简介:本文是关于建筑和建筑节能大学毕业论文范文跟民居类毕业论文范文.
摘 要：基于甘肃靖远县传统民居存在冬季室内气温低、能耗大、热舒适性差的问题,从建筑设计、建筑构造2个角度进行分析,并提出改造方案.建筑设计方面：提出给建筑内部添加隔墙,将贯通的3个空间改造为3个较封闭的空间,降低建筑室内净高,增设门斗,从而降低建筑室内空气流通性.建筑构造设计方面：在外墙、屋顶、地面增设保温材料,更换门窗,从而降低构件的传热系数.经过分析,改造前、后,典型建筑耗热量指标分别为128.82W/m2,37.16W/m2,单位建筑面积空气渗透耗热量分别为13.57W/m2,7.07W/m2,建筑物耗煤量指标为55.83Kg/m2,16.11Kg/m2,改造效果明显.
关键词：传统民居;建筑设计;建筑构造、节能
中图法分类号：TU111.3
文献标识码：A
文章编号：1001-5922（2020）08-0041-05
Study on the Energy-sing Tranormation of TraditionalResidential Buildings in Gansu Province
ZHENG Ying,WANG Li-li
（1.School of Civil Engineering,Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang Shaanxi 712000.China;2.Hangzhou Dongwang Electric Power Technology Co.Ltd.Hangzhou Zhejiang Hangzhou 311401.China）
Abstract ： Based on the problems of low indoor temperature,high energy consumption and poor thermal comfort intraditional residence in Jingyuan County,Gansu Province,this paper analyzes the problems from two aspects of ar-chitectural design and construction,and puts forward the renovation plan. In the aspect of architectural design,it isproposed to add partition walls to the intenor of the building, tranorm the three through spaces into three rela-tively closed spaces,reduce the clear height of the building interior,and add door buckets. so as to reduce the in-door air circulation of the building. In the aspect of architectural structure design,heat preservation materials areadded to the exterior wall.roof and ground,and doors and windows are replaced,so as to reduce the heat tranercoefficient of components. After analysis,before and after reconstruction.the heat consumption indexes of typicalbuildings are 128.82w/m2.37.16w/m2.the heat consumption of air infiltration per unit building area is 13.57w/m2.7.07w/m2.the coal（consumptlon indexes of buildings are 55.83kg/m2,16.11kg/m2,and the reconstruction effect isohvious.
Key words ： traditional residence;architectural design;architectural structure
0引言
近几年,冬季雾霾严重,为了应对降尘减霾,农村实行无煤化,无烟化.传统的燃烧农作物烧炕,燃煤取暖等方式,改为的电暖桌、空调、电油汀等用电设备取暖方式.这些改造方式属于对取暖方式的改变,治标不治本,农村居住建筑的节能改造的根本在于建筑节能改造.针对严寒、寒冷地区农村居住建筑节能改造,很多研究者进行了研究.其中,邵腾等在《东北严寒地区农村住宅现状分析及改进策略》一文,从建筑空间布局优化、围护结构节能構造、采暖方式改进及被动式太阳能利用等方面提出实现建筑节能的设计思路及策略.[1]李刚等在《严寒地区农村住宅节能改造能耗模拟实验》一文中指出：单框双玻塑钢窗、增设南向阳光间,以及增设屋面保温层均可显著降低能耗,相比基础能耗,节能率分别为21.3%,18.5%.11.4%,全面节能改造方案为外墙附加80mm膨胀聚苯板,北向外窗更换为单框双玻塑钢窗,南向附加阳光间,屋面附加80mm挤塑聚苯板,相比基础住宅,全面节能方案节能率高达52%,并可使基础室温提高5.5℃.[2]方蕾等在《严寒地区农村住宅保温》一文中指出：采用保温窗帘（板）,可以将窗户部位的传热系数由2.0W/（m2·K）降为1.24-1.73W/（m2·K）.[3]金虹等在《严寒地区低密度住宅节能设计策略》一文中指出：控制体形系数以减少住宅散热,提高围护结构的保温性能,控制传热热损失,控制对流热损失.[4]
但是,以上研究只是针对严寒、寒冷地区农村居住建筑改造的常规研究,在居住建筑节能改造过程中,存在十里乡俗不同,建筑风格不同,改造方案不同的问题,研究者必须明确改造对象,针对改造对象存在的具体问题,提出有针对性的改造措施和方案.
本课题以甘肃省白银市靖远县乌兰镇传统民居为研究对象,通过访谈、观测等方式,对乌兰镇现有传统民居冬季热舒适性进行调查研究,优选一栋能代表当地建筑特色的典型建筑,选取冬季最冷月某一天,进行建筑室内、室外24h气温监测,比较测试温度与规范规定温度.研究者从建筑设计、建筑构造设计2个角度进行调查研究,针对具体问题提出具体改造方案,并借助斯维尔节能软件计算出典型建筑改造前、后建筑能耗.
1建筑基本信息
乌兰镇位于甘肃省白银市靖远县城东1km黄河南岸,总土地面积327.7km2.现辖12个村民委员会,88个村民小组,总人口65373人.年均降雨量203mm,年均气温9℃,全年无霜期197d.其采暖度日数HDD18为3087℃.d,室外平均气温为-3℃,根据民用建筑热工分区,本地区属于寒冷地区A区,采暖期为147d.[5][6]
1、1选取典型建筑
隨着经济社会的发展,本地建筑逐渐采用砖混、钢混等结构,但是,传统的砖木结构建筑备受当地人喜爱.本次研究选取典型建筑,具体情况如下描述.建造年代为1995年;建筑布局为独栋独院,主体建筑为上房3间比邻2间;建筑主体前侧为院落,后、左、右均为马路或通道;结构类型为砖木结构,北面墙为砖墙承重,南面墙为木柱支撑的框架结构,抬梁式木屋架,屋顶为木檩椽覆盖小青瓦;建筑南北朝向,南面墙有门窗,东、西、北面都没有门窗;门窗形式为木框镶嵌玻璃,双扇平开门,平开双层木窗.
1、2检测建筑空气温度
为获取冬季最冷月具体气温值,研究组选取2018年1月17日进行24h气温检测,测试点为室外空气温度、室内卧室区域空气温度.室内布置中,主卧室区域家具为床、衣柜、被褥等,照明设备为60W白炽灯,燃炉火熄灭状态,室内没有任何其它取暖设备.以上设置可以看出,室内测试气温为室内基础温度.此次测试中,建筑平面布局及测试点分布图如图1所示,气温检测图如图2所示.
经测试,研究组发现室外全天气温均低于0℃,其中23：00-12：00（13h）气温均低于-10℃,仅有13：00-22：00（9h）气温在-10℃以上,最高气温为-4℃,出现在15：00左右,最低气温为-15.8℃出现在7：00左右;室内卧室区域气温23：00-14：00（15h）气温均低于O℃,约为-2℃,仅有14：00-19：00（5h）气温在0℃以上,最高气温为4℃,出现在16：00左右.
3存在问题及改造办法
以上气温与规范规定的冬季农村室内空气温度14℃[7]相比,相差较远.针对冬季典型建筑室内气温较低的现象,研究组分别从建筑设计,建筑构造2个角度进行详细分析,指出存在问题,并提出改造方案.
3、1建筑设计角度
3、1.1体形系数分析及改造
1）情况分析：本次研究以典型建筑的3间上房为研究对象,开间9.9m,进深5m,北侧层高5m,南侧层高4m.经过计算,上房3间的建筑体形系数为0.72,不满足规范规定0.3的要求[6].
2）改造措施：研究者对比3间上房表面积发现西侧第1间建筑表面积最大,降低建筑体形系数可以在西侧第1间人手.研究者选择在西侧第1、2间之间设置隔墙,使西侧第1间形成一个较为封闭的空间,其它2间作为一个空间单元,隔墙设置门,冬季门关闭,西侧第1间与其它两间之间不形成空气流通.改造后,近似计算,西侧第1间空间体形系数约为0.93,中部空间建筑系数为0.62,与原建筑0.72的体形系数相比,中部空间体形系数降低0.1.在冬季,使用者将西侧第1间空间作为存储等次要空间使用,将舒适性较好的中部空间安排为起居室和卧室.
3、1.2建筑开间分析及改造
1）情况分析：典型建筑在室内空间划分沿袭传统古建筑的传统模式,上房3间布局中中间1间为厅,东侧1间为卧室,西侧1间为书房.室内各空间为贯通空间,空间之间没有隔墙分隔,从而形成建筑内部开间9.9m的间距,超过了规范规定的开间6m[7]规定,冬季取暖效果很差.
2）改造措施：3个空间之间砌筑隔墙,形成3个较为独立且封闭的空间,从而降低冬季室内空气的流动性,增加室内热量的保存.改造后的平面布置图如图3所示.
3、1.3建筑层高分析及改造
1）情况分析：典型建筑为单坡屋顶,北侧墙高5m,南侧墙高4m,室内顶部为开敞空间,没有吊顶等装修,室内净高高出规范规定3m净高[7]1m多.由于室内高度较高,室内容积较大,空气上下气流流通性强,热量不易保存,对冬季室内取暖、节能等影响很大.
2）改造措施：距离屋顶1.5m的位置设置隔层,隔层部分采用结构强化处理,将原有的坡屋顶部分改造成阁楼.阁楼上设置上下开启的通道门,冬季,使用者将通道门关闭,使室内主要使用空间于阁楼空间不流通.以上改造可将建筑层高压低到室内净高为3.5m的位置,降低室内建筑容积,减小换气次数引起的能耗.研究者在开间改造中将建筑开间减小为3.3m,层高改造中将建筑净高取为3.5m,室内空间的高宽比为1：1,满足建筑室内空间比例舒适的要求.
3、1.4门的气密性分析及改造.
1）情况分析：本地冬季风较大,气温寒冷,当地人冬季活动以户外与户内活动交错为主,门启闭次数较多,从而造成因为门启闭引起的空气换气次数增大,严重影响能耗.
2）改造措施：增加门斗,作为缓冲层.具体做法为,在门口向外1.5m的位置,设置向外开启的传热系数满足规范要求的大门,与室外大门形成门斗,门斗是较好的冷气缓冲空间,从而有效的改善入口冷热交换量大的问题.[8]如图4所示.
4建筑构造措施角度
4、1.1墙体传热系数分析及改造.
改造前墙体为240mm厚实心黏土砖墙（清水砖墙）,传热系数为2.0W/（m2·K）,传热系数较大.针对清水砖墙最简单有效的改造方式是外墙加保温.改造后墙体构造为10mm厚聚合物砂浆+90mm厚XPS保温板+10厚聚合物砂浆+240min实心黏土砖,传热系数减小为0.48W/（m2·K）.
4、1.2屋顶传热系数分析及改造.
典型建筑屋顶穿梁式木构架形成的单坡屋顶,具体构造做法为,木屋架上架设木檩条,檩条上设置木椽,再加芦苇,加粘土层,加小青瓦.其传热系数为2.0W/（m2·K）.其具体改造做法为,在隔层上部加设100mm厚XPS阻燃保温板,从而隔层部分传热系数降低为0.5W/（m2·K）.[7]
4、1.3门窗传热系数、气密性分析及改造.
典型建筑门窗为木门窗,木框上镶嵌3mm单片玻璃.木窗为双层窗,一层向内开启,一层向外开启,传热系数为2.5W/（m2·K）.门为单层实体木门,门扇上镶嵌固定玻璃,传热系数为3.5W/（m2·K）.[9]
木材翘曲变形、启闭缝隙等原因,促使门窗的缝隙较大,在冬季,使用者能明显感觉到有冷气渗透进入室内.其气密性不满足建筑外窗气密性能分级表中的4级的要求[10].
为了改善以上存在问题,研究组建议更换平开木窗为加密封垫的塑钢窗或复合木窗,增大窗户空气间层的空间.窗的颜色、造型与改造前相近,达成与建筑整体风格匹配的效果.改造后双层窗空气间层大于60mm,傳热系数为2.0W/（m2·K）,气密性满足4级.更换单层实体木门为加密封垫的保温木门,门的颜色、造型与改造前相近,达成与建筑整体风格匹配的效果.改造后门的传热系数为2.0W/（m2·K）,气密性满足4级.[10]
方蕾等在《严寒地区农村住宅保温》一文中指出：采用保温窗帘（板）,可以将窗户部位的传热系数由2.0W/（m2·K）降为1.24-1.73W/（m2·K）.[3]借鉴以上研究结果,可在门窗上增设保温帘,门帘全天悬挂,窗帘在夜间关闭,在白天需要采光时打开,从而降低室内热能耗.
4、1.4地面热阻较大,吸热指数较高.
1）地面热阻分析与改造.由于冬季室外空气温度、地表土壤温度较低,甚至低于露点,大量的热量通过外墙四周的地面、墙面以热桥的形式耗散.典型建筑地面构造做法为10mm厚水磨石地面+60mm厚细石混凝土+100mm厚素土夯实.虽然满足当地规范对地面传热系数的要求,但有效的降低地面传热系数能降低能耗,增加室内热舒适性,而且水磨石地面的改造难度较低,破坏程度小,改造效果好.具体做法为：10mm厚水泥砂浆+100mm厚保温砂浆+10imn厚水磨石地面+60mm厚细石混凝土+100mm厚素土夯实,传热系数可降低为0.25W/（m2·K）.
2）地面吸热指数改变.地面饰面材料,不同材料的吸热指数不同,带给使用者的使用舒适性不同,如木地板B等于10.5,水磨石地面的B等于26.8,B值越大从人脚底吸收的热量越多、越快.[11]典型建筑在卧室可优选木地板作为地面铺设材料,从而减少地面从人体吸收的热量,以增加使用者脚部的热舒适感.
5改造前、后建筑能耗改造结果及分析
5、1改造结果
研究者应用斯维尔软件对建筑改造前、后的建筑能耗进行计算,以《采暖居住建筑节能设计标准》（DB62/T25-3033-2006）、《民用建筑热工设计规范》（GB50176）、《建筑外窗气密性分级及检测方法》（GB/T7107-2002）为依据,并参考《农村居住建筑节能设计标准》（GBIT 50824-2013）进行修正,通过计算,改造前后建筑能耗如表1所示,各围护结构耗热量比例如表2所示.
5、2改造结果分析
5、2.1耗热量指标及耗煤量指标分析
经过以上改造,单位建筑面积围护结构的传耗热量从119.04W/m2降低为33.89W/m2,单位建筑面积空气渗透耗热量从13.57W/m2降低为7.07W/m2,建筑物耗煤量指标从55.83kg/m2降低为16.11kg/m2,虽然没有满足规范规定的单位面积耗热量指标,但建筑的耗热量已经得到明显改善?
5、2.2围护结构耗热量比例分析
从改造前耗热量比例可以看出,耗热量大小依次为,北侧外墙32.52W/m2,屋顶26.3W/m2,西侧外墙14.14W/m2,南侧外墙13.31W/m2,周边地面7.2W/m2,外门3.95W/m2,外窗2.76W/m2,非周边地面1.06W/m2.所以,在同样条件下,墙体改造中北侧墙优先改造,西侧次之,南侧最后.屋顶为北侧外墙之后.地面改造周边地面改造优先.改造后,屋顶的耗热量比例最大,其次外门,之后是北侧南侧外墙等.
6结语
基于甘肃靖远县传统民居存在冬季室内气温低、能耗大、热舒适性差的问题,研究者从建筑设计、建筑构造2个角度进行分析,并提出改造方案.
1）建筑设计方面：研究者提出给建筑内部添加隔墙,将贯通的3个空间改造为3个较封闭的空间,降低建筑室内净高,增设门斗,从而降低建筑室内空气流通性.
2）建筑构造设计方面：研究者提出在外墙、屋顶、地面增设保温材料,更换门窗,从而降低构件的传热系数.
3）经过分析,改造前、后典型建筑耗热量指标分别为128.82W/m2,37.16W/m2,单位建筑面积空气渗透耗热量分别为13.57W/m2,7.07W/m2,建筑物耗煤量指标为55.83kg/m2,16.11kg/m2,改造效果明显.
参考文献
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[2]李刚,冯国会,王丽,等.严寒地区农村住宅节能改造能耗模拟[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）,2012（05）：884-890.
[3]方蕾,李桂文.方修睦,等.严寒地区农村住宅保温窗帘的试验分析[J].暖通空调,2012（06）：123-126.
[4]金虹,赵华.严寒地区低密度住宅节能设计策略[J].哈尔滨工业大学学报,2006（09）：1500-1503.
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[6]中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.采暖居住建筑节能设计标准：DB62/T25-3033-2006[S].北京：中国建筑工业出版社.2006.
[7]中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.农村居住建筑节能设计标准：GB/T 50824-2013[S].北京：中国建筑工业出版社.2013.
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[10]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法：GB_T 7106-2008[S].北京：中国建筑工业出版社,2008.
[11]刘加平.建筑物理[M].北京：中国建筑工业出版社（第四版）,2014：34-37.
收稿日期：2020-01-06
作者简介：郑英（1980-）,女,硕士学位,讲师,研究方向：建筑设计与节能.
总结：结束语，此文是一篇关于建筑和建筑节能相关专业的经典范文,可作为民居方面的大学硕士与本科毕业论文写作参考和建筑和建筑节能论文开题报告和职称论文论文写作参考文献.
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