日本德國建筑節能主要技術及實施案例 神奇的零耗建筑

當冬天室外積雪達到一米多高、室內無空調等采暖設備的情況下,通常住宅的室內溫度仍然可以維持在18-20℃。

夏天則只要很少的冷量就可以維持室內空氣的舒適性。冬天它的熱量主要來自于人體和電腦等家用電器發出的熱量。夏天的冷量取自于小功率的空調。這就是日本的零耗建筑......

建筑達到這種效果主要靠的是墻體優良的保溫、防輻射措施、密封性及空氣熱回收。

墻體保溫和窗戶防輻射重要的原因

?圖中顯示出通常情況下住宅樓墻體及窗戶冷熱量流失的比例,也即是日本建筑節能為什么要重點做墻體保溫和窗戶防輻射的原因
?它從根本上來減少建筑對能源的需求
?不追求能源系統節能技術設備的堆積
?簡單、有效、成本低
熱量從墻體和窗戶流失的情況

 

?圖中顯示的是紅外線拍攝的熱量從墻體和窗戶流失的情況
?樓板部分是重要的冷熱橋
?窗戶玻璃對紅外線遮擋非常重要
墻體保溫和窗戶防輻射的具體做法(一)

 

外墻面涂高反射率的防輻射納米涂料(通常反射率在0.88-0.90,加底漆和施工,35元左右/平方米)
墻體保溫和窗戶防輻射的具體做法(二)

內墻、天面和地面加3-5CM厚的低傳熱系數(U值在0.18-0.23)高質量的酚醛保溫板(3-5CM厚的酚醛保溫板價格(含施工費)在80-100元左右/平方米)
 

?內墻面涂保溫、保健(分解甲醛等有害物質)的內反射納米涂料(正常情況下70-80%的室內冷熱量不會外流,加底漆和施工,35元左右/平方米)
?窗戶玻璃加涂納米反輻射涂料,紅外線遮擋率可達
98%,可見光可保留82%(含施工費價格在80-100元左右/平方米)

密封性和空氣熱回收
?房屋的密封性直接決定了冷熱量隨空氣的流失,通常對施工要求比較高

?正常情況下,帶熱回收和不帶熱回的新風系統,室內冷熱量節省可達30%左右,熱回收率一般在70-80%,要求高的新風系統熱回收率可達95%
?目前高質量熱回收新風系統,已經通過北美和中國的PM
2.5認證,可以過濾掉0.3直徑的納米顆粒。且在北 京、杭州、廣州等地的住宅樓盤上開始使用

德國建筑節能主要技術

@德國被動房技術基本概念和方法
被動房通常是指供暖和供冷能源需求極低、室內所需能源基本上以被動方式供給的建筑。德國的被動房技術即是能滿足以下幾個被動房性能參數所采用的建筑節能技術。


 

建筑不同階段節能投資與節能效果的關系
從圖中可以看出,節能設計做得越早,投資越少,節能效果越好。通常在概念設計階段就開始考慮建筑的節能設計,產生的節能效果會最理想。這個階段往往要綜合考慮當地的氣象情況和水資源等環境情況。因此,歐洲又把節能設計叫做氣候設計。

被動式住宅的能量損失與獲取

圖中顯示,對于被動房,通常通過建筑圍護結構流出的熱量占房屋總熱量需求的63%,通過新風流出的熱量占37%。這些熱量靠太陽能、人體和電器發出的內部熱能及空調等采暖熱能來提供。這里空調等采暖熱能值比人體和電器發出的內部熱能還要少,可見它的節能效果相當好。

表面積-體量比率

表面積-體量比率(見圖),它也可以被理解為不同形狀建筑的能耗系數。每個不同形狀的建筑,由于其受陽面積不同,設計開始就決定了建筑未來能耗的趨向。在設計師做設計時,盡可能選擇系數小的建筑外形。這樣,設計開始就獲得了節能的優勢。
被動式住宅保溫隔熱的傳熱系數

保溫隔熱的細節處理(一)

保溫隔熱的細節處理是被動房技術的一個精華部分,它完全靠設計師的巧妙構思,所帶來的節能效果是幾乎不增加節能投資。兩圖所示,通過巧妙的結構處理完全使冷和熱隔絕。
保溫隔熱的細節處理(二)

圖中說明的是,對于特定的建筑(如世博會德國漢堡
館—國內唯一節能達到
85%的被動房建筑),其墻體中間的保溫層放在墻體中間偏外一定的位置,此時,墻體保溫節能的效果達到最優。當然它是通過物理模擬分析來得出的。通常對不同的建筑需要做不同的模擬分析,往往模擬分析貫穿著被動房節能設計的整個過程。

被動房的玻璃

被動房的玻璃其選擇是十分講究的,其性能的不同對節能有著很大的影響。以下是不同性能的玻璃的相關參數(如圖所示),新式雙層玻璃往往是被動房建筑必需要的。

被動房的密封性試驗

為被動房,施工結束后,必須進行的一項工作就是密封性試驗(如圖所示),氣密性必須要達到被動房密封性指標要求。
被動式住宅的通風系統

通常空氣交換比率為:住宅 0,3 - 0,5 h-1;辦公室0,8 - 1,0 h-1 。其高效熱回收新風系統的效率在85-90%,從上述能量損失與獲取圖中可以看出熱回收率的重要性。
地下換熱管道

地下換熱管道是一種利用地下熱量的節能系統,圖中,新風進屋時先要通過地下的方塊形管道換熱再進入室內,這樣就充分利用了地下的熱量,能做到新風系統的進一步節能。
混凝土樓板制冷

混凝土樓板制冷(見圖)是一種高效節能的輻射型空調末端系統,它比通常的末端系統風機盤管節能超過30%,除了節能效果還有一個很大的優點就是室內無噪音,同時也無傳統空調系統帶來的空氣污染。但它對與其相對應的熱回收新風系統的設計有一定的要求,要求能確保其空氣不產生結露。

國內節能建筑存在的問題
存在的問題
1)目前國內大多數建筑的節能設計是按既定的節能標準來進行,設計工作是一個 流水作業,導致突破性創新設計能力欠缺;
2)通常設計院在建筑圍護結構設計按標準要求確定后,就不再從圍護結構上進一步考慮節能,更多的是關注各種設備技術帶來的節能,主動性節能手段考慮較多,沒有進一步從源頭上考慮降低冷熱負荷的需求量;
3)同樣做圍護結構保溫和防輻射,與日本和德國的節能建筑相比,效果沒有質的方面的提升,無論從設計還是從新產品、新材料的使用和施工上面,都沒有真正做到“精細”和“極致”;
4)國內多數設計院能源系統的節能設計能力不足,節能設計往往依賴于節能設備供應商、國內的節能公司和國外的節能咨詢公司。在建筑節能設計過程中也很少因建筑節能設計需要而主動應用能耗等物理模擬方法,一般都是因為要做綠色建筑認證而被動地采用。節能設計過分依賴于節能設計標準,缺乏對實際節能設計效果的追求。事實上,同樣按照標準作節能設計,不同的建筑有著不同的節能效果,不經過模擬分析就不可能確定建筑的實際節能設計效果;
5)材料采購、施工與設計沒有很好地結合,往往使一個很好的節能設計卻達不到理想的節能目標。
有待改進的方面
?在按照國家節能設計標準設計的同時,提高節能設計的創新性,包括零排放建筑的設計;
?參考日本、德國等國外先進的節能設計方法,在建筑節能設計中從根本上去降低能源的需求,而不是在能源需求不變時去做節能設計;
?在節能設計過程中設計院自身要培養和加強能耗等建筑物理模擬分析的能力,并在實際設計過程中加以應用;
?設計要與材料采購和施工結合,確保施工結果符合節能設計的目標要求;
?培養擁有建筑設計、能源系統節能設計、建筑物理模擬分析、對建筑節能和環保新材料系統了解、熟悉建筑施工整個過程等復合能力和創新設計能力的高級建筑設計師。
(武漢盛科 轉)
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