北方節(jié)能住宅現(xiàn)狀分析及改進

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當今世界上共同關注的難題在中國、撫順市現(xiàn)今歷史條件下的發(fā)展狀況,為本地區(qū)住宅建筑節(jié)能技術的發(fā)展提供了第一手的可研資料和一些切實可行的技術措施。 
    1發(fā)展概況 
    目前,中國每年建筑采暖和空調能耗近 1.8 億噸標準煤,占全國能源消費總量的 14%左右,占采暖地區(qū)全社會能耗約 30%。建筑節(jié)能就是在建筑中提高能源利用效率,降低建筑能耗,解決能源供應緊張的問題以提高國民經濟的持續(xù)發(fā)展能力。這個問題也是國際上和國內近年來較為熱點的問題。國際上從 1973年石油危機后大力推進建筑節(jié)能,而且采取了許多措施,進展巨大,相比于我國氣候條件相近的地區(qū),發(fā)達國家在建筑保溫狀況上,外墻能耗僅為我國的20~25%、屋面僅為 20~40%、外窗為 50~65%。我國從 80 年代開始已經對建筑節(jié)能有了相當強的認識,建設部和國家其它有關部門陸續(xù)推出的節(jié)能設計標準和實施細則,各地方政府還推出了地方性法規(guī),以推進建筑節(jié)能工作的發(fā)展,北京、哈爾濱等地相繼進行了近 500 萬平方米的舊房節(jié)能發(fā)行試點工程,并陸續(xù)與瑞典、英國、丹麥等先進國家建立了合作與交流關系,取得了長足的進步。但由于我國幅員遼闊,各地區(qū)情況不盡統(tǒng)一,因此給各地區(qū)的建筑工作者提出了更加具體和更加嚴峻的課題。撫順市位于遼寧省東部山區(qū),累計年冷月份平均溫度為-14.2℃ ,按全國建筑熱工設計分區(qū)屬嚴寒地區(qū),對建筑的保溫要求較高,我市的節(jié)能發(fā)展措施在東北地區(qū)具有著較強的代表性,現(xiàn)僅簡要地介紹近年來我市節(jié)能住宅的發(fā)展狀況,力求與同行共磋,從而探索出一條適合于我國北方節(jié)能發(fā)展的新途徑。
    2撫順市建筑節(jié)能的現(xiàn)狀分析 
    遼寧省從 1986 年 4 月開始,就試行了國家統(tǒng)一頒布的《民用建筑節(jié)能管理細則》,實施節(jié)能 30%的第一階段節(jié)能計劃,1998 年 10 月開始實施第二階段的節(jié)能實施細則。但實施的效果及總體節(jié)能效果并不理想,主要表現(xiàn)在還沒有形成一整套完善的節(jié)能作法來進行推廣應用,從而達到穩(wěn)定的節(jié)能指標,這也正是建設工作者今后應為之不斷努力的目標?!?BR>    撫順市現(xiàn)在應用的措施主要有: 
    (1)墻體:由過去采用的粘土實心磚墻體改為多種保溫式復合墻體。如粘土空心磚、砼空心砌塊、非粘土磚等與高效保溫材料(多采用苯板)復合。作法有內保溫式和外保溫式兩種,其中內保溫式因其作法簡單、質量易于保證而被普遍采用。但應該說并未從根本結構體系上有本質性的改造?!?BR>    (2)外門窗:由過去采用的雙層木門窗改為雙層鋁合金窗和雙層鋼塑窗以及一些構造作法不夠完善的單框雙玻璃塑鋼窗等,由于其作法不規(guī)范,故節(jié)能效果還不夠理想?!?BR>    (3)屋面:由過去采用 1:10 水泥珍珠巖和爐渣混用做屋面保溫層改為采用苯板、加氣砼砌塊等材料保溫層,性能較穩(wěn)定。但相比于發(fā)達國家,撫順市現(xiàn)在普遍做成的平屋頂較之坡屋頂在經濟、美觀、滲漏性能等還存在一定的差距。
    (4)地面:在原來素土夯實后打地面的做法改進為沿底層墻內側 1.0m 范圍內加設聚苯板保溫地面,使節(jié)能效果有了一定的改觀。 
    (5)細部構造:如過梁、圈梁、嵌入墻體的梁端部、梁墊等與外界接觸部位,采用的外包珍珠巖或抹保溫砂漿等作法,但由于交接節(jié)點及建筑物凸出及凹進拐角等處作法不夠完善,仍存在有的冷橋產生,造成能耗加大,甚至引起結露、透露現(xiàn)象。
    3對策及措施 
    針對上述節(jié)能措施所存在的一些缺陷,我們結合本地區(qū)實際,提出采用異型柱框架和水泥爐渣空心砌塊填充墻構造型式為主,并對屋面及門窗保溫作法進行一定改進的節(jié)能新體系的研究,同時進行了一些構造作法的細致研究?,F(xiàn)已在工程中具體實施,通過大量的對比和統(tǒng)計計算證明新型的節(jié)能體系具有一定的推廣價值。主要作法有: 
    (1)墻體 采用異型柱框架水泥爐渣空心砌塊填充墻的結構形式。
    異型柱框架節(jié)能建筑適用于中、高層建筑,它主要是由“∟”“⊥”“+”三種異型斷面取代了傳統(tǒng)的方形柱而組成的框架結構,作為一個結構體系,經抗震模擬試驗(按本地區(qū)七度抗震設防的要求),其結論為:該結構體系位移延性系數(shù)、曲率延性系數(shù)、破壞時節(jié)點核心區(qū)的剪切裂縫都能達到規(guī)范的要求,而且節(jié)點后破壞時塑性鉸出現(xiàn)在柱邊的梁端,與設計要求完全相符,滿足強柱弱梁的要求,是一種合理的結構體系。在此基礎上進行節(jié)能計算及對比,其墻體作法為采用水泥爐渣砌塊,M5 混合砂漿砌筑,雙面抹灰各 20mm 厚,各項指標為:混合砂漿γ1=1700,λ1=0.87,?。樱保剑保埃罚梗模保剑埃埃菜酄t渣砌塊 γ2=500,λ2=0.24,?。樱玻剑玻梗?水泥砂漿 γ3=1800,λ3=0.93,?。樱常剑保保矗福模常剑埃埃病?其中δ——單一均質材料層的厚度(m) λ — — 單 一 均 質 材 料 的 導 熱 系 數(shù)(m2.K/w) γ——材料的容重  S——平均蓄熱系數(shù) 
    將砌塊厚度δ2 作為求知數(shù),求出各層的熱阻值R 通過計算得砌體小總熱阻 Ro min=0.975?。恚玻耍?、爐渣砌塊傳熱阻 R2=0.77?。恚玻耍鳎ㄓ嬎氵^程略),從而求出砌塊厚度應為 184mm,此砌體熱惰性指標D=3.15,外圍護結構傳熱系數(shù):K=1.00w/ m2.K 。同理,按冬季保溫要求,水泥爐渣砌塊厚度采用 300mm,總熱阻值 R0=1.25?。恚玻耍鱾鳠嵯禂?shù) K=0.78,故此熱耗降低率達 49%,基本上滿足要求?!?BR>    (2)保溫屋面 
    構造作法為:鋼筋砼空心板 120 厚→干鋪爐渣→珍珠巖芯板→二氈三油防水層  保溫材料各層熱阻計算時,先將鋼筋砼空心板的園孔化為相同的方孔,折合為空氣間層 60mm,然后將空心板分三層(即第一層砼 30mm、第二層空氣間層 60mm、第三層砼 30mm),計算各構造層的熱阻值 R和熱惰性指標 D(計算過程略),其中珍珠巖的熱阻作為未知數(shù)待求。再計算出圍護結構的小總熱阻?。遥铮恚椋?,后反求出珍珠巖的熱阻 R,從而得出按冬季 保溫要求所需珍珠巖保溫層的厚度為 60mm。但根據(jù)實際施工情況,單層鋪設時縫與縫間易產生冷橋,如采用雙層錯縫鋪設為好,這樣每層芯板厚 40mm,保溫層總厚度增為 80mm,其保溫效果更好,其造價也相當?shù)土?BR>    (3)門窗采用 
    ○外窗:一般標準住宅,體型系數(shù)為 0.3 左右, 1當窗墻比南向為 35%,東西向為 30% ,北向為 25%,經綜合統(tǒng)計分析,每平米含有外門窗面積為 0.10~0.12m2。當采用雙層玻木窗時,每平方米建筑面積由于外窗傳熱的耗熱量為:ε=?。耍埃痞ぃ郏簦椋ǎ簦澹荩剑玻梗薄粒埃保郏保福ǎ常矗荩剑叮玻场。鳎恚玻琛?式中:K0——窗的傳熱系數(shù),w/ m2.K 
    FΔ——每平米建筑面積含外門窗面積 
    ti——室內采暖期平均溫度℃(取 18℃) 
    te——室外采暖期平均溫度℃ 
    同理計算當采用雙層雙玻鋁合金窗及單層雙玻塑鋼門窗傳熱耗,并以雙玻木窗為準做對照分析,其節(jié)能率及每平米節(jié)能指標見下表:
    由此不難看出:采用單框雙玻塑鋼窗尤其是結構完善的單框雙玻塑鋼窗是節(jié)能工作的一個重要環(huán)節(jié)雖然其造價水平略高,但相比于持久的能源浪費,其社會和經濟效益還是相當可觀的。
    ○外門:針對現(xiàn)今使用中的一些薄弱環(huán)節(jié),我們2具體進行了構造的改進。主要有:進戶門采用三防(防寒、防水、防盜)門,門中要設企口,要具有斷面準確、質心柔軟、壓縮比較大等特點的密封條。戶門一般位于不采暖樓梯間內,其傳熱系數(shù)不宜大于2.91w/m2.K。
    4 結論 
    按照《民用建筑節(jié)能設計實施細則》的要求計算,經上述改進措施后建筑物耗熱量指標為 19.5w/m2,總平均傳熱系數(shù)為 1.16,節(jié)能率基本滿足 50%的要求。這充分證明我們現(xiàn)在采取的節(jié)能措施是行之有效的,也預示著隨著這些措施的不斷推行與進一步改進,我市的節(jié)能建筑必將走入一個嶄新的歷史階段,同時也可為同行各界人士尤其是與我市氣候條件相近地區(qū)的研究人員提供了一些卓有價值的第一手參考資料,這正是我們的繁雜而辛苦的工作所追求的終目標所在。