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建筑节能课程设计-某农村住宅节能设计 建筑节能课程设计 20122013 建筑节能课程设计 设计题目 潍坊市某农村住宅节能设计 班 级 建筑节能技术与工程 1001 班 学生姓名 卢振斌 指导老师 任志刚 学 号 0121006230111 日 期 2013 年 1 月 14 日 建筑节能课程设计 20122013 目 录 1建筑选址3 2 建筑单体设计节能5 3墙体节能设计7 4门窗节能9 5 太 阳 能 光 热 和 低 温 热 源 地 板 采 暖 系 统 的 利用12 6 建筑节水设计14 7.电气系统节能15 8.节能建筑之绿色施工16 4 一 建筑选址 1 建筑选址时首先要考虑的事当地的气候特征。潍坊地区的气象参数列表表示如下。经 纬度 海拔 大 气 压 力（Kpa）年 平 均气温C 室外相对湿度%北 纬36 42 东 经119 05 44.1m 冬季 夏季 12.3 最 冷月 平均 最 热月 平均 102.7 99.97 61 81 室 外 风速 m/s 最多风向及其频率 冬 季最 多风 向平均 冬季平均 夏季平均 冬季 夏季 全年 4.3 3.5 3.2 风%风%风%5 向 向 向 供暖期天数及其平均温度 NW 14 SSE 20 SSE 12 月平均温度5C时，118 天。8C时，143 天。S 12 冬 季日 照率%冻土最大深度cm 室外计算干球温度 冬季 夏季 通风 空调 通风 空调 62 50-8-11 30 34 由上表可知 1 潍坊地区属于建筑热工气候分区的寒冷地区，应满足冬季保温要求，兼顾夏季放热。2 冬季冷风来向为西北，建筑朝向的确定宜避开冬季风的正面来袭。3 冻土最大深度不深，可设计土壤冷热源的利用。4 冬季日照率较大，宜合理设计建筑朝向和窗墙比，保证冬季的太阳辐射采暖。5 采暖要求较高，外围护结构应该有较好的保温隔热性能。冬季风速稍大，要加强门窗的气密性，防止 6 冷风渗透造成过多的热损失。2 潍坊地区地理特征 潍坊地区地处华北平原和山东丘陵的交界处，地形两者兼顾。而建筑用地为平 坦地区，所以利用地形导风、采暖等方面暂不考虑。3 建筑周围环境 所选建筑用地南边有一个较大的天然水塘，可加以绿化并进行生态改造，以影 响周围小气候，改善建筑局部小环境。综上所述 根据资料显示，潍坊地区最佳的建筑朝向为南偏东12，但综合考虑到城市规划以及周围的道路权威南北走向。同时，周边的建筑也都是南北朝向。综上，建筑朝向还是定为南北朝向。如下简图所示：7 图1-1 4 冬季防风 1 冬季风主要从西北方向吹来，通过减少北向外墙的窗户数量以及减小窗户的大小，防止冬季冷风的渗透和影响 2 通过建筑的并列是组团布局，组成防风单元。有条件的话还可以在建筑的西北方向设置防风墙或防风带，防止冷风的侵袭。5 夏季通风 1 通过在建筑南部及旁边种植低矮灌木进行建筑导风。2 利用建筑南边的天然水塘，设置水陆风对建筑进行通风 3 利用土壤换热技术对室内进行空气调节。6 春秋季通风。8 潍坊地区属于温带季风气候区，春秋两季气候凉爽宜人，空气质量又好，很适合自然通风。所以采取当地常用的白天全开窗自然通风，并利用热压对室内空气进行引导通风换气。晚上天气比较凉爽，可关窗进行保温。图 2-2 夏季建筑自然通风简图 二 建筑单体设计节能 建筑的平面尺寸及其单体构造直接影响建筑的节能效果，所以合适的建筑单体设计能实现很好的节能效益。本建筑的单体构造方面的信息有：1 本住宅南北面窄，进深大，利于规划布局，9 节约用地。2 平面布局紧凑，功能分区合理，房间联系密切，互不干扰。3 主要房间全部朝南，自然通风采光良好，节能效益显著。4 采用砖混结构，六度防震，所有尺度均符合模数，便于施工，避免浪费。5 体形系数符合节能标准的要求。表 2-1 严寒和寒冷地区体形系数的限值 本建筑的体形系数计算如下 1 外表面积：A=514.772m 2 建筑体积：V=1305.563m 3 体形系数：S=A/V=0.3940.52 通过计算可以看出，由于本建筑采取大进深，很大程度上降低了体形系数，符合节能建筑的要求。10 6 窗墙比不可盲目取值，即不应该为了建筑通透明亮而盲目开大窗，这样会造成过度的热量损耗.表2-2 严寒和寒冷地区居住建筑的创强面积比值 应控制建筑窗墙比符合节能标准的限值。本建筑各向的窗墙比计算如下：1 南向外墙：(1.8 1.84 1.5 1 4)/(15 6)0.21 2 北向外墙:(1.5 1.54 1.5 1 4)/(15 6)0.167 3 东西外墙：(1.8 1.52 1 1)/(9 69/2 2.25)0.1 根据选用的围护结构构造，查得外墙传热系数为 0.35，屋面传热系数 0.31，符合寒冷地区的节能限值。通过计算可以看出，由于本建筑限制窗口取得过大，所以，使得窗墙比远低于节能标准的限值，实现了很好的节能控制。而同时，由于主要的房间主要设置在南向，进深为 4.8 米，11 利用天然光完全可以把整个室内照亮。北向的房间采光也不成问题。所以，窗墙比的设置完全符合节能的要求，又不影响采光等方面的需求。三 墙体节能设计方案 1 外墙节能设计 1 墙体用烧结多孔砖砌筑，采用喷涂聚氨酯硬泡的外墙外保温系统。采用烧结多孔砖砌筑，墙体不仅热工性能得到显著改善，而且节省了用料，从而达到了节 能的效果。在一般情况下，由单排孔改成双排孔，墙体热阻可提高 50%60%,在增加一排孔可提高30%左右。在孔洞层厚度不小于 40mm 时，排孔数越多，热阻值越大。但从砌块的空心率，块重，模具加工，成型及方便加工来看，排孔数不以太多。一般以二至四排孔为宜，较常 用的为三排孔砌块。12 2简述 聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温系统，由防潮底漆层、聚氨酯硬泡保温层、聚氨酯硬泡界面层、保温砂浆找平层和饰面层（涂料或面砖）组成。该系统考虑了影响建筑外墙外保温热应力、水、风压及地震等自然界影响因素，满足各种不同气候区对建筑墙体保温、隔热、饰面多样化的要求。热工计算参数 材料名称 导热系数/()Wm k 蓄热系数 2/()Wm k 修正系数 导热系数计算值/()Wm k 蓄热系数计算值2/()Wm k 聚 氨酯 硬泡 0.025 0.27 1.1 0.028 0.30 3 建筑墙体及细部的外保温构造详图见建筑施工图 08-12 13 2 墙面绿化节能技术 在建筑墙体、围墙、阳台、窗台等处进行垂面式绿化，从而改善居住环境。优点如下 1 墙面绿化可缓解城市热岛效应，改善微气候，使建筑物冬暖夏凉。在炎热的夏季，墙面绿化是相关场馆室内温度降低 25 摄氏度。2 墙面绿化能显著吸收噪声，滞纳灰尘，它是天然的隔声吸声材料。3 可净化空气，吸收二氧化碳，二氧化硫等大气中的有害物质并释放氧气。4 可提高景观效果，创造优美生态环境，提高生活质量。5 增加绿量，改善城市生态环境。如图所示：14 本建筑采用攀爬式绿化，用当地常见的爬山虎进行前面绿化。这种绿化形式简便易透光透气性好，管理方便。有效的吸声降温。是实现节能的一大有力武器。四 门窗的节能 采用节能保温门窗和门窗密封技术 1 门窗 采用彩色铝合金推拉窗 （断桥铝合金窗）1 隔热材料采用穿条式 （穿条工艺 用两个隔热条将铝合金材料内 15 外两部分连接起来，从而阻止铝合金内外热量的传导，达到节能的目的）如下图所示:图4-1 2 隔热型铝合金推拉窗采用 85 系列 16 图4-2 3隔热型铝合金门采用 98 系列 图4-3 2 玻璃 铝合金窗选用中空浮法玻璃，厚度 5mm，双层种空间隔 9mm;铝合金门选用中浮法钢化玻璃，厚度 6mm，双层中空间隔 9mm 密封材料：密封胶条采用硅橡胶热塑性弹性密封条；密封毛条采用经过硅化的丙纶纤维密封条；密封胶采用硅酮结构密封条；密封垫片、密封堵件等密封材料均应符合标准要求；五金件，附件和紧固件的材料及性能应符合相关标准的要求。物理性能 17 抗风压性能：2000Pa 气密性能327.5/()mmh 水密性能250Pa 保温性能IV级 此设计虽然增加了成本的投入，但减少了多年来门窗对房间空气渗透的热损失，提高了门窗的保温隔热性能，从而提高了房屋的保温性能，节约了能源。3 窗的遮阳 采用活动式外卷帘遮阳。见图 4-4 遮阳灵活方便。在炎热的夏天，可以有效的阻挡太阳辐射对室内的影响。同时，建筑旁边种植落叶乔木，也起到了很好的遮阳效果。并能进行引导风向穿过室内。见建施-07、建施-13 这样效果的良好应用，保证了夏季不会因为太 18 阳辐射引起室内冷负荷过大，从而迫使制冷设备的大量耗能。图 4-4 五 太阳能光热和低温热源地板采暖系统的利用 1 被动式太阳房。墙体为多孔砌体结构，蓄热性能良好，在冬 19 季，墙体在白天吸收太阳能之后进行蓄热，晚 上放热对房间内空间进行加热。有效的将太阳能转化成热量。见图 建施-14 2 太阳能热水器 采用太阳能热水器，将太阳能转化为热量储存在热水中，为建筑供应热水，为供暖系统提供热水供应。节省了热水供应消耗的电能或燃料等能源。太阳能热水利用图解见图 建施-15 3 低温地板辐射采暖有如下有点 1 高效节能 其一，该系统可利用余热水；其二，辐射采暖方式较对流采暖方式热效率更高，若设计按 16 度参数选用，可达 20 度的供暖效果；其三，低温传送，在输送热媒过程中热量损失小。2 使用寿命长，安全可靠，不易渗漏。可连续使用达 50 年以上。3 采暖十分舒适。实践证明，在相同舒适感的情况下，地板采暖比暖气片采暖的室内 20 温度低，减少了采暖热负荷；另外，地板采暖设计水温低，可利用其他采暖系统或空调系统的回水，余热水、地热水等低品位能源；热媒温度低，在输送过程中热量损失小。室内地面温度均匀，梯度合理。由于室内温度由下而上逐渐递减，地面温度高于呼吸线温度，给人以脚暖头凉的良好感觉。4 室内卫生条件得以改善 5不占用使用面积，提高了住宅的怕品质和档次。不仅节省了为装饰散热器及管道设备所花的费用，同时增加了居住的有效面积。6 维护运行费用低，管理操作运行简便，安全可靠。在系统运行期间，只需定期检查过滤器，其运行费用仅为系统微型泵的电力消耗 除此之外，低温热水地板辐射采暖还易于调节和控制供暖系统，便于实现单户计量。用 热计量去热费代替按面积收取去热费可节约能源百分之二十以上。对于节 21 能很有影响 4 采暖单户热计量示意图 一户一表式辐射采暖系统示意图 本建筑地面采用双绝热层的低温热水地板辐射供暖地面。如图所示 22 六 建筑节水设计 建筑节能设计应很好的实现节水，从而减少水资源的浪费。此建筑位于山东省潍坊市地区，属于半干旱地区，水资源不丰富，又由于其降水随季节变化大，在时间上分布很不均匀，所以，节约水资源显得尤为重要。本建筑设计中，采用如下措施节约水资源。1 设计水系统时，使供水压力合理，保证安全供水，减少由于超压出流造成的水量浪费。23 2 采用恒压变频供水 保证供水压力稳定 3 适当合理的采取减压措施。4 采用节水器具 a 节水龙头 每个节水龙头一年能节水34t。而每户不只安装使用一个，所以节水能力是非常可观的。b 节水型便器 节水型便器能比普通便器节水 33%，同时可减少同量污水的排放。c 节水型淋浴器 节水型淋浴器与传统的手持花洒比较，可节省 30%70%的水。节水量巨大。d 节水型洗衣机 一般节水型洗衣机与原有洗衣机型相比节水 40%以上，在连续使用三年以后，仅节省下来的水费就可以收回成本。5 雨水的收集处理 虽然此建筑为两层建筑，但由于在夏季雨量很大，所以采用雨水回收设计。屋面雨水通过坡屋顶排至地面散水的排水沟槽，经水槽将雨水引至蓄水池或小区景观池中。24 屋面水质比较好，对其进行简单处理，可在排水管道上安装活动式截污滤网，并定期进行处理。见图 建施-17 6 建筑中水回用 由于此建筑为农村一般建筑，考虑到经济等方面的状况，在水处理上的投资不宜过大，因此将中水水源定性为优质杂排水。即：空调系统排水，盥洗排水和沐浴排水等污染程度较轻的水源最为本建筑中水水源。通过将这些中水收集并进行一定的简单处理，用与建筑消防系统，绿地浇洒，和冲厕。七 电气系统节能 建筑电气节能是指在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下，合理配置建筑设备，并对其进行有效、科学的控制与管理，以尽量减少能源消耗，提高能源利用效率，而不是进化建筑物的功能要求，降低其功能标准。在设计安装管理建筑的供配电系统时，为了时间节能，应采取多方面的措施：25 1 一定要选择高素质的专业电工人员进行供配电系统的设计。2 如果有条件，建议开放并利用计算机对建筑的用电系统进行实时监控，并采用智能管理系统，对用电系统进行优化，是实现电气节能的不二之选。3 电气节能在很大程度上取决于电气系统的运行状况。出现故障能快速排出，可以节省大量的电量。4 选用节能的电器设备。并养成良好的用电习惯 照明节能 1 白天充分利用自然光采光 建筑朝向基本为南北朝向，都是实行天然采光的最佳方向。主要房间均分布在南边，进深约为五米，完全能被日光照亮。2 合理选用人工照明光源。灯具采用紧凑型荧光灯，这种光源相对于传统的白炽灯具有很高的节能效果。它具有光效高（是普通灯泡的 5 倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的 8 倍），体积小，使用方便等优点。下图为螺旋型荧光灯。如果有条件的话，可以采用 LED 高效光源。节能效果更加优质。3 选择高效灯具及节能器件 26 照明设计中选择直接型灯具。室内灯具效率为 70%，室外灯具效率为 60%。选用光通量维持效率好的灯具。4 选用节能的电感镇流器电子镇流器。耗电量更小，节能效果更优。八 节能建筑之绿色施工 绿色施工作为建筑全寿命周期中的一个重要阶段，是实现建筑领域资源节约和节能减排的关键环节。绿色施工时可持续发展思想在工程施工中的应用体现，是绿色施工技术的综合应用。绿色施工技术并不是独立于传统施工技术的全新技术，而是用“可持续”的眼光对传统施工技术的重新审视，是符合可持续发展战略的施工技术。施工中的节能技术 27 1 节材技术 1采用科学严谨的材料预算方案，尽量降低竣工后建筑材料剩余率。2 加强工程物资与仓库管理，避免优材劣用，长材短用，大材小用等不合理的现象。3大力推行一次装修到位，减少耗材、耗能和环境污染。4尽量就地取材，减少建筑材料在运输过程中造成的损害和浪费。2 节水技术 1 施工中采用先进的节水施工工艺。2 施工想现场喷洒路面、绿化浇灌不宜使用市政自来水，现场搅拌用水、养护用水应采用有效的节水措施。3 施工现场建立可再利用水的收集处理系统，使水资源得到梯级回收利用。4 施工现场分别对生活用水和工程用水确定用水定额指标并分别计量管理。5 优先采用中水搅拌，中水养护，有条件的地区可收集雨水进行利用。6 现场机具、设备、车辆冲洗，路面喷洒，绿化浇灌等用水，优先采用非传统水源，28 尽量不使用市政自来水。3 节地技术 1 根据施工规模及现场条件等因素合理确定临时设施。2 要求平面布置合理、紧凑，在满足环境、健康与安全文明的施工要求下尽量减少废弃地和死角。3 利用和保护施工用地范围内原有的绿色植被。4 施工总平面布置应做到科学合理，充分利用原有建筑物、构筑物、道路、管线为施工服务。5 在禁止使用粘土实心砖的地区，严谨使用前途实心砖。