夏热冬暖地区既有建筑屋顶节能改造影响因素分析

针对建筑围护结构热工性能差是导致建筑能耗剧增的主要原因之一的现状,以夏热冬暖地区既有建筑屋顶作为主要研究对象,在实地调研的基础上,结合改造的特殊性,对其受到的影响制约因素进行深入分析,提出相关的设计实践经验与思考。     

立体绿化技术在既有建筑被动式节能改造中的应用

探究立体绿化在被动式节能改造中的作用,通过对既有建筑进行立体绿化与被动式节能改造技术的结合应用,对比改造前后墙体温度的分布变化以及围护结构的冷热负荷增减情况等,利用Ptemp软件和DeST软件来进行模拟分析。相对于传统的被动式改造而言,立体绿化的应用更加符合绿色低碳的可持续发展模式,并进一步增强了被动式房屋的节能效果。     

夏热冬冷地区太阳辐射对建筑围护结构能耗影响分析

为解决夏热冬冷地区建筑热工设计时,建筑物夏季要"挡"太阳辐射、冬季要"用"太阳辐射这一看似矛盾的问题,采用理论推导与模拟计算及实验验证的方法,以夏热冬冷气候区内典型建筑为研究对象,分析围护结构(墙体与屋顶)在不同设计参数时,其内外表面温度变化及建筑冷热负荷需求特性.研究结果表明:随着围护结构外表面材料太阳辐射吸收系数由0.9减小到0.3,围护结构外表面温度明显降低,其中外表面最高温度最大降幅20.2℃(屋顶),平均温度最大降幅6.9℃(屋顶),而内表面温度降幅不大;降低太阳辐射吸收系数,可以明显降低建筑夏季冷负荷需求,对冬季热负荷影响甚微;增大围护结构(墙体与屋顶)热阻能够降低建筑冬季热负荷需求,并且热阻与节能量近似呈线性关系,但其对降低夏季冷负荷的效果不如降低冬季热负荷明显,并且有"反节能"风险.该研究可为夏热冬冷气候区建筑围护结构的优化设计,解决夏季隔热及全年综合降低空调能耗问题提供参考.     

居住建筑夜间排风热回收运行性能

基于睡眠热舒适和室外气象参数的排风热回收性能全面分析数学模型,提出排风热回收节能评价指标即节能潜力指数。应用该指标对我国不同热工分区下的3个典型城市居住建筑夜间排风热回收节能效果进行分析,并依据热回收效率和室内设计参数对排风热回收运行方案进行优化。研究结果表明:在制冷季,全热回收模式下夏热地区几乎全时段均可采用排风热回收;在寒冷地区和夏热冬冷地区全年更适合采用全热回收模式,而夏热冬暖地区制冷季采用全热回收模式、制热季采用显热回收模式更为有利;全热回收效率对夏热地区的制热季节能潜力指数的影响不大,而显热回收效率几乎对各典型城市制冷季节能潜力指数没有影响;在制冷季选择较高的温度和较大的相对湿度、制热季选择较低的温度和较小的相对湿度可有效减小空调运行能耗。     

严寒地区村镇住宅综合节能研究——以长春市某住宅为例

利用原位无损测量法对严寒地区典型村镇住宅既有建筑进行了能耗实测,分析能耗现状,提出节能降耗策略.通过Energy Plus软件建立能耗动态模拟模型,评价典型村镇住宅建筑围护结构节能效果,并综合考虑采暖季能耗、节能率与投资回收期等因素,提出适宜严寒地区村镇住宅建筑围护结构的最佳节能改造方案.结果表明:外窗采用6L+12A+6L(L:Low-e;A:Air interlayer空气夹层)塑钢窗、屋面填料层采用100mm厚挤塑聚苯板、外墙体构造采用20mm复合相变砂浆+原墙体+120mm EPS(聚苯乙烯板)、外门采用聚苯乙烯保温门的节能改造方案,改造成本适中,节能效果显著,静态投资回收期最短,为严寒地区村镇住宅建筑围护结构最佳节能改造方案.其中,采用双层Low-e(Low emissivity:低辐射)中空玻璃塑钢窗节能效果最突出,节能率高达43.13%.     

广州地区玻璃遮阳影响建筑空调能耗的机理研究

对广州地区某办公建筑的逐时空调负荷进行了模拟计算,研究了玻璃遮阳性能对建筑空调能耗的影响机理.结果表明:通过减小玻璃近红外透射率可有效降低玻璃遮阳系数和空调能耗而不影响建筑自然采光.以3 mm白玻对应的建筑能耗作为基准能耗,当采用可见光透射率为0.6、近红外透射率分别为0.8和0.2的玻璃时,其空调平均节能率分别为6%和18%;当采用近红外透射率为0的理想玻璃,其空调平均节能率可达24%.文章对玻璃遮阳性能影响建筑能耗机理的研究结果可为建筑玻璃性能优化和建筑空调节能设计提供理论指导.     

严寒地区既有公寓围护结构节能技术研究

通过对严寒地区某公寓室内热环境和围护结构热损耗的测试,研究既有公寓建筑能耗现状和节能降耗策略,并利用Energy Plus分析不同围护结构改造措施对建筑采暖能耗的影响,本文首次提出将石蜡基相变材料用于外墙体抹灰的改良策略中.结果表明:严寒地区既有公寓具有很大的节能潜力,墙体中使用石蜡基相变材料节能效果显著,坡屋面较倒置屋面更节能;并得到适宜该地区的玻璃窗形式,为严寒地区公寓式建筑围护结构的节能改造及设计提供参考依据.     

近零能耗建筑围护结构节能适宜性评价体系研究

目的建立不同气候区近零能耗建筑围护结构保温隔热节能技术适宜性评价体系.方法运用层次分析法和Delphi专家咨询法建立不同气候区近零能耗建筑围护结构节能适宜性评价体系,根据《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350—2019)中围护结构热工性能指标设计的严寒、寒冷和夏热冬冷地区外墙采用不同保温体系的做法,对不同厚度的模塑聚苯板、石墨改性聚苯板、聚氨酯板、岩棉条和真空绝热板等五种保温材料及系统进行相关试验,对不同气候区外墙保温隔热技术的地区适宜性体系进行验证.结果根据评价体系,建议严寒和寒冷地区优先采用模塑聚苯板或石墨聚苯板薄抹灰系统,夏热冬冷与夏热冬暖地区优先采用隔热涂料,并应考虑遮阳.结论该评价体系可以为近零能耗建筑围护结构方案设计提供参考.     

被动式超低能耗木结构建筑外围护结构节能设计

在被动式超低能耗木结构建筑能量损失中外围护结构的传热损失占比最高,为了降低能耗,研究了被动式超低能耗木结构建筑外围护结构节能设计方案。通过标定热箱法对建筑外围护结构保温性进行测试,获取建筑外围护结构传热系数或热阻。分析了建筑外围护外墙、屋顶和外窗,研究了各外围护组成部分的传热系数。将屋顶、外墙和外窗当成正交实验的三个因素,通过等水平正交实验表获取实验方案组合。将研究的被动式超低能耗木结构建筑当成基准建筑,将其冷热总负荷和各外围护结构节能设计方案全年空调总负荷的差值当成对应组合方案的总负荷节能值,获取节能设计方案。利用Energyplus软件对设计节能方案进行能耗模拟,获取前三个最优方案在一段时间内的能耗值,对节能设计方案进行验证。结果表明：4号节能设计方案空调总负荷节能值最高,其次是2号节能设计方案,再次为8号节能设计方案;方案4能耗低,二氧化碳减排量高,舒适性好。可见桁架屋顶、玻璃纤维保温棉填充墙体、low-E中空（断热铝窗框）外窗组成的外围护结构节能设计方案最优。     

基于EETP指标的居住建筑围护结构能耗研究

为了对围护结构设计进行评价,采用数学方法建立居住建筑围护结构能耗及热工性能评价(EETP)指标,该评价指标包含建筑几何参数、热工参数、气象参数、制冷与制热系统的运行时间和能效比.以上海地区为例,建立了EETP指标与围护结构累计耗冷量、耗热量及制冷、制热、全年能耗的计算公式,算例表明该算法简单准确;与夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中的规定性指标对比,得出满足该标准最低要求时上海地区围护结构EETP全年指标的极限值为0.871W/(m3.K).     

屋顶夜间辐射对顶层房间热负荷的影响

建筑围护结构中,屋顶虽然所占面积较小,但它对顶层房间的室内热环境影响是较大的.文中对冬季夜间通过屋面结构的换热进行理论分析,并对屋面结构进行逐时热负荷计算.计算结果表明,由于夜间辐射的作用,屋面实际热负荷比不考虑夜间辐射时的负荷多20%左右,供暖空调系统在冬季夜间运行时有心要考虑这部分负荷.     

南向墙体全天非稳态得热分析

为得到较为准确的南向墙体冬季热负荷情况,对南向3种墙体全天得热进行理论分析,并利用有限差分方法对南向墙体内、外表面温度及逐时热负荷等进行计算.结果表明:在冬季夜间供暖空调标准工况下,利用室外综合空气温度计算3种墙体内表面温度变化均很小,温度波动在0.2 ℃左右;3种墙体在室外综合温度条件下计算的热负荷均比在室外空气温度下计算的热负荷要小18.1%;对保温性能好的墙体计算逐时负荷意义不大,但是对于保温性能差的墙体计算逐时负荷意义则很大.     

双温冷源空调系统中高温冷源温度设定值研究

以广州某办公建筑为研究对象,运用dest模拟软件对该建筑的空调开启时间进行建筑逐时冷负荷模拟。以该逐时冷负荷为基础,分别计算冷水机组、水泵、风机在部分负荷率下的能耗,以及空调开启时间的全部能耗。综合三者能耗量,得到空调开启时间的总能耗变化趋势,最终得出最优化的高温冷源的节能温度。     

内抹调湿砂浆外墙吸放湿特性及对负荷影响分析

本文从建筑围护结构节能出发，以内抹WSE（木质纤维Wood fibre、海泡石Sepiolite、膨胀珍珠岩Expanded perlite）基复合调湿保温砂浆外墙为研究对象，将其与内抹普通砂浆外墙对比，分析吸放湿特性及其对负荷的影响. 研究使用COMSOL Multiphysics有限元软件的建筑材料热湿耦合模型，分析环境湿度变化与外墙之间的湿迁移变化，以及与外墙的传热传质. 以夏热冬冷典型气候地区长沙为例，分析内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的负荷及潜热负荷占比，同时选取夏热冬暖地区广州和寒冷地区北京对比分析外墙的全年能耗. 研究发现，内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的吸放湿速率远大于内抹普通砂浆的外墙，并能长时间保持高速的吸放湿状态，同时比内抹普通砂浆墙体节省22.31%~23.85%的全年负荷. 墙体在吸湿过程中，温升与吸湿速率能力体现出一致性，表明墙体内表面湿迁移对温度有着重要影响，并且湿迁移越大对温度影响越大. 墙体在放湿过程中，温度迅速下降是放湿速率快的表现. 内抹WSE基复合调湿保温砂浆墙体具有优良的吸放湿特性和节能潜力，可用于建筑围护结构节能.     

江门市既有住宅建筑围护结构现状与节能改造措施研究

对江门市既有居住建筑围护结构现状进行了调查,分析了江门市既有居住建筑围护结构热工性能及使用状态,利用天正节能软件模拟计算了某一既有住宅建筑围护结构的能耗,根据计算结果分析了其节能潜力,并对围护结构节能改造提出了建议措施.     

既有建筑围护结构综合热工性能评价方法研究

针对既有建筑围护结构提出了一种综合热工性能评价方法——等效传热系数法.等效传热系数评价法是基于指标评价法和等效能耗模型提出来的,将围护结构多个参数指标综合为一个等效指标,通过比较既有建筑和标准节能建筑的等效传热系数来评价既有建筑围护结构的热工性能与节能潜力.研究分析表明,该方法只需要测试室内外温度,不需要对围护结构各项热工性能参数进行全面布点测试,可以克服既有建筑围护结构现场测试困难和实际围护结构热工性能并不均衡难以全面把握的问题,缩短围护结构热工性能诊断周期.可以用于指导既有建筑围护结构的节能改造.     

夏热冬冷地区围护结构热工性能节能分析

选取夏热冬冷地区7个典型城市住宅为研究对象,建立了一个6层居住建筑模型,利用能耗模拟软件VisualDOE4.0,分析了屋面、窗户、遮阳及外墙围护结构各部件热工性能对建筑能耗的影响.通过正交试验进行综合节能措施方案设计,分析不同围护结构组合方案的建筑能耗及节能率变化,最终确定优化组合方案,超过建筑节能25%的目标.模拟计算结果与实测结果吻合得很好,充分验证了模拟计算的正确性.     

严寒地区教学楼围护结构节能改造分析

目的设计沈阳地区某高校既有教学楼围护结构节能改造方案,改善教室的热环境,以期降低能耗、节约能源、提高人体舒适度.方法根据《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2015)、《公共建筑节能(65%)设计标准》(DB21_T1899—2011)和《既有公共建筑节能改造技术规程》(DB21—T1824—2010)的要求,参照保温材料的热工性能、吸水性、可燃性、经济性等因素,通过DeST-C软件模拟计算,比对保温材料的传热系数和厚度,并比对外窗玻璃的类型和结构,优选出节能改造所需的保温材料和窗型.结果教学楼节能改造外墙宜选择45 mm石墨聚苯板(SEPS);外窗推荐充惰性气体+镀Low-e膜中空玻璃,并充氩气贴暖边;屋面节能改造时选择90 mm的SEPS.结论围护结构节能改造包括外墙、外窗、屋面3个可实际改造的对象,对这些方面进行能耗分析,可为既有建筑选出最优保温材料和窗型.     

夏热冬冷地区双层相变材料墙体热工性能分析

针对在建筑围护结构中使用单一相变材料(phase change material, PCM)不能满足全年节能和舒适度要求的问题,提出将两种不同相变温度的PCM同时填入到多层平壁墙体中,构成双层PCM墙体.采用显热容法对PCM的传热过程进行分析,对数学模型采用有限差分法离散,利用MATLAB软件编程对多种不同结构的双层PCM墙体在典型夏热冬冷地区气候条件下热工性能进行了计算分析.通过衰减倍数,先探索理论上的PCM最佳相变温区,再从实际建筑围护结构使用的PCM中选取热物性参数与理论上最佳值最接近的PCM,将该PCM墙体热工性能与理想的PCM墙体热工性能相比较,结果相差不大.研究表明:两种PCM层位于墙体中间位置时,衰减倍数最大,建筑围护结构内表面温度最稳定,低相变温度PCM在冬季的利用率和高相变温度PCM在夏季的利用率均为0～100%,能够使墙体保持较高的热工性能.     

论建筑节能

本文介绍了中国建筑能耗基本情况,并论述了墙体节能、门窗节能、屋面节能、利用太阳能、夜间通风和利用绿化六种节能途径.