文献综述
摘要:文章主要介绍国内外关于轻型木结构建筑能耗的研究动态,旨在探讨如何快速有效的测评轻型木结构建筑的能耗问题,推动轻型木结构建筑节能的发展。
- 研究背景:
当代世界建筑节能有利于国民经济的持续、快速、健康发展和生态环境的保护,因此当代建筑发展的一个基本趋向是建筑节能。其中木结构建筑在一些森林资源丰富、并大力提倡建筑节能环保的地区是非常受欢迎的,建造技术也是相当的成熟。木结构房屋在绿色节能方面的优势是相对于其他材料的建筑是非常大的,可以说木结构建筑是未来世界建筑发展的潮流。目前在木结构建筑中最为常见也是最被人们所欢迎的一种建筑形式是轻型木结构建筑。轻型木结构建筑形式多种多样包括独户式住宅、多层多户式住宅、公共建筑等,其在节能、环保、设计灵活、结构牢固、耐久性佳、舒适自然等方面都有恒大的优势。世界上许多国家对现代轻型木结构具有诸多优势与广泛适用性表示青睐。
- 研究意义及目的:
目的: 通过Energyplus软件和实地测量两种方法对轻型木结构的能耗进行分析研究,发现轻型木结构在能耗方面的优势与不足。
意义:针对研究发现的问题,制定有效合理的节能改造方案,降低轻型木结构建筑的能耗。
- 国内外研究进展:
国内:
2010年加拿大木业协会委托哈尔滨工业大学对位于哈工大校区的一栋轻型木结构住宅并选用了碧水山庄C 6栋别墅进行同步对比检测研究(碧水山庄C6栋别墅采用了多项节能保温措施)。两栋建筑的基本信息大多相似,所属的气候类型均为严寒A类地区,都属于点式建筑,建筑体型系数相当,建筑物高度相当,所以具有可比性。两栋建筑的供暖系统不一样,轻型木结构建筑采用的是独立式集中空调系统,而碧水山庄C6栋别墅采用的是集中热水供热系统。首先进行建筑能耗的对比,本次检测研究先用理论计算得到采暖耗热量,然后用现场检测的传热系数结果进行复算采暖耗热量,最后根据热计量和检测建筑物室内外平均温度,得到实测采暖耗热量和折算到标准年状态下的建筑物单位采暖耗热量,结果表明轻型木结构建筑的单位采暖耗热量要比别墅单位采暖耗热量低很多。其次进行室内外空气温度的对比,通过实地测量并制作轻型木结构住宅和别墅住宅的室内外温度波动曲线图,可以很直观的看出轻型木结构住宅的室内温度基本稳定,明显优于别墅住宅。最后的出的结论是不管是在能耗问题上还是居住环境的舒适度轻型木结构住宅都明显的优于别墅住宅。
2012年同济大学建筑工程系以曹妃甸国际生态城项目的号轻型木结构别墅为例研究了轻型木结构建筑保温节能性能。首先分析的是建筑节能,从建筑设计方面讲,该项目的轻型木结构建筑的体型系数和建筑不同朝向的窗墙面积比都低于规范的限值要求,这样对于建筑的保温是非常有益的。从建筑的选材方面讲,该轻型木结构建筑的屋面采用的是聚苯板保温材料,外墙采用的是加气混凝土砌块、聚苯板保温材料,通过节能计算屋面和外墙的总传热系数限值都符合规范的要求,所以该轻型木结构建筑的屋面和墙面的做法完全符合保温节能的性能要求。然后对轻型木结构建筑的低碳环保特性进行分析,木材相对于其他建筑材料而言最大的区别就在于木材是可以吸收二氧化碳的,所以该栋轻型木结构别墅在建造过程中污染是很小的,可以吸收并且固化二氧化碳有利于节能环保。另外轻型木结构建筑的透气性是非常优秀的,对室内湿度和空气清新度可以自由调节,这样对于居住者来说是非常有益于身体健康的。总体来说轻型木结构建筑在节能和健康舒适方面是其他结构所不及的。在当今十分倡导绿色建筑的时代里,轻型木结构建筑将会是世界建筑发展的潮流。
2016年广东省建筑设计研究院和重庆博建建筑设计有限公司以重庆市木结构和节能65%砖混结构住宅为对象,利用Energyplus对其进行能耗模拟。本次研究与上面两个不同的是这个是通过软件模拟建筑能耗来与其他建筑结构进行对比分析。相对于实验研究而言,计算机模拟的优势在于高效和方便。由于重庆地区近年来极端天气越来越频繁,因此本次研究进行了两方面的模拟,一个是在极端天气条件下的负荷,另一个是全年空调动态负荷。首先对极端天气负荷进行分析,通过软件模拟得到轻型木结构建筑和砖混结构建筑在最热日逐时冷负荷和累计冷负荷。从数据上可以看出木结构最大冷负荷为174.3W/m2,砖混结构最大冷负荷为158.9W/m2,两者相差15.4W/m2,这是因为砖混墙体热惰性大、延时长,砖混结构
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