超低能耗绿色建筑施工技术分析

王佳乐 邸超星 刘 凯 李耀文 许 宁 李冀川

(中国建筑第七工程局有限公司 山西 大同 037006)

保护环境和节约资源是我国的基本国策。由于工程建材行业能耗较高、环境污染严重,所以政府必须在建材行业中增加或采用清洁和超低能耗技术设备,以克服燃料紧缺和环境污染的问题。在国家出台环保政策法规之后,中国建筑业积极开展技术创新改革,并发展了大量成熟的绿色节能技术设备。

1 超低能耗绿色建筑施工技术

在超低能耗绿色建筑的施工中,主要在于优化空间分配和能源供应规划。在总体规划施工阶段,因地制宜,进行整个建筑的施工,走向、形状、照明草图的施工和室内空间设计施工。

1.1 被动式技术

1.1.1 高性能隔热系统

超低能耗绿色建筑具有高性能隔热系统,相比其他普通高耗能建筑,超低能耗绿色建筑的隔热层更厚,保温效果更好。夏季保凉,冬季保温。在京津冀地区,超低能耗绿色建筑外墙的隔热层厚度约为300 mm,而传统建筑外墙的厚度约为100 mm。

1.1.2 无热桥施工

建筑围护结构中热流压力明显上升的地方成为产生了热能传导的桥,又称热桥。在超能源的建筑施工时,有必要严格控制热桥的产生,并为建筑的结构施工设计非加热桥。非热桥施工的基本原理是通过合理设置隔热层,合理去除不同建筑连接节点之间的热桥,隔热层与建筑构件的连接部分无连续空间,从而降低了建筑围护结构的不均匀度,也因此降低了建筑的热分摊面积。

超低能耗绿色建筑的外窗安装方式与一般建筑的外窗安装系统有很大区别。一个普通的建筑窗户附着在砌块结构上,加热层悬挂。在安装极低能耗建筑的外窗时,外窗框的热桥损失最小,外窗框内外表面平整,采用外挂安装方法,窗户安装在保温层中,外墙保温层包裹在大量窗框中,与专用成品的连接部位连接,保温层必须连续无中断。

1.1.3 整体气密性

确保建筑物有良好的气密性,是实现低能耗的关键措施。良好的气密性减少了冬季的寒风侵袭,也减少了夏季对非受控通风系统的制冷需求,同时降低了由于霉菌滋生、露水凝聚等自然湿气入侵环境而造成的影响,并减少了由于室外噪音和空气污染等自然不良影响而对室内环境的干扰。

虽然建筑物通常对气密层没有强硬要求,但超低能耗绿色建筑要求气密层完全包围整个外部结构。通过在节点上进行气密处理以形成气密层。建筑气密性的保证应贯穿于施工和施工的各个阶段。对于门、窗、开口和结构之间的间隙等重要部件,需要进行气密施工和改进。作为外窗安装部分的气密性处理的示例。

1.1.4 遮阳施工

通过采取合理的遮阳措施,可以有效降低夏季空调能耗和冬季供暖能耗。遮阳施工应根据不同地区的气候特征、房间功能和朝向等因素进行考虑。超低能耗绿色建筑配套可调节的遮阳设施,对不同的太阳高度角及时做出反应,流入房间的速率小于室内,并可根据太阳高度角和室外天气条件自动或手动调节,是超低能耗绿色建筑的最佳形式。

例如,北京地区某超低能耗绿色建筑位于南北方向,将可移动的金属遮阳百叶窗或机翼遮阳板一起使用。翼形遮阳板可以根据太阳高度角的变化自动调整进入室内的太阳能,减少空调的能耗。外窗玻璃和外窗之间的间距可以调整为100 mm 或更大,以便外窗玻璃被加热以引起热传导,并且不会增加能耗。

1.2 主动式技术

1.2.1 高效新型空气热回收系统

超低能耗绿色建筑采用高效新型风能回收系统,通过回收废气废水中的余热能量来减少供暖制冷耗能。热回收新风系统的工作原理是首先通过热回收排出室内的脏空气,并对过滤净化后的室外新鲜空气进行净化,进入高效热回收容器后,通过热交换接近室温的空气通过管道送入室内,达到节能通风的目的,这项技术必须根据区域气候特征考虑热回收设备的类型,并应考虑到施工的具体情况。

例如,空调施工采用新型风机和装配式空调机组。新型风机采用高效空气净化器,通过送风过滤器和排气过滤器有效过滤室外空气,配备高效热回收系统的新型空调系统能够在夏季收集和排放空气中的空气量,并在冬季回收排放空气的热量,从而完成循环,降低能耗,达到高效、节能、健康和舒适的目的。

1.3 可再生能源的利用

1.3.1 风能

建议在建筑物内安装通风管,以促进建筑物内的通风。

1.3.2 光能

在建筑物的南墙上,安装一大尺寸的透明窗户,能够有效增强室内亮度,减少电子照明设备的使用,降低了电能消耗,并自然光能有效地提高建筑空间的舒适性。除此之外,在施工时,有必要考虑原有的遮阳外观,并计算夏至、冬至的日照高度,调节好建筑距离,保障一天的充足光照。同时,在室内,可以充分利用植物美化环境,设置景观美化池,调节小气候。

2 技术应用分析

超低能耗绿色建筑施工不仅要考虑成本控制,还要结合项目的平面功能、表面效果和实际应用效果:通过对超低能耗绿色建筑中的无源技术和有源技术的分析研究,选择合适的高效新风系统和热回收装置,并充分利用可再生资源,从高效节能光源和节能设备四个方向提出超低能耗技术与建筑的有机融合。

2.1 可再生能源分析

2.1.1 源热泵

水源热泵系统的能效比普遍大于空气源热泵系统。由于我国的华北部分区域夏季酷暑,冬天严寒。因此夏季的供热负荷比普遍大于冬天。冬季,由于水源温度远远小于夏季。而考虑到埋管在冬夏二季的水热平衡,而夏季时埋管的冷却压力最大,因此建议将冷却塔用作辅助装置。为最大程度地增加热泵的效能,地热系统一般采用混凝土和冷却塔作冷源。在夏季,源热泵作为冷却水塔系统作为冷源,能够给施工现场有效的能量传递以稳定地下温度和避免能量聚集,在冬季,源热泵作为系统保养的电阻热源。必要的能量通过夏季传输的热能供给。冷却水塔系统能够即时启动,使用方便。

2.1.2 太阳能利用分析

可再生能源利用是建筑节能从节能到产能的重要技术之一。利用范围最广、效率最大的太阳能发电技术,即在屋顶上铺设太阳能电池板,太阳能电池板通过太阳能电缆安装好,收集太阳能,并将其转换为电能,同时,太阳能可以用作生活热水的热源。

常见的太阳能使用方式可以分为二个类型的被动和主动系统。最常见的被动型太阳光系统包括了太阳能屋顶和太阳能烟囱。在带有玻璃幕墙和遮光板的住宅的屋顶上,装有完备的太阳能系统,同时通过适当的建筑施工方法,可以在很大程度的利用太阳能电池板的太阳光,然后再按照设计要求把太阳光转化为其他类型的能量,从而减少了对可再生能源的利用,并充分利用了洁净资源,从而降低了对自然环境的污染。

根据太阳能发电技术的上升效应,光伏构件可局部应用于外墙。光伏构件可以采用光伏玻璃、光伏围栏和光伏百叶等材料,其不同的颜色、几何形状和材料特性会影响建筑的整体外观。当受到阳光照射时,光伏构件的类型和所在的位置可能会产生不同的光线、颜色和透明度。在美观兼容的同时,光伏构件为建筑物本身提供电力,白天发电、存储电能,用于夜视照明。

2.2 增量成本分析

与传统建筑相比,建造超低能耗绿色建筑的成本约为1000～1400元/m2。相比普通建筑,超低能耗绿色建筑增加的成本主要包括围护结构、高效热回收的新型风系统、绝缘热桥措施和气密性措施。通过对中国超低能耗绿色建筑模型项目的研究,驱动技术的应用包括高性能围护结构和门窗的隔热和保温,是超低能耗绿色建筑成本增加的重要组成部分。从长远来看,超低能耗绿色建筑比传统建筑材料使用寿命更长,并且极低的能耗在建筑运营过程中减少了更新和维护成本,通过建筑的节能效果,可以在合理的时间内收回增量投资成本。

2.3 围护结构施工分析

进行超能源消费施工的重点之一是实施适当的围护结构施工,以减少房屋的热荷载和冷载荷。合理使用房屋的布置,按照房屋构造特征实施房屋结构被动施工。由于在这些地方夏季酷热,设计空调消耗显然超过了冬季。所以,对于低能耗的围护结构的设计要重视夏季的导热性,也有必要考察其围护结构在冬季的保温施工能力。而一般来说,围护结构中比较脆弱的地方就是门窗和冷桥。建筑面积仅为建筑围护结构总面积的30%左右。所以,增强建筑外门的保温防水能力,对超能源的城市建设而言十分关键。

2.4 外墙分析

建筑物外立面应选用外墙保温系统,这种结构将自热与内暖有机结合。在施工中,需要对绝气系统的各种系数进行细致的计算与研究,并正确选择防腐材料,并满足保温结构的耐久性、风荷载以及冬季抗冻等要求。建议在外墙面使用更薄的有色材料和绝缘热反射材料。在室内外立面的施工设计中,对所有冷桥部分都做了适当的调整,以提高蓄热的节能特性,从而使得冷桥对建筑物能耗的影响降到了最低点。

同时,可以在外墙内自由移动的模块化外墙隔热构件。这种结构能够在夏季与冬天之间的过渡期提高建筑内部空间的热辐射,进而改善建筑外墙的保温特性,从而增加了房间的自由温度,减少热功率。

2.5 墙壁分析

在建筑设计中,噪音干扰问题一直是个普遍存在的大难。建筑物隔音效应直接影响到建筑物内人民的生活品质和健康。所以,墙面可以选择有隔热和隔音功能的浮动材质,从而把地面的冲击噪声防护提升至六十五分贝,有效缓解地面左右、墙面之间的噪音问题,改善生活品质。

3 结语

对比分析表明,应用超低能耗绿色建筑技术可以降低化石能源在建筑施工阶段的能耗,减少碳排放。超低能耗绿色建筑可以通过提高围护结构的隔热性能,减少建筑本身的热损失,减少冷负荷,通过使用主动技术优化建筑能源系统,提高整体能效,实现建筑的超低能耗。实现减少碳排放的目标。

在当前正着力打造绿色建筑的基础上,我们已经对绿色能源、节水减排和健康环保等理念有了全新的理解。另外,在各领域新推出的"绿色管理",超低能耗绿色建筑住宅应充分利用空间布局、建筑设计和主体材料,提高室内的舒适度。另外,考虑到建设地方的环境特征和投资成本,有必要进行绿化的建设,减少总成本,促进绿色建筑的可持续发展。