雷坤
云南省城乡建设投资有限公司
摘 要:随着社会的进步,绿色建筑在我国进入蓬勃发展的新状态,人们对于绿色环保、节能减排的意识日益增强,建筑节能工程控制显得越来越重要。本论文以曲靖区域医疗中心骨科医院医技楼为实例,通过设计、施工、检验等阶段的质量控制分析探讨了绿色建筑中建筑节能工程控制的路径,为云南民用建筑节能工程管控提供实例参考。
关键词:建筑节能;传热系数;围护结构
Abstract:With the progress of society, green buildings have entered a new stage of vigorous development in China. People's awareness of environmental protection, energy conservation and emission reduction is increasing. As a result, the control of building energy-saving projects has become increasingly important. Taking the orthopedics hospital of Qujing Medical Center as an example, this paper discusses the path of controlling building energy-saving projects in green buildings through quality control analysis in the design, construction, and inspection stages. This provides an example reference for the control of civil building energy-saving projects in Yunnan.
Keywords:Building energy efficiency Heat transfer coefficient Enclosure structure.
1引言
根据国际能源研究中心报告,全球建筑行业二氧化碳排放占总量40%。在全球能源的日益短缺和环境的不断恶化的今天,建筑节能意义重大。云南省于2013年开始推广民用建筑节能设计,但经过10年的发展,民用建筑工程在施工过程中,由于技术工艺、工程造价等方面的因素,往往工程竣工后,建筑节能效果并未能达到预期的设计效果。本论文将以曲靖医疗中心骨科医院医技楼建筑节能工程控制为例,探讨建筑节能工程控制的路径。
2曲靖区域医疗中心骨科医院医技楼建筑节能设计
2.1工程概况
曲靖医疗中心骨科医院项目基地位于云南省曲靖市麒麟区西城街道湛大屯社区、西山社区,三元路以西,迎霞路以南片区。项目总建筑面积100025.56㎡,其中计容建筑面积71306.51㎡,容积率1.24,绿地率33.35%。该项目热工气候分区为温和A区,本项目绿色建筑设计目标为二星级。根据《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019,二星级绿色建筑需满足工程项目的围护结构热工参数相较于现行标准即《云南省民用建筑节能设计标准》(DBJ 53/T-39-2020)的热工参数要求提高10%。
2.2建筑节能设计
根据《绿色建筑评价标准》GBT/50378-2019及《云南省民用建筑节能设计标准》(DBJ 53/T-39-2020)的要求,设计出本项目的围护结构做法如下:
屋顶构造类型:细石混凝土(内配筋)(40.0mm)+水泥砂浆(20.0mm)+挤塑聚苯板1(40.0mm)+轻骨料混凝土(找坡层)(20.0mm)+钢筋混凝土(120.0mm)
屋顶类型传热系数判定
每层材料名称 | 厚度(mm) | 导热系数W/(m.K) | 蓄热系数W/(m2.K) | 热阻值(m2.K)/W | 热惰性指标D=R.S | 修正系数 α |
细石混凝土(内配筋) | 40.0 | 1.740 | 17.20 | 0.023 | 0.40 | 1.00 |
水泥砂浆 | 20.0 | 0.930 | 11.37 | 0.022 | 0.24 | 1.00 |
挤塑聚苯板1 | 40.0 | 0.030 | 0.32 | 1.111 | 0.43 | 1.20 |
轻骨料混凝土(找坡层) | 20.0 | 0.300 | 5.00 | 0.044 | 0.33 | 1.50 |
钢筋混凝土 | 120.0 | 1.740 | 17.20 | 0.069 | 1.19 | 1.00 |
屋顶各层之和 | 240.0 | 1.27 | 2.59 | |||
屋顶热阻Ro=Ri+∑R+Re= 1.43 (m2.K/W) | Ri= 0.115 (m2.K/W);Re= 0.043 (m2.K/W) | |||||
屋顶传热系数 K=1/Ro= 0.70 W/(m2.K) | ||||||
太阳辐射吸收系数ρ=0.70 | ||||||
温和(A)区甲类建筑屋顶满足《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)第3.3.1-6条D>2.50时K≤0.80的规定。 |
外墙主体部分构造类型:膨胀玻化微珠(10.0mm)+加气混凝土砌块(B07
级)(200.0mm)+水泥砂浆(20.0mm)
外墙类型传热系数
每层材料名称 | 厚度(mm) | 导热系数W/(m.K) | 蓄热系数W/(m2.K) | 热阻值 (m2.K)/W | 热惰性指标 D=R.S | 修正系数 α |
膨胀玻化微珠 | 10.0 | 0.070 | 1.15 | 0.119 | 0.16 | 1.20 |
加气混凝土砌块(B07级) | 200.0 | 0.220 | 3.59 | 0.727 | 3.26 | 1.25 |
水泥砂浆 | 20.0 | 0.930 | 11.37 | 0.022 | 0.24 | 1.00 |
外墙各层之和 | 230.0 | 0.87 | 3.67 | |||
外墙热阻Ro=Ri+∑R+Re= 1.03 (m2.K/W) | Ri= 0.115 (m2.K/W);Re= 0.043 (m2.K/W) | |||||
外墙传热系数 Kp=1/Ro= 0.97 W/(m2.K) | ||||||
太阳辐射吸收系数ρ=0.70 |
该构造做法通过PKPM节能计算软件复核,本项目外围护结构热工性能均能满足《云南省民用建筑节能设计标准》(DBJ 53/T-39-2020)的基本要求,并且满足《绿色建筑评价标准》GBT 50378-2019关于围护结构热工参数要求提高10%的要求。计算结果如表3所示:
表3 曲靖医疗中心骨科医院项目热工汇总表
序号 | 围护结构部位 | 规定指标及其限值 | 设计值 | 备注 | ||
1 | 屋面 | 传热系数 K | D ≤2.5 , K ≤0.5 D>2.5 , K ≤0.8 | K=0.70 D=2.60 | D为热惰性指标 | |
2 | 外墙 (包括 非透明幕墙) | 传热系数 K | D ≤2.5 , K ≤0.8 D>2.5 , K ≤1.5 | K=1.33 D=3.67 | ||
3 | 单一立面 外窗 (包括透明 幕墙) | 窗墙面积比 Cm | 传热系数 K | |||
≤0.20 | ≤ 5.2 | 2.70 | ||||
0.20 | ≤ 4.0 | 2.70 | ||||
0.30 | ≤ 3.0 | 2.70 | ||||
0.40 | ≤ 2.7 | -- | ||||
0.50 | ≤ 2.5 | -- | ||||
0.60 | ≤ 2.5 | -- | ||||
0.70 | ≤ 2.5 | -- | ||||
Cm≥0.8 | ≤ 2.0 | -- | ||||
屋顶透光部分 | ≤ 3.0 | -- | 透光面积比≤20% | |||
窗墙面积比 Cm | 太阳得热系数 SHGC (东、南、西向 / 北向) | |||||
≤0.20 | --- | 0.30 | ||||
0.20 | ≤ 0.44/0.48 | 0.30 | ||||
0.30 | ≤ 0.40/0.44 | 0.30 | ||||
0.40 | ≤ 0.35/0.40 | -- | ||||
0.50 | ≤ 0.35/0.40 | -- | ||||
0.60 | ≤ 0.30/0.35 | -- | ||||
0.70 | ≤ 0.26/0.35 | -- | ||||
Cm≥0.8 | ≤ 0.24/0.30 | -- | ||||
屋顶透光部分 | ≤ 0.30 | 0.01 | 透光面积比≤20% | |||
4 | 屋面、外墙和地下 室的热桥部位 | 内表面温度 T | ≥ 室内露点温度 TL | T=16.19℃ TL=10.15℃ | ||
5 | 外窗 | 气 密 性 分级 | 10 层及以上 | ≥ 7 级 | -- | |
10 层以下 | ≥ 6 级 | 6 | ||||
建筑幕墙 | ≥ 3 级 | -- |
3曲靖医疗中心骨科医院建筑节能施工管理
3.1保温材料进场管理
本项目通过节能设计,拟采用的保温材料为挤塑聚苯板及膨胀玻化微珠保温砂浆。在建筑保温材料进场时,作为本项目的建设方,要求监理工程师逐一对保温材料的下列情况进行排查:
1)检查保温材料的型号、规格、批号等是否符合设计文件和合同要求;
2)对保温材料外观进行检查,确保无明显的破损、裂纹、变形等缺陷;
3) 按照合同约定的标准采取取样检验的方式,检查保温材料的物理性能是否满足要求;
4)检查保温材料的质量证明文件、检验报告等证明材料是否齐全、真实有效;
5)对于可视检验的保温材料,例如挤塑聚苯板,验收其表面平整度、垂直度、外观质量等;
6)监督保温材料的存放和保管,防止跟其他材料混淆、污染或损坏。对验收合格的保温材料进行标识和管理,防止出现混淆、错用、丢失等情况,确保材料的质量和性能不受影响。
3.2保温工程施工管理
在保温工程施工过程中,要求监理工程师现场监督并做好监督记录,主要包括:
1)检查保温材料的施工过程,防止施工操作不规范、不合理、存在质量问题等;
2)对保温层的厚度进行测量,确保其厚度满足设计、合同和行业要求;
3)确认保温材料的施工质量管理文件、验收记录等是否符合要求;
4)对于保温材料的连接和固定点位进行检查,确保其牢固、结实、紧密、完整,无松动、开裂和异物等现象。并检查保温材料的配合材料,例如胶粘剂、固定件等,其品质是否符合要求;
5)对于不可视检验的保温材料,例如填充墙体保温层,选取典型部位开孔进行取样检验,以确保其保温性能和质量符合要求;
6)根据保温材料的种类、使用场所、环境条件等,制定相应的使用、保养和维护方法,并加强对其的跟踪监管;
通过以上监督和验收措施,能够有效地掌控保温材料的进场、存储、施工和验收过程中的质量问题,确保建筑工程的质量和安全得到有效控制和保障。
4曲靖医疗中心骨科医院建筑节能工程现场检验
4.1现场实测方法确定及设备要求
由于现场检测环境较为复杂,温差,辐射,风速,雨水等环境因素均对检测结果均有影响,结合检测技术标准要求,本次检测采用改进控温箱—热流计法进行现场实测。工程现场应满足以下检测条件:内外表面温度传感器应对称布置在受检外围护结构主体部位的两侧,与热桥部位的距离应大于墙体厚度的3倍以上,每侧温度测点应至少各布置3点;检测应避开气温剧烈变化的天气,围护结构高温侧表面温度应高于低温侧10℃以上,检测时间不应少于96h。
本次检测拟用设备热箱及防护热箱均有双层框架铝合金箱体,层间填充高热阻绝热材料,热箱尺寸为1000mm×600mm×200mm,防护箱尺寸1300mm×800mm×300mm,热箱内外布置铝材均热板,箱体四周设置保温密封条,箱体侧面设置升缩杆,保证箱体与被测对象密切接触,防止漏热。为保证测试精确度,测温装置均需要标定,并放置被测对象正中位置,温度及热流数据由采集软件进行分析并计算。计算公式如下:
采用算术平均值法进行数据分析时,围护结构主体热阻按照下式计算:
(公式1)
式中R—围护结构主体部位热阻(m2·K/W);
θ I j围护结构内表面的第j次测量值(℃);
θ E j围护结构外表面的第j次测量值(℃);
q j围护结构主体部位热流密度的第j次测量值(W/m2);
围护结构主体部位传热系数按照下式计算:
(公式2)
式中:U—围护结构主体部位传热系数(W/m2·K);
R i—内表面换热阻,取 0.11m2·K/W;
R e —外表面换热阻,取 0.04m2·K/W;
4.2检测结果分析与讨论
4.2.1 屋面热工检测结果:
图4-1屋面热阻及传热系数实测结果
图4-2 屋面热流密度及温度实测结果
图4-5屋面昼间/夜间传热系数日均值
4.2.2 墙体热工检测结果:
图4-3墙体热阻及传热系数实测结果
图4-4 墙体热流密度及温度实测结果
图4-6墙体昼间/夜间传热系数日均值
该医院楼现场实测工作开始于2022年2月25日,由于太阳辐射的影响,现场检测传热系数时一般要求热流计不能受到太阳直射影响,本次检测选用受太阳辐射影响较小的北侧进行传热系数现场实测布点。检测开始前2天均为晴天,测试期间,热流和温度记录时间间隔为45min,检测时间为96h。为获取屋顶及墙面的传热系数,主要对屋顶及墙面外表面温度、内表面温度和热流密度进行了现场实测,具体实测结果见图4-1~4-4所示。由图可知,由于热箱作用,被测对象内侧温度维持在40±1℃,外侧温度维持在22±2℃,高温侧与低温侧温差大于10℃,可以保证较好的一维传热条件,满足检测规范及方法的要求;检测期间,昼间平均温度17.7℃,夜间平均温度10.1℃。
根据实测结果分析,屋面传热系数实测平均值为0.63W/m2·K,受太阳辐射强度的影响,控温箱—热流计法测得实测数值呈现昼间传热系数大于夜间传热系数的趋势,对实测结果按照昼夜统计后求平均传热系数结果见图4-5~4-6所示,昼间屋面传热系数均值为0.73W/m2·K,夜间屋面传热系数均值为0.60W/m2·K,与设计值0.68W/m2·K相比,偏差在-4%~12%之间;同理,墙体传热系数实测平均值为1.06W/m2·K,昼间墙体传热系数均值为1.16W/m2·K,夜间墙体传热系数均值为0.95W/m2·K,与设计值1.08W/m2·K相比,偏差在-7%~12%之间。从测试结果看,现场实测传热系数偏差较小,实测结果能够满足设计要求。
现场节能检测作为节能工程的最后一道保障程序,可检验项目施工过程中是否真实采购预定的保温材料,以及监理工程师是否严格担起监理责任。若现场节能检测结果不满足设计要求,则需逐步追溯前两个阶段的原因,并且重新整改,确保采用的节能技术措施真实有效。
5曲靖医疗中心骨科医院建筑节能管控总结
本文以曲靖医疗中心骨科医院为实例,通过设计、施工、检验等阶段的质量控制分析探讨了云南省民用建筑建设中如何对绿色建筑的节能工程进行有效的控制。即首先在设计阶段应根据云南省民用建筑节能设计和绿色建筑相关现行地方及国家标准的基本要求确定好围护结构的做法,通过节能计算软件复核计算满足相关标准的要求。其次,在项目施工阶段应要求好监理工程师严格做好保温材料的进场验收和施工过程的监督管理。最后,待项目节能工程竣工后,可采用改进控温箱—热流计法对建筑工程进行现场实测,确保建筑节能措施真实有效,真正能起到节能减碳的效果。