关于夏热冬冷地区既有建筑节能改造技术的研究_开题报告

研究背景

随着经济社会的快速发展，人们对资源的需求量也日益剧增。而能源却是有限的。进入二十一世纪以来，发展与能源的矛盾日益加剧。

吉琳娜在《建筑节能技术选择及其研究》中提到我国能源总量与能源消费总量每年均呈递增趋势，且能源消费总量增幅大于能源生产总量，说明我国能源消费需求越来越大，形成供不应求的局面。能源短缺问题已经成为制约我国经济增长和社会可持续发展的重要因素，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展成为我国节能工作的最终目标。从相关统计数据中也可得知，建筑总耗能和社会总耗能都呈现出逐年增加的趋势，建筑能耗占社会能耗的比例也在逐年增大，建筑能耗增加的速度大于社会能耗增加的速度。另有数据表明建筑能耗在我国全社会中断总能耗中所占的比例已经达到30%左右，最终它会稳定在终端总能耗40%左右。建筑作为能源消耗大户，更要重视建筑节能工作的展开，能缓解能源短缺的局面。能源紧张已成为影响我国国名经济发展和国家安全的重要问题，建筑节能更是国家节能工作中的重中之重。

国内外研究现状综述

（一）建筑节能技术及其发展

1、国外建筑节能发展

（1）发达国家建筑节能主要经历了三个发展阶段:

一、限制用能阶段。1973年发生了石油危机，发达国家迫于能源短缺最早提出了建筑节能。当时的建筑节能实质就是限制用能，此方法虽然缓解了能源危机，但造成了当时建筑室内环境的不健康。

二、提高用能效率阶段。随着对建筑环境舒适度要求的提高，舒适建筑向健康建筑发展，“提高建筑中的能源利用效率”最初概念由此产生，提高用能效率成为建筑节能新的方向。

三、绿色建筑阶段。绿色建筑是前两个阶段的科学发展，更加强调全寿命周期的节能，污染的较少以及建筑室内外环境的和谐与舒适。此阶段，发达国家更注重被动节能技术及可再生能源技术的利用，大量的“零能耗”建筑从理论走向实践。

（2）我国的建筑节能发展

我国的建筑节能发展也可以概括为以下三个阶段[1].

一、建筑节能初引进和规划阶段。这一阶段即上世纪80到90年代，针对我国建筑节能进行了初步规划提出实现30%,  50%,  65%“三步走”节能标准。期间北方的采暖节能开始起步，并制定北方采暖的设计规范和实施((民用建筑热工设计规范》对全国进行热工划分。该阶段国内首次对节能进行立法，开始认识到建筑节能的重要性。

二、北方建筑节能发展和分气候区节能起步阶段。这阶段是指 21 世纪初，“十一五”之前。该阶段节能工作的中心主要在于减小北方采暖能耗，同时也开始注重全国不同气候区宜适用不同的节能标准，制定了夏热冬冷及夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准和关于公共建筑、采暖通风空调设计的一些规范。

三、全面推行建筑节能阶段。该阶段始于“十一五”，国家把节能减排作为国家基本国策，全面实行 50%建筑节能标准，其中各特大城市和部分大城市率先实现节能 65％的标准。严格控制新建建筑的节能设计，北方全面实行供暖分户计量改造，开始注重夏热冬冷地区建筑节能工作。在全国实行示范工程，以点带全，此阶段是必将我国的建筑节能工作推广的关键时刻。

（二）国外建筑节能改造技术

欧洲等国家自上世纪 70 年代石油危机以来就分别从政策、技术方面积极推行建筑节能工作，不断加大节能改造投资，提高改造建筑的节能标准。

发达国家非常注重外围护结构的保温隔热性能，且理论和实践研究成熟。外墙改造方面，目前，欧美国家普遍采用岩棉、有机保温板等做外墙保温材料，并实现高于25年的耐久年限另外，欧美国家注重同样适用于外墙改造的新型保温材料的研发，Nussbaume[2][3]等对真空保温板的性能和采用了该技术的建筑进行了研究。麻省理工学院致力于廉价、施工方便的薄保温层和可持续发展材料的研究，并设想采用二氧化硅气凝胶实现良好的保温效果，且开展了适用于发展中国家的保温材料的研究项目。国外对外窗和遮阳技术也展开了大量研究，欧美国家建筑外窗的传热系数最低可达1.3  W/(㎡·K)，且四层中空玻璃已逐渐代替双层中空玻璃，间隔气体也从一般的空气过渡到的惰性气体，具有良好的保温隔热性能和采光等性能的低辐射玻璃已被大面积推广，并研制出可调节玻璃颜色的深浅的智能玻璃[4]。屋顶节能改造技术同样是也是节能改造的重点之一，国外普遍采用轻质泡沫板做屋顶保温材料，以坡屋顶、双层屋面或屋面绿化结合的方式改善屋面保温隔热性能。

除围护结构节能技术外，欧美国家非常重视可再生能源的利用。罗马儿童博物馆就是使用可再生能源节能改造的成功案例。该馆原本是一座废旧的车站厂房，在屋顶改造中把总功率 15KW的光伏板与天窗、外遮阳系统进行了有机结合，成功实现太阳能光伏设备与建筑设计的融合，屋面改造不仅成为该建筑最大亮点，也起到很好的展示和教育意义[5]。

（三）国内节能改造技术

80 年代保温技术推广到我国以后，我国将一些工业保温技术进行改良，用于外墙内保温，但随着节能要求的提高，内保温逐渐不能满足要求。90 年代开始，外保温技术逐渐发展起来，我国自主研发了膨胀聚苯板薄抹灰外保温系统以及该列的有机保温材料薄抹灰外保温系统。为了规范了外墙外保温技术的应用，我国于 2004 年发布了《外墙外保温技术规程》，从此，外保温技术成为了节能改造的重要技术之一。对外保温技术的理论研究进一步验证了该技术的优点，使我国的外墙节能技术研究和应用成熟起来。如张君[6]对内保温墙体及外保温墙体温度应力的数值模拟结果进行了比较，发现外保温墙体更有利于保护结构层，结构层温度受力更小；杨秀燕[7]分析了导致膨胀聚苯板薄抹灰外保温系统出现裂缝的原因并提出一些解决方法及策略。随着建筑节能要求的提高，建筑节能的理论研究方向更为广泛。针对地域运用问题，郁文红[8]以华北地区为研究对象，进行了该地区建筑节能理论与应用研究。

门窗改造技术主要体现在门窗选材方面。目前，我国的门窗选型已经多样化，总体市场占有率最高的三种为塑钢窗、断热铝合金门窗和玻璃钢门窗。而玻璃材料也已经由普通透明玻璃发展到中空玻璃、真空玻璃、热反射镀膜玻璃、Low-E玻璃等。为实现更好的保温隔热效果市场上节能窗户采用多腔框体、断热铝合金窗框，使用低导热的密封条和填充惰性气体的中空玻璃等措施。同时，遮阳技术也逐渐成为节能的重要技术之一，建筑幕墙遮阳技术已经被广泛应用。

我国早期屋面隔热性能极差，多数采用平屋顶且基本不设置隔热层，所以屋面改造也非常有必要。非采暖地区屋面开始架设隔热层或使用浅色隔热涂料，防水性能较好的倒置式屋面已经成为最常见的屋面做法。目前，随着国家对绿色建筑的重视，绿化屋顶也逐渐进入人们的视野。1999 年到 2006 年期间，上海共计对 13406 幢旧住房进行了平屋面改坡屋面的改造[9]。

2006 年，南京开展了 10 幢既有公共建筑的节能改造试点项目[10]，试点项目通过外墙、屋面、门窗改造并结合一些新技术如屋顶绿化、太阳能及地源热泵系统应用等，最终竣工验收后的试点项目均满足现行的节能、环保要求，为同类建筑节能改造积累了宝贵的经验。

华中科技大学建筑与城市规划学院改扩建工程是我国典型的节能改造案例，该改造建筑还被称为中国特色零能耗建筑。建筑墙体、屋顶和外窗均采用其自主研发产品，外墙及屋面外层布置太阳能光伏板，光伏板与墙体及屋面间留有空气层，南向中空玻璃窗上增加活动遮阳附件，东、西、北向外窗则在普通中空玻璃窗上增设侧向遮阳附件。另外还采用了智能控制式竖埋管地源热泵系统、热回收地板新风系统的可再生能源集成技术[11]。  该项目充分考虑了夏热冬冷地区的气候条件和地理条件，也考虑了技术推广的可能性，在该地区既有公共建筑节能改造中具有一定的示范指导作用。

建筑节能改造技术研究的意义

荆昱皓、荆明慧在《房屋建筑节能施工技术初探》中指出在我国，房屋建筑工程节能的范围主要集中在建筑物采供暖、建筑物照明等方面。建筑节能的重要性主要体现在以下几个方面，首先，房屋建筑工程节能可以有效地降低各种资源的消耗，有利于促进社会经济的快速发展；其次，建筑节能可以有效地保护生态环境，在建筑行业中，建筑供暖所排放的废弃物是造成环境污染的重要原因；最后，建筑节能可以给建筑行业带来更多的经济效益，有效地促进房屋建筑工程施工企业的发展。房屋建筑中的节能主要强调的是能源节约，现在房屋建筑施工中应用最广的节能技术主要有太阳能和天然材料等可循环资源。因此，房屋建筑工程节能施工技术不是一个单一的施工技术，所涉及的其他技术很多，具有很强的带动意义和作用。

B. ^范文提纲

引言： 

一、绪论

（一）研究背景

（二）引出课题

（三）研究步骤

二、夏热冬冷地区既有建筑围护结构节能改造技术

（一）夏热冬冷地区外墙体节能改造技术

（二）夏热冬冷地区外窗节能改造技术

（三）夏热冬冷地区屋面节能改造技术

（四）可再生能源应用技术

三、夏热冬冷地区既有建筑节能改造案例

（一）宁波市城乡建委培训中心节能改造项目

（二）华中科技大学某教学楼改造工程

四、结论与展望

C. 参考文献

[1]马宏权，龙惟定，朱东凌.我国建筑节能的发展思考[J].  建筑热能通风空调，2009(2)：29-50.

[2]Vakuum-Isolations-Paneele im Gebaeudesektor.Institut fuer En-ergie FHBB-Schweiz,ZAE-Bayem-Deutschlad [J] . 2005 (12):1-21.

[3] Nussbaumer T,Wakili K G,TannerC.  Experimental and numerieal investigation of the thermal performance of a protected vaeuum一insulation system applied to a conerete wall Applied Energy,2006,83(8):841-855.

[4]J.M.Gallego.Variable Solar Control Glazing.Presentation at the joint CIBSE/BRE/RIBA Seminar.New Light on Windows, London, 1996, 86-90

[5]刘少瑜，杨峰.旧建筑适应性改造的两种策略:建筑功能更新与能耗技术创新[J].建筑学报，2007,(6):61-55

[6]张君，高原，黄振利.内外保温墙体温度应力对比分析[J].哈尔滨工程大学学报，2011, 32 (7):895-905.

[7]杨秀燕.EPS薄抹灰外墙外保温系统的开裂成因与对策研究[D].济南:山东建筑大学，2011.

[8]郁文红.建筑节能的理论分析与应用研究[D].天津:天津大学，2004.

[9]梁冠华.既有住宅建筑节能改造的特点及技术性举措[J].住宅科技，2007(5):43 

[10] 张良坷，杨海全.南京市既有建筑节能改造初探[J].建筑节能，2008(4):51-53

[11] 余庄.利用可再生能源的中国特色零能耗建筑一华中科技大学某教学楼改造工程[J].建筑学报，2010 (S1):124-126.

[12]荆昱皓,荆明慧.房屋建筑工程节能施工技术初探[J].中国新技术新产品,2015(05):95.

[13]吉琳娜. 建筑节能技术选择及其政策研究[D].西安建筑科技大学,2008.