福建省夏热冬暖地区居住建筑节能率
目标的研究与实施建议
张志昆(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)
[摘 要] 作为福建省居住建筑设计强制性标准的核心内容,节能率目标的确定关系重大。本文采用常见的建筑节能计算软件,对福建省夏热冬暖地区南、北区建筑实现60%节能率所对应的围护结构性能指标进行计算,并结合工程实际、成本和经济社会效益等方面进行可行性分析,提出合理的节能率要求及实施方法。
[关键词] 建筑节能;围护结构;60%节能率;夏热冬暖地区
StudyandImplementationofEnergyEfficiencyforResidentialBuildings
inHotSummerandWarmWinterZoneofFujianProvince
Abstract:AsthecorecontentofmandatorystandardforresidentialbuildingsdesigninFujianprovince,buildingenergyefficiencyisofgreatimportance.Thisarticlecalculatestheperformanceparametersofbuildingenclosurestructure60%energyefficiencyofhotsummerandwarmwinterzoneinFujianprovincewithfrequently-usedcalculationsoftware,conductsafeasibilityanalysisbasedonprojectprac-tice,cost,economicandsocialbenefits,andgivesthereasonableenergyefficiencyaswellasthecorrespondingimplementationmeasures.Keywords:buildingenergyefficiency;enclosurestructure;60%energyefficiencyratio;hotsummerandwarmwinterzone 1引言
作为社会的耗能大户,建筑行业推行强制性节能标准,对我国缓解用能危机,实现可持续发展意义重大。南方地区的建筑节能工作总体起步较晚。福建省于2004年颁布实施的枟福建省居住建筑节能设计标准实施细则枠DBJ13-62-
[1]
2004(简称“实施细则”),细化了居住建筑节能设计要求与实施方法,对福建省建筑节能的推动发挥了巨大作用。随着建筑节能形势的发展和新产品的涌现,实施细则在执行过程中的问题开始暴露,比如综合评价法的使用难以把控,门窗性能指标要求落后等。同时,居住建筑节能率提高已成为全国趋势,枟福建省建筑节能“十二五”专项规划枠(闽建科[2010]
[2]
59号)中也明确提出,福州和厦门地区率先开展节能率65%的工程示范。随着国家行业标准枟夏热冬暖地区居住建
[3]
筑节能设计标准枠JGJ75-2012和枟夏热冬冷地区居住建筑
[4]
节能设计标准枠JGJ134-2010的颁布,福建省居住建筑节能设计新标准的出台势在必行。
福建省建筑节能具有地域特点。首先,福建省各设区市经济发展水平存在明显差异,简单按建筑热工分区设置统一的节能率指标较为困难,欠发达地区建筑围护结构性能的提升将面临较大成本压力。其次,各地自保温墙材的应用较为成熟,而成本压力使得低性能的门窗、保温砂浆等产品仍然占据市场主流。再则,多年建筑节能推广实践证明南方地区一味通过提高墙体的热工性能以达到提高围护结构节能率的目的,经济社会效益并不高,应更多关注通风、遮阳等地区特色技术。如何制定出经济合理、技术可行的节能率目标及实施
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划课题(编号:2011BAJ01B03)资助作者简介:张志昆(1985.05- ),男,博士,工程师,从事工作:绿色建筑与建筑节能。
办法,推广具有南方特色的被动式节能技术,推动本地建材发
展,成为新标准亟需解决的问题。
本文分别对福建省夏热冬暖地区南、北区实现60%节能率的围护结构性能指标进行计算,并结合实际工程应用的节能产品和成本进行可行性分析,提出合理的节能率要求及相应的实施办法,供福建省居住建筑节能设计新标准编制参考使用。
260%节能体系研究2畅1研究方法
考虑典型性,福建省夏热冬暖地区南、北区则分别以厦门和福州作为60%节能率目标的计算与分析对象。采用市场上常见的建筑节能计算软件。
2畅2夏热冬暖地区北区(以福州为代表)
选定一栋典型6层住宅建筑作为能耗分析的对象,基准建筑参数如表1所示。选取设计建筑外墙和屋面传热系数均
2
为K=1畅0W/m・K,计算满足60%节能率目标时的典型平均窗墙面积比、外窗传热系数K值和外窗综合遮阳系数Sc值,结果如表2所示。
表1 基准建筑概况
体型朝向外墙屋面窗墙比外窗
一梯两户平面布局,高6层,每户70m2向南
传热系数为2畅47W/(m2・K),太阳辐射吸收系数为0畅7传热系数为1畅8W/(m2・K),太阳辐射吸收系数为0畅7南40%,北25%,东2%,西2%
传热系数6畅4W/(m2・K),综合遮阳系数0畅9,无天窗
室内环境冬16℃,夏26℃,换气次数1畅5次/h,24h空调运行室内负荷无
设备效率空调为2畅2,采暖为1畅0
■节能与绿色建筑
外墙传热系数K[W/(m2・K)]
1畅01畅0
0畅25
1畅01畅01畅01畅0
0畅30畅35
1畅01畅01畅0
福建建设科技 2014畅No畅4
表2 典型六层住宅满足60%节能率的围护结构性能参数
81 平均窗墙面积比CM
屋面传热系数K[W/(m2・K)]
1畅01畅01畅01畅01畅01畅01畅01畅01畅0
外窗传热系数K[W/(m2・K)]
2畅52畅52畅02畅02畅02畅02畅02畅02畅0
综合遮阳系数Sw
0畅40畅30畅50畅40畅30畅20畅30畅20畅2
节能率59畅91%60畅37%60畅60%61畅17%61畅85%62畅19%60畅37%60畅82%60畅25%
注:外墙太阳辐射吸收系数取0畅7
可以看出,即使在建筑外墙传热系数K≤1畅0W/(m・
K),平均窗墙面积CM≤0畅25的情况下,所对应窗的传热系数
2
2
为K≤2畅5W/(m・K),综合遮阳系数为Sw≤0畅5,工程中需要采用性能较好的Low-E中空玻璃断热铝合金窗或Low-E中空玻璃塑料窗才能满足要求,实施难度较大。而随着平
表3 某实际高层建筑满足60%节能率目标的围护结构性能要求
平均窗墙面积比
CM0畅24
0畅97
注:外墙太阳辐射吸收系数取0畅5
0畅87
4畅0
外墙传热系数K[W/(m2・K)]
1畅23
屋面传热系数K[W/(m2・K)]
0畅87
外窗传热系数K[W/(m2・K)]
3畅0
均窗墙面积比增大(0畅25≤CM≤0畅35),外窗性能的要求逐渐
提升。
为考察当前主流的高层建筑实现60%节能率目标所对应的围护结构性能要求,选取某18层实际建筑作为能耗分析对象,结果如表3所示。
综合遮阳系数Sw
0畅250畅4
节能率60畅76%60%
可以看出,上述建筑的外墙传热系数K=1畅23W/(m・K)比很大,则很可能需要采用外墙外保温系统,建筑成本和施工
2
时,所对应外窗传热系数K=3畅0W/(m・K),综合遮阳系数难度加大。对于福建地区台风较多的复杂气候环境,外保温为Sw=0畅25,需采用Low-E中空玻璃断热铝合金窗或Low系统的耐候性难以保证,在实际推广中困难重重。-E中空玻璃塑料窗才能满足要求。而当外窗性能降低至传为考察当前城市分布广泛的高层建筑在节能率较高情况
2
热系数K=4畅0W/(m・K),综合遮阳系数为Sw=0畅4时,即下,围护结构主要构件热工性能对建筑节能率的影响,以外窗采用普通Low-E中空玻璃铝合金窗,则外墙传热系数的要传热系数和屋面传热系数为研究对象进行计算,结果如表4求则明显提高。对于此类含有大量剪力墙构造的高层建筑,所示。需要采用附加墙体保温措施才能满足要求。如果剪力墙的占
表4 外窗传热系数、屋面传热系数对建筑节能率的影响
变化参数
外墙传热系数K[W/(m2・K)]
屋面传热系数K[W/(m2・K)]
外窗传热系数K[W/(m2・K)]
2畅0
外窗传热系数
0畅97
0畅87
3畅04畅0
0畅70
屋面传热系数
0畅97
0畅871畅00
注:平均窗墙面积比为CM=0畅24,外墙太阳辐射吸收系数取0畅5
4畅0
0畅40畅4
综合遮阳系数Sw
节能率62畅93%61畅45%60%60畅18%60%59畅87%
2
可以看出,对于高层建筑,外窗热工性能对建筑能耗的影
响较为显著。外窗热工性能的提升,是建筑节能率提高所需要重点关注的因素。相比之下,屋面传热系数变化对建筑能耗的影响则很小,这与低层建筑有着明显差别。这是由于随着建筑层数的增加,建筑外围护面积变大,使得屋面在围护结构中所占的面积比例降低,屋面热工性能对于建筑总体能耗的影响则逐渐减弱。
2畅3夏热冬暖地区南区(以厦门为代表)
选取该地区三栋实际建筑进行建筑能耗计算,结果如表5所示。
82 福建建设科技 2014畅No畅4表5 夏热冬暖南区建筑满足60%节能率目标的围护结构性能要求
层高39层8层32层
平均窗墙面积比CM
0畅250畅220畅16
外墙传热系数K
[W/(m2・K)]
2畅442畅031畅48
屋面传热系数K
[W/(m2・K)]
0畅970畅770畅86
外窗传热系数K
[W/(m2・K)]
3畅53畅53畅74畅1
■节能与绿色建筑
综合遮阳系数Sw
0畅350畅300畅420畅350畅590畅62
节能率62畅33%65畅97%63畅77%66畅22%60畅63%60畅11%
从以上计算结果可以看出,夏热冬暖南区的建筑达到
60%节能率目标较为容易。以上述8层建筑为例,外墙可采用当地常见的陶粒混凝土空心砌块,外窗采用普通透明中空玻璃铝合金窗,在有适当遮阳构造的情况下,即可满足节能率60%以上的目标要求。
为考察外窗综合遮阳系数对该地区建筑节能率的影响,以上述39层建筑为例,在保留其他围护结构参数不变的情况下,将综合遮阳系数变为0畅75,计算得到建筑节能率仅为52畅61%。这充分说明推广建筑遮阳措施,是降低该地区建筑能耗的关键。
将上述32层建筑置于北区热工环境下进行计算,结果显夏热冬暖各设区市经济发展水平存在明显差异,从上述计算结果可知,如果为满足高节能率目标要求而一味地提高墙体和门窗的保温隔热性能,势必会造成建安成本的大幅度提高。况且,建筑节能应从建筑的全寿命周期进行统筹考虑,建筑围护结构性能的提升,势必也会造成建材生产、运输和安装能耗的增加。在资源消耗与建筑节能率之间寻求平衡,避免节能率盲目提高所造成的建材资源浪费,才能不违背建筑行业节能的初衷。60%节能率对于外墙热工性能的要求,将使得单独采用福建省较为特色、发展已趋成熟的自保温墙体体系难以满足。南方地区的建筑节能,应是在满足基本保温隔热要求的基础上,注重遮阳、通风等低成本的被动式技术的应用,
示节能率降低5%以上,说明南、北区在满足高建筑节能率所符合当地民众历经久远的生活习惯。综合考虑上述因素,为对应的围护结构性能指标上存在差距。稳步推进节能工作开展,分阶段加强建筑节能性能的提升,应
3节能率目标的进一步探讨与确定将福州、厦门两市的中心城区作为60%节能率体系的先行示根据上述计算分析结果可知,南区建筑围护结构实现范区。并且基于上述计算结果,应对60%节能率的内容进行60%节能率,相对于北区建筑而言难度较小,与“提高建筑节合理的划分:建筑围护结构的节能率为55%,将通风路径、饰能率的难度随地理纬度降低而增加”的普遍认识存在差异。面隔热涂料、屋顶遮阳或绿化等列为强制性要求,作为5%的这可能源于南区建筑进行能耗计算时,其采暖能耗不计入总节能率的补足。能耗中。但相对北方,地处南方的福建省居住建筑,通过加强基于此原则上,对福州地区建筑满足55%围护结构节能外围护结构的热工性能达到高建筑节能率比较困难。福建省率的指标进行计算分析,结果如表6所示。
表6 福州市居住建筑建筑物外窗平均传热系数和平均综合遮阳系数限值
屋顶指标
外墙平均指标K≤1畅5D≥2畅5K≤1畅0D≥2畅5或K≤0畅7
外窗平均传热系数K
[W/(m2・K)]
3畅02畅53畅53畅02畅5
外窗加权平均综合遮阳系数SW平均窗墙面积比
CMw≤0畅25
≤0畅3≤0畅4≤0畅7≤0畅8≤0畅9
平均窗墙面积比
0畅25<CMw≤0畅30
≤0畅2≤0畅3≤0畅4≤0畅6≤0畅7
平均窗墙面积比
0畅30<CMw≤0畅35
-≤0畅2≤0畅3≤0畅4≤0畅5
平均窗墙面积比
0畅35<CMw≤0畅40
--≤0畅2≤0畅3≤0畅4
0畅4<K≤
0畅8,D≥2畅5或K≤0畅4
可以看出此指标体系下,当建筑物外墙为1畅0<K≤1畅5,D≥2畅5,平均窗墙面积比为0畅25<CMw≤0畅30时,对应外窗性能要求为K≤3畅0,Sw≤0畅2,工程做法可采用Low-E中空玻窗性能要求为K≤3畅5,Sw≤0畅4,工程做法可采用Low-E中
空玻璃窗加外遮阳措施。
对厦门满足55%围护结构节能率的指标进行计算分析,
璃窗,或中空透明玻璃窗加外遮阳措施;当建筑物外墙为K≤结果如表7所示。1畅0,D≥2畅5,平均窗墙面积比为0畅25<CMw≤0畅30时,对应外
表7 厦门市居住建筑建筑物外窗平均综合遮阳系数限值
外墙平均指标(ρ≤0畅8)K≤1畅5D≥2畅5K≤1畅0D≥2畅5或K≤0畅7外窗的加权平均综合遮阳系数SW
平均窗墙面积比CMw≤0畅25≤0畅3≤0畅6
平均窗墙面积比0畅25<CMw≤0畅30
≤0畅25≤0畅5
平均窗墙面积比0畅30<CMw≤0畅35
-≤0畅4
平均窗墙面积比0畅35<CMw≤0畅40
-≤0畅3
(下转第110页)
110 福建建设科技 2014畅No畅4■建筑经济与管理
T
利用MATLAB进行数据分析,得到特征向量
Wa=(0.0950 0.0859 0.0815 0.0897 0.0956 0.0894 0.0994 0.0900 0.0950 0.0933 0.0850)一致性比率CR=-1.7736eB1=B6=1.00 1.110.90 1.001.00 0.333.00 1.00-12
,不一致度在可接受范围。
1.00 1.660.60 1.001.00 2.490.40 1.00
1.00 2.470.40 1.001.00 30.33 1.00
1.00 0.333.00 1.001.00 3.100.32 1.00
假设两个代建项目关于11个风险因素的判断矩阵为:
B2= B7=1.00 1.510.66 1.001.00 0.372.7 1.00
B3= B8= B4= B9= B5= B10=B1.00 0.3311=3.03 1.00
利用MATLAB进行数据分析,得到W0.5262 0.6020 0.6245 0.7131 0.2491 0.2491 0.b=0.4738 0.3980 0.3755 0.2869 0.7509 0.7509 0. 均通过一致性检验。
W=Wb×Wa=0.52690.4731
故应选择项目PⅡ作为代建项
目。
将各风险因素权重值降序排列,得:f7、f5、f1、f9、f10、f8、f拖延4、f6、、ff2、5设计阶段业主和使用单位不适当干预风险f11、f3。所以应该重点对f7施工阶段业主资金拨付、f1项目决策阶段业主、使用单位对项目使用功能、标准描绘不明确、f事故等这几项工作重点实施监控9生产建设所需资源价格上涨、f10,做好风险应对措施施工阶段出现安全责任(采取规避、转移或选择自留等措施),做到事前控制与事后控制相结合,以减少或者避免由这几项因素带来的损失。
4小结
在我国大力推行代建制的背景下,施工企业参与代建项目不仅为代建行业注入了新鲜血液、促进了代建制的发展,更为企业本身拓宽了经营道路,有利于增强企业竞争力。本文分析了代建型施工企业风险影响因素,建立了代建型施工企
(上接第82页)
可以看出此指标体系下,当建筑物外墙为1畅0<K≤1畅5,D≥2畅5,平均窗墙面积比为0畅25<CMw≤0畅30时,对应外窗性能要求为Sw≤0畅25;当建筑物外墙为K≤1畅0,D≥2畅5,平均窗墙面积比为0畅25<CMw≤0畅30时,对应外窗性能要求为Sw≤0畅5。这两类情况均可采用Low-E中空玻璃窗,或采用外遮阳措施。
同时,从通风、隔热涂料等方面提出5%节能率的经验补足措施:
(1)居住建筑每户起居室和卧室通风开口和通风路径的设计满足自然通风要求;当起居室和卧室通风路径的设计不能满足自然通风要求时,应设置户式动力通风器,起居室和卧室通风器通风量应达到每小时换气1畅5次。
(2)围护结构应采用下列隔热措施:
①外墙采用浅色粉刷、涂层和面砖等反射隔热外饰面,其
2702 0.7139 0.7509 0.7568 0.24817298 0.2861 0.2491 0.2432 0.7519
业风险指标体系,并采用AHP法,利用Matlab对代建型施工
企业如何选择代建项目做了虚拟算例分析,以期对代建型施工企业的风险管理有一定的借鉴作用。
参考文献
[1]梁俊.浅谈政府投资代建项目的投资控制[J].建筑经济,2012,
05:80-81.
[2]侯祥朝.公共项目融资代建制研究[M].北京:长虹出版社,2006.[3]谢亚伟,金德民.工程项目风险管理与保险[M].北京:清华大学
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国水利水电出版社,2003.
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[7]张伟,周国栋.代建制项目管理模式辨析[J].建筑经济,2007,03:
15—17.
太阳辐射吸收系数不大于0畅5;
②平屋面采取遮阳措施或绿化种植的面积不小于屋顶面积的50%。
4小结
福建省建筑节能与北方存在差异,仅仅通过提高墙体热工性能以达到较高节能率的做法难度大、经济社会效益差。相反,应积极鼓励具备地方特色的自保温、隔热、遮阳和通风等低成本、被动式技术的推广应用。为此,在居住建筑节能设计新标准的制定上,应突破只关注围护结构节能率提高的传统思路,将通风、遮阳以及空调、给水排水、电气的节能技术作为提高建筑节能率的补足做法加以重点考虑,使得建筑节能率满足既定目标的基础上,在围护结构性能方面的提升,能够顺应节能产品的发展和经济社会发展需求,具备较好的适宜性和可操作性。
福建省夏热冬暖地区居住建筑节能率目标的研究与实施建议
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
张志昆
福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025福建建设科技
Fujian Construction Science & Technology2014(4)
2014(4)
引用本文格式:张志昆 福建省夏热冬暖地区居住建筑节能率目标的研究与实施建议[期刊论文]-福建建设科技
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