綠色建筑中超低能耗技術(shù)的應(yīng)用

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【摘要】隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國對綠色建筑的需求已逐漸成為當務(wù)之急。超低能耗綠色建筑已經(jīng)成為新時代改變建筑業(yè)破壞環(huán)境和大量消耗能源的重要應(yīng)用。因此，對綠色建筑中超低能耗技術(shù)的研究和分析越來越重要。論文主要以華北地區(qū)的綠色建筑設(shè)計為例，分析超低能耗技術(shù)在綠色建筑中的主要應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】超低能耗技術(shù)；綠色建筑；應(yīng)用

1引言

保護環(huán)境、節(jié)約能源是實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，也是為人們創(chuàng)造健康、安全、舒適的工作和生活環(huán)境的關(guān)鍵。由于工程建筑行業(yè)相較于其他行業(yè)能耗高，污染嚴重，因此，有必要在建筑行業(yè)中加大使用清潔、超低能耗技術(shù)，以解決能源短缺和環(huán)境污染問題[1]。我國提出環(huán)保問題后，建筑行業(yè)開始積極實施創(chuàng)新改革，研發(fā)了大量成熟的綠色節(jié)能技術(shù)。本文以華北地區(qū)的建筑設(shè)計為例，介紹了超低能耗技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用要點，希望能為低能耗技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究提供一些參考。

2充分利用自然能的被動式建筑設(shè)計

合理利用空間布局，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點和主體細節(jié)優(yōu)化建筑的室內(nèi)環(huán)境是被動式建筑設(shè)計的關(guān)鍵。在被動式建筑設(shè)計中，應(yīng)注意以下要點：（1）進行建筑物的功能布局規(guī)劃時，應(yīng)先合理規(guī)劃和設(shè)計建筑物的外觀和朝向，以充分利用自然光和自然通風，這樣可以促進夏季通風，冬季防寒。（2）合理設(shè)計頂層的日光窗、天窗、露臺等，如果條件允許，建議在建筑內(nèi)部安裝抽風天井，以促進建筑內(nèi)部的通風。（3）建筑物朝南方向的墻體應(yīng)設(shè)置尺寸較大的透明窗戶，以便于室內(nèi)白天采光，從而減少電子照明設(shè)備的使用，減少對電能的消耗，而且可以有效提升建筑室內(nèi)空間的舒適度[2]。（4）設(shè)計建筑物時，還必須考慮獨特的遮陽外觀，根據(jù)數(shù)據(jù)詳細計算從夏至到冬至期間當?shù)氐娜照崭叨?，以確保房間具有充足的自然光和適當?shù)恼诠庑Ч?。?）在室外設(shè)計中，要充分利用植物美化環(huán)境，還可以設(shè)置景觀美化池，對室外氣候進行一定的調(diào)節(jié)。

3優(yōu)良節(jié)能的圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)

完成超低能耗建筑設(shè)計的關(guān)鍵之一是要進行合理的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，以顯著減少建筑物的采暖和制冷負荷。另外，應(yīng)合理利用建筑的空間布局，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點進行室內(nèi)結(jié)構(gòu)的被動式設(shè)計。我國華北地區(qū)四季分明，夏季炎熱，華北地區(qū)建筑的空調(diào)能耗明顯高于冬季。因此，低能耗建筑的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以夏季的熱導(dǎo)率為重點，而冬季則更多地需要考慮建筑圍護結(jié)構(gòu)的隔熱性。通常情況下，圍護結(jié)構(gòu)最薄弱的部分是門窗和冷橋。其中，門窗面積約占建筑圍護結(jié)構(gòu)總面積的30％，門窗能耗約占建筑圍護結(jié)構(gòu)熱損失的50％。因此，提高外門窗的隔熱性能對于超低能耗建筑至關(guān)重要。

3.1外墻

根據(jù)項目的實際情況，華北地區(qū)建筑的外墻可以采用外墻保溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)將自保溫和內(nèi)部保溫有機地結(jié)合在一起。進行設(shè)計時，應(yīng)精確計算和分析隔熱系統(tǒng)的各項參數(shù)，以合理選擇保溫材料，并滿足圍護結(jié)構(gòu)的耐候性、抗風荷載性以及冬季抗融冰性的要求。建議在外墻使用淺色材料或絕緣反射涂料[3]。在外墻設(shè)計過程中，還應(yīng)對冷橋組件進行適當處理，以提高其蓄熱和節(jié)能性能，以最大限度地減少冷橋?qū)ㄖ哪艿挠绊?。另外，建議盡可能使用雙層外墻圍護結(jié)構(gòu)，并在外墻內(nèi)部使用可移動的模塊化隔熱墻。該結(jié)構(gòu)在夏季和季節(jié)過渡期可以折疊起來，促進室內(nèi)空間的散熱；冬季可以將其覆蓋在外墻表面，增加外墻的厚度，從而提高外墻的隔熱性能，室內(nèi)的自由溫度也會升高，減少采暖能耗。需要注意的是，華北地區(qū)建筑外墻的傳熱系數(shù)平均值不應(yīng)超過0.40W/（m2·K）。

3.2樓板

建筑設(shè)計中，豎直方向和水平方向的噪聲干擾一直是熱門問題。建筑聲環(huán)境的質(zhì)量直接影響著人們的日常生活質(zhì)量和身心健康。因此，樓板可以采用具有隔熱和隔音作用的浮動樓板，這樣地板的沖擊聲隔音可以提高到65dB，有效解決了上下樓層的噪聲問題，顯著提高生活質(zhì)量。需要注意的是，華北地區(qū)建筑樓板的傳熱系數(shù)不應(yīng)超過0.55W/（m2·K）。

4充分利用可再生能源

4.1地源熱泵

地熱泵系統(tǒng)的能效比高于空氣源熱泵的能效比。華北大部分地區(qū)夏季炎熱，冬季寒冷。夏季的熱負荷通常比冬季的熱負荷高很多。同時，冬季從源頭來的水溫波動要遠小于夏季[4]。地源熱泵在冬季時的工作效果極好，但是考慮到冬季和夏季埋管的熱平衡，建議使用冷卻塔作為輔助設(shè)備，因為夏季埋管的冷卻負荷最高。為了使熱泵的效率最大化，地熱源通常使用土壤和冷卻塔作為冷熱源。在夏季，將地源熱泵和冷卻塔系統(tǒng)用作冷熱源，其向地下管道系統(tǒng)提供的熱量傳遞可以平衡地下熱場并防止熱量積聚；在冬季，將地源熱泵用作系統(tǒng)維護的熱源，所需的熱量由其在夏季傳遞的熱量提供。并且冷卻塔可以實時啟動，使用方便。

4.2太陽能

在常見的使用太陽能的方法中有被動式和主動式2種。常見的被動式太陽能系統(tǒng)是太陽能房頂和太陽能煙囪。太陽能煙囪中，壁掛式太陽能煙囪應(yīng)用較多，能夠使屋內(nèi)夏季通風良好。其在夏季的原理為：室內(nèi)空氣從儲熱壁的下部進入太陽能煙囪通道，被儲熱壁加熱，逐漸上升，最后通過上部開口排到室外。冬季的工作原理與夏季相同。但是，操作條件截然相反：外部冷空氣進入太陽能煙囪通道后，被集熱壁加熱，然后空氣溫度上升，并通過集熱壁的上部入口進入房間以進行通風和加熱[5]。在很多具有玻璃幕墻以及遮光板等結(jié)構(gòu)的建筑屋頂安裝有集成的太陽能系統(tǒng)。通過合理的建筑設(shè)計，可以最大限度地利用太陽能板收集太陽能，然后根據(jù)建筑需要，將太陽能轉(zhuǎn)換為其他形式的能源，減少對不可再生能源的應(yīng)用，充分利用清潔能源，減少對環(huán)境的影響。例如，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以用于建筑物的室內(nèi)和室外照明，有效減少建筑對傳統(tǒng)能源的需求。

5結(jié)語

基于我國在綠色建筑建設(shè)方面的努力，人們對健康環(huán)境的概念有了新的認識，如綠色能源、節(jié)能減排等，均是實現(xiàn)綠色建筑的可行途徑。并且各行各業(yè)還開始引入“綠色管理”，全面實施“被動優(yōu)先，積極優(yōu)化，可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟實用”的建筑理念。超低能耗綠色建筑必須充分利用空間布局、建筑結(jié)構(gòu)和主體建筑的細節(jié)，以確保室內(nèi)環(huán)境的舒適度，還要充分考慮建筑所在地的氣候特征和經(jīng)濟成本，在實現(xiàn)綠色建筑建設(shè)的同時，減少總成本，促進綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻】

【1】楊庭睿,喬春珍.被動式建筑發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計策略研究[J].建設(shè)科技,2020(19):18-22.

【2】申喆.超低能耗綠色建筑技術(shù)解析與發(fā)展趨勢———評《超低能耗綠色建筑技術(shù)》[J].混凝土與水泥制品,2020(7):96-97.

【3】唐麗,王越,張建斌.被動式超低能耗裝配式建筑設(shè)計初探———以海淀永豐產(chǎn)業(yè)園項目為例[J].建筑技藝,2019(10):106-109.

【4】何筱姍,呂平.綠色建筑中低碳低能耗技術(shù)的研究進展[J].節(jié)能,2014,33(12):13-16.

【5】楊李寧,張紅川,王衛(wèi)民,等.低能耗技術(shù)在重慶綠色建筑中的應(yīng)用[J].鋼鐵技術(shù),2009(3):43-45.

作者：梁雪瑩 單位：天津市天勘建筑設(shè)計院