建筑节能设计与改造

建筑节能设计与改造（精选11篇）

建筑节能设计与改造 第1篇

建筑行业是一个大量消耗自然资源,对环境造成负面影响明显和问题突出的行业,是国家重点关注和治理的行业之一。建筑耗能欧美发达国家均在42%～47%之间,而我国却已达到30%。全国建筑耗能约1.3×108 t～1.8×108 t标准煤中,50%～60%用于空调和采暖,人们用有限的能源来换取片刻的舒适。随着人民生活水平的提高,人们的舒适欲要求也越高,其建筑耗能也将快速增长。因此,社会学家、政府机构、建筑业已充分认识到建筑耗能问题,实施“开源节能”与“节能设计”“绿色建筑”“生态建筑”已成为现代建筑设计的新课题。

1 建筑节能现状

目前,陕西省在节能设计中执行《陕西省建筑节能实施细则》《陕西省建筑节能设计导则》《西安市居住建筑节能设计标准》等技术法规;施工图审查中对建筑节能实施专项审查制度,有效地促进建筑节能设计计划的实施,保证了近年来新建建筑物的节能目标达到65%,进入我国节能设计的先进行列。但也存在以下几方面的问题,应予以重视并加大管理与投资力度。

1.1 新建建筑物建筑节能设计

施工图审查中发现,仍有约20%的节能计算或设计不符合要求,主要表现为:

1)计算达不到要求或计算与图纸不符;

2)计算缺项。有围护结构计算书,但缺少输送能效比或照明计算;

3)商住楼公建与民用建筑两部分未分别计算;

4)施工图与设计图的节能设计不符,竣工验收时发现竣工后的建筑对原节能设计有不同程度的改变。

1.2 既有建筑物节能改造

既有建筑物的节能改造是目前建筑节能的难点。由于既有建筑物建造年代不同,构造体系各异,面大而广,因此改造难度大、涉及的因素多。

既有建筑物最大的能源浪费问题是外围护结构隔热保暖差,门窗封闭不严,导热系数大,采暖供热系统未分户供热。其节能标准达不到30%,因此,改造的重点在于对外围护结构、门窗和采暖供热系统进行节能改造,以达到国家节能标准。

2 建筑节能改造与设计

2.1 节能建筑基地的选择与总平面设计

新建建筑物基地的选择和总平面设计是节能建筑设计的重要组成部分和决定因素之一。基地的条件和特点将会直接影响节能建筑系统设计和建筑节能效果。

1)基地的选择主要涉及地理位置、气候特征、植被生长和人文环境等方面,选择向阳和通风的基地,达到采暖和致凉的目的,也可通过绿化遮阴来致凉,以其科学性和合理性达到节能目的。如为满足采暖要求,利用太阳照射(向阳)是最经济合理的节能途径,同时阳光又是人类生存、健康和卫生的必要条件。另外,采用良好的通风条件遮阴绿化来致凉,既舒适又环保、节能。

2)节能建筑总平面设计涉及内容广泛,但总的目的是达到夏季致凉,冬季采暖的双重要求,改善室内小气候条件。如设计开敞的南空间保证日照与通风;通过南侧植落叶树夏季降温,北侧植常绿树引导风流;另外,有条件的地区设计换土建筑来达到冬暖夏凉的目的。

2.2 节能建筑的单体设计

节能建筑的单体设计除要满足功能多、形式美观、舒适度高且经济合理的要求外,尚应运用综合的技术措施降低能耗,减少污染。

1)冬季采暖向太阳索取热量直接有效。

2)目前夏季致凉主要是借助于空调设备,消耗了大量的能源,就节能而言,考虑建筑的可持续发展问题,主张应尽量通过节能建筑设计方法改善夏季致凉的条件。

2.3 节能建筑的构造设计

节能建筑的构造设计包括建筑围护结构保温隔热措施,而其中外墙由于占全部建筑围护结构的60%以上,通过外墙的耗热量约占建筑物全部耗热量的40%,因此外墙保温隔热性能对建筑节能有直接的影响。

1)外墙保温节能通过热传导系数小的建筑材料组合,阻隔热量由墙体向外散失的途径,达到节能目的。

2)隔热节能设计除考虑外围墙的隔热效果外,尚须考虑屋顶的隔热装置。隔热方法有填充材料类、板块类、热反射类和空气层,而取绿色环境、经济的隔热方式属空气隔热,主要用于屋面、墙体、双层窗的隔热,效果好。尤其是空气间层位于墙体部分,可起到保温和隔热的双重作用。另外,可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、空调板、热反射窗帘等遮阳措施,以及采用中空玻璃、双层玻璃、反射玻璃隔热遮光膜等,都能起到良好的保温隔热效果。

3)新型的墙体材料(如加气混凝土块、陶粒空心砌块、黏土空心砖和多孔砖等),具有良好的保温隔热轻质高强的特性,为建筑节能提供了有力保证。

2.4 太阳能及地热能在节能建筑中的综合应用

西安是太阳辐射总量大于5 000 MJ/m2的地区之一,有着丰富的太阳能资源,尤其是春夏秋三季阳光资源丰富,有良好的开发条件和应用价值。近10年来,一般的太阳能热水器已被广泛应用于顶层或接近顶层住户,而被动式太阳能建筑(无源太阳房)尚未普及,但有着广阔的开发前景。被动式太阳能建筑是一种让阳光射入室内,不需要附加采暖或制冷设备,对自然提供的能量加以应用的建筑节能体系。在我国已有成功的范例,例如,西安高新区都市之门建筑、北京大兴县新能源住宅、上海人事局外国专家宿舍太阳能别墅等设计属节能环保建筑的典范。另外,地热能的利用,地源热泵空调系统在陕西省的节能建筑设计中的应用也越来越多。

3 结语

节能建筑不仅仅要满足人们对居住质量(建筑功能合理、建筑设备齐全、室内外环境条件舒适)的要求,而且通过设计手段提高常规能源(煤、电、石油等)的利用率,并开始挖掘自然(日照、风、地热等)能源,基于节能、循环、再生的可持续发展的战略,科学合理地进行建筑设计创作。因此,建筑节能设计与改造是一项复杂的综合性工作,它涉及到建筑设计、建筑材料与设备、暖通空调、给排水、建筑电气、施工、政府监管等诸多方面,要达到65%的节能标准,解决目前在节能设计与改造中存在的问题,设计、施工、监管还须从严执行节能设计标准,杜绝设计与施工的漏洞,加快节能改造的力度。

1)发挥建筑规划师的主观能动性和创作性,最大限度地在设计中节约常规能源(煤、电、油等),并充分利用自然资源(太阳能、风、地热等)和再生能源。

2)普及建筑节能的理论与教育,增强全民的节能和环保意识。

3)发挥科研单位的作用,进行新技术攻关,先进设备的开发,新型建材的试验与研究,发掘节能的新产品。

4)加强设计与施工政府监管,使现有的政策法规与技术法规得到有效的实施。

5)加大既有建筑物的改造力度,尽快抑制既有建筑物的能源消耗。

6)加强国际交流与交往,向节能与环保做得较好的国家学习,努力实现绿色建筑、生态建筑和节能建筑。

在论文的撰写过程中,得到了西北综合勘察设计研究院刘涛和樊丽萍高级工程师的悉心指导,在此表示衷心感谢。

参考文献

[1]杨善勤.民用建筑节能设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]宋德萱.节能建筑设计与技术[M].上海:同济大学出版社,2003.

[3]南亚平,王萍.浅谈住宅建筑节能设计[J].山西建筑,2007,33(25):263-264.

建筑节能设计与改造 第2篇

【摘要】本文通过对住宅改造的深入了解，对改造的整体情况进行了简要介绍，同时具体介绍了相关技术措施，并对相关内容进行了具体介绍。

【关键词】 住宅工程；改造节能；技术模式

前言：我国现存使用的大量住宅建筑，绝大多数都建造于上世纪中后期阶段，在这种情况下，工程很多方面都受到了当时整体社会状况的限制，使得住宅工程存在着很大的局限，已经不能够满足当下人们的生活标准，不能够使居民现有生活中的具体需求被满足。在这种情况下，针对住宅工程进行全面的改造，就成为了目前建筑工程中一项重要举措，如果进行常规意义上的拆除重建，将消耗大量资源，这时进行节能改造成了最好的选择。

一、住宅工程改造概况

针对既有建筑进行节能化改造，在我国还没有完全成熟，相关方面还没有形成系统，不仅有关工程的定义还不够规范，在相关工程具体实施过程中还没有统一标准，而且没有常规化的资金筹集渠道，改造还没有形成成熟具体的模式，这些种种原因都使得工程改造还停留于较低的层面[1]。不仅如此，既有的建筑工程受到技术水平上的局限性，性能上存在严重缺失，不仅保温效果很差，气密性也不强。在这种情况下，人们对于居住现状十分不满意，不仅如此，由于这种结构陈旧落后的住宅大规模存在着，其对能源的消耗已经影响到了城市居民生活的总体质量，并且已经限制了经济的进一步发展。

时至今日，节能改造还处于试验阶段，只能通过分区试点的方式进行逐渐开展，这使得城市中的全部建筑还不能够通过成熟的技术进行大规模节能改造，很多配套系统都还没有形成[2]。具体来讲，政府在政策制定上还没有形成针对性，整体的运转操作流程还没有成型，在施工技术上还存在一定程度上的障碍，在体制上还存在着各种各样的阻碍，不能够通过有效管理对整个过程进行控制，特别是在改造资金环节上的缺失，更是直接阻碍了整个项目的正常开展。

二、节能改造的具体措施

2.1墙体节能改造

针对墙体进行节能改造，有两种形式，首先是单一墙体节能，其次是复合墙体节能，在工程需求更高，相关难度也逐渐加大的情况下，单一材料的墙体所能够发挥出的作用越来越小，功能相比较来讲也显得十分单一，在这种情况下，复合墙体节能开始得到广泛应用。发展到今天，这一技术已经发展出了多种针对性技术，其中不仅包括外墙内、外保温技术，还有内外混合式的墙体保温技术，不仅如此，还有夹心墙体保温技术以及自保式墙体保温技术等，从整体来看，外墙的内、外保温技术以及夹心外墙保温技术应用范围最广泛[3]。这三种技术对于冬季外墙保温针对性很强，能够起到很好的外墙保温效果，使得室内温度保持一定程度的稳定性，不仅如此，外墙外保温技术所能够取得的效果最为明显，针对既有建筑的整体状况能够更加匹配。

①外墙内保温：这种技术主要是针对墙体内侧通过相关材料进行保温处理，所用材料主要是各种规格以及性能的保温板。如果建筑工程在具体性能方面没有严格的标准和要求，这一技术可以进行应用，在这种情况下，针对有关材料也就不需要进行严格挑选，常规的保温材料就能够满足需求。

②外墙夹心保温：这一技术针对墙体两侧进行全面的保温处理，有关材料可以选择粘土砖或者是空心砖，从整体上看这些材料性能相对较好，能够取得很好的防水以及耐火效果，能够形成一定的保护作用。在这种技术应用时，常规意义上的保温就基本能够取得良好效果，不仅如此，施工不会受到外界环境的限制，在冬天同样能够进行施工。

③外墙外保温：这一技术的应用材料要求相对严格，岩棉板以及玻璃棉毡使用的最为频繁，这一技术能够保证外墙表面处于稳定的温度状态，还能够有效屏蔽掉空气温湿度以及紫外线等都工程造成的干扰和影响，使用相同规格的保温材料，这一技术能够取得更加明显的整体效果[4]。经过这一技术的处理，室内的整体温度能够保持一定稳定性，并且能够将热量流失降到最低。

2.2屋面节能改造

由于屋面对于热量影响较大，是一项决定温度的房屋构件，对有关住户存在着一定程度上的影响。针对屋面进行改造的过程中，要着重控制好保温层的具体密度，同时也需要针对导热系数做好选择，从而避免屋面由于重量以及厚度的问题，产生负面影响。不仅如此，由于屋面露天，与外界直接接触，因此要控制好保温材料的整体吸水率，这样一来就不会因为大量吸水而致使保温性能下降[5]。通常情况下，岩棉是最合适的保温材料，不仅质量较轻，整体性价比也更加合理。

具体的改造有很多种，针对平顶屋改造成坡顶屋，或者架空屋面、屋面蓄水以及将屋面进行倒置，还可以改造成吸湿散热屋面，或者是浅色坡屋面和种植屋面。在所有形式的屋面中，种植屋面最符合当下的理念，能够起到很好的生态环保的作用，保温效果也相对较好。通过植物的作用，有效进行了阻隔，使得室内空间能够处于封闭状态，从而将保温效果最大程度的强化。

三、节能改造模式

由于我国住宅情况相对特殊，绝大多数都是私人占有，在这种特殊的国情下，就不能够对国外的改造模式进行单纯的复制，需要进行进一步研究，从而以实际情况为基础，总结出具有针对性的改造模式。

3.1基本思路

由于产权方面不能够集中处理，这就使得政府部门不能够进行贸然的资金承担。在对有关工程进行具体的改造程度鉴定的过程中，确定标准的能耗额度，从而进行预算的计算，明确工程各方单位。如果工程完成之后，对相关受益由政府主导进行具体的分配，同时明确新标准。

在这个过程中，能够起到很好的扩展资金渠道的作用，有效推进改造工程的进展，从而确保相关投资人的利益。不仅如此，在此基础上，针对不同的住宅情况还要制定不同的费用标准，从而使得整个改造过程能够保持公正合理。

3.2政府职能

由于住宅改造是一项庞大的工程，涉及到很多方面，常规的施工单位很难完成大量的协调工作，在这种情况下，只能够由政府出面进行全局的主导。在这一过程中，政府应将自身主导性作用充分发挥出来，对资源进行全面调配，并起到应有的资源整合作用，同时还需要针对工程进行全程监管，为改造工程建立起系统性的后勤保障。

3.3资金来源

在这一过程中，需要政府做出大力支持，通过动用有关基金进行一定程度上的补贴，对已经开展项目所取得的经济收益进行投入利用。在此基础上，由承办单位进行分担，还可以通过贷款的形式进行资金筹集，然后利用工程收益来对银行进行贷款偿还。在这一过程中，政府还可以通过政策性优惠，实行减缓免总体政策，并对相关资金进行严格控制，监督资金的充分有效利用。

结语：我国人口众多，住宅改造工程规模十分庞大，工程一旦开展将造成大量消耗，在这一过程中，政府需要进行大力承担，保证相关环节能够科学，技术过关，模式能够与实际情况相匹配。在这种情况下，才能够再进一步探索过程中，明确相关内容。

参考文献：

建筑节能设计与改造 第3篇

摘 要：可持续发展与节约型社会对建筑节能提出了新的时代要求，针对既有建筑进行节能改造，是开展节能工作的重要内容。结合某科技馆建筑节能改造工程，引入时下较为典型的能耗模拟软件Energy Plus，对建筑工程动态冷热负荷进行模拟。实践证明，Energy Plus能耗分析软件能够准确反映建筑动态负荷变化特征，能够较为真实的反映建筑围护结构耗热量状况，其实际应用作用及效果突出。

关键词：能耗模拟；建筑节能；改造；Energy Plus

1 Energy Plus能耗分析软件基本认知

Energy Plus为美国科研机构开发的具备完善功能的建筑能耗分析软件，其软件是BLAST软件及DOE-2软件的替代产物，其功能更为完备。Energy Plus能耗分析软件能够应用于多区域气流分析、建筑热性能分析及太阳能应用方案设计等方面。Energy Plus能耗分析软件其整体模拟思想是该软件应用的最大特征，其在模拟过程中设定有反馈操作，实现了对每个时间步骤的校验，以确保模拟结果的准确性。Energy Plus以不稳定传热作为其基本原理，通过反应系数法进行建筑动态负荷计算。设计区域内空气热平衡方程式属于该软件模拟计算的核心，房间空气热平衡方程式具体如下：

其中，qi，cAi代表各表面与室内空气对流传热量，qi，c代表的是通过i表面的对流传热量，N代表围护结构表面数量，Ai代表表面i实际面积值，Qother代表前热量，包括日射、灯光、设备、人员及水分蒸发等引起的热量，Qheat-extra代表除热量，Ta-out代表室外空气温度值，Ga代表新风及渗透风的风量和，CP代表空气比热，pVCp代表室内空气热容量。

2 建筑节能改造方案分析

2.1 工程概论 某科技馆工程建立于上世纪末期，因当时缺乏节能意识，其围护结构除部分屋顶外均没有设置保温隔热层，且屋顶保温材料应用聚苯乙烯材料，其材料传热系数较大，导致建筑耗热量较大。建筑面积AO=17380㎡，室内温度平均值为18℃，供暖期室外温度平均值为-1.2℃，

供暖天数一般在119d左右。通过计算，可获得传热耗热量指标，具体为42.24W/㎡，建筑物耗热量指标为61.19W/㎡，其耗煤量指标则为45.92kg/㎡。工程改造之前其维护结构及传热系数参数如表1所示：

2.2 改造方案 该建筑围护结构传热系数参数明显超出了相关建筑节能设计标准中对围护结构热工性能限值的要求，为此，对建筑进行节能改造。改造工程以保温材料选取及应用为重点，选择TH硬泡聚氨酯复合板作为保温材料，其材料保温隔热性突出，防水性能及整体性较好。通过建筑改造，将其传热耗热量指标降低至11.14W/㎡，建筑物耗热量指标降低至13.34W/㎡，其标准煤耗量则降低至7.65kg/㎡。

3 能耗模拟在建筑節能改造中的实际应用

选择该建筑工程中某典型房间进行能耗模拟，对其房间冷负荷及热负荷状况进行分析。模拟房间3D模型，具体如图1所示：

3.1 冷风渗透量分析 应用Energy Plus能耗模拟软件，进行冷风渗透量分析，其计算公式为：Qinf=qLdFsce[A+B（Tzon-Tadb）+Cw+Dw2]

其中，Qinf代表模拟冷风渗透量，qLd代表设计冷风渗透量，Fsce代表人为控制系数，多取值为1。ABCD则代表室内外温差及风速等因素冷风渗透量系数参数，其中A取值为1.35，B取值为0.012，C取值为0.0003，Tzon及Tadb代表室内外温度参数，w代表室外风速。

气象参数则可通过区域气象部门所提供，具体包括每个时间段的室外空气温度、相对湿度、风向、风速等[4]。

3.2 稳态热负荷计算分析 依据供暖室外温度取值为-9℃，室内温度18℃，室内外温差值为27℃，考虑到冬季室外平均风速为2.8m/s，可计算冷风渗透耗热量，输入修正系数，计算改造之前房间总耗热量值为3174W，改造之后，其总耗热量值为1397W。

3.3 Energy Plus模拟计算结果 通过Energy Plus软件进行建筑三维模拟，确保模拟过程中输入参数的准确性。以1h为时长，进行改造前后建筑冷热负荷模拟分析，通过Excel进行数据整理，结果显示，改造后建筑热负荷峰值为改造之前的47%，冷负荷则为改造之前的63%，两参数出现较为显著降低特征。通过动态模拟获取其热负荷均值，改造之前为3034，改造之后为1298，其与计算结果之间相差较低。引起结果较低可能是因建筑之中的墙角、梁、柱等因素考虑不足引起。但其结果能够较为真实的反映建筑围护机构耗热量状况，实际应用效果良好。

4 结语

为实现能源节约，降低建筑能耗，需要对一些既有建筑进行一定的节能改造。引入Energy Plus能耗分析软件进行建筑能耗模拟，能够对建筑动态负荷变化特征进行较为准确的捕捉，反映建筑围护结构耗热量状况。结合工程实例，对能耗模拟在建筑节能改造中的应用进行分析。实践证明，应用Energy Plus软件进行能耗模拟，其结果相对较为准确，在实践操作中具备良好的应用价值及意义。

参考文献：

[1]章永洁，蒋建云，叶建东，等.节能环保技术在小型公共建筑中的集成应用及能耗模拟分析[J].建筑技术，2015，46（6）：504-507.

[2]卢玫珺，高长征.基于能耗模拟的轻钢结构别墅节能优化策略[J].施工技术，2014（16）：85-88.

[3]肖姝颖，孙瑞君.某商场建筑运行能耗模拟与节能分析[J].城市建设理论研究（电子版），2014（6）.

[4]李雪飞，程海峰.合肥某高校图书馆空调能耗模拟及影响因素分析[J].山西建筑，2014，40（32）：127-128.

基金项目：国家自然科学基金项目（51108295）。

建筑节能设计与改造 第4篇

关键词：冷热源系统,方案设计,能效测评

引言

目前,建筑与电力、交通运输并列成为中国三大高能耗行业,根据统计,1993年建筑能耗占全社会总能耗的16% ,2012年已上升至28% ,此外,建筑中央空调系统的综合运行效率也较低,特别是围护结构保温隔热性能普遍较差,建筑外墙、屋顶、门窗传热系数和空气渗透率要比相近气候条件的国家高出几倍,建筑采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2 ~ 3倍; 我国现有400多亿平米房屋建筑面积,99% 为高能耗建筑,所以如果不采取有力措施,到2020年,中国的建筑能耗将是现在的3倍以上,因而,建筑节能对中国实现节能减排意义重大。

1国内外研究现状

建筑节能改造,有利于改善建筑物的室内冷热环境、降低建筑使用能耗、减少大气污染,是一个系统工程,必须在能源利用的各个环节和系统从规划设计到运行的全过程中贯彻节能的观点,才能取得较好的效果。建筑能耗包括建材生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗,其中建筑使用能耗占80% ~ 90% 。建筑使用能耗主要包括采暖、通风、 空调、照明、炊事、电气等。对于以电为主要能源的建筑,节能主要包括暖通空调系统的自动控制,照明系统节能、供配电系统节能等方面。冷热源系统和空气调节系统共同组成了中央空调系统,制冷系统主要用于夏季制冷,制热系统主要用于冬季采暖。

2建筑冷热源系统现状及存在问题

2. 1应用现状

该建筑位于甘肃省兰州市,建筑面积约90691m2, 其中地上面积66501 m2,地下面积24190 m2。该建筑共建41层( 地下2层,地上39层) ,建筑高度188m 。冷源系统位于地下2层,冷源采用3台制冷量2110k W的离心式制冷主机和1台制冷量472k W的螺杆式制冷主机; 热源系统位于地下1层,热源采用4台电热承压热水锅炉,单台供热量1600k W ,设计供回水温度为130℃ /60℃ 。设计采用8台蓄热量为3088k Wh的金属蓄热罐在电价谷时蓄热,蓄热容量38m3。锅炉房提供高温热水经板式换热器制备热水作为空调及采暖热媒水。暖通系统包括舒适性空调系统、地板辐射采暖系统和工艺机房精密空调系统。制冷季为5月~ 9月底, 制冷采用舒适性空调系统; 采暖季为11月~ 次年3月底,采暖季大楼地板辐射采暖系统24h运行, 舒适性空调作为补充热源运行。某建筑用电分析如表1所示。

2. 2存在问题

1) 末端自控系统未能正常运行,末端控制器和点位大幅缺失,大楼水力平衡失调,大楼蓄热系统未配置合理的优化控制逻辑; 冬季20层以上阳面室内温度高,底层区域及阴面室内温度低,各楼层的阀控系统不起作用,系统受拖累运行严重; 锅炉房内供1 ~ 7层地暖的ITT板换功率为820k W选用偏小,冬季二次侧出水温度偏低; 制冷机房中冷冻水泵、冷却水泵都装有ABB变频器,但频率都手动设定,调节功能很粗糙; 开利螺杆机组和冷却塔直供冷量系统闲置,没有达到自动化切换和运行的功能; 精密空调室外机在室外高温季节工作效率低,系统能耗大; 空调热回收机组使用普通的板式换热器,换热效率低。

2) 运行时间较长。由于大楼使用时需要全年24h运行,相比与当地其他办公建筑,建筑运行时间大幅增加。

3) 基础用电量高。在实际使用中,随着人员的流动,暖通系统、照明系统、辅助系统等均会根据峰谷时间产生较大波动,而参照大楼一般工商业电费账单,建筑峰平谷用电量比例非常接近。因此, 大楼总建筑用电中,生产设备的基础用电比重较高。

4) 采暖系统用能费用较高。在大楼的用电账单中,电采暖用电账单即为大楼冷热源用能账单, 根据逐月账单分析,2014年冷热源总用电达1015. 6万k Wh,占建筑总用电量的43% ,是大楼的主要用电系统。且实际采暖系统用电主要为平值用电,占冷热源用电的64% 。这说明大楼虽然配置了蓄能系统,但未能合理利用。这也是导致大楼系统运行费用较高的主要原因之一。

3建筑冷热源系统改造及策略优化措施

3. 1改造末端自控系统

3. 1. 1重新设置末端自控系统

现有末端自控系统未能正常运行,末端控制器和点位大幅缺失,重新设置末端自控系统。同时将空调末端水系统增补的自动调节阀点位并入末端自控系统。对现有温度传感器和管路执行器进行校核检查,补足缺失的系统点位,恢复末端自控系统的正常监控功能。同时,对空气处理机组和新风空调箱变频器加载优化控制逻辑,减少末端风机能耗。

3. 1. 2解决大楼水力平衡问题

在末端自控系统改造后,进一步为解决大楼水力平衡问题、优化大楼末端运行提供了前提条件。 在配以幕墙玻璃安全隔热贴膜改造后,末端自控系统优化可大幅改善高区室内温度过高,低区室内温度过低的问题,保证室内舒适度满足设计需求。

3. 1. 3优化自控逻辑

在夜间,当只剩下值班区域需要供暖的时间, 可采用优化自控逻辑,关闭其他区域的舒适性空调风机,调低甚至关闭辐射地板采暖系统流量,降低大楼各主要区域温度,仅维持值班区域温度不变。 在第二天上班时间之前,利用谷值电提前1 ~ 2h满载运行舒适性空调系统和辐射地板采暖系统,可保证工作时间室内舒适度不受影响。与现有运行模式相比,优化控制后,可极大地降低夜间锅炉系统用能负荷,大幅减少采暖运行费用。

3. 2优化电锅炉蓄热系统控制策略

3. 2. 1配置合理的优化控制逻辑

目前,大楼蓄热系统点位设置存在诸多问题, 且未配置合理的优化控制逻辑。因此,建议重设大楼蓄热系统,对缺漏的系统点位进行增补,并与热源自控系统和末端自控系统进行通讯,从而整合大楼用能管理系统。

3. 2. 2优化控制策略

目前的手动运行策略是每日15∶ 00开始进行蓄热,17∶00 ~ 20∶ 00由蓄热罐进行放热,未根据负荷和峰谷电价采取优化控制策略。优化控制策略需综合大楼实际用能情况和兰州当地采暖用电平谷时段,从而制定蓄热系统的优化控制逻辑,根据运行记录和电价时段,优化控制逻辑模拟如下所示。

一般来说,冬季采暖负荷根据天气变化可以分为4档进行调节,即100% 、75% 、50% 、25% ,遵照低谷电价储热,高峰电价放热以及热负荷= 电锅炉供热量+ 蓄热水箱供热量的逻辑,我们将热负荷最大到最下进行日负荷平衡,设计策略如表2、表3所示,其中75% 、50% 平衡表从略。

k Wh

绘制100% ~ 25% 日负荷储热策略图如图1 ~ 图4所示。

4节能收益分析

4. 1末端自控系统改造后的节能量计算

改造后,大楼的夜间值班系统供热面积预计下降至建筑总面积的30% ,大楼夜间采暖负荷可下降至少70% ,正常工作时间计9h,值班时间计24h。在正常工作时间外的15h中,谷值用电时间占11h,则谷值时段节能量计算应为: 改造前系统谷值用电 × ( 1 - 30% ) × 70% 。

k Wh

由于夜间大楼运行工况基本稳定,因此,实施末端自控优化的总节能量可由谷值时段节能量同比推得,即: 改造前系统谷值用电 × ( 1 - 30% ) × 70% × 15h ÷ 11h。根据以上计算条件,在大楼采用了供热机房自控改造后,系统进行末端自控优化改造可带来的节能收益计算如表4所示。

大楼采暖系统全年可节省用电270. 6万k Wh, 获得节能收益95. 5万元。

4. 2优化电锅炉蓄热系统策略后的节能量计算

根据现有系统的运行记录分析,冬季采暖为11月初至来年3月底,约为180d。采暖季中建筑100% 负荷运行计10d,75% 负荷运行计90d,50% 负荷运行计50d,25% 负荷运行计30d。则优化后的节能收益如表5所示。

万元

采用蓄热优化策略后,系统可大幅降低电力平值用电,充分发挥谷值电价优势,相比原系统: 每年节省运行费用总计= 192. 05 - 119. 5 = 72. 5万元。

两项改造年共计节费= 95. 5 + 72. 5 = 168万元。

5结语

既有建筑冷热源系统节能改造是北方地区建筑节能的关键,也是推广电锅炉实施电能替代的关键所在,具有投资省、收益高的显著效果,文中采取的改造和优化控制模式,在提高人体舒适感的同时,充分发挥了设备效率,有效降低了能源费用,为以后建筑节能的大面积推广积累经验,其分析方法具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]朱顺兵.建筑智能化系统节能的综合评价[J].节能,2001,(1):23-26.

[2]Hartman T B.Direct Digital controls for HVAC Systems[M].New York:Mc Graw-Hill,1993.

[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

试议建筑设计与建筑节能 第5篇

关键词：建筑设计；建筑节能；节能设计

引言

现如今，我国建筑业蓬勃发展，各种高楼大厦拔地而起，在给城市带来现代化气息的同时，也带来了一定的环境破坏，比如光污染等。为了使建筑更加环保，使建筑在使用周期内节约更多的能源，就必须优化建筑的设计，充分考虑节能的重要性。

一、建筑外墙体结构的节能设计

墙体是围护结构的主体也是建筑的主要组成部分，承担着室内外热交换的作用。建筑节能的中的30%都是通过墙体保温隔热性能实现的。据分析，節能外墙与普通外墙室内温度差为4℃-6℃，所以在建筑节能的设计中外墙是绝对不能忽略的因素之一。

外墙具备承重、安全围护以及保温隔热等功能，其中在考虑节能方面时，要选择使用保温隔热性能较好的墙体材料进行施工。目前在工程中常常使用的墙体材料是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及复合墙体。其中复合墙体使用的绝热材料主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙稀、加气混凝土等，复合墙体宜选用外墙外保温，即采用连续外包的方式，在主体墙结构外层粘接一层保温材料，并在保温材料外侧用玻璃纤维网加强并涂刷粘结胶浆，隔断其热桥作用的混凝土梁或者柱起到“断桥”的作用，从而降低耗能。由于此方法的效果明显高于内保温，随着建筑节能技术的不断完发展，外墙外保温将成为建筑保温节能形式的领导技术。

除此之外，建筑物的体形系数也是墙体中出于节能考虑的因素之一。《民用建筑节能设计标准》中对体形系数的定义是：“建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。”因此减少建筑物体形系数，就是减少建筑物的表面积，减少外围维护结构面积，就做到了节能，换句话说体形系数越小，建筑物的节能就越有利。一般来说，体积大、体形简单的建筑以及多层和高层建筑，体形系数较小，对节能较为有利。在设计时也常常将体形系数控制在0.3以内。从热传递方面分析，由于建筑物实墙的阳角内层散热面大，且交角处多半设置有热桥作用的框架柱或者构造柱，因此，该处是建筑物耗能较大的部位，如果将建筑物设计成圆柱形则减少了交角，有利于节能。所以从节能的角度考虑建筑物外形设计时，尽量保持外表面整齐，避免凹凸变化太多。

对于一些既有建筑物，可以通过在日照强烈的墙面种植植物来降低传入室内的热源。除此之外植物还可以吸收粉尘和噪音，对于净化空气降低温室效应都有很好的作用。

二、住宅平面的建筑节能设计

住宅平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地（建筑行业“四节”之一）还可以大大节约建筑用材，减少营造、维护与使用过程中的能耗。另外，建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。

由于我国地处北半球，太阳高度角和方位角变化规律使南朝向为最为节能的建筑朝向，此朝向夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，而且此朝向建筑与我国夏季盛行的东南风差不多成垂直关系，容易形成穿堂风，而又避开了冬季盛行的西北风。因此，将住户长时间活动的居住空间（如厅、主要卧室）设于日照通风条件最佳的南向位置，利用自然环境使室内达到最大的舒适度，为住户节约采暖和空调的能耗。而南北向建筑可以获得最多的南朝向房间，所以建筑平面宜设计成南北向。对于日照、通风条件较差的北朝向与长时间接受太阳辐射的东西向可布置些平面功能比较次要的电梯、楼梯、管道井、机房、卫生间、厨房等，以挡住日照直接照射主要房间，避免冬季西北风灌入。经调查，在其他条件相同的情况下，南北向的多层建筑的传热耗热量比东西向可降低5%左右。

三、住宅屋面的节能设计

在建筑物受太阳辐射的各个外表面中，屋面是接受太阳直射时间最长的部位，因此受辐射得热也是最多的，相当于东西向墙体的2～3倍，所以它的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数小、憎水或吸水率较小的材料（如挤塑聚苯板）。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上，可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。此种方法施工简易，可广泛采用。另外，利用屋顶种植花卉、灌木（如彩叶草、三色堇、麦冬草等）形成生态型屋面，既可阻挡热源，减少温室气体的排放，达到保温隔热，又可美化环境，改善城市气候，做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜，可起到滞阻水的作用，有利于屋面的防水，而且土壤导热系数小，有很好的热惰性，不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动，有利于屋面的保温隔热。

四、门窗节能设计

门窗即使太阳辐射吸热部位，又是主要的散热部位，因此在建筑节能设计时，合理设置门窗也是重点考虑的因素之一。设计时在保证采光通风的条件下，尽量减小门窗洞口的面积，选用气密性高、保温性好的材质，减少冷风渗透以及门窗的热传递。第一是控制窗墙比，一般住宅设计尽量避免落地窗的设计，对于方向不同，窗户的设计方式也不同，减少西北方向的立面窗户的面积。第二是提高门窗的气密性，选择好的窗体材料。对于外窗部位设计时，窗框与门窗洞口之间的缝隙采用保温材料填实，不得采用水泥砂浆。设计选用合适的窗型和门窗配件，减少窗框的外露面积，采用保温隔热性能好的玻璃。目前设计中多采用断桥隔热铝合金窗框或者塑钢窗框，对于玻璃的选用则多采用中空玻璃窗。另外，对于面朝南向的窗户在设计时可以采用凹式设计，外加遮阳板，这样可以起到遮阳的效果。

五、节能材料的选择

科学选择建筑的节能材料，体现了建筑节能设计的另一大主要工作。节能材料的选取，必须依照环保、安全、节能以及经济的要求。一方面，在我国科学技术迅猛发展的同时，很多创新型的节能材料被广泛开发出来，运用到实际的建设中去，起到了较好的节能效果。比如当前流行的新式防水、保温材料，它们广泛使用于墙体和屋顶当中，可以防潮，调节室内的湿度；新式的透光隔热玻璃应用在门窗上，具有超级好的透光、隔热能力；使用灵活性较强的铝制遮阳板，使遮阳效果更加可靠有效。另一方面，建筑设计要根据实际的施工情况，使用带有地方特色的节能材料，多加使用乡土材料，使其贴合建筑的需要。

六、加大新能源的开发力度

新能源的可发利用，主要包含了风能、生物能、潮汐能、太阳能等新型的能源以及煤制天然气等对传统能源进行技术革新所产生的新能源，减少了对环境的污染并且实现能源的再利用和可持续发展。太阳能是一种无污染、可再生的新型能源，在建筑业具有较大的发展潜力。太阳能的使用方式主要有：被动式的太阳能采暖、主动式的太阳能采暖、太阳能供热水和空调以及太阳能发电等等。我国的地理位置在世界版图中比较适中，对于太阳能的获取和利用有较大的优势，充分的实行对我国太阳能的使用和开发，对于弥补我国能源的日益短缺，满足我国经济社会的快速发展和人民生活水平的提高，以及生活质量的提高有重要的作用。

结束语

可持续发展观是当今时代的主体，可持续性的生态发展观已经深入到生活中的方方面面。因此，在今后建筑设计中必然会将节能理念融入其中，尽快建设绿色节能建筑项目，尽可能利用基地周围的自然条件，提高资源利用率；尽可能利用再生资源和节能新技术；采用节能建材；对系统进行整体设计，从而提高人们生活和工作环境的质量。

参考文献：

[1]蒋官杰.浅谈如何在建筑规划设计中实现建筑节能[J].现代物业（上旬刊），2012（08）.

既有建筑节能改造技术与工程实践 第6篇

建筑节能包括既有建筑节能与新建建筑节能。而真正的建筑耗能大户是既有建筑, 因为既有建筑物的数量巨大, 而且大多数的既有建筑节能没有任何的节能措施, 其原有的保温隔热性差、设备系统效率低、技术指标不符合现代建设标准, 从而使各方面的能源消耗严重浪费。而大部分的新建建筑, 通过近些年国家的努力, 可达到节能50%的指标, 有些地区已开始施行65%的节能计划, 所以既有建筑节能改造是我国建筑节能的关键。如果在这方面只考虑新建建筑节能, 而不考虑既有建筑节能改造, 那么建筑节能的实际成效也只能限定在很小的范围内, 所以加强既有建筑节能改造的研究迫在眉睫。

因此本期侧重既有建筑节能改造, 以“既有建筑节能改造技术与工程实践”为专题, 安排了《冰蓄冷技术在既有建筑冷源改造中适用性的研究》、《住宅建筑生命周期能耗的比较研究》、《控制理论和工程在建筑低碳技术中的应用》、《基于实测数据的综合楼采暖系统节能改造案例》、《某综合楼能量计量管理系统设计》的论文, 从技术、理论、案例分析, 以飨读者。

某医院建筑能耗与节能改造分析 第7篇

建筑领域是能源消耗大户, 浪费严重。建筑能耗是指居住建筑和公共建筑使用过程中的能耗, 只要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、各类电器、电梯的等方面的能耗。在西方发达国家, 建筑能耗占社会总能耗的30%~45%, 尽管社会经济发展水平和生活水平都还不高, 但建筑能耗已达到社会总能耗的20%以上, 而且还有逐步上升的趋势。已有研究表明, 医院作为一种公共建筑, 其建筑能耗占医院总能耗的27%左右。如何保障医疗水平, 又减少能源消耗已成为医院建筑能源管理的重要问题。

1. 建筑概述

该医院位于西安市友谊西路256号, 院内总建筑面积181523m2。院内建筑包括:医疗用房11栋, 其中最主要的建筑为2001年建造的门诊大楼 (见图1) , 门诊大楼建筑地上共20层, 标准层高3.5m。办公大楼主体建筑面积46243m2。办公大楼于2001年竣工, 是框架结构形式, 外墙为加气混凝土砌块, 外饰面为铝塑板。大楼北侧主立面设有玻璃幕墙, 其余立面安装单玻铝合金窗。另外还有医药剂用房5栋, 办公用房2栋, 后勤用房8栋。

2. 建筑用能状况及分析

医院消耗的能源形式主要是电能和燃气。根据对2007~2009年相关能源账单的统计, 得到医院全年的能源耗量及费用支出情况, 详见表1。

2.1 耗电状况及分析

图2所示为2007~2009年三年逐月耗电量。通过对比分析可以看出, 2007~2009年三年的总耗电量呈现出逐年增长的趋势, 但是2009年的增长速率大大低于前两年, 特别是2009年的1月、2月、6月、9月、11月的用电量都低于2008年同月耗电量。2009年个别月耗电量高于2008年, 根据现场调研发现, 2009年由于该医院建筑的拆迁会导致部分月用电量水平大大增高, 可以认为是特殊情况, 不列为医院内正常用电水平范围内。

2.2 耗水状况及分析

图3所示为2007~2009年逐月耗水量。通过对比分析可以看出, 2009年的全年耗水量比2008年全年耗水量减少, 特别是5月~9月的逐月耗水量都低于2008年同月的耗水量。根据现场调研发现, 通过加装水泵电机变频自动控制系统, 可以大大降低水泵电机耗电量的水平。由此可见, 变频自动控制系统可大大提高水泵的运行效率, 提高水的使用率, 因此也就降低了耗水量。

2.3 耗燃气状况及分析

图4所示为2009年逐月耗气量。通过分析可以看出, 2009年的全年耗气量主要集中在冬季的11月至来年3月之间。4~10月的天然气消耗基本平均, 这部分燃气消耗主要是供应医院内的消毒蒸汽。因此, 冬季采暖期是耗用燃气的主要时段。

3. 改造方案及节能潜力

3.1 建筑围护结构

由于建筑物修建时期较早, 并没有严格的建筑围护结构规范, 建筑设计本身存在着设计缺陷。建筑围护结构的保温性能已经远远不符合当今节能需求。建议有条件的情况下可以对建筑围护结构增加外保温层, 提高建筑物的保温性能。可以对建筑的外窗进行更换, 将现有的单层窗改换为双层中空玻璃窗。西向的窗户应该设置遮阳板, 以减少夏季的得热量, 降低空调能耗。

3.2 生活热水系统

医院的生活热水系统采用燃气锅炉产生蒸汽, 蒸汽加热冷水提供各种温度的热水。根据实测和运行记录得知最高生活热水量为290m3。医院裙房的平屋面空间较为充裕, 可以采用太阳能提供部分生活热水或者预热冷水。

综合医院原有热水系统的现状以及可供放置集热器的屋面面积, 提出以下两个方案;

方案1:太阳能热水系统产生的热水只供应普通病房, 其他热水系统不变。优点:太阳能热水系统产生的热水可以满足普通病房50%以上的热水需求, 太阳能系统直接供应热水, 系统相对比较简单, 无需增加太多的管道, 对原来的系统影响比较小, 增加投资相对较少;缺点;太阳能集热器的工作温度较高, 系统效率下降, 节能量相对降低。

方案2:太阳能热水系统预热热水系统的全部冷水。优点:太阳能集热器的工作温度较低, 系统的工作效率较高, 节能量较高, 预热量占整个热水能耗的8%;缺点:系统相对比较复杂, 需要增加一定数量的管道, 对原有系统的影响较大, 增加投资相对较高。

需要指出的是, 太阳能热水系统的投资造价比常规生活热水系统的投资略有增加。与常规生活热水系统相比, 太阳能热水系统增加了太阳能集热系统, 包括集热器、集热系统循环泵、换热器及相应管路等, 不同类型太阳能热水系统的组成略有不同。

根据医院建筑的实际情况, 可以放置350m2太阳能集热器, 天然气价格按3.23元/Nm3估算。

方案1和方案2的投资预算与节能费用分析见表2

对比两套方案, 综合考虑各种因素, 建议采用太阳能热水系统预热热水系统的全部冷水方案作为首选方案。

3.3 照明系统

鉴于医院自身热点, 从实际的可操作性出发, 为了尽量减少对于医院正常运行的影响, 提出以下两条初步改造意见;

(1) 考虑到医院光源点燃时间已经接近其寿命值, 因此在此次改造中我们建议对医院内部的光源进行更换, 利用高效三基色T5荧光灯替换现使用的T8荧光灯, 从而初步实现照明用电的降低。

(2) 由于当前公共区域照明控制多为人工控制, 考虑到晚上医院内人员流动较小等因素, 因此可将该区域内的控制改为声光控制, 从而减少不必要的照明用电。

3.4 楼宇自控系统

针对节能诊断中发现的问题, 提出楼宇自控系统整改方案如下:对流量计、室外温湿度传感器读数进行校正;消除手术室控制部分的系统通信故障;对冷却塔、照明等控制功能进行优化调试后, 平时应按自动运行;公共区域照明在下班后一般由工作人员手动关闭, 可以采取按时间自动控制的方法, 提高管理效率;二次泵运行控制策略修改;将空调采暖参数传输给锅炉控制系统;手术中心冷热源系统增加相应控制环节;变配电系统增加电量、功率因数计量环节。

3.5 增设分项计量措施

分项计量系统可以提高节能诊断的效率, 为节能诊断提供更加丰富而且准确的数据信息。目前医院电量计量方式为高压计量, 变压器低压侧一般只设有电流表和电压表, 除个别回路外均未设电度表。考虑到今后管理方便, 可以在变压器低压侧配电柜各回路均装设电度表进行计量, 将各个建筑物、各种不同性质用电量加以区分。另外, 对现有配电柜加装电流表, 对功率因数表应加以校准。

建议增设热水流量表, 可以获得热水耗量规律, 以便合理地分配蒸汽量, 有利于节能管理。

结语

对于诸如医院等大型公共建筑而言, 能源消耗情况非常复杂。建筑物的给排水、暖通空调、电气系统耗能性质各不相同。例如空调系统用电决定于运行方式和物业管理水平, 而照明和办公设备等电气系统用电则在很大程度上和建筑使用者的节能意识有关。对上述三者应采用不同的政策和管理手段。由于医院建筑物实际能耗和使用条件、使用率、设备效率衰减等诸多因素相关, 只有实现建筑内各耗能环节分项计量, 才可能真正把实际各类系统的能耗状况和合理的用能配额相比较, 确定差异如何形成, 明确进一步的节能潜力。对于目前的建筑节能工作而言, 首先需要对建筑物各用能环节和各系统的设备现状做一全面了解, 包括各设备台数、装机容量、与之相关的参数等。其次, 在没有分项计量工具的条件下, 运行管理人员需要对重点用能设备进行详细记录, 以便于分析各设备的运行状况和能耗水平。

摘要：随着我国医疗卫生事业的发展, 医院的建筑规模和医疗设备都有了很大程度的改善, 同时医院的能源消耗也在不断增加, 在保障医疗质量基础上的节能减排成为医院能源管理面临的一个重要问题。本文通过现场实测加数据采集的方法实地调研了某医院建筑的能源使用情况, 通过对能源账单和测试数据的分析, 总结了该建筑能耗规律及相关的影响因素, 最后针对调查过程中发现的问题, 提出了一些医疗建筑节能的对策, 以期为医院的能源管理提供参考。

关键词：医院,能耗调查,节能潜力

参考文献

[1]唐伟伟, 张伟林, 方廷勇.夏热冬冷地区某公共建筑能耗的计算与模拟[J].建筑节能, 2011 (4) :69～72.

[2]王燕, 李安桂, 师树海等.西安市公共建筑夏季空调能耗调查与温湿度实时测试分析[J].暖通空调, 2010 (7) ;76～80.

[3]王金奎, 邵旭, 韩春咏.大型公共建筑能耗分析[J].河北建筑工程学院学报, 2010 (9) :53～55.

建筑节能设计与改造 第8篇

1既有居住建筑热工性能评估计算

以南阳市某单位建于20世纪90年代的典型非节能型住宅楼为例进行计算分析。

6层砖混结构,4个单元板式楼,南北向,不上人平屋顶(带保温层),层高2.9 m,主体围护结构为240厚实心粘土砖砌体,铝合金单玻窗。体形系数:0.287;各向窗地面积比:南向0.85,北向0.32,东、西向0.08。围护结构传热系数按以下公式计算:

K=1/R0=1/(Re+∑R+Ri)。

其中,K为传热系数,W/(m2·K);R0为传热阻,m2·K/W;Re为外表面换热阻,取0.04 m2·K/W;∑R为各层材料热阻之和,m2·K/W,按GB 50176-93民用建筑热工设计规范规定计算;Ri为内表面换热阻,取0.11 m2·K/W。

热惰性指标按以下公式计算:

D=∑(R·S)。

其中,D为热惰性指标;R为各层材料热阻,m2·K/W;S为各层材料蓄热系数,W/(m2·K)。

热工计算结果见表1。

2保温节能改造控制目标的确定

按照国家建筑节能实现50%的要求,JGJ 134-2001夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中对围护结构的传热系数做出强制性的规定;同时在JGJ 129-2000既有采暖居住建筑节能改造技术规程中也针对不同采暖地区明确规定了围护结构的传热系数限值(见表2)。

3主要围护结构保温节能改造方案比较与选用

通过对比可以看出,既有住宅的保温性能仍不能满足现行规范的要求,虽然围护结构的热惰性指标符合要求,但传热系数较大,尤其是外窗部分的传热系数超过规定的27%～61%。

根据国内外已有的成熟经验,改造方案主要着重于从外墙、外门窗和屋顶三方面采取技术措施。

注:X为窗墙面积比

3.1 外墙

外墙保温技术措施有内保温和外保温两种形式,由于外保温具有明显的优势,同时也非常适用于改造工程的施工,这里仅就后者进行分析。

目前可选的外墙外保温材料很多,南阳市场上应用的有膨胀聚苯板(EPS)、聚苯颗粒保温浆料、挤塑聚苯板(XPS)和聚氨酯硬泡喷涂等。通过对这几种材料的对比可以看出,聚氨酯硬泡喷涂的保温性能最好,可以有效解决外墙出挑构建、附墙部件等热桥部位的阻热问题,但聚氨酯硬泡喷涂技术要求较高,工艺复杂,造价相对较高;保温砂浆造价低廉、施工简便,但保温效果较差;挤塑聚苯板虽然厚度较小、强度高,但材料透气性差、抗拉强度离散性大、对墙体基面要求较高,不适用于夏热冬冷地区夏季通风隔热的需要;而膨胀聚苯板具有保温性好、氧指数低、适用面广、易于控制墙面平整度、价格偏低等优势,是国家标准认可和推荐的保温材料,应成为改造方案的首选。

根据计算,满足标准要求的膨胀聚苯板最小厚度应为22 mm,实践中一般有30 mm,50 mm基本厚度标准,结合实际情况建议选择50 mm厚阻燃型膨胀聚苯板薄抹灰系统作为墙体改造方案,可以达到河南省新建居住建筑65%的保温节能要求。为保证保温效果,膨胀聚苯板的容重控制在18 kg/m3～20 kg/m3之间,传热系数不大于0.042 W/(m2·K),其他指标及配套材料应符合规范要求。有条件的可以考虑采用25厚聚氨酯硬泡喷涂方案,但必须严格执行2007年5月建设部颁布的《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》,确保改造成效。

考虑到夏季隔热要求,外墙饰面宜选择浅色光滑涂料,以提高反射性,减少太阳辐射。

3.2 外门窗

根据统计资料显示,通过外门窗流失的热量占整个建筑能耗的46%左右,是耗热量薄弱环节和节能重点部位。对门窗的改造可以提高节能效率12%以上。

3.2.1 外门窗传热系数

对既有建筑中的外窗玻璃节能改造的办法有三种选择:1)拆除原有玻璃更换为节能玻璃;2)改装为双框双玻;3)给原有玻璃贴上建筑用隔热节能膜。不同类型窗的传热系数K值及目前的市场价如表3所示。通过分析可以看出,Low-E玻璃隔热型材窗的节能效果最好,同时也降低遮阳系数,减少夏季室外热辐射,但造价太高;更换为普通中空玻璃窗与增设为双框双玻窗的保温效果相当,造价较低;建筑隔热节能膜是一种新型复合聚酯薄膜,可以改变建筑玻璃的遮阳系数、传热系数等多项功能,据研究资料显示,单层玻璃贴隔热膜可阻挡50%～88%通过玻璃窗户进入屋内的热量,能够降低室内温度4 ℃～6 ℃,并可阻挡95%以上的太阳紫外线,隔热效果明显,价格也比较适中。

由于不同窗墙比对外窗传热系数的不同要求,从上述典型案例可以看出,一般南向窗墙比较大(阳台落地窗或门连窗),要达到窗传热系数K≤2.5的要求,需更换为Low-E玻璃隔热型材窗,但成本太大,节能经济性不明显,考虑到夏季隔热的因素,建议选用增设普通中空玻璃窗(或单玻窗)+外贴隔热膜方案;北向窗户建议增设普通单玻窗;东西向则可直接加贴隔热膜。采用这样的方案,基本能够满足规定要求,也能较好改善夏季隔热问题。

围护结构中的外门包括阳台门和进户门。阳台门一般为木门,可以在门芯内加贴聚苯板等提高保温性,并在门外侧贴镀锌钢板以阻止空气渗透;进户门通常为金属防盗门,正常情况下门芯内应设有岩棉、矿棉等保温、吸音性材料,能够满足隔墙传热系数的要求。

3.2.2 外门窗气密性

由于窗缝隙而造成室内外热量的对流损失不容忽视,窗的气密性必须符合不低于现行国标GB 7107建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法规定的Ⅲ级标准。根据研究显示,气密性相差一级造成外窗实际保温性能相差二级。因此不管采取哪种改造方案,都必须重视气密性的改善。对门窗框与墙体结合处的缝隙采用高效气密材料加弹性密封胶封堵,门窗扇与框之间应更换或增加密封毛条、橡胶条等,具体做法可参考标准规范。

3.3 屋顶

屋顶部分传热耗热量虽仅占整个建筑的8%左右,但对顶层住户来说是最大的围护结构,其夏热冬冷尤其明显。结合国内的成熟做法,屋顶改造方案有直接铺设保温板、铺设架空保温屋面、铺设倒置式屋面和“平改坡”等,各方案的优势、劣势对比见表4。

根据南阳地区冬季保温和夏季隔热的实际需要,屋顶改造方案应选择架空保温屋面或“平改坡”方案。尤其是后者,自20世纪90年代初青岛率先试点取得成功后,上海等大城市大规模实施,颇受用户好评,但需注意与原有建筑的结合处理,以取得较好的性价比。

根据计算,原有屋顶上加铺30厚膨胀聚苯板可使屋面传热系数降至0.67,满足50%节能要求。

4结语

通过上述分析对比,根据南阳市夏热冬冷的气候特点,考虑一定的经济性,建议采用“50厚膨胀聚苯板+双玻窗(贴膜)+架空保温屋面(平改坡)”为较理想的组合方案。加大保温材料的厚度或采用传热系数更低的材料对提高保温隔热效果更为有效,但根据研究资料证明,提高的效率和增加的费用之间的比例下降,建议不要采用。

摘要：根据南阳地区的气候特点,并在既有住宅热工性能验算的基础上,分别对墙体、门窗、屋顶等主要围护结构进行改造方案设计和比较,提出适合的改造方案,以供参考借鉴。

关键词：既有居住建筑,保温节能,围护结构,改造方案

参考文献

[1]JGJ 134-2001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].

[2]JGJ 129-2000,既有采暖居住建筑节能改造技术规程[S].

[3]GB 50176-93,民用建筑热工设计规范[S].

[4]何勇志.外墙外保温系统几个关键问题的探讨[J].新型建筑材料,2005(5):63-64.

[5]孙玉杰.提高建筑门窗保温性能的途径[J].新型建筑材料,2001(8):72-73.

建筑节能设计与改造 第9篇

自进入20世纪以来,能源短缺已成为世界性问题。目前,我国经济正处在高速发展期,能源需求呈现出正快速增长的趋势,在建筑领域中,大型公共建筑和住宅是能源消耗大户。如何解决能源短缺问题,政府建设主管部门近年陆续采取了一系列的有力举措,建筑节能已成为国家节能战略的重要组成部分。建筑节能包括新建建筑节能和既有建筑节能。真正的建筑耗能大户是既有建筑,因为既有建筑总量大、能耗高,尤其是节能设计规范颁布前建设的各种建筑均未采取节能措施。在既有建筑中能达到建筑节能标准的仅占5%,其余95%都是非节能的高能耗建筑。实现既有建筑的节能改造对经济、社会以及环境的发展都有着十分深刻的意义。西安作为文化底蕴深厚的古都,既有建筑数量很多,其中大部分是20世纪70年代～80年代建筑节能标准颁布前建成的,存在很多高能耗建筑,迫切需要进行节能改造[1,2,3,4,5,6,7,8]。然而目前针对西安市既有建筑节能改造的研究成果尚不多见,一些成功经验尚未总结。在总结西安市既有建筑现状的基础上,结合实体工程,对既有建筑节能改造成功案例进行了全面分析总结,旨在为同类工程提供理论依据。

1 西安市既有建筑现状分析

1.1 西安市既有建筑和能耗现状

据西安市城乡建设委员会节能办测算,西安地区从1978年至2007年11月底止竣工建筑总面积约14 167万m2,其中1989年陕西省建筑节能30%设计标准颁布实施以前建造的居住建筑约8 617万m2,公共建筑面积为3 262.1万m2,大型公共建筑栋数及面积(单体面积2万m2以上)为267栋710万m2。

根据西安市建委近两年的统计数据表明,西安市大型商场单位建筑面积年耗电量约为270 kWh～340 kWh,办公建筑为30 kWh～80 kWh,星级酒店为150 kWh～200 kWh,其变化呈上升趋势,随着城市化的加快发展和耗能消费品的不断增加,民用建筑及大型公共建筑的能耗还会进一步上升。仅2006年,各类大型公共建筑平均单位建筑面积年耗电量就高达149 kWh。西安市大型公共建筑总面积约占民用建筑总面积的6%,但全年总耗电量高达20亿度左右,占全市城镇总耗电量的20%。

1.2 西安市既有建筑围护结构现状

由于西安地区黏土资源丰富,黏土砖透气性较好加之成本低廉,西安地区20世纪60年代～80年代建筑外墙基本上采用240 mm的实心黏土砖,加上内外抹灰或饰面。住宅屋顶多为平屋面,且大多不设保温隔热层,或仅以轻质多孔材料为保温层,或直接在结构层上设架空层。大量的窗户为木框单玻窗或空腹钢窗。20世纪90年代以后新建住宅的墙体材料中,黏土实心砖仍然占很高比例,墙体构造和60年代～80年代基本一样,也很少有保温隔热层。同时,窗户大量使用铝合金单玻推拉窗。1999年,我国出台了禁止使用实心黏土砖的政策,以黏土、黏土加粉煤灰等为主要原料制成的黏土多孔砖和空心砖开始被运用到一部分住宅中,这种具有承重性能的墙体材料,在一定程度上改善了墙体保温隔热效果;也有不少建筑采用19 cm厚混凝土空心砌块,其保温隔热性能亦达不到规范要求。还有的外墙采用保温砂浆,如水泥珍珠岩砂浆、石膏珍珠岩砂浆等,在一定程度上改善墙体的保温隔热性能,但距目前节能标准规定的保温指标仍有很大的差距。

1.3 节能改造的重点

考虑围护结构对建筑能耗的影响,要从冬季采暖、春秋过渡季的散热、夏季空调三个阶段的不同要求综合考虑。由于它们对围护结构的需要并不相同,有时甚至彼此矛盾。因此,冬、夏、过渡季节这三个不同的阶段对围护结构性能的要求也就各不相同,具体见表1。

可见,不同气候特性对建筑能耗起主导作用的阶段也不同,这样就要看哪个阶段对建筑能耗起主导作用。对西安这样的寒冷地区住宅建筑而言,冬季采暖权重占50%,过渡季权重占10%,夏季空调权重占40%;对于大型公建,冬季采暖权重占35%,过渡季权重占30%,夏季空调权重占35%[7]。可见,在西安地区,冬季采暖是决定能耗高低的主要因素,节能的关键是围护结构的保温性能,同时夏季也要兼顾隔热。

1.4 既有建筑改造项目选取

针对西安市的高耗能建筑,在国家节能减排政策的要求下,西安市陆续颁布了《西安市人民政府关于加强节能减排工作的实施意见》《2007年全市节能减排重点工作目标和任务分解落实方案》等文件,并确定了“十一五”时期建筑节能的指导思想和任务目标,即在2008年～2010年建立健全节能统计制度,开展政府办公建筑和大型公共建筑节能改造试点,到2010年,要求既有建筑的改造面积达到30万m2。2007年,西安市政府与省政府签订了西安市既有建筑节能改造完成6万m2的目标任务。改造项目优先选择政府办公建筑和公共建筑,优先考虑政府财政拨款的事业单位办公楼,以积累丰富的改造经验。改造项目的选择,原则上以节能标准实施前竣工的建筑,主要考虑1992年以前的老建筑,要求改造后达到节能50%的标准。项目的选择途径,以产权单位自主申请为主,并通过新闻媒体公开征集改造项目,经审核后共计有15个项目参与此次建筑节能改造,包括7个教育系统,3个公安交警系统,2个政府机关系统,3个医疗卫生系统。改造项目的资金主要来源于市政府的新型墙材专项基金,对项目的补贴额度约为300元/m2,共计1 800万元。

2 实体工程概况与改造方案

2.1 实体工程概况

西安市第二人民医院住院部楼为2007年西安市既有建筑节能改造选定的节能改造项目,该楼位于西安市塘坊街,工程结构类型为:电梯间、门庭为装配式框架结构,其余为砖砌体结构,楼层结构采用标准砖墙构造。外墙为:240 mm标准砖、水泥砂浆外粉、涂料饰面。屋面做两毡三油防水层,设架空隔热板,外窗为铝合金单玻窗。

该楼始建于20世纪70年代,其建筑面积5 401 m2。该工程建设单位:西安市第二人民医院;设计单位:陕西省第一建筑设计院;勘察单位:陕西省综合勘察院。本次节能改造设计单位:陕西华瑞勘查设计有限责任公司;建筑施工单位:陕西省第一建筑工程公司;监理单位:诚信监理;检测单位:西安市建设工程质量检测中心。改造前旧楼的立面与屋面见图1。

2.2 建筑现状分析

经对住院楼的内外墙、屋顶、外窗等围护结构勘查,其现状如下:1)南外墙为瓷砖饰面,其他墙面均为清水墙,且北立面风化严重,东、西墙存在不同程度的损伤,外墙未做保温层。2)屋顶为通风隔热间层,但年久失修导致承载力下降,局部出现成片破损现象,已达不到通风隔热的目的。部分屋顶的防水失效,出现大量雨水淤积现象。3)入口门框为木质材料,但玻璃为6 mm单玻,传热系数过大。4)窗为铝合金窗或钢窗,保温隔热性能差,且绝大部分空腹钢窗的开启扇已严重变形,基本关闭不严。5)通过对住院楼原貌调查分析,发现该建筑的围护结构除了屋面,其他部位没有采用任何保温措施的设计,但屋面的通风隔热层已基本失效,围护结构不符合西安地区目前节能50%的要求。

2.3 实体工程改造方案

本次节能改造的主要工程项目是屋面、外墙、外窗三大围护结构部分。1)屋面改造方案为:预制混凝土空心板、50 mm厚XPS板、30 mm厚轻骨料混凝土找坡层、25 mm厚1∶3水泥砂浆找平层、4 mm厚防水层。2)外墙改造方案为:原240 mm实心黏土砖、基层墙面刷界面剂、1∶3水泥砂浆找平、聚合物砂浆粘贴70厚双面带小凹槽的EPS板、抹4 mm厚聚合物砂浆中间压入一层玻纤耐碱网格布、涂料饰面。3)外窗更换为塑钢窗中空玻璃(5+9+5),传热系数不低于2.7 W/(m2·K)。改造后的建筑立面、屋面情况如图2所示。

3 改造效果评价

3.1 围护结构传热系数比较

为了分析节能改造效果,分别应用控温箱——热流计法、热箱法在非采暖期内,对改造前、后建筑的外墙、屋面及外窗的传热系数进行了现场和实验室检测,结果见表2。

由改造前、后的传热系数对比可知,外墙的传热系数降低了1.52 W/(m2·K),减小了72.4%;屋面的传热系数降低了1.32 W/(m2·K),减小了69.8%;外窗的传热系数降低了3.66 W/(m2·K),减小了57.5%,保温等级上升了6级,达到7级。

3.2 建筑耗热量指标及采暖耗煤量指标比较

改造前、后耗热量指标及采暖耗煤量指标见表3。

由改造前、后建筑物的耗热量及采暖耗煤量的对比可知,建筑物围护结构的节能改造后,耗热量指标已经下降了19.9 W/m2,下降率为64.0%;采暖耗煤量指标下降了15.7 kg/m2,节煤率为64.1%,比改造前每年在采暖期节省煤84 797.1 kg。可见,耗热量指标和采暖耗煤量指标均低于西安地区要求的限值,且达到了节能50%的标准要求,而且已经接近节能65%的标准要求。

3.3 围护结构热工缺陷比较

为了进一步分析节能改造效果,利用红外热像仪对住院楼改造前、后的围护结构进行了热工缺陷的检测。

1)外墙热工缺陷普查。图3为改造前、后外墙正立面红外对比图。由图3可知,改造前预制梁、柱与外墙的颜色差别大,温差大,热工缺陷严重。改造后,排除太阳辐射和拍摄角度引起的颜色差别,预制梁、柱与外墙的颜色基本一致,热桥部位传热已明显改善。2)墙角热工缺陷比较。图4为改造前、后墙角红热像对比图,图5为改造前、后墙角LI01线上温度分布对比图。由图4,图5可知,进行了屋面的节能改造后,整个区域的颜色分布均匀,温差ΔT由1.4 ℃降至0.1 ℃;LI01线的温度走势趋于平缓,热工缺陷能耗增加比β由60.2%降低到0。原热工缺陷已经消失,节能效果显著。

3.4 经济效益分析

通过分析得出结论如下:节能改造前,建筑单位耗热量:47.2 W/m2,建筑单位耗煤量:29.8 kg/m2;节能改造后,建筑单位耗热量:18.8 W/m2,建筑单位耗煤量:11.9 kg/m2;节能改造后节约能耗60%;每年节省的能耗153 390.9 W;每年节省的标准煤96.68 t。另外,已知节能改造后住院楼的采暖耗煤量指标下降了15.7 kg/m2,每年采暖期节省煤84 797.1 kg;按标准煤中一次能源70%是煤炭、30%是油气资源计算,1 t标准煤的价格合为1 200元,即1.2元/kg;每年可节约人民币约101 756.52元,节能收益为18.84元/m2;贷款年利率为6.21%;据西安市建委统计,此次既有建筑节能投资(材料费、施工费、项目管理费、能耗评估费等)约为310元/m2,其中施工投资约为150元/m2。如果仅按施工投资进行计算,投资回收期应为11.3年,经济效果明显。

4 结语

1)本市存在大量的高耗能建筑,冬季采暖是决定能耗高低的主要因素,节能的关键是围护结构的保温性能,同时夏季也要兼顾隔热,改造项目优先选择政府办公建筑和公共建筑,为便于组织施工,优先考虑政府财政拨款的事业单位办公楼,以积累丰富的改造经验。

2)在现有节能设计规范的基础上,根据西安地区现有施工技术和节能材料,结合实体工程的具体特点,对建筑的不同部位分别提出了相应的节能改造措施。

3)实体工程检测结果显示:改造后外墙的传热系数减小了72.4%;屋面的传热系数减小了69.8%;外窗的传热系数减小了57.5%,保温等级上升了6级,达到7级。耗热量指标下降率为64.0%;采暖耗煤量指标下降了15.7 kg/m2,节煤率为64.1%,热桥部位得到改善,原热工缺陷消失,节能效果显著。

4)经济效益分析表明:节能改造后节约能耗60%;每年节省能耗153 390.956 W;节省的标准煤96.68 t。改造投资回收期为11.3年,经济效果明显。

参考文献

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[2]涂逢祥.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]唐山市建筑节能办公室.中德技术合作“中国既有建筑节能改造”项目成果汇编[M].北京:中国建筑科学研究院物理研究所,2007.

[4]李德英.建筑节能技术[M].北京:机械工业出版社,2006.

[5]顾国曾.欧洲三国建筑节能近况[J].建筑创作,2002(6):64-69.

[6]涂逢祥.英国建筑节能概述[J].新型建筑材料,1997(12):18-21.

[7]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告[R].北京:中国建筑,2007.

论述绿色建筑设计与绿色节能建筑 第10篇

【关键词】绿色建筑；设计；绿色节能；建筑

0.引言

经济发展，社会进步，环境问题和生态问题逐日出现，并且引起了广泛的重视、对于建筑设计，要求其既要满足人们对其基本建筑物功能的需要，也要符合现代社会可持续发展战略的落实。绿色建筑设计、绿色节能建筑随着时代的发展诞生了。绿色节能建筑是开展绿色建筑设计的基本原则，绿色建筑设计的设计依据是绿色节能建筑。只有将绿色节能建筑和绿色建筑设计有机结合，才能完成建筑设计生态化这一新时代的任务。

1.绿色节能建筑概念

绿色建筑是指充分利用自然资源、对周边环境零污染，适合现实生态环境条件的一种建筑模式。绿色建筑的特征是人、建筑和环境三者和谐统一。绿色建筑的优势是减少环境污染，降低对生态平衡的破坏。绿色节能建筑实施的基本方式是利用自然资源、运用人工方法来创造宜人的居住场所。

2.绿色建筑设计指导思想

在绿色建筑设计中，基本的内容就是在保证人和自然和谐相处与发展的基础上，对生态原理及相关方法加以利用，将建筑、自然和人三者间的关系统一协调，以此为基础展开生态建筑环境实现的设计方法，实现自然与人工之间美的结合。绿色建筑设计作为生态建筑设计中重要的组成部分，对于绿色节能建筑来说既是基础环节也是关键内容。在以可持续发展为基础的前提下，绿色建筑设计的指导思想应为设计建筑形象的简洁性、开放性、动态性、流畅性、亲切性及端庄朴实等。在建筑设计全过程中，从建筑的选址到格局布置，从建筑的朝向到风向的确定，从平面布置到立面布置，从间距确定到界面选取，从单体建筑到群体建筑，都要对天然能源进行充分利用，从而实现建筑节能的目的。同时，还要在建筑空间设计中对阳光感、体量感及流动感加以重视，注意将生态环保建筑中的相关技术准确地在其中加以应用。

绿色建筑设计遵循的原则即是绿色节能建筑。在设计过程中，要实现利用资源效率的最大化，需要对建筑中的各项资源加以充分而高效的利用，同时要对能源尽可能地节约使用。其中，资源是指土地、水、能源及其他建筑资源。降低对环境造成的影响，需要在建筑中杜绝空气、土壤及水污染的发生。在建筑材料选取上，要尽量选本地建材，保证对环境的影响最小，同时，也可降低运输过程给环境造成的负担。同时，可循环使用的建材是最优选择，在使用完毕后拆除的建筑材料还可以进行循环使用，可以有效地提高资源的利用率。三、绿色建筑设计理念

2.1合理利用能源

太阳能是取之不尽用之不竭的自然资源。充分利用太阳能是节能环保、平衡生态的最佳方法之一。太阳能已经被众多领域应用，在绿色建筑设计当中也可以充分利用庞大的太阳能资源。例如，合理设计室内采光，保持室内温度，减少空调的使用，减少对供暖的需求，减少煤炭燃烧，降低环境污染，减弱温室效应。再如，合理设计室内通风，保持通风流畅，减少电扇、空调等的使以节约能源。

2.2资源的有效节约

不管是在建造或建筑材料的选择上，均应考虑到资源的合理配置。减少不必要的浪费，充分使用可再生资源。进而节约水、电等。

2.3自然的回归

绿色建筑理念首先要在外观上与周围环境相一致，相和谐。做到融洽一致，还要能够保护自然生态环境。在内部设计方面，不能采用对人体有害的建筑材料，设计的繁杂不合理不行。要使住户感到舒适温馨、采光透亮，空气清新。绿色建筑应该尽量采用绿色环保的天然材料。一般采用的木材、竹材、石灰、油漆等要做到无公害、无污染，有相关部分的检测报告。

绿色建筑还应根据当地的自然条件，设计太阳能采暖、发电等装置，要充分利用可再生资源。

3.绿色建筑设计原则

3.1系统一致性原则

绿色建筑与外界环境一起构成一个统一的系统，它可以实现高效、最大合理化的实施。绿色建筑也是与其他科学交叉结合，跨多领域多范围，涉及众多科目的系统工程。

3.2地区性原则

绿色建筑要紧密结合当地的自然气候、人为地理、居民经济状况等条件。全面分析、考察这些指标，因地制宜地设计和规划出与绿色建筑相匹配的对策和方法。

3.3利用率原则

应充分利用好资源与能源，尽量减小对土地、水资源、不可再生资源的使用，减少垃圾及污染物的排放，保护环境。可采用高利用率、绿色环保的材料与装备。

3.4自然保护性原则

绿色建筑设计理念强调对外部环境的保护，尽可能降低其破坏性。保持与生态环境的友好相处。

3.5经济健康性原则

绿色建筑设计的目的是减少环境污染，为人类生存营造良好的环境。选材取于自然的同时，要注意是否对人类健康有影响。绿色建筑的设计还要兼顾建筑成本，建筑成本远远高出人民消费，不利于建筑行业本身的生存与发展。

4.绿色建筑节能和绿色建筑设计的关系

4.1绿色节能建筑的发展对绿色建筑设计有巨大的推动作用

绿色节能建筑是顺应环境变化与社会发展的必然建筑趋势，应用前景非常广阔，对于建筑技术的要求也较高。在目前的绿色节能建筑中，节能主要体现在节水、节地、节材、节能、室内的环境质量及运营管理等方面。节能是绿色建筑最为核心的内容，随着绿色节能建筑自身的发展以及外界环境的变化，使其对绿色建筑设计提出了越来越高的要求。在这样的需求导向及市场导向下，绿色建筑设计必定会不断进行自我改革与更新，极大地推动绿色建筑设计的发展。

4.2绿色建筑设计是保证绿色节能建筑对于资源高效利用的强力措施

现阶段建筑节能与绿色建筑建设已经成为国际上共同关注的主题，引起国内外的广泛重视。绿色建筑设计对于资源的高效利用极为有利。一方面，绿色建筑设计的使用可以使节能建筑中对资源的利用率提升，另一方面，绿色建筑设计中对于环境的设计、水资源、生态规划和绿色植物等可以大幅度改善生态环境，使建筑中对空间进行净化、增强空气流通的建设大幅减少，从而可以有效节约能源。另外，绿色建筑材料的选择更加可以降低节能建筑中建材的消耗与对环境造成的污染。

4.3绿色建筑设计与绿色节能建筑协同发展

绿色建筑设计和绿色节能建筑在建筑的整体设计、配套工程设计和工艺等方面实现环保理念上的发展目标相同。在相同的发展理念中，二者具有相同的本质，需要进行协同合作，使绿色建筑设计和绿色节能建筑有机融合，设计出更加环保、更为新型、更适应人类生存、生产与生活的建筑物。二者可以协同发展，在现代建筑设计中是融合共生的。

5.结语

绿色节能建筑是绿色建筑设计的基础，是绿色建筑设计的基本原则。绿色节能建筑和绿色建筑设计相互融合，相互促进，在两者的共同作用下，为环保事业做出了突出贡献，有利于生态的可持续发展，绿色节能建筑的建造，功在当代利在千秋。加大绿色节能建筑的科研力度，坚持以人为本兼顾其他物种的原则，创新绿色建筑设计方案，创造美好的生态环境，走可持续发展路线，保持生态系统平衡，共同创建“中国梦”。 [科]

【参考文献】

[1]李辉.环保节能建筑浅论[J].科技信息，2011（18）.

[2]李瑞研.建筑设计中的节能办法探讨[J].科技资讯，2010（7）.

取水泵站的优化设计与节能改造 第11篇

关键词：取水泵站,切削叶轮,改变转速

1 目前取水泵站设计的不合理之处

现今,水泵站的设计并不完全合理。在设计取水泵站选择水泵时,无论是教科书还是设计手册上,普遍都把净水构筑物的用水量以及每日最高用水量加上输水管漏损当做取水泵站的设计流量,而水泵的扬程则以水源枯水位的标高差也就是净扬程与净水构筑物进口水面以及输水管对应设计流量的水头损失为确定标准。这种确定标准的正确性住适用于水源水位与供水量之中发生变化的只有一个,除了上述情况之外,还有一种情况也能保证这种确定方法是正确的,那就是两者都发生变化,但不影响最枯水位和最大流量的同时出现。除了这两种情况之外,其他的情况都无法完全保证这种选择水泵的方式是百分之百正确无误的。

在我国实际的工程中,季节的变化会在一定程度上影响水源水位和供水量的变化,但是确定到每天,他们的变化并不十分明显。以我国的实际情况来看,较为普遍的是,在夏季也就是7～9月期间是河流的丰水期,这时候的净扬程最小,小到家庭日常用水量,到城市绿化建设用水量,大到工业用水量,都处在一年中用水的高峰期,此时系统的供水量也是最大的。而在冬季也就是1～3月,情况正好相反,这期间是河流的枯水期,这时候的净扬程最大,而家庭日常用水量、城市绿化用水量以及工业用水量都是一年当中相对来说最少的,此时系统的供水量也是最小的。根据这种情况我们可以判断,季节的变化会直接影响到最大供水量和水源的最枯水位。这种季节上的差异正好说明最枯水位和最大供水量是不会同时出现的,由此可以断定目前的这种取水泵站的设计方法存在着不合理之处。

除了对实际情况的估量分析之外,我们还可以通过量化分析来说明这种分析的不合理之处。如图1所示

上述图1中,Q表示供水量,HST表示净扬程。从以上的取水泵站工作示意图我们可以清晰看出来,Qmin～Qmax表示供水量的浮动区间,HST1～HST2表示净扬程的浮动区间。根据目前的设计方法,C点作为设计工况点,根据具体季节的不同,夏季与冬季的流量和所需扬程分别位于E、D两点。从上述图1中我们可以看出最枯水位和最大流量不可能同时出现;同时,水源水位和供水量的变化幅度都较大。由此也能说明现有设计方法的不合理。如果按照目前的设计方法,届时会造成一系列的问题,无论是对水泵机组还是变配电设备,都会造成很大的浪费,同时也大大增加了其中一系列费用。

2 设计方案的改进与优化

根据上述所说的不合理的设计方法,据此我们也可加以改进与优化。对于取水泵站,如果水源水位和供水量都处在一定范围的变化之内,扬程与系统本身所需的流量则是处在一个动态的变化之中的。在季节变化之时,如果净扬程与用水量正好是呈逆向同步的,则对应图1中的曲线图可以明显看出直线DE将会改变为弧线DFE。而水泵的平均水位和平均流量呈现在图中即为DE与DFE的纵坐标之差的最大值。

与证明不合理相似,我们也可进行量化的分析。根据上述分析,若0

此时系统所需的扬程为:

其中,S为输水管的比阻,HG为DE上G点的纵坐标。

由上述条件0HF,这也就是说明直线DE一下的部分即为动态坐标的活动区域。而当条件满足a=0和1时,此时HG=HF;当a=0.5时,此时正好处在平均扬程和平均流量的位置,此时二者的纵坐标取得最大值。

根据上述分析我们可以得出,季节的变化影响到供水量和水源水位之时,图1中所示的D、E两点是最不适合建设水泵站的地方。根据木桶原理我们能看出,一旦D、E两点的供水得到了满足,那么其他任何一点也都可以满足,这样建设的水泵站即是合理的。

而在取水泵站的实际操作过程中,单台水泵的高效区无法高速运作,即无法完全显示扬程和流量的变化幅度,遇到这种情况,有一个处理方式就是进行水泵的联合。

由图2中a并联的工作路径我们可知在高效区扬程不变的条件下,Q-H曲线会随着流量的不断减小而趋向陡峭,反之情况则相反。这种并联的操作方式对于水量变化大的系统来说是一种有效的选择方式。而由图2中b的工作路径我们可知,在高效区流量不变的条件下,Q-H曲线会随着扬程范围的不断缩小而趋向和缓,反之情况则相反。而这种串联的操作方式则适用于水位变化大的情况。

无论是并联还是串联,它的前提基础都是单台水泵站的合理建立,只有在建设水泵站的时候合理选址,才能保证取水泵站的正常运行。这就需要再选定水泵的时候就一定要注意好其选择的位置地点,对其具体情况进行分析。

3 对已经建好的水泵站进行节能改造

上述情况我们说的是合理建设水泵站的情况,而针对已经建设好的水泵站,为了它能够正常的运行工作,我们就需要对其进行节能改造。如今对于水泵站的节能降耗是相当有必要的,因为目前水泵站的资源消耗特别大,如果按照现有的建设方法去建设水泵站,会造成更大的浪费。已经建设好的水泵站其水泵在实际的操作过程中比实际需要要多,长此以往,这种资源的浪费会越来越多,对于水泵站的循环高效利用不利。由此,对于已建设好的水泵站进行节能改造就是完全有必要的。而针对这种情况,有两种方式是比较可取的,即改变转速和切削叶轮。

如果一台水泵已经建设完成后,要想较大空间的提高其运转的速度是非常困难的,要想实现水泵的节能改造,有一个很好的方法就是改变水泵的运行工况点,将水泵运行工况点从低效区移到高效区,采用这种方式就可以起到节能的目标。而根据水泵的运行原理我们可以发现,工况点是保证水泵站正常运行的关键之一,要想提高其运行效率,达到节能的目标,就必须改变水泵的工况点,而工况点的改变又依赖于改变水泵特性曲线和管路特性曲线。改变管路特性曲线可以通过提高管网压力来调节,在此不做过多的说明。本文主要针对改变水泵特性曲线的方法来对水泵节能改造做简单的解释。

对于改变水泵的特性曲线通常有两种主要的途径,即上述所说的改变转速和切削叶轮的方法。首先是对于改变转速的方法,也就是通过改变水泵的转速,从而改变水泵的运行曲线,当水泵的管网实际所需和出水压力达到一致的时候,就可以实现节能的目标。改变转速,可以调节水泵的性能。水泵的转速改变了,水泵的工况点也会随之移动,相应的流量也会发生变化,从而也就会影响到水泵的效率,这时的压力损失也会减小。这种方法主要就是根据需水量的多少来调节水泵的运行速度,这样就可以达到节能的目的。其次是切削叶轮的方法。切削叶轮也就是传统意义上的变径,即根据所需的运行参数对水泵叶轮外径进行适当的切削,这样就能改变水泵的特性和性能,时水泵高效运转,从而达到节能的目标。切削叶轮同样也会改变水泵的性能。叶轮外径改变后会影响水泵工况点,相应的流量也会随之改变,此时的水泵运行效率也会随之改变,也没有任何的压力。这种方法主要是根据所需参数对水泵叶轮进行合适的切削,这样就可以达到节能的目标。

这两种节能方法都适用于已经建好的水泵站。不过近些年,随着变频技术的不断推广,改变转速的方法可以通过变频器来改变,但是由于设备的成本较高,同时改造的投入也相当较大,所以在现今的水泵站节能改造中或者是高压电机改造中使用的范围并不是很广。这样来看,通过改变切削叶轮的方法来实现节能的目的是目前来说比较可行的措施和手段。但是要注意降低转速不得低于它的最低值,切削叶轮也必须注意切削量不得超出规定范围。一旦改变的转速过低或者是切削的叶轮直径超过了限定范围就无法起到节能降耗的目的了。

4 结语

在现今的水泵站的建设中,水泵站往往不能做到节能减排,造成很多的资源浪费。由于施工之前的种种差误,在建设之时总是不能完全的满足需要。针对这种情况就需要我们在施工之前就认真做好准备工作,根据夏季和冬季用水量的不同和系统供水量的变化来具体断定其水泵选择点保证其在高效区内运行,已达到最大限度的节能降耗。同时对于已经建好的水泵站我们也可以根据上述所说的改变转速和切削叶轮的方法来达到节能的目的,但是在施工的过程中也同样要注意不能超出其规定的范围。只有这样,才能够真正实现水泵站的节能降耗。

参考文献

[1]朱健.建筑节能降耗改造分析及策略[J].智能建筑与城市信息,2009(7).

[2]李培清.多水源供水系统管网压力的控制[J].鞍山师范学院学报,2003(9).