关于围护结构与建筑节能关系的研究_开题报告

一、国内研究现状

综合文献所得：随着社会生产力大力发展，城市化进程加快，资源消耗日益严重，环境不断恶化，这严重阻碍社会的发展，给社会带来沉重的负担。因此，当今社会所面临的资源能耗大的问题受到各国的重视，节约资源、保护环境也成为人类的共识。

在建筑能耗方面，一方面，我国随着城市化高速发展，无数建筑如雨后春笋拔地而起，鳞次栉比，由此产生的结果就是建筑能耗越来越大，它所占社会总能耗的比例也越来越大；另一方面，我国过去的经济不发达，国家大力发展经济，普遍要求快，而忽略了对建筑节能等方面的高标准，且当时科技水平较为低下，起步较晚，对建筑节能的研究还处在低水平，资源利用率较低。这造成我国90%的建筑节能效果一般，存在着很大的节能潜力。围挡结构耗能作为建筑耗能的重要部分，不仅不节能，还造成了很大的消耗。时云鹏在《哈尔滨市围护结构对建筑能耗影响分析》中指出，我国的能耗量巨大的建筑占了所有已建成的400亿m2建筑的90%以上，面临着严重的能源问题，建筑节能水平均低于现行标准要求，建筑主要能耗量主要由建筑围护结构承担。顾婷婷在《我国采暖区居住建筑围护结构节能改造方案优选研究》中也指出了，我国建筑的围护结构保温蓄热能力差，通过围护结构散失的热量占系统热量损失的70%。因此，在当前建筑节能成为仅次于工业节能的第二大节能的情况下，研究建筑节能就是深入研究围护结构节能。因此，关于围护结构与建筑节能关系的研究有很深刻的社会和现实意义。

我国在围护结构节能的研究起步较晚，落后于发达国家。建筑节能措施的实践和推行处于初级阶段，目前还没有具体的可以指导实践的成果。发达国家经济发展早，对节约能源方面高度重视，因此，他们在建筑节能理论和实践方面的研究都处于较高的水平，发达国家建筑节能效果是我们的2~3倍，值得我国引进和学习。

近年来，一方面，围护结构耗能问题日益突出，受到了国家的重视，又得益于我国在社会主义经济建设不断总结经验；另一方面，借鉴国外先进的围护结构节能经验，所以我国的围护结构节能研究也有着较快发展，但对围护结构节能的相关理论和实践还缺乏更深入的研究，仍处于较低水平，围护结构节能方式单一，这是我国围护结构节能研究现存的最主要问题，围护结构节能的研究还任重道远。

围护结构与建筑节能息息相关，对建筑节能有着重要的影响。王梦娟在《建筑节能现存问题及优化措施研究》中认为，建筑节能存在的问题最主要是围护结构能源浪费。围护结构的保温性和隔热性差，主要包括外门窗、屋顶以及墙体上的围护结构设计，使建筑能源消耗大增。北方和南方气候差异很大，在围护结构上采用新材料，能够减少北方秋冬两季的热量流失，加大围护结构的热阻可以节约能量。她以南京市为例，南京市地处中纬度地区，夏热冬冷，夏天空调和冬季采暖周期较长，这里的早前建筑在围护结构上都没有采用节能设计。在公共建筑中，55%左右的能源消耗来自于供热制冷系统，而节能的围护结构在其性能上突显出保温性和隔热性，能帮助节约制冷和采暖中的能源损耗。冯俊雅在《既有居住建筑围护结构节能改造的经济性研究》中也认为，围护结构对我国建筑节能有重要的影响。其一，我国既有居住建筑数量多，能耗高，如不采取节能措施，建筑能耗高居不下将大大加重我国经济负担。既有居住建筑节能改造是降低建筑能耗最直接的办法，即是在不拆除重建的前提下，在围护结构上采取节能改造技术，降低建筑能耗。她选取兰州市一既有居住建筑为例，模拟计算出既有居住建筑围护结构中屋面、外窗和外墙分别进行节能改造的节约建筑能耗量，得出三者对既有建筑节能产生很大的影响。再通过比较既有居住建筑原始能耗量与采取屋面、外窗、外墙三项围护结构节能改造技术后建筑能耗量，得到节能改造前、后能耗差值，量化出围护结构改造后对建筑节能产生多大的效果。因此，围护结构对建筑节能确实有着重要的影响，围护结构节能可以提高建筑节能。

要做到建筑节能，就要减少围护结构能耗，做到围护结构节能。大部分文献都认为，可以从以下几个方面做到围护结构节能：建筑外墙面隔热保温节能方法、外门窗隔热保温节能方法、屋面隔热保温节能方法。外墙面最常用节能做法是外墙外保温，典型的做法是外墙面采用烧结页岩多孔砖或砂加气砌块、外侧抹界面砂浆、B型无机保温砂浆、耐碱网格布抗裂砂浆、涂料。外门窗节能方法是采用合理的窗墙比，采用多层玻璃窗及中空玻璃，改善空气间层的气密性，选用保温性能好的边框材料，等。屋面隔热保温节能过去常用挤塑板或聚氨酯，但其不利于防火安全，目前多使用的有泡沫玻璃、发泡砼板和STP超薄绝热保温板。董守凯在《寒冷地区住宅建筑外围护结构节能技术研究》中认为，寒冷地区建筑物的能源消耗途径主要有建筑物外围护结构的热传导、冷风渗透两种，其中建筑物的外围护结构散热量约占建筑物能耗总量的1/3以上。如果外围护结构具有良好的保温隔热性能，那么就能够在很大程度上减少建筑物的能耗，比如在夏季减少室外热量传入室内，在冬季减少室内热量的热损失。因此做好建筑物外围护结构（外墙面、外门窗、屋面）的保温隔热节能构造设计对减少建筑物的能耗至关重要。一，外墙节能构造设计的主要方式是在墙体不同部位设置保温隔热层，形成复合墙体。通常有外墙外保温、外墙夹心保温、外墙内保温三种形式，均能在寒冷天气减少外墙的热损失，改善室内热环境，但目前采用最为广泛的还是外墙外保温构造做法。二，外门窗在外围护结构总面积中占有相当的比例，一般在30％~60％之间。从对冬季人体热舒适的影响来说，由于外墙门的内表面温度低于外墙、屋面以及地面的内表面温度，从热工设计方法上来说，外门窗能耗损失高于外墙面、屋面以及地面。对于节能设计来说，窗户的保温设计主要从以下方面考虑：（1）控制窗墙面积比，窗户既有引进太阳辐射热的有利方面，又有因传热损失和冷风渗透损失比较大的不利方面，就窗户总体效果而言，窗户仍是保温能力最低的构件，对于居住建筑而言，不同朝向的窗墙面积比也不相同，南向≤0.35，东西向≤0.25，北向≤0.20；（2）提高窗户气密性，减少冷风渗透，当窗户的气密性达不到标准时，则要采取密封措施，比如将弹性良好的橡皮条固定在窗框上，窗扇关闭时压紧在密封条上，效果良好，在提高窗户气密性的同时，并不是气密性程度越高越好，过高的气密性会阻碍室内空气中的水蒸气向室外渗透和扩散，从而使房间温度增高；（3）提高窗户的保温能力，我们可以改善窗框的保温性能，比如可以将薄壁实腹型材改为空心型材，内部形成封闭空气层，提高保温能力。 三，屋面是建筑围护结构的重要组成部分，它的保温隔热性能对减少建筑物能耗起重要作用。由于热空气上升，冷空气下降的原理，室内热空气主要通过屋面散失，所以，我们应注重屋顶的保温隔热设计，外保温屋顶主要是把保温层置于屋顶结构层的外侧，由于有保温层的保护使得屋顶结构层免受风吹日晒、温度应力的作用同时能有效避免屋顶构造层内部的冷凝结露现象，使得屋顶 具有良好的热工性能。做好围护结构节能，定能确保建筑低能耗水平。

总结得出，关于围护结构与建筑节能关系的研究这一课题对建筑节能方面有很深远的社会和现实意义。未来，将会更深入的围护结构节能研究，造福社会。

二、国外研究现状

综合文献所得：国外关于围护结构节能的研究起步较早，早在一百多年前就开始对围护结构节能进行研究。发达国家经过多年的深入研究，对围护结构的建筑节能研究已经取得长足的进步，处于较高水平，各种新材料，新工艺，新技术，层出不穷。他们从节能原理、能耗特点、技术特征、实验及应用情况等方面出发，对围护结构节能进行研究，并对比不同材料，不同工艺的节能效果，得出了一套较完善、科学、系统的围护结构节能方案和建筑节能设计标准。在发达国家中，建筑能耗一般只占总能耗的30%~40%。

国外通过围护结构节能研究，建筑节能效果显著。在《俄罗斯地区居住建筑外墙与窗户节能构造研究》中提到，围护结构节能潜力极大。俄罗斯所处的纬度较高，气候寒冷，建筑耗能极大。他们根据当地地理位置和气候特征，分析围护结构的典型构造及热工特点，对围护结构的材料、构造进行了节能研究，采用可渗透空气多孔材料空气反渗透墙体，在俄罗斯寒冷气候条件下，可以使居住建筑达到10%左右的采暖能耗节能效果，一年采暖期(180天)可产生约0.2～1.6元/平方米的采暖成本节约；根据居住建筑窗户构造及其热工性能，采用双层玻璃木窗加设防渗透帘幕的方法，安装俄罗斯拉桑芙薄膜防渗透帘幕，可以使双层玻璃窗的传热热损失减少29%～43%，渗透热损失减少约50%。在《近零能耗建筑围护结构特征》中，克劳迪奥·哈维尔认为，建筑节能很大部分决定于围护结构节能，建筑节能潜力从30.6%到57.9%不等。他在西班牙萨拉戈萨中研究近零能耗建筑改造（nZEB）与围护结构节能关系，在将建筑物改造为nZEB前，建筑外围护结构所产生的能量损失通常占60%至65%，而对西班牙建筑外围护结构进行改进后，其所产生的能量损失大大改善，再对比外围护结构改造之前和之后建筑物所损失能量的差异，由此看出围护结构对建筑节能的极为相关。他还从建筑围护结构四大部件—外墙体、外门窗、屋面及地面的结构形式和热工性能来分析建筑围护结构对室内环境热舒适的影响,提出通过改善建筑围护结构各部件热工性能,使得建筑物不仅具有较好的室内热舒适性,还能减少能量消耗。

围护结构对建筑节能改造的经济性与节能性具有重要影响。弗朗西斯科·戈亚通过不同气候特征下围护结构窗墙比及其对建筑节能的影响来研究围护结构与建筑节能之间的关系。他认为，在不同的气候特征下外墙保温层厚度对年度制冷和供热能耗有很大影响。首先，他介绍了两个指标：年度制冷和供暖能量使用量之和的能量增益比和相对变化率，以此评估外墙保温层厚度对建筑节能效果的影响。结果表明，围护结构能够通过影响制冷和供暖的使用，在建筑节能中发挥着重要作用，但也要因地适宜，在不同的地理区域和气候特征下，采取合适的外围护结构，从而使建筑节能达到最好效果。

“温室气体”“全球气候变暖”，能源短缺问题日渐突出，发达国家对建筑节能方面十分重视，在推行建筑节能举措方面较为成功，且建立了完整的建筑节能体系。目前，发达国家均已建立了健全的建筑节能相关法律法规、标准体系，建立了建筑节能全过程的监管机制，通过行政和法律手段，在建筑规划设计、施工、监理、竣工验收、调试、运行管理等多个环节进行建筑节能管控。早在在70年代美国就制定了一系列节能法律法规，颁布了《新建筑节能暂行标准》、《新建筑物节能设计及评价标准》、《节能规范》等标准和规范；法国也先后颁布了《住宅建筑节能法规》；加拿大在1972 颁布了《新建筑物节能法》；德国在1976年颁布了《建筑物节能法》，瑞典实行了强制性的节能法规；日本更是节能体制最为完善的，它从政府到地方都建立了一套完备的能源管理机构和咨询机构，专门研究节能问题，此外又普遍建立了民间组织节能中心，彼此交流经验。这些发达国家还采取了积极的宣传贯彻节能激励政策，以政策推动建筑节能发展，如德国、丹麦、波兰对既有建筑节能改造提供补助，日本对建筑节能研究成果实行补助, 瑞典政府贷款支持建筑节能研究，美国采取多样化的政府扶持举措等等，以此调动社会各方参与建筑节能工作的积极性。建筑节能，重在宣传引导，一要靠政府，二要靠社会力量，通过政府推广普及, 社会力量宣传和相关培训普遍，此外，建立沟通交流平台，即时分享前沿研究成果与技术，鼓励更多人员参与围护结构节能讨论与相关学术交流，让节能理念渗透到人们的生活习惯中，成为一种生活方式。正是因为发达国家普遍对建筑节能技术的研究的重视，以至于节能技术层出不穷，节能检测及评估体系不断完善。以美国为例，美国有劳伦斯伯克利国家实验室，其下属有多个实验机构，分别从事新型建筑节能材料、围护结构节能方案等相关研究，并通过企业将研究成果及时转化为生产力，由此彰显他们对建筑节能的不懈追求。

发达国家在围护建筑节能研究方面，处于较高水平。围护结构的节能，是建筑节能有效的途径，而发达国家围护结构节能研究与应用一直处于领先地位。德国通过研究建筑材料的制造能耗、制订建筑物围护结构各部位热工指标和CO2度排放量的指标，在建筑节能方面取得了良好的成效。美国推动建筑节能从两方面入手，一是建筑物本身的热工性能，即通过提高建筑围护结构的保温隔热性能、门窗的密闭性能和充分利用通风、太阳能、自然采光等措施来降低采暖和空调的能耗；二是提高建筑物内的能耗系统及设备的能源利用效率。英国在建筑节能中采取的技术措施主要有三个方面：一是采用构造措施，提高墙体、屋面及门窗的保温性能，房顶大部分是坡屋顶，屋面采用聚苯、玻璃棉或岩棉为保温材料，外墙均为复合墙体，以内保温居多，建筑物开窗面积普遍较小且多是双玻璃保温窗；二是以建筑吸热保温材料为媒介，利用冷热空气的自然交换，达到对太阳能的利用；三是改进供热系统。发达国家节能建筑的发展极为迅速，无论是围护结构构造的研究、设计优化，还是新材料应用，都已形成了完整的节能建筑产业化体系。

尽管国内国外围护结构节能研究都有取得了较大的进步，但是关于建筑节能的研究还任重道远。无论是国内还是国外，一方面，随着经济和建筑业的高速发展，相当大部分既有建筑还远远未达到节能标准，而新增的巨量建筑，也仅有少部分按建筑节能设计标准建造，绝大部分还是高耗能建筑，另一方面，随着人民生活水平日益提高，追求高舒适生活伴随的空调、采暖以及家电的高频使用，建筑能耗必将持续上升。因此，建筑节能研究将发挥及其重要的作用，各国对建筑节能方面也会越来越重视，在未来，围护结构节能研究定能更先进，以更好促进资源可持续发展。

B. ^范文提纲格式

一、绪论

（一）研究背景及现实意义

（二）国内外建筑围护结构节能现状

（三）研究内容和方法

二、围护结构与建筑节能关系理论综述

（一）围护结构概念

（二）建筑节能概念

（三）围护结构与建筑节能的关系

（四）围护结构对建筑节能的重要性

三、围护结构对建筑能耗的影响

（一）建筑外墙对建筑能耗的影响

（二）建筑门窗对建筑能耗的影响

（三）建筑层面对建筑能耗的影响

（四）新材料与新工艺对建筑能耗的影响

四、围护结构节能的对策

（一）建筑外墙隔热保温控制

（二）建筑门窗隔热保温控制

（三）建筑屋面隔热保温控制

（四）建筑窗墙比控制

（五）新材料与新工艺选择

五、围护结构节能实践（工程案例分析）

（一）工程项目概况

（二）实践存在的问题

（三）围护结构节能方案

（四）DeST-h模拟建筑能耗分析

（五）小结

六、总结与展望

（一）总结

（二）展望

致谢

参考文献

C. 参考文献

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