統的增大框架梁柱尺寸、提高混凝土強度來達到目的,但是這樣的做法大大增加了混凝土的用量,造成材料浪費,而且應用過的混凝土重新回收利用的過程復雜,但是BRB可以填補這個缺陷。BRB是一種可回收的新型建筑材料,在有效地提高框架抗震能力的同時,減少了不必要的材料浪費。當建筑物被拆除或支撐損壞之后,BRB仍然可以回收制造,再重新利用。這就在一定程度上既節約了資源,又實現了建筑材料回收再利用的目的,真正符合了綠色建筑倡導的可持續發展的主題。

嚴寒、寒冷地區綠色建筑的研究與展望

圖2  屈曲約束支撐構造及安裝

    類似于BRB的其他新型建筑材料還有很多,如果在建筑的設計當中充分考慮運用新型的綠色環保材料,便一定能在節能環保方面取得重要的成就。


1. 5綠色建筑的發展需要軟件和硬件共同開發
    綠色建筑的發展如果要取得成效,需要軟件和硬件的共同開發。為了推廣綠色建筑理念,國家對建筑技術的規定、規范的編制、成本的評估、質量的審核等方面做出的努力,就是硬件的開發。在這些硬件的開發上,國家已經已經花費了很多精力,接下來要大量投入的是軟件的開發。國家為了更深入地對綠色建筑進行研究,大力發展綠色人文、倡導綠色知識普及、培養綠色科研優秀人才,這就是軟件的開發。如果一個國家只對硬件方面作出努力,而不注重人文教育方面的軟件開發,那么綠色建筑的發展只會停滯不前。因此,我們在做好硬件開發的同時,一定也要做好軟件的發展,將綠色建筑文化深深地融入全民教育中,并注重培養綠色文化研究的先進人才,鼓勵綠色建筑文化的創新與發展,讓綠色建筑的推廣可持續性、有效性地發展下去。

2  綠色建筑產業發展趨勢

    綠色建筑如今正在向一個逐漸成熟的方向發展,綠色建筑產業也開始在我國生根發芽。綠色建筑產業被大致分為三個階段:
    第一階段產業:工程與技術研究,建筑外觀結構設計、材料和設備研發、教育培訓等。
    第二階段產業:綠色建材、節能環保設備、綠色建筑業等。
    第三階段產業:綠色建筑的營銷、運營維護等。
    我國正處于社會主義初級階段,努力地推進工業化、新農村建設和城鎮化進程,綠色建筑與這些方面息息相關。綠色建筑不僅會帶動建筑產業迅速發展,改善建筑材料的循環利用。而且在建筑設計與規劃過程中,產生的一大批建筑產業,對國家的GDP有很明顯的帶動作用。

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