Анализ энергосберегающего проектирования жилых зданий в северных районах Китая

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНАЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ КИТАЯ

Тяньюй Лу,

Людмила Валерьевна Задвернюк

Аннотация

Согласно статистическим данным, общий объем потребления энергии в зданиях в Китае увеличивается с каждым годом, а доля общего потребления энергии увеличилась с 10 % в конце 1970-х годов до 27,45 %, постепенно приближаясь к 30 % на сегодняшний день. Потребление энергии в зданиях и сооружениях в развитых странах мира обычно составляет около 33 % от общего потребления энергии в стране. На основании этого факта Департамент науки и технологий Министерства строительства показал, что с ускорением урбанизации и улучшением качества жизни людей, доля потребления энергии в строительстве в Китае в конечном итоге возрастет примерно до 35 %. Такая большая доля энергопотребления в зданиях стала слабым звеном экономического развития Китая, поэтому энергосбережение и сокращение выбросов долгое время были одной из основных направлений национальной политикой Китая. Снижение энергопотребления в зданиях играет важную роль в обеспечении энергетической безопасности. Энергосберегающий дизайн для вновь построенных и отремонтированных зданий в суровых и холодных регионах может не только улучшить внутреннюю тепловую среду здания, повысить энергоэффективность системы отопления, но также сохранить энергию и защитить окружающую среду.

Ключевые слова: Северный Китай, жилые дома, энергосберегающий дизайн, новые материалы, новые технологии

Annotation

ANALYSIS OF ENERGY-SAVING RESIDENTIAL BUILDINGS IN THE NORTHERN REGIONS OF CHINA

According to statistics, total energy consumption in buildings in China is increasing every year, and the share of total energy consumption has increased from 10 % in the late 1970s to 27.45 %, gradually approaching 30 % today. Energy consumption in buildings and structures in developed countries of the world usually accounts for about 33 % of the country's total energy consumption. Based on this fact, the Department of Science and Technology of the Ministry of Construction has shown that with the acceleration of urbanization and the improvement of people's quality of life, the share of energy consumption in construction in China will eventually increas to about 35 %. Such a large share of energy consumption in buildings has become a weak link in China's economic development. Therefore, energy conservation and emission reduction have long been a major focus of China's national policy. Reducing energy consumption in buildings plays an important role in ensuring energy security. Energy-saving design for newly built and renovated buildings in harsh and cold regions can not only improve the internal thermal environment of a building, increase the energy efficiency of the heating system, but also save energy and protect the environment.

Keywords: North China, residential buildings, energy-saving design, new materials, new technologies

Основная часть

1. Обзор энергосберегающего проектирования жилых зданий. Действующим стандартом в Китае является снижение потребления тепловой энергии на 65 % в качестве цели энергосбережения, требующей, чтобы индекс потребления тепла в здании был меньше или равным указанному значению, а затем предложение мер по проектированию энергосбережения в зданиях в соответствии с этой целью. Тепловая энергия в северном городе зимой - это, в основном, уголь и централизованное теплоснабжение. В соответствии с климатическими условиями в регионах с холодным климатом потребление энергии на отопление зимой в жилых зданиях является основным источником потребления энергии в течение всего года. Наиболее распространенный и эффективный метод энергосбережения основан на параметрах тепловых характеристик оболочки здания. Необходимо повысить теплоизоляцию оболочки здания, чтобы уменьшить потери теплопередачи, и в то же время повысить энергоэффективность систем отопления, вентиляции и освещения, чтобы удовлетворить общие требования по потреблению энергии в здании.

2. Энергосберегающие методы проектирования и меры для жилых зданий. Общим методом определения жилых зданий как энергоэффективных сегодня является имитационный расчет. С помощью профессионального программного обеспечения по энергосбережению проектируемое здание встраивается в трехмерную модель. В соответствии с физическими свойствами различных частей ограждающих конструкций здания будут приняты меры по изоляции соответствующих строительных материалов и их толщины. Наконец, здание будет рассчитано на основе обеспечения теплового режима в помещениях. Далее определяются теплопотребление здания и расход энергии. Проектирование и меры энергосберегающих зданий в жилых зданиях в северных регионах (холодных) в основном включают следующее:

• Планировка здания, ориентация и солнечный свет. Планировка жилых зданий в основном систематизирована по группам и районам. Действующий в Китае кодекс жилой застройки GB 50096-2011 гласит, что «по крайней мере, одно жилое помещение в каждом жилом здании должно быть освещено солнечным светом» [1]. Проектирование жилых зданий на севере должно сначала учитывать полное использование природных характеристик: изменение угла высоты солнца летом и зимой заставляет максимизировать использование солнечного излучения, ориентируясь с севера на юг, для возможности получать больше солнечного тепла зимой, что является наиболее простым и эффективным способом.

• Меры энергосбережения. Согласно розе ветров наиболее частым направлением ветра на севере летом является юго-запад. В этом случае здания по оси северюг имеют лучшие конвекционные и вентиляционные эффекты в жаркое лето. Доминирующее направление ветра зимой в северном регионе - северо-западное, В этом случае здания по оси север-юг не испытывают давление таких ветров. Ширина корпуса здания в данном случае должна быть достаточно большая, для минимизации теплопотерь, соответственно одним из минусов такого положения является сокращение естественной освещенности помещений.

• Форма здания. Планы и фасады жилых зданий на севере должны быть как можно более простыми и компактными, чтобы уменьшить неравномерность фронта фасадов. Жилые здания с небольшой стандартной площадью должны быть соответствующим образом увеличены на количество этажей. Жилые блоки с несколькими комбинациями блоков следует размещать рядом, чтобы уменьшить и избежать большого количества малоэтажной застройки. Причина в том, что, вопервых, современный архитектурный дизайн фокусируется на разнообразности городского пространства. Во-вторых, форма здания оказывает большое влияние на энергосберегающий эффект при условиях: чем больше площадь внешней поверхности, тем больше теплоотдача на единицу площади. Чтобы измерить рациональность формы здания, следует оперировать коэффициентом формы здания. Передача тепла и потребление тепла наружной стеной в области холодного климата на севере составляют более 28 % от общего потребления тепла здания. Когда коэффициент формы здания равен 0,3, энергопотребление здания увеличивается на 2,4 % ~ 2,8 % при каждом увеличении на 0,01.

• Меры изоляции для ограждающих конструкций, таких как крыши, наружные стены и подвальные перекрытия. Потребление тепла в жилой зоне составляет более 1/3 от общего количества тепла во всем здании, потребление энергии обусловлено теплопроводностью и проникновением холодного ветра в оболочку. Повышение теплоизоляционных характеристик оболочки корпуса может снизить теплопотери зимой и увеличить сопротивляемость нагреву летом, что выгодно для экономии энергии.

В использовании изоляционного слоя кровли необходимо отдавать приоритет материалам с низкой теплопроводностью, низким водопоглощением, стабильными прочностными характеристиками и эффективными изоляционными свойствами. В настоящее время большинство стен жилых зданий в Китае возводятся из газобетонных блоков. Этот материал сам по себе имеет низкую теплопроводность, но благодаря конструктивным узлам внутри железобетонных конструкций образуются мостики холода, которые не соответствуют требованиям теплоизоляции. Поэтому, как правило, принято устраивать внешнюю изоляцию. Использование высокоэффективных теплоизоляционных материалов может защитить основную конструкцию, продлить срок службы здания, устранить влияние «мостиков холода» и избежать конденсации влаги на внутренних поверхностях стен.

Кроме того, хотя подвальное перекрытие, лестница, общий коридор, квартирные двери и т. п - элементы, не находящиеся в прямом контакте с наружным воздухом, но также быстро охлаждающиеся из-за близости к наружной среде. Здесь также возникает большая потеря тепла, и здесь также необходимо предусматривать изоляционные мероприятия. Деформационные швы должны быть заполнены теплоизоляционными материалами там, где они подвергаются воздействию наружного воздуха.

* Энергосберегающие меры для наружных окон. Наружные окна являются важным фактором, который влияет на потребление энергии в здании. Поскольку это самая слабая часть энергоэффективности, на нее приходится большая доля общего потребления энергии в здании: потери теплопередачи составляют 1/3, а проникновение холодного воздуха составляет 1/3. Следующие меры могут быть приняты для улучшения теплоизоляции наружных окон и уменьшения количества теплопередачи:

- управление отношением размеров окна к размерам стены;

- улучшение воздухонепроницаемости наружных окон. Уровень воздухонепроницаемости наружных окон не должен быть ниже чем требует кодекс GB 503862005 в сильно холодных и умеренно холодных регионах [2]. В энергосберегающем строительстве используются новые материалы для дверей и окон с хорошими герметизирующими свойствами, а остекление выполняется с помощью стеклопакетов с прослойкой воздушного слоя или прослойкой инертного газа, чтобы избежать попадания в помещение наружного воздуха зимой. Тепловые мостики могут появиться на участке примыкания окна и стены. Зазор между оконной рамой и стеной герметизируется закрытым материалом, таким как полиуретановые заглушки. Наружная часть дверного проема и оконного проема закрывается 30-миллиметровым раствором из стекловидного теплоизолирующего материала, покрываемого полимерным материалом. Таким образом, образуется слой, спрессованный в щелочестойкую стеклоткань. Кроме того, существует и условие регулировки режима открытия окон.

3. Новые технологии, новые материалы. В последние годы энергосберегающее проектирование жилых зданий на севере Китая также развивается в ногу со временем, и в области повышения энергоэффективности зданий появилось много новых энергосберегающих материалов и технических мер.

• Система изоляции ограждающих конструкций. В последние годы продвигаемая нашей страной высокоэффективная технология теплоизоляции и структурной интеграции объединяет функцию теплоизоляции и функцию ограждающей конструкции и обладает такими же преимуществами, как срок службы здания, безопасная и надежная и удобная конструкция. Значительные изменения в методах строительства. Он может эффективно устранять распространенные дефекты качества, такие как выбоина, растрескивание и выпадение традиционных энергосберегающих проектов изоляции. Улучшение изоляции и огнестойкости здания в соответствии с национальными требованиями по энергосбережению и сокращению выбросов. В настоящее время мы фокусируемся на продвижении высокоэффективных изоляционных материалов, таких как огнестойкий полиуретан, структурные теплоизоляционные панели (SIP), изоляционные системы опалубочных систем, не требующие разборки, системы самоизоляции сборных стеновых панелей, композитный кирпич с изоляцией из сэндвич-панелей для жилых зданий. Также применяются структурные кладки, и другие интегрированные технологии.

• Наружные окна. Высокая эффективность изоляции наружного окна в настоящее время отличает применяемое энергосберегающее профильное стекло. Конструкция такой структуры представляет собой тройной стеклопакет с воздушной и вакуумной прослойками. Коэффициент теплопередачи таких энергосберегающих окон K < 0,8 Вт/(мК) ~ 1,0 Вт/(мК), их производительность значительно выше, чем у обычно используемых стеклопакетов с прослоек воздушного слоя или прослойки из инертного газа с полым стеклом, энергосберегающих окно [3].

• Эффективное устройство рекуперации тепла. Эффективная система рекуперации тепла в настоящее время является необходимым оборудованием для пассивных домов. Это должно гарантировать, что содержание углекислого газа в помещении не превышает 1000 частей на миллион и минимизировать потери тепла при вентиляции, а его эффективность рекуперации тепла составляет более 80 %.

• Другие технологии. В дополнение к некоторым из вышеперечисленных новых технологий в энергосберегающем строительстве жилых зданий, другие профессиональные технологии также включают:

- солнечная энергия для выработки электроэнергии;

- системы отопления с использованием источников подземных вод, поверхностных вод, сточных вод;

- проектирование вентиляции с технологиями отопления с тепловым насосом;

- естественное освещение, навесы, проектирование систем освещения с использованием солнечного световода;

- регенерация возвратной воды, регенерация дождевой воды;

- утилизация тепла промышленных отходов;

- водосберегающая сантехника, энергосберегающие приборы и т. д.

Проблемы и трудности

Энергосберегающий дизайн жилых зданий максимально снижает энергопотребление зданий, но он все еще сталкивается с проблемами и трудностями: вопервых, он не может гарантировать требования к комфорту зданий, а относительная влажность в помещении, которую люди чувствуют наиболее комфортно, составляет от 40 % до 60 %, температура составляет 18 - 26 °С, а объем свежего воздуха соответствует потребностям человека. В настоящее время не существует жилого здания, которое могло бы достичь этой цели только с помощью энергосберегающих решений; во-вторых, качество конструкций трудно гарантировать: из-за плохой воздухонепроницаемости самого здания или из-за проблем с качеством теплоизоляционной системы наружной стены, даже если теплоизоляция выполнена в соответствии с чертежом, все еще наблюдаются некоторые потери энергии, и температура в помещении не может достичь нормы. Уровень эксплуатации и управления потреблением энергоресурсов в зданиях должен быть улучшен. Необходимо усилить специальную подготовку специалистов для проектирования, проверки чертежей, строительства и монтажа, надзора и других работ, применяющих энергосберегающие технологии.

Заключение

здание проектирование энергосберегающий северный

Энергоэффективность в жилых зданиях является главным приоритетом для устойчивого развития в Китае. Концепция энергосбережения должна осуществляться на всех стадиях подготовки и реализации проекта здания, от первоначального общего планирования до стадии строительства, всех его компонентов, чтобы максимизировать использование природных ресурсов, эффективнее использовать местные строительные материалы и изделия, использоваться новыми технологиями и новыми материалами. Необходимо также добиваться обеспечения соответствия микроклимата внутри здания требуемому уровню комфорта. Улучшение показателей энергосбережения в здании может значительно снизить энергетический дефицит в процессе урбанизации в Китае и может эффективно способствовать созданию общества, ориентированного на сохранение природных ресурсов и экологии.

Библиографические ссылки

1. Китайское правительство. Жилищно-строительный кодекс-China Building Industry Press, 2012.08.01. Стр. 23-28.Номер ГБ 50096-2011.

2. Китайское правительство. Жилой строительный кодекс-China Building Industry Press, 2006.03.01. Стр 56. Номер ГБ 50368-2005.

3. Лю Хунся, Энергосберегающий проект для жилых зданий в северных районах, Архитектура Шаньси No.45 -14,2019. 08

Размещено на Allbest.ru