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近年来,环保是一个经久不衰的话题,发展节能建筑也是环境保护的需要。建筑行业是一个高耗能的行业,也是一个容易产生垃圾的行业,在生产过程中,产生出来的废水废渣废气等垃圾如果不能得到及时的处理就会对周边环境产生不小的污染,这些污染对人民的生命健康安全产生了严重威胁,如近年来愈演愈烈的雾霾,数值越来越大的PM2.5已经超出了人民的忍耐程度。所以,建筑行业的环境保护已经已经引起了人们强烈的重视,而加强建筑节能设计也是一条必由之路。
2我国可持续发展战略的需要
可持续发展战略是我国现在的经济发展所坚持的重要战略之一,可持续发展要求不仅要考虑到建筑行业现在的利益,更要兼顾到其长远利益,好的建筑节能设计一定是能够不断满足行业的长远发展需求,不能满只足于现有的利益,图一时之好而牺牲了长远利益。可持续发展原则还要考虑建筑行业的发展和能源节约的统一性,把建筑节能工作落到实处,不能让建筑节能影响建筑行业的正常发展,经济发展不能影响建筑节能,建筑节能也不能制约经济发展。
3当前建筑设计中节能的设计
3.1设计之合理选址
建筑设计首先遇到的问题就是建筑地理位置的选择,建筑的选址是一件很重要的工作,要进行充分合理的勘察检测,综合各位置的自然环境、社会环境等因素进行考虑,最后选择最优的位置。建筑的选址要考虑以下几种要素,首先是气候因素,建筑设计想要达到节能的效果,必须考虑气候因素,保证气候环境在建筑使用周期内处于持续的稳定状态,以避免由于气候环境频繁变化而消耗大量的能量。其次是环境因素,任何建筑的选址都以环境为基础,所以在建筑选址时一定要考虑好环境因素,要以不破坏环境为原则,进而能够保护环境,最终能够达到节能的目的,提高能源的利用率。
3.2设计之建筑规划和设计
规划设计是节能建筑设计的关键部分,在进行这部分设计时要充分考虑以下几个要素。首先是建筑当地的环境,包括当地的历史、风俗等,结合当地的具体情况,坚持因地制宜的原则进行建筑节能设计。其次是建筑物的形态和布局,这些因素会影响建筑的采光和通风,科学合理的设计可以保证建筑物能够获得充分的阳光、保持良好的通风,这也是居住者在购房时非常关心的问题。再次是季节因素,由于冬季太阳高度角最小,所以楼间距要根据冬季的情况进行安排,才能保证一年四季楼房最底层的住户可以见到阳光。在设计的过程中,节能建筑设计要充分考虑如何充分利用自然环境来降低能耗,提高能源的利用率。
3.3选用性价比高的节能技术
随着人们需求的增加,建筑节能设计方案已经出现了不少,如何选择性价比最高的节能技术也是我们需要探讨的问题。目前建筑行业流行的节能技术要么造价高,要么质量低,所以要权衡利弊,通过比较选择一些性价比高的节能建筑设计方案。例如可以充分利用太阳能进行发电,既能起到较好的环保效果,又能最大程度的节约能源。同时在选择建筑节能设计方案的时候要结合当地的经济发展水平,不能一刀切。
3.4建筑设计中进行合理的外部环境设计
建筑设计时,建筑外部的环境设计至关重要,因为单纯的建筑进行节能技术应用,要是外部的环境影响较大,也会直接导致节能效果的下降。因此,根据每一个建筑功能的需要,通过合理的外部环境的布局设计来完善现有的微气候环境,为建筑节能创造有力的环境。最基本的设计就是在建筑周围进行相关的绿化,改变周围的微环境,以降低噪音,阻挡风沙,净化空气,降低温度。同时可以在不破坏周边整体环境的情况下,人为进行仿自然环境的打造,例如建造人工湖等,目的也是通过改变建筑周边的微环境,降低建筑对能源的消耗,达到节能的目的。
4结语
新型农村社区绿色建筑设计不是简单的绿化建筑、不是城市建筑的翻版、不是单调的“千村一面”,而是从合理的建筑平面设计、适宜的建筑体型设计、热工性能良好的围护结构设计上把握,并走有地方特色的绿色建筑设计之路,达到节能的目的。
1合理的门窗设计
在建筑围护结构总能耗当中,建筑门窗的能耗占其50%。门窗为建筑物保温性能最薄弱的部位,因此提高门窗的保温性能是保证建筑物节能的重要途径。1)增加窗户的气密性。为减少对流热量传递,门窗的密封性能良好,在建筑节能设计标准中,门窗的这种性能是通过气密性能来表示的。另外,建筑物的换气功能不应靠门窗的缝隙来满足,而应依靠可控制的建筑构造和门窗的换气结构来实现。2)减少传热量。为减少热量通过热传导传递,门窗材料应选用低导热系数的材料,在建筑节能设计标准中,门窗的这种性能是通过传热系数来表示的。K值用来衡量窗户的传热系数,K值越小则传热越小。从改善K值和抗冷凝能力看,主要采用低辐射玻璃、惰性气体和中空玻璃的暖边技术,以及低传热系数的窗框材料3)设置建筑遮阳构件。为减少热辐射传递,需门窗具有较好的遮阳功能,在建筑节能设计标准中,门窗的这种性能通过遮阳系数来表示。设置建筑遮阳构件时,水平遮阳板两端出挑和垂直遮阳板上端出挑对遮阳系数的影响明显,出挑长度越大,遮阳效果越好。也需根据建筑立面效果,确定合理的外挑长度。4)控制各立面的窗墙面积比,避免不利形式。窗墙面积比反映房间开窗面积的大小,从降低建筑能耗的角度出发,必须限制窗墙面积比。飘窗、落地窗美观精致,但是飘窗是隔热保暖的大忌,其采暖和空调能耗大,北向卧室、起居室都不应当设置飘窗,否则冬季易出现结露、淌水、长霉等问题,影响房间的正常使用。另外冬季房间中窗户的温度最低,下降气流大多集中在这周围,如果在窗下安装大小合适的散热器,可以阻止冷辐射及冷空气环流,因此落地窗宜少开。5)在建筑的主要出入口设置门斗。寒冷地区建筑物不宜设置开敞的楼梯间和外廊,其出入口宜设起分隔、挡风、御寒等作用的门斗。
2外墙外保温隔热设计
外墙外保温相对于内保温的优点有:1)适用范围广;2)保护主体结构,延长建筑物的寿命;3)基本消除了“热(冷)桥”的影响;4)有利于室温保持稳定;5)使墙体潮湿情况得到改善;6)有利于提高墙体的防水和气密性;7)便于旧建筑物进行节能改造;8)可减少保温材料用量;9)增加房屋的使用面积。
3屋面保温隔热设计
普通屋顶处的温差传热耗热量较大,夏季室外热量传入室内较多,冬季室内热量向外流失较多。为使屋顶有明显的隔热作用,降低热岛效应,需注意以下方面:1)建筑设计达到通风采光要求;2)屋面采用遮阳构件;3)考虑倒置式屋面构造形式;4)屋面保温层不宜选择松散密度较大、吸水率大、导热系数较高的保温材料;5)对屋顶进行绿化。
4太阳能的运用
1)太阳能热水器。多层住宅建筑能满足屋顶太阳能集热板空间要求,适合大面积推广应用。高层住宅建筑由于屋顶太阳能集热板可容纳空间小,难以支持高层所有住户,而集热板壁挂式技术不成熟,存在安全隐患。2)公共区域太阳能照明。采用太阳能光伏照明技术,以太阳能光电转换提供电能,供庭院灯、草坪灯、楼道灯等进行照明。
二结语
建筑工程本身就是一个巨大的消耗工程。在建筑工程的所有能耗中,建筑过程中产生的能耗和使用能耗最主要的两种能耗。在建筑过程中产生的能耗主要分为材料能耗、设备能耗、生产运输能耗和施工能耗;使用能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、日常工作和生活产生的能耗。从能耗的分类来看,建筑能耗是一个系统的复杂工程,由多个部分组成,无论在建造过程中还是在使用过程中都会产生各种各样的能耗。因此,采用节能环保的建筑技术设计必须兼顾这两大方面,在保证建筑工程正常运转的情况下,提高建筑的利用率,加强节能环保技术和现代科技的运用,在建筑设计、房屋设计和暖通设备、运输设备的设计中要统筹考虑,以提高能源利用率,实现节能环保的目的。
2节能环保建筑设计设计的背景
2.1建筑产业能耗巨大,具有巨大节能空间
建筑工程是一个能耗非常大的产业,与交通运输业、工业并成为三大能耗巨头。作为世界上最大的发展中国家,每年城镇化建设都有大量的建筑项目拔地而起,据初步估计,我国每年新增20亿㎡的建筑面积,同时也消耗了世界上约四成的钢筋和水泥,这些能耗加起来是全国总能耗的35%左右。建筑能够是一个关系国际民生的重要产业,而我国所有建筑项目中,约9成以上的项目都是高能耗建筑产业,只要将一些不必要的能耗降低,就能极大地释放大量的建筑产业和能耗。
2.2我国的建筑产业化水平较低,节能水平远远低于世界发达国家
据住建部的一项统计,我国建筑节能系数在国际上仅仅处于中下游水平。通常来说,很多建筑保温、散热性能都普遍较差,外立面的隔热保温效果是同纬度发达国家的五分之一,屋顶保温散热为四分之一,门和窗户的散热率是发达国家的四到六倍。从这些数据看,我国建筑行业节能环保的需求和市场非常大。
2.3科学发展观和可持续发展的国策
中国建筑行业的发展现状是当前中国经济、社会发展的真实写照。虽然我国很多大城市高楼耸立,现代大都市写字楼、商场无处不在,但是我国人均建筑空间却极不均衡,人均资源分配不足,同时我国大部分地区又处于季风气候局,居民对于改变冬季寒冷、夏季炎热的需求也较为迫切,使得建筑节能环保较为迫切。同时,为了有效贯彻和落实可持续发展和科学发展观,全面实现建筑节能环保的要求,必需实施建筑工程的节能减排,以缓解当前我国不断加剧的因能源问题而引发的经济和社会矛盾。
3建筑项目节能环保建筑设计的实施策略
3.1选择合理的项目地址
建筑项目是一个与人密切关联的场所,因此首先要根据人们的喜好选择合适的项目地址,不能简单贪图经济效益而忽视社会和环境效益。通常要根据备选地的自然环境、地形地貌、地质条件、水文条件等综合因素考量,经过系统论证和评估之后,还要保证整个项目不破坏或微破坏原有自然环境,借助当地资源,进行土地开发。
3.2设计合理的朝向日照及朝向
选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向均满足夏季防热和冬季保温是困难的,因此,只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出这一地区建筑的最佳朝向和较好朝向,尽量避免东西向日晒。
3.3建筑项目主体结构的设计
建筑围护结构组成部分(屋顶、外墙、门和窗、遮阳等设施)的设计对建筑能耗与用户所处热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传入室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑冷、热消耗。
3.3.1建筑屋顶的节能设计屋顶是住宅第五立面,对建筑造型起着重要作用。住宅做斜坡顶屋面,可借助屋面坡度与日照斜率相接近的特点,可再降低住宅顶层的层高。在维持平屋面住宅日照间距的条件下,既取得了改变建筑轮廓、有效地解决了屋面防水和扩大屋顶部位使用空间的效果;也减少了住宅之间的日照间距,节约了建设用地。平屋顶可采用北向的退台,既获得露天活动空间,也可缩小日照间距。
3.3.2建筑墙体和外立面的节能设计建筑墙体作为整个项目的主要设计,它的基本性能决定着整个建筑物的节能减排效果,因此,它是建筑节能设计的重中之重。一般来说,建筑墙体和外立面通常起到防潮、防水、隔热、保温等作用,建筑材料的选择直接关系到它的基本作用。作为建筑墙体和外立面的基本作用,保温性能直接关系着整个建筑节能减排的效果。实践证明,通常单一的墙体难以完全做到隔热、保温作用,因此在设计中,尽量选择空心砖或者复合墙体,实现多重防护。
3.4有关建筑材料的节能设计
建筑材料的节能环保是建筑项目进行节能减排的重要方面,它是整个建筑物的物理组成部分,也是建筑节能环保中的关键一环。在建材的选择中,首先要选择节能、环保、经济型材料,积极应用具有较高科技含量的新型建材。同时,在建筑过程中,也要注意节省材料,合理利用建材,提高建材的使用效率。
3.5积极使用新型能源
新型能源具有环保、低能耗的特性,通常情况下,风能、地热、太阳能是新型绿色建筑中比较常见的能源。目前,人们对太阳能的利用随着科技的进步也在不断提高。太阳能具有清洁、体量大、不会造成环境困扰等特点而被人们津津乐道。虽然现代科技取得了长足的进步,但是人们所能利用的太阳能却只占太阳能源的很少一部分。当前,建筑项目中,主要利用太阳能采暖和制冷。太阳能取暖主要是利用太阳能加热水,利用热水的循环作用相建筑物供暖。而太阳能制冷则要利用太阳能制冷压缩机进行吸收或吸附制冷。压缩机将太阳能转换成电能,再用电能驱动,进行压缩制冷。风能也是人们所喜闻乐见的新型能源之一。自然风通过在建筑物内的流通实现制冷。通常使用风能供冷的季节是自然风出现季节过度或黑白过度的时期,利用自然风进入压缩机实现驱动通风蓄冷,这样既节省了电能,也不会对自然环境带来任何污染和破坏,同时还能有效改善建筑物内空气质量。当然,地下水也是暖通空调的重要环保伙伴。利用地热水的热能或冷源对建筑物供暖或供冷,是当前非常流行的供暖方式。
4结语
根据现今建筑情况得知,对居住环境有着重要影响的是太阳辐射和空气流通。因此降低太阳辐射和加强房屋通风是建筑规划节能的重要发展趋向。建筑规划设计的考虑要素是房屋的朝向、房屋的间隔和房屋间的组合。满足人们居住要求,在房屋建设中第一考虑的因素是朝向,朝向要和本地夏天季节的风向相同,房屋区的入口风和出风口要与主导风相结合,这能够加强房屋的通风,也能提高人们居住的满意度。而房屋排列要北高南低、南小北大的原则,这能够让人们接受,在夏天的时候所吸收的太阳辐射少,就可降低空调的使用次数,在冬天的时候,受到的太阳辐射多,能够降低取暖机的使用次数,又可以降低能源资源的消耗量。第二考虑的因素是房屋与房屋之间的间隔,在满足日照的间距条件下房屋间隔可合理地加大,这可以加强房屋区的通风效果,亦能加快房屋和空气热气交替速度,快速将房屋温度降低,有利于降低能源资源的消耗量。第三考虑因素是房屋的组合以及经济因素,在满足日照、防火的条件之下,合理应用建筑物的自我遮挡和建筑之间的相互遮挡,这可让房屋减少吸收太阳辐射量。
2.节能与维护结构设计
无论是夏天隔绝热气还是冬天采暖,在建筑维护设计中门、窗、墙、屋面等结构都具有传热和空气渗透的性能,因此需要留意以下三点:
2.1建筑墙体的节能
墙体是建筑维护的主要组成部分,其采用的材料需要具有保温性能,能够降低建筑热量的消耗。目前所有的建筑外墙的厚度都取决于本地环境因素,均符合本地节约能源的需求。然而由于建筑技术水平逐渐提高,很多建筑企业都主张采用加气混凝土砌块,虽然这种材料的导热性能较低,但是能够降低一定的墙体传热性能。
2.2屋面节能的设计
由于建筑技术水平提升,建筑工程广泛采用高效保温材料,用膨胀珍珠岩取代常用的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩,可弥补传统技术的不足。总而言之,对于屋面节能要注意以下2点:
(1)屋面的保温层要选用吸水率低的保温材料,可防止保温层吸水过多,而使得保温性能失效。使用吸水率低的保温材料,需要在屋面上设置排气孔来将保温层中难以排出的水分排净。
(2)屋面的保温层需要选用密度小、导热系数低的保温材料,这种保温芯板实施简易,价格便宜,能够降低环境的污染。保温芯板是柔性制品,无论是平面屋面还是曲面屋面,都适用的,在建筑工程的保温性能更为显著。
2.3门窗节能设计
外门窗是房屋能源资源消耗量最大的部分,其消耗量占房屋总能源资源消耗量的百分之四十,因此在确保日照、通风和景观的条件下要减少房屋外门窗的面积,提高房屋外门窗的气密性,加强保温性能,降低空气渗透性能,这可使得外门窗的传热性能降低。对外门窗设计的时候要注意以下3点:
(1)设定窗墙的比例窗墙比例指的是房屋窗户面积和房屋整体面积的比例。对于房屋朝向不相同,窗墙比例亦不会相同,朝向南方的其比例不得超过百分之三十五,朝向东西方的其比例不得超过百分之三十,朝向北方的其比例不得超过百分之二十。
(2)合理选择窗体材料在北方的窗体材料主要是塑钢和铝合金,但是木、塑料和铝合金的成本太高了,在当代的建筑广泛采用塑钢,因为其成本较为合理。能够提高窗户的节约能源的效果可采用合型的剥离。
(3)房屋外门与阳台门的设计在东北,具有保温和防盗性能的是外门和阳台门,房屋外门和阳台门都有一面夹板门,其夹板门中间放进玻璃棉或者矿棉等可视为保温层,其节约能源的性能十分好。
3.周围环境的设计与建筑节能
3.1绿化设计师基础
低碳、环保是大家一直所关注的课题,而绿化是直接有效的措施。绿化能够有效降低环境气温,特别是在夏天,不仅可以提供遮阴纳凉的地方,还可以防止阳光照射地面、建筑物墙面的照射。通过多次试验,夏天树林或者草皮的温度要明显低于普通地面温度2-3度。在12点到15点的升温时间段,周围绿化比较好的社区房间内温度明显要低于绿化较差的。不同的建筑绿化区格局布置的方式对节能的情况也有所差异,特别是顶部和墙体绿化对室内温度有很直接的效果。在树木种类的选择上来,高大的乔木会降温效果较为显著,与灌木组成有足够量的绿化带,提高居住的生态环境。
3.2建筑外部的遮阳设计
建筑外绿化,能避免阳光直接照射到室内,能够防止部分阳光辐射到建筑外墙,对室内降温有很大帮助,从而实现节能的目标。在实际操作中,要科学地设计外遮阳方式。设计与建筑物的朝向有着相当直接的关系。以窗户为例,花格还是比较好的遮阳方式,同时还有窗帘、挡板等多种方式,对于建筑物的外墙和屋面的降温,同样可以采用栅格、瓷面反射、绿化这些相对有效的措施,除此之外,遮阳板的布置要合理,以免影响室内空气流通。
3.3合理运用再生资源
从目前发展的情况来看,全球不可再生资源非常紧缺,因此,必须要对环境保护引起重视,发展和提高可再生能源的应用技术。风力、水力、太阳能都是值得发展的,只要运用得当,会有非常好的节能效果。建筑内装置“太阳能烟囱”,可实现在无风环境下的自然通风。更多的还有太阳能热水供应系统、供电系统等,都是可以高效节约能源减少污染的好办法。
4.应用建筑节能在建筑设计中的意义
在社会经济发展和城市建设发展前提下,中国当今的建筑都是高能源消耗的建筑,这不但浪费已短缺的能源资源,而且会破环和污染当今环境。以当代建筑为例,当代建筑能源消耗包括照明、空调、采暖、热水和家电等,当代建筑施工的主要根据是建筑设计,施工质量和建筑能源消耗量取决于建筑设计水平高低。为了能够满足社会发展的需求,就得应用建筑节能,在提升建筑设计的水平的同时也要确保降低建筑能源消耗量,这不仅能够降低环境污染问题发生和降低能源资源消耗量,而且能够促进当代建筑行业的发展,提升建筑行业的市场竞争力,有利于建筑企业的转型和升级,更有利于建筑行业的发展。
5.国外居住建筑节能技术应用概况
5.1美国居住建筑节能概况研究
美国推动建筑节能技术发展主要有以下2个方面:
(1)加强建筑物的热工艺性,也就是说加强建筑物围护结构的保温隔热性能,为了降低采暖和空调的能量消耗,要合理使用自然元素-太阳能等;
(2)对建筑物的能量消耗系统进行改善,并且提高能源资源的利用率。为了能够持续发展建筑节能技术,美国政府为建筑节能制订了标准,并且设立建筑节能协会,由此可见美国对建筑节能技术是十分注重的。
5.2英国居住建筑节能概况研究
从英国并不缺自然资源,为了使经济能更加长期稳定的发展,英国也很重视这方面技术的开发,英国人在设计新房子时,内部全部都是采用双层玻璃以及保温墙体,供暖也是采用双管路,每一组暖气片均安装调节阀,以使热量可以自由调节,以免浪费。该国现在比较大力度地推广被动式太阳房技术,这种技术可以很好地利用太阳能来实现节能目的。
5.3澳大利亚居住建筑节能概况的研究
澳大利亚虽然具有特殊的地理环境,当地的气候全年都很温和,但是当地的居民仍然非常注重建筑的节能。他们极为提倡在设计楼宇时尽可能地利用自然的通风采光,采用调光板等方式来增强室内的自然光线,提高居室的舒适性。而且当地比较明显的特点是,在澳大利亚的大街上行走,古朴的特色突显出了这些建筑物的耐用性较强!所以,该地区的建筑物都比较稀,而且宽敞,这也是节能的一种表现。由于新建筑增加的速率比较低,相关的材料自然就被节约下来,同时这些老也继承了一定的文化价值,利用好这些旧建筑当然要比开发新的建筑,要更节约能源。
6.结语
1.1规划设计时的节能原则
由对建筑群整体进行初始规划之时,通过对自然光的合理利用,可使在冬季的取暖能耗得以降低。同时把空气中流通的自然风当作夏天降温的来源,通过对风速进行一定的控制,可显著降低建筑群整体的风扇、空调等用于降温的电器其电能的消耗量。并且,对建筑的户型、间距以及采光的朝向,要降低必要性不大的能量要求。
1.2建筑设计其自身的节能原则
对建筑的外形、内部构造和房间尺寸以及窗户朝向等要科学、合理的进行设计,使外部环境与房间能量的交换降低,减小损耗的系数,进而在降温与采暖两个能耗量最大的方面上使得节能的目标得以实现。
2在建筑实际工程中怎样设运用节能设计措施
2.1建筑中的基础节能设计措施
建筑在设计阶段节能的措施通常分成建筑形体设计、建筑结构的维护设计和屋顶节能的设计等措施。必须严格依据相关施工的标准来实施操作,不可偷工减料同时也不能以次来充好,如此方能使质量得到保证,使建筑节能得以初步实现。建筑的设计会涉及到自然地理环境以及建筑单体其体型、朝向、高度和间距等,对于道路网布局和广场绿地分布等均会对住宅区的微型气候产生影响,影响到建筑的通风与日照,进而也使建筑其能耗增多。建筑其体型与布局的优化设计需要和当地自然的气候特征、环境因素以及风俗文化等相关因素充分结合进行综合考虑。
2.2节能建筑中的遮阳设计
建筑遮阳的构件种类很多,怎样在其功效得到保证的同时节能也得以保证?以下简要介绍了实际工程中节能遮阳常用的形式通常有:水平式的遮阳设计可遮挡较大的高度角,由窗户上面射下阳光,此设计对南向窗口适用;垂直式的遮阳设计可遮挡较小的高度角,阳光由窗口的两边斜着射出来,对东北向及西北向的窗口比较适用;综合式的遮阳设计有较好的遮挡功效,可遮挡中等的高度角,阳光由窗口的两侧与上方斜射过来,在东南向与西南向的窗口比较适用。另外遮阳系统还有许多种形式,比如,人们常用的滑动、介于开、闭之间或折叠的百叶窗,以及可对叶片角度进行调节的遮阳窗帘、百叶窗等可调式的遮阳设计,夏天能遮阳,在冬天能减少晚上窗户的散热,使室内的热环境得到改善,有明显的节能功效,在建筑的设计中,这一大因素应该被考虑。
2.3建筑节能设计中绿化植物系统的运用
绿化植物的功效,可以净化空气以及遮挡阳光,也可滞尘降噪,在建筑主体设计上充分运用该措施可以使节能减排达到很好的功效。建筑绿化系统被分成屋顶绿化和垂直绿化以及空中花园等这几种形式:运用屋顶绿化,植被屋面是首选方式,但这一方式会产生载荷;运用垂直绿化方式,可达到隔热效果,使室内空气得到改善(根据统计:夏天通过对垂直绿化进行运用可使建筑室内降温3~4℃左右,使空调能节省耗电量的20%到40%左右,节能效果显著);空中花园,在设计中此法经常被采用,用户通常选择盆栽来对有限空间进行绿化,在设计中有时加设一些花槽、花池和花朵等,可使绿化空间得到有效增加。通过这些做法的结合运用,可以使建筑绿化的问题得以解决,且节能功效显著。
2.4住宅节能设计时对空间中空气对流的设计
对住宅平面布置进行设计时要注意:窗与门的户型、大小、位置的设计需要对穿堂风和空气对流的组织充分考虑,防止气流转折出现,使得气流均匀通畅。某小区通风示意图如图1。利用自然通风可以较好改善人体的热舒适并使气温降低,生态作用与节能效益非常显著。另外还需注意的是,通风的开口面积要保持平衡。在进行实际设计时发现,除了通风功效外,冬季对集热功效也很有利,向北朝向窗于北方可适当小些,而在南方的炎热地带则不应过小。窗户的开启方式,例如平开立轴旋转型窗,和活动型侧墙等均能对利用风向提升通风效果产生影响。
2.5仅能建筑中对围护结构和材料的设计
建筑其围护结构是由对空间进行包围的把室外与室内分割的装饰表面材料与结构材料构成,建筑的围护结构里,墙体、屋面、地面和门窗是建筑耗能的主要部位,能耗所占比例依次为墙体占24%,屋面占22%,地面占15%以及门窗占33%。建筑围护结构需要平衡采光与通风的要求,且对建筑地点相应的气候条件提供适宜的湿热保护。
2.6在建筑中景观节能设计的应用
在建筑中建筑节能与场地的景观设计相关密切。对景观进行设计是按照建筑所在的气候特点与纬度以及风向类型等来配置植物,在不同季节下为建筑物提供适宜居住的良好环境;同时还能与门窗位置相结合来设计绿化与场地,利用树木所带来空气的流动使建筑室内的通风效果得以提升。比如,在冬季建筑主导风向上通过对常绿植物的布置以做到防风功能;将落叶乔灌木布置在建筑的东西向上以起到遮荫作用;合理配置植物可使高层建筑间所受强风效果有效减弱。
2.7建筑其节能措施中其他需考虑的因素
(1)建筑的节能需要和居住的舒适性之间相统一,且建筑节能要采取因地制宜以及就地取材等适用性技术来使得成本得以降低,同时还必须要和地域气候的差异性达到统一,根据气候的差异选择不同类型的节能方式,并且还应注意建筑的体型,建筑的节能要求一方面是体型的系数要小,减小散热面,另外在冬季也需要太阳的辐射以得到更多的热能,特别是对冬暖夏热的地区,其建筑的通风散热对节能更加有利(通常来说北方建筑有较小的体型系数,在南方的建筑中则需对通风散热的性能多进行考虑,其体型系数不能过小,在北方建筑中对点式住宅少建或者不建,对散热面积尽量减少)。
(2)将新能源和建筑的节能相结合。
伴随着环保、节能概念不断的深入,用于节能的各种新技术其应用也渐渐得到了实施,例如,开发利用太阳能(利用太阳能进行光伏发电以及利用太阳能来热水等);自然,除太阳能之外,还能够按照建筑对地热地泵体系进行实地的应用以及利用生物能的气体进行供气供电,此外还包括风能的利用、雨水的综合、中水体系以及天然气和沼气等各类新能源。然而应用这些新的技术需要有个逐渐引导与完善的过程,这需要对其不断的进行探索、研究,使其可以被更好的应用和推广。
3结束语
当前高层建筑的数量逐渐增多,而高层建筑在冬天供暖时需要消耗大量能耗。在可持续发展理念的影响下,我国近年来建造了很多节能绿色建筑,这些节能建筑能够让住户在享受舒适生活的同时降低暖通空调的消耗。虽然我国逐渐提高了对建筑暖通节能的重视,但是我国现有的建筑节能技术水平与发达国家相比依然存在很大的差距。这就需要我们对建筑节能技术进行深入研究,明确建筑节能设计的基本原则,通过合理的建筑暖通节能设计降低建筑能耗。在建筑项目中暖通空调节能设计的基本原则包括以下几点。
1.1合理控制通风量以保障空气品质
在建筑项目中对暖通空调进行设计时,不仅需要让室内的通风量尽可能大,也需要对进排风进行合理控制,对室内气流进行合理组织,以达到消除室内异味、浮尘与细菌的目的。通过合理的通风控制,不仅可以并保障室内空气质量,改善住宅的居住环境,也符合节能的要求。
1.2保障室内的热舒适度符合要求
室内热舒适度的影响因素包括温度、风速、湿度以及辐射温度等。在对暖通空调进行设计时,就需要对这些影响因素进行分析,通过巧妙组合保障它们的合适比例,进而满足室内舒适度。例如,由于建筑围护结构具有一定的热传导性,可以借助该部分降低室外温度变化对室内的影响,营造良好的室内微气候。
1.3保障局部与整体设计的协调性
对于人口较为密集的建筑如写字楼等,可以采用集中供暖的方式来减少能耗。但是在对建筑进行整体暖通设计时,也需要满足个体需求的差异性,保障节能控制有一定的弹性空间。在对暖通空调进行设计时,首先保障每个房间能够独立进行温度调节,然后再对分户热量进行合理设计。
2建筑设计中有效应用暖通节能技术的措施
2.1明确暖通空调的设计参数
建筑设计中暖通空调产生能耗的大小不仅与当地的气候变化有关,也取决于室内温湿度设计的相关参数。在保障夏季室内住户有较好舒适度的前提下,室内温度每升高1摄氏度,暖通空调相应的计算能耗将降低5%至10%左右。而若室内的湿度提升50%左右,则暖通空调的能耗将降低15%左右。在暖通空调总负荷中,新风量所占的负荷约为25%至40%。适当引入新风不仅可以保障室内空气质量,也可以维持室内外适宜的压力差。因此设计过程中应该明确新风量的大小,以尽量降低系统运行能耗。此外,在建筑设计中一些设计人员为提高速度,大多忽视了对图纸的审核工作,很难解决暖通系统中的能耗问题。这就需要项目审核人员加强对设计图纸的审核,及时发现审核过程中存在的问题,并采取必要的措施优化设计方案,以有效降低系统能耗。
2.2合理选择节能技术以提高质量
当前暖通空调设计中应用的节能新技术包括低温送风技术、可变流量技术以及热泵技术等。在建筑暖通设计中应该合理应用这些技术,并对比不同的设计方案,可以提高整体的节能性。与常规的空调系统相比,低温送风技术由于送风温度较低,能够有效降低输送管道的能耗。也可以将低温送风系统与冰水结合起来,以增强系统的制冷效果,进而节约能源。高层建筑中一般采用水-空气空调运行方式,进而为室内提供适宜的温度。但是这样的供暖方式较为复杂,且相应管道与设备需要投入的大量资金,并且维护费用较大。由于暖通系统在冬季的耗能占到总体能耗的25%至30%左右,而夏季的能耗仅为15%左右。这样可以充分应用可变流量技术,合理控制系统各级水泵的流量,并对低级流量进行二次利用,进而避免能量的浪费。热泵技术就是从地热中获取低品位热能,进而转换为人们可以利用热能的一种新型技术。这些暖通节能新技术在暖通设计中的合理应用,可以有效提高暖通系统的节能性。
2.3选择节能性好的设备
在设计过程中也需要选择节能性好的设备,进而为暖通系统的节能性提供保障。对于冷源机主机设备的选择,一般根据能效的高低来确定。与电力制冷剂相比,吸收式制冷剂的能效相对更低,这样在供电充足的情况可以选择电力制冷剂,并综合分析电源、建筑物用途、投资量等因素。在冷却塔运行过程中,风冷方式与水冷方式产生的能耗相差不大,两者的应用各有优势,应该根据实际需求合理选择。暖通系统中锅炉的节能也是十分重要的,设计人员需要对锅炉的运行功率进行合理设计,并在运行中进行合理调节与控制。暖通技术在近年来得到了迅速发展,但是其带来的污染问题也日益凸显,并且能耗越来越大。可以在暖通系统中加入可再生能源,进而减少污染,提高暖通系统的使用寿命。
2.4做好运行管理与维护工作
再好的设计都需要有效的管理提供保障,若管理不当很容易导致浪费。在暖通系统总能耗中主机所占能耗的比例超过60%,因此做好主机的能耗控制工作是节能设计的首要任务。首先根据建筑中主机的数量与功率进行负荷调节,并且详细分析建筑内不同场所暖通系统的负荷,结合室内的不同环境因素制定相应的管理方案,进而找到最佳的方案。这样不仅可以保障室内的舒适度,也可以有效减少系统能耗。在设计暖通系统水泵时一般留有富余,并且只启用了侧面水泵,这样很容易导致水资源浪费。系统主机的制冷效果与水量有一定的关系,但是在水量有限的情况下,多个系统同时工作将增加耗电量。这时候可以采用变频技术控制水泵阀门,若运行中的暖通系统较多则保障阀门全开,保障流量与能耗的一致性,以提高节能效果。此外,水泵中若存在腐蚀、水垢等也会影响系统的制冷效果,可以选择合适的输送设备并设置水处理装置,加强对系统运行过程中输送管网的维护与管理,进而降低系统的能耗。
3结语
1.1高层建筑朝向设计
对于高层建筑设计来说,首先要考虑到的就是优化建筑位置和朝向设计。建筑位置方面主要是针对高层建筑对城市环境的影响,朝向设计方面主要考虑的还是光照的问题,因为阳光是一种很好的能源材料,有效的加以利用,完全可以满足一部分取暖需要。但是就目前的资料来看,每年接收的能量高达60多亿千瓦,如果不能够很好地利用这一部分的资源,从某种程度来说这无异于是最大的浪费。阳光不仅是一项有效的清洁能源,还有益于人的身体健康,对于城市高层建筑节能设计来说,有着重要的意义。在一些比较寒冷的地区进行城市规划的时候应该遵循日照的原理,合理的确定建筑朝向和位置问题,尽可能地使每栋建筑都能够最大限度地接受太阳辐射。所以说,建筑的方位和节能有着非常大的关系,不同的季节、不同的朝向的建筑物所得到的太阳辐射也是不同的,其损失也是不一样的;应该在确定建筑方位的时候考虑环境因素,更好地确定日照时间,同时要把建筑南向开窗面积设计的尽可能大,满足采光的同时,保证建筑能够更好地吸收阳光,保持室内舒适的环境。
1.2高层建筑门窗保温隔热问题
门窗的保温隔热问题,在建筑围护结构当中,和屋面、墙体相比较来说,门窗的保温隔热能力一般还不是很高,在实际的设计中可以通过增加窗户玻璃层数、窗板等一系列方式加以改进。除此之外,还要保证墙体的保温隔热,在高层建筑当中墙体是护的主体结构。就目前我国多年以来墙体建筑来说,都是采用单一的材料,比如说加气混凝土墙体或者是空心砌块墙体等。但是因为最近几年对于建筑节能的需求程度越来越高,其单一的材料导热系数变得越来越大,一般为高效保温材料的30倍以上,完全不能够满足隔热的要求;所以要采用承重材料和高效的保温材料组成复合的墙体,其优势就在于能够保证墙体不会过重,还能够保证承受一定的重量,保证其保温效果良好,所以一般发达国家都会采取这样的方式。如果我国想要达到节能的指标,就应该采用复合墙体,切实做好外墙保温的工作。采用外墙保温技术,是因为保温层置于建筑物围护结构的外侧,在一定程度上缓冲了季节变化而导致结构变形所产生的问题,其避免了霜冻、雨水、暴雪等循环性的破坏问题,减少了一些大气污染和有害气体的侵蚀。研究表明,墙体和屋面保温隔热材料选取很重要,只要选择恰当,厚度在合理的范围之内,其外保温就可以防止和减少墙体和屋面的温度变形现象,在一定程度上可以有效的消除常见的裂缝问题,不但提高了主体结构的使用寿命,同时还减少了长期维修的费用。合理的外保温做法改变了墙体潮湿的情况。通常情况下,内保温应该设定一定的隔汽层,然而在采用外保温的时候,因为蒸汽渗透性高的主体结构材料往往在保温层的内侧,所以要合理选择保温材料,墙体内部才不会出现冷凝的现象,而且不需要设立一定的隔汽层;其结构层的整个墙身的温度都会提高,从而降低了它的含温量,所以说改善墙体的保温性能是非常重要的。
1.3保温墙体保持室内温度平稳
在一定程度上保持室温的稳定,对于家里有老人或者孩子的家庭来说非常重要,如果室内的温差过大,就会导致老人和孩子生病。利用保温墙体,因为其蓄热能量较大的结构层在墙体内侧,当室内受到不稳定热作用的时候,其室内温度会上升或者出现下降的现象,墙体的结构层能够在一定程度上吸收热量或者是释放热量,很好地控制了室内温度的变化,所以才会出现有利于保持室内恒温的现象。另外一点就是这种节能技术有利于对旧建筑物进行改造,在一定程度上会满足节能的需求,所以对旧房进行节能改造,已经是政府计划之内的事情了,但是和室内的保温相比较来说,采用外保温的方式对旧建筑物进行改造,能够节约成本,而且可以避免拆迁的现象,不影响居民的正常生活。
2屋面保温隔热的设计
从屋面角度进行分析,其保温节能设计也是非常重要的。屋面是结构中的一个重要组成部分,对于这方面的设计也是非常必要的。据材料统计,目前大多数采用的都是倒置式的屋面,将传统的屋面构造中的防水层和保温层进行颠倒,并且将防水层放置到了保温层的下面从而来提高屋面保温隔热的性能。这对于提高抵抗夏季外热作用的能力显得特别重要,在一定程度上减少了空调耗能问题,而且近年来南方的一些城市也采用了城市建筑实行屋面绿化,从而降低建筑消耗。
3采暖系统的节能设计
对于城市采暖系统的节能设计可以从几个方面说起,首先其有一定的优势,就是因为城市供暖事项、城市集中供暖制度和区域供暖制度,在一定程度上能够提高其热效率。其次在管网系统当中,要设立相对应的平衡阀,这样能够使得管网系统起到一个平衡的作用,和没有安装平衡阀的不平衡系统比较来说,在这种情况下,降低室内供暖区域的平均温度,可以从一定程度上节约能源。
4结语
【关键词】:高层建筑;围护结构;节能;
复合墙体节能是我国的国策,建筑节能是节能中的重中之重,应该列为我国建设工作中的重要位置。建筑能论文耗在我国整个能耗中的地位也越来越重要。1996年中国建筑年消耗3·3亿吨标准煤,占能源消耗总量的24%,到2001年已达到3·76亿吨,占总量消耗的27·6%,年增长比例千分之五;随着建筑业的高速发展和人民生活质量的改善,建筑能耗占全社会总能耗的比例还会继续增长。据有关数据显示,我国当前的房屋建设规模堪称世界第一。目前全国房屋数量有400亿m2左右,房屋建筑规模看来已超过所有发达国家,仅去年一年房屋竣工面积是19·7亿m2,这几年差不多都是接近这个数字。而据预测,到2010年,我国房屋总建筑面积将达到519亿m2,其中城市171亿m2。然而,截至到去年,我国节能建筑的总面积还只有2·3亿m2,在每年近20亿m2的竣工面积当中,只有五六千万平方米是节能建筑,只占3%左右,也就是说有97%属于高耗能建筑。我国的高层建筑有近七十年的历史,然而城市中任何建筑都是城市设计、规划的一部分,城市设计是一项十分复杂的工作,我国在这方面的经验不多,而且管理机制尚不健全,往往受一些因素的影响,工作不甚周密和协调,甚至失去控制,有许多的问题等待我们去解决,有待于探索和改进,所以说,今天的高层建筑设计仍处在一个不太成熟的阶段。
高层建筑体形庞大,如容积率过高,相邻建筑互相遮挡、不通透,形成大面积阴影区,城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外,近些年在某些城市建高层建筑已成风气,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响常年使用,浪费巨大。
建筑节能包含两部分内容,一部分是加强围护结构的保温隔热能力,另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。一般的房子里,30%的热量从窗户跑掉了。如果选用双层玻璃,中间再充上惰性气体,就可在一定程度上阻断热量散发。35%热量从墙体散发,如采用隔热材料,增加保温层,节能效果就很明显。智能化建筑首先要达到节能的标准和良好的居住舒适度,其次才是家具的智能化和安全保卫的智能化。实际上,智能化建筑不一定就是豪华的,但它必须是低能耗的。美国有些智能化建筑造价比普通建筑还低15%,因为它们追求合理的结构,讲究实用功能和外观的简洁,利用了可回收材料,而不追求豪华装饰。还可以充分利用地热泵技术,如冰岛等国家,建筑房子时先在地上打两个洞,通过电泵将地下水循环起来,为整座房子供热。惟一耗能的就是电泵。而在丹麦等国,由于地处海边,太阳能和风能的利用条件得天独厚,使用热泵技术时结合风能与太阳能,用风能与太阳能来带动电泵就可以做到“零能耗”。所以建筑节能不仅是建筑本身的节能,且由城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物的形体变化、朝向;护结构保温、隔热的性能;门窗质量等许多综合性因素构成,因此,高层建筑的节能首先应为设计者重视。
1优化建筑位置及朝向设计高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。据有关资料分析,地球每年接收的能量有60亿亿千瓦,这么大能量弃之可惜,从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理的确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。如,在北纬40°~45°度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2优化围护结构墙体设计(1)外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块;粘土空心砖与实心砖复合墙体;粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更为妥些。
(2)高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体,笔者认为存在以下不足之处:1)抗震能力差,易松散,与结构构件结合不好,整体性能差。2)不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材,安装装饰构件等。3)不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥。4)墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。(3)国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温,欧、美各国取得不少先进经验。如:美国研制的TB型保温隔热复合砌块;波兰的咬合式保温砌块,两块组合成320厚墙体,在空心砌块内填入高效保温材料,墙体传热系数K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚胺脂保温材料,300厚,传热系数K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好,又具有一定强度,避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
3影响建筑节能的其他因素(1)高层建筑护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第三大街53号办公楼都是圆型或椭圆形,我们知道,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。(2)高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能因素之一。在冬季,风力对建筑的热损失很大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。3·6恢复补偿功能将试件放入水中养护14天测其膨胀率,然后放空气中任其干燥28天。失水后的试件产生微量干缩,重新放入水中后试件恢复失去的膨胀和自应力值,经试验,第一天恢复20%~30%;第3天恢复40%~50%,14天基本全部恢复。3·7微小裂缝自愈合性能如果蓄水池或建筑物地下室墙板由于某种原因出现微小裂缝,膨胀纤维防水剂中部分成分的AI3+和SO42-在CaSO4、Ca(OH)2溶液中形成针柱状钙矾石晶体。当重新接触水后继续增长,经过一段时间会发生物理和化学的结合,晶体大量填充缝隙,使裂缝愈合。
论文摘要:建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用,缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展;有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。建筑设计是其中一个很重要的环节。本文从建筑节能的基础出发,对建筑节能设计方面进行了探索。
一、引言
建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过合理的规划设计,采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。
二、建筑节能的重要性
目前世界范围内石油、煤炭、天然气三种传统能源日趋枯竭,人类将不得不转向成本较高的生物能、水利、地热、风力、太阳能、核能,而我国的能源问题更加严重。
我国能源发展主要存在四大问题:①人均能源拥有量低、储备量低;②能源结构依然以煤为主,约占75%,全国年耗煤量已超过13亿t;③能源资源分布不均,主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足,造成北煤南运、西气东送、西电东送;④能源利用效率低,能源终端利用效率仅为33%,比发达国家低10%。
随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400多亿m2,绝大部分为高能耗建筑,且每年新建建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。
三、建筑节能设计的重要性
建筑节能设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节,有利于从源头上杜绝能源的浪费。
(一)整体及外部环境的节能设计
建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计,使建筑获得一个良好的外部微气候环境,达到节能的目的。
1合理选址
建筑选址主要是根据当地的气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件,同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
2合理的外部环境设计
在建筑位址确定之后,应研究其微气候特征。根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境,主要方法为:①在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪;②创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。
3合理的规划和体型设计
合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。像蒙古包的圆形平面,圆锥形屋顶能有效地适应草原的恶劣气候,起到减少建筑的散热面积、抵抗风沙的效果;对于沿海湿热地区,引入自然通风对节能非常重要,在规划布局上,可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压,即使在无风时也能形成通风,在建筑体型设计上形成风洞,使自然风在其中回旋,得到良好的通风效果,从而达到节能的目的。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向同时满足夏季防热和冬季保温通常是困难的,因此,只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向和较好朝向。超级秘书网
(二)单体的节能设计
单体的节能设计,主要是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计,以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等,来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件,以达到节能和改善室内微气候环境的效果。
1建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候环境条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。
屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温措施;③根据需要,设置保温隔热屋面(架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面等)。
楼板层的节能设计。主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
建筑护墙体的节能设计。墙体的节能设计除了适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在能够改善微气候环境条件的特殊构造上,如寒冷地区的夹心墙体设计、被动式太阳房中各种蓄热墙体(如水墙)设计、巴格达地区为了适应当地干热气候条件在墙体中的风口设计等;而在马来西亚,杨经文设计的槟榔屿州MennaruUmno大厦外墙中,则外加了一种“捕风墙”的特殊构造设计,在建筑两侧设阳台开口,开口两侧外墙上布置两片挡风墙,使两通风墙形成喇叭状的口袋,将风捕捉到阳台内,然后通过阳台门的开口大小控制进风量,形成“空气锁”,可以有效地控制室内通风。
建筑门窗的节能设计。据统计资料,在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。因此,解决好门窗节能的问题相当重要。
建筑物围护结构细部的节能设计。细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施;②外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施;③窗口外侧四周墙面,应进行保温处理;④门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵;⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂,影响门、窗的热工性能;⑥采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙,应填充保温材料。
2合理的建筑空间设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件,达到节能目的。
3选用建筑节能材料
合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能效果。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用,达到了更好的保温防潮效果;新型透光隔热玻璃(如Low-E玻璃等)在门窗中的应用,起到了更好的透光隔热效果;采用可调节的铝材遮阳板,达到遮阳的目的。
建筑在我国分为工业建筑和民用建筑。工业建筑本身能耗不大,所以国家还未对工业建筑作节能方面的要求。民用建筑又分为两大类:居住建筑和公共建筑.在各专家编写规范之前的社会调查阶段中由电业总局与燃气公司提供的数据显示:就目前中国居民的消费水平和消费习惯而言,居住建筑能耗与公共建筑或国外居住建筑相比是非常少的。居住建筑提倡节能设计,目的是提高人们生活的舒适性。而公共建筑提倡节能设计才是建立集约型社会的关键环节。公共建筑分为以下几类:办公建筑(写字楼、政府部门办公楼),商业建筑(商场、金融建筑),旅游建筑(旅馆、娱乐场所),科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗、卫生、体育),通信建筑(邮电、通讯、广播)以及交通运输(机场、车站等)。有数据显示:就政府部门办公楼每年所消耗能量相当于全国八亿农民全年全部的能耗:办公室里夏天穿毛衣御寒、冬天衬衣短袖解署、白天亮灯办公、热水机饮水机下班后没人关。现在全球范围内已开始能源紧张,尤以中国较为严重,随着中国经济的高速发展,对能源的使用和节约就更加迫切了。
其实建筑节能并不是一个新的课题,而是建筑基础学科—建筑热工学的一个部分,我国也早在1993年颁布了相应的规范《民用建筑热工设计规范》,1996年颁布了《民用建筑节能设计标注(采暖居住建筑部分)》,2001年颁布了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》,这些规范的颁布,也反应了我国建筑节能的发展轨迹:由北向南,由居住建筑到公共建筑。但由于种种原因,这些规范的条款未列入国家强制性条文范围内,各地也未政府令加以强调,所以执行力度也未达到应有的效果。但2005年7月1日颁布实施的《公共建筑节能设计标准》中有许多条款被列入国家的强制性条文内,相应的各地政府了具有地方法律效力的法令,上海市在2005年6月13日的政府令第50号:《上海市建筑节能管理办法》强制规定:自2005年7月15日起新建住宅与政府投资的公共建筑必须进行节能设计。《办法》的第九条与第十条分别对设计单位与图纸审查机构提出具体的要求。所以,对于建筑设计单位,建筑的节能设计已经进入了一个全新的时期!
以下着重介绍《公共建筑节能设计标准》对有关建筑部分的要求。《标准》比刚才提到以往的有关规范要严格些,按照本标准设计,与未采取节能措施前相比,全年能耗应减少50%。《标准》的章节不多,共7页17条,但简明扼要,省去了复杂的热工公式,归纳总结出来几点要点,强调了规范的实用性。涉及到的基础知识及术语结合规范本身展开叙述:
一,热工设计的分区:按照我国的气候条件,划分为五个分区:严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区以及温和地区。
热工分区的基本规律是:严寒地区和寒冷地区基本是我国的三北地区:东北,华北,西北。这些地区的地域辽阔,面积大,建筑节能设计起步也比较早,经验相对来说比较丰富,主要考虑的是冬季保温。夏热冬冷地区大体上是长江中下游地区,如:成都、武汉、南京、上海等,这些地区的建筑的节能设计由于历史原因起步较晚,面积虽然不是最大,但人口密度高,也是我国经济最发达地区,可以说这一地区的节能潜力最大,效果也会最明显。设计考虑的是冬季保温与夏季防热兼顾。夏热冬暖地区大体上是华南地区:福州、广州、南宁、台北等。这些地区的建筑设计主要考虑的是夏季防热。温和地区,冬暖夏凉,四季如春,如:昆明、西昌、元江等。一般可不考虑夏季防热,部分地区注意冬季保温。《公共建筑节能设计标准》在这五个分区的基础上根据公共建筑节能的设计特点作了些调整:把严寒地区细分为严寒A区与严寒B区,而温和地区不强制执行节能设计标准。
二,体形系数:即建筑的外表面积与体积之间的比值.体形系数越小就越有利于节能,减少外表面与室外空气的接触,就能减少散热。与以往的规范不同,新的《标准》中弱化了体形系数的概念,只在4.1.2条规定严寒地区与寒冷地区对体形系数的限制是≤0.4,其他地区该系数对建筑的节能体现不明显,所以不作限定。
三,热传导系数:这个概念是本标准的核心名词.所有的围护结构:门、窗、外墙、屋顶以及地面都围绕这个概念展开的。图纸审查或政府检查部门的抽查也是这个数据。她的名词解释为:围护结构两侧空气温度差为1℃,1h通过1m2面积传递的热量,单位W/m2.k。简单的说便是热量在某种材料里传递的速度,速度越小,那么这种材料的隔热性能也就越好。怎样求得这个数据呢?传热系数K0=1/R0。
R0,传热阻:R0=Ri+∑R+Re单位:m2/K.W
Ri与Re分别是材料内外表面的换热阻。他们是固定数据,可由表差得:0.11m2/K.W0.04m2/K.W。
∑R是各层材料的热阻之和。某单层材料的热阻R=δ/λ,δ为该材料的厚度,单位是m,λ为该材料的导热系数,单位是W/m.K。λ为此公式求值过程中的关键数据,也是每种材料的固有的属性。她的名词解释为:1m厚的物体,两侧空气温度差为1℃,1h通过1m2面积传递的热量,单位W/m.k。通常把导热系数λ小于0.3W/m.K并能用于绝热工程的材料,叫做绝热材料。导热系数是绝热材料的最重要最基本的热物理指标。例如:普通混凝土λ=1.74W/m.K,钢筋混凝土λ=1.51W/m.K,多孔砖λ=0.58W/m.K,聚乙烯泡沫塑料λ=0.047W/m.K,聚氨酯硬泡沫塑料λ=0.0216W/m.K,(这种材料在全球范围内尤其在欧美等发达国家作为建筑绝热工程中最普遍使用的材料),而铸铁λ=49.9W/m.K。实际的工程应用中,卡特比勒办公楼的外墙部分设计采用聚异氰脲酸酯(PIR),这种更新型的材料λ=0.020W/m.K,属绝热材料。这便是维护结构的传热系数K值的求解过程。
下面结合《公共建筑节能设计标准》对上海地区的各部分围护结的隔热要求构逐一探讨:
1.屋面:K≤0.70W/m2.k
我们的习惯做法一般可以满足这个要求。例如:120厚现浇混凝土楼板+20厚水泥砂浆找平层+泡沫混凝土找坡层最薄30厚+40厚的λ=0.03W/m.K挤塑板(XPS)+防水层+20厚水泥砂浆保护层,这样的做法就可以达到K≤0.60W/m2.k。须注意关键的保温层一般应选用40厚挤塑板,若选用聚苯板,厚度应增加至60。
2.外墙:K≤1.0W/m2.k
不作外墙保温的习惯做法是绝对达不到这个新规范要求的。例如:20厚水泥砂浆+240厚多孔砖+20厚水泥砂浆的无外墙外保温的传统构造传热系数K=1.66W/m2.k,即便在前段时间简易的外墙保温做法-保温砂浆,也达不到规范的新要求。经计算得知:在墙体与外墙砂浆之间增加20厚的λ=0.03W/m.K挤塑板,这样的构造使得外墙整体的传热系数K=0.86W/m2.k<1.0W/m2.k。这叫做外墙外保温技术,是业界内公认的一种效果很好的做法。他的优点是技术成熟,产品寿命较长,也可使外墙的主要部分受到保护,大大降低温度应力的起伏,提高结构的耐久性。但他的缺点是在高层建筑中有安全隐患,外墙面砖的做法受到限制。外墙内保温的做法不能很好的解决建筑热桥的问题,同时房间内部使用和改造都受到很大的限制,所以现在工程上已很少用这种做法了。还有一种做法叫做中间保温,做两层墙,中间夹保温材料,这种做法效果好,是建筑保温的发展趋势,国外的工程中这种做法早已普及,在我国的发展受到限制主要是因为一造价高,二构造做法与现行的做法差别太大,影响面广,难以一时普及。
3.外窗部分
由于外窗在建筑中变化丰富,窗框材料、玻璃品种,有无遮阳等都会严重影响建筑热工性能,所以,规范在这部分的规定并没有一刀切。根据窗墙比系数的不同,对窗体的要求分成不同的几类。所谓窗墙比,并非窗和墙的面积的比值,而是窗与其所在墙体的面积之比。规范在保证外窗自然采光的范围内鼓励窗的面积越小越好,即窗墙比越小越好。因为就现在已知能做到的最好的窗:双玻中空双腔充惰性气体40厚,铝合金断热型材,这种窗体构造的传热系数K=1.5W/m2.k,而普通的单玻铝合金窗的传热系数K=6.4W/m2.k,是墙的6倍。据统计,通过窗流失的热量占建筑能耗的46%,因此控制窗墙比是个有效的节能手段。《标准》中强制规定“建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不应大于0.7”,此规定一出,必将会极大的影响建筑外观,金茂大厦或者东方艺术中心等全玻璃的建筑势必会大大的减少。夏热冬冷地区(上海)是这样详细规定的:当窗墙比≤0.2时,窗的传热系数K≤4.7W/m2.k。在实际工程的应用中,塑钢单玻窗或铝合金双玻窗可以满足要求,但钢铝单玻窗不满足要求。由此可见,在任何情况下,普通铝合金单玻窗是达不到要求的,必将会面临被淘汰的境地;当窗墙比在0.2和0.3之间时,窗的K≤3.5W/m2.k。双玻铝合金中空(16厚空气层)的传热系数K=3.6W/m2.k,同样不满足要求,若改为断热桥的铝合金型材便满足。当窗墙比在0.3和0.4之间,窗的传热系数K≤3.0W/m2.k。断热桥铝合金中空玻璃可以满足要求。当窗墙比在0.4至0.5之间,窗的K≤2.8W/m2.k。当窗墙比在0.5至0.7之间,窗的K≤2.5W/m2.k,一般情况下中空充惰性气体玻璃镀膜断热桥铝合金的窗体构造可满足要求。
在设计建筑节能照明系统时,既要考虑节能和环保,又要考虑其安全程度。只有将二者融合在一起,才能使节能、照明设计更加有效。设计者在设计时,不仅要考虑节能环保的问题,还要对新的问题进行解决,在对资源合理利用的情况下,尽量减少能耗,照明系统要符合要求。所以,建筑照明设计主要有以下几点要求:一是视觉的要求;二是最大限度的减少能耗;三是设计技术与方法要先进。只有努力做好这几点,才能使建筑照明节能的设计水平越来越高。
2提高设计水平的措施
2.1使用高光效光源
据相关规定要求,建筑照明所用光源应该根据以下几点来确定:第一,灯具在安装的时候,如有位置较低的,就要考虑使用荧光灯,因为荧光灯有着高光效、高寿命的特点,具有较好的显色性,在挑选荧光灯时,尽量选择径直管的。第二,灯具在安装时,位置高的地方就要考虑金卤灯,当装灯要求使用显色性较强的灯时,就要选择陶瓷性质的金卤灯,当装灯不要求显色性或要求较低时,就可以选择高压钠灯。第三,在装灯位置高或是不利于维修的地方,就要考虑选择无极荧光灯,因为这种灯有着高寿命的特点,工作的时间可以超过五万小时,另外,无极荧光灯的发光效率特别高,节能效果也特别好,电能消耗少,电压范围比一般的灯要大很多。
2.2将照明线路电能消耗降低
电流经过电阻流过照明线路后,会出现大量电能的消耗,因此,要选择电阻率较小的导线,近年来,人们在广泛的使用铜芯,在使用时,要避免消耗铜资源。要想降低线路的损坏,必须遵循以下几点:首先,要缩短导线的长度,铺设通电线路时,要选择直线,将弯路出现的效率降到最低,使导线达到最短,要降低铺设低压线路中回头线出现的次数,使电能在来回线路的消耗减少。为了缩短供电距离,要在负荷中心处安装变压器,当建筑物每层的面积达到10000平米时,配电所的数量最低是两个,以达到缩短干线长度的目的。低压配电室可以避免支线沿着干线倒送的事故发生,所以,要在高层建筑竖井旁,建设低压配电室。其次,要扩大导线的截面。要进行严格的资金消耗计算与增加计算,在保证增加导线横截面较为有意义的情况下,将导线的截面增大一级,使得能源消耗降至最低。
2.3照明系统功率因数的增大
一些照明系统电感元件用电设备会浪费电能的无功功率,如:变压器、镇流器等,使电能不能得到有效利用。所以,必须要将类似的无功功率降到最低,要将照明系统的功率因数增大,如:可以利用电子镇流器,在荧光灯的使用过程中对其进行安装,使得线路设备传输无功功率的数量降至最低。
2.4节能技术的创新
在设计节能照明系统时,要进行节能技术的创新,如:天然光。天然光就是利用天然光纤代替人工照明,可以在建筑的侧面及屋顶设计大量的玻璃,使得天然光可以通过玻璃照射在建筑物中,室内照明较为充足,白天可以完全脱离人工照明,当自然光线需要调整时,可以利用帘幕进行调适,不仅可以节省能源,还会使自然光的视觉效果达到最佳水平。在一些自然光不充足的地方,如地下室,设计人员可以将光纤照明利用进来,只需要将采集阳光的设备安装在室外,就可以良好的对其进行利用,其原理就是通过光纤,将设备中收集的天然光传输到室内,与此同时,人们还可以利用光纤技术制造出不一样的艺术效果。目前,已经有研究人员对发光的二极管进行研究,其电量消耗比正常的日光灯低,如果可以对其进行良好的使用,建筑照明系统低耗最降至低的目标就可以早日实现。
2.5照明器控制方式的改善
要根据每个建筑物的室内照明使用的特点以及要求,来选择照明器的控制方式。首先,面积较小的房间要选择一灯一个控制,或者是两灯一个控制的方式,尽量避免多灯一控的情况发生,减少不必要的能源消耗,房间面积大的灯控设计方法也如此。其次,在对建筑楼梯与楼道中的灯控进行设置时,尽量选择声音控制开光,这样,可以将开灯时间缩短,照明时间可以根据人为的控制来决定。最后,在对远离窗户采光较差的地方设置灯控时,要选择可以调光的控制设备,使其既可以保持室内照明均匀,又可以保证电能不被消耗。在建筑物中,不同的位置,灯控的选择也是不同的,为了节省电能的消耗,设计人员要根据实际情况进行科学、合理的选择。
3结束语
关键词:绿色建筑;节能设计;具体策略
一、绿色建筑节能设计概述
从概念上讲,绿色建筑是指建筑物可以充分利用自然资源,同时在建筑施工中又不破坏生态平衡的建筑称为绿色建筑。绿色建筑要求室内布局必须合理,尽量减少合成材料的使用,充分考虑建筑物与环境的协调,充分利用太阳能、风能。在绿色建筑的设计过程中,要利用高科技手段尽力减少能源的消耗,要考虑建筑物的节能、无污染因素。尤其是对绿色建筑物室内设计,一定要首先考虑到为人类创造利用太阳能源的生活环境和一种接近自然的感觉。利用高科技的设计手段造就温馨的设计,是绿色建筑的追求目标。我们要坚持以人为本,以建筑与自然环境协调发展为目标,充分体现出绿色建筑向大自然索取和回报的平衡。
二、绿色建筑在低碳经济发展中的意义
加强绿色建筑的建设,这是源于全球范围内已经对环境造成了严重的污染问题,源于贸易、工业高速发展,使城市的建筑已经面临能源短缺和环境恶化的危机,这无疑对城市的可持续发展带来严峻的威胁。因此,在城市发展中实施“低碳经济”已成为绿色建筑设计势在必行的内在要求。“高碳经济”的发展虽然促进了城市的现代化,但同时也给人类社会带来了致命的灾难和风险。这一危机已经引起了全世界各国的关注。近年来,绿色建筑节能设计是当今世界各国构建低碳城市的关键问题,因为绿色建筑节能设计关系着解决人类生存的能源问题,而能源问题是世界的动力问题,没有了能源世界就没有了动力,因此,节约能源是未来绿色建筑节能设计的追求目标。目前绿色设计成为建筑设计师们首选的方向,绿色建筑节能设计应该承担其应有的社会责任和义务。利用绿色建筑的发展使人类的和谐环境得以保证。“绿色建筑”概念提出的意义在于更好地保护和改善环境,来为人类创造更好的生存空间。
三、绿色建筑节能的设计原则
1、和谐发展的原则
要做到绿色节能建筑,就要做到人与自然和谐的发展的原则。建筑物是自然界重要的组成部分和自然界的其他事物形成了一个整体。建筑和自然界的其他事物是有着重要的制约关系。因此,这就要求我们在建造建筑的时候,把自然因素考虑进去,从而让人文环境与自然环境能够得到相互的融合在一起,并达到平衡的状态。
2、合理利用的原则
要做到绿色节能就要做到合理利用,目前我国建筑业普遍存在着高能耗、低效率的浪费现象,如果这一现象得不到解决,那自然环境会遭到破坏。因此,我们在设计建筑时,必须采取最佳的方案,使资源得到充分的利用,提高资源的利用率,使高的能耗得到控制。同时,在设计时,我们要特别注意水、电、取暖、制冷等高能耗环节。在合理利用能源的环节上要不断的开发新的技术和能源,建筑材料选取时应考虑可循环利用和重复利用。
3、健康舒适的原则
要做到绿色节能建筑就要做到健康舒适,建筑在做到绿色节能的基础上还要要求人们住着舒适,这就是建筑设计最大的原则。因此我们要采用节能和环保的材料,以确使人们能达到最舒适的状态。在设计建筑时,要考虑供暖、采光、降温、通风以及污染处理等问题,从而达到人们对建筑绿色节能的要求。
4、整体及环境优化原则
建筑是环境的一部分,应与周围环境融为一体,其设计要追求最佳环境效益。建筑设计的重点应该是整体效果,对建筑及其周围生态系统的组合、平衡和协调进行规划,尊重自然环境和社会生态环境,优化各要素的布局与配置,达到整体优化的效果。
四、绿色建筑的节能设计策略
1、绿色建筑节地设计
我国的一项基本国策是珍惜和合理利用每寸土地。国务院有关文件指出,各级人民政府、地方行政公署要全面规划,切实保护,合理开发和利用土地资源。国家建设和乡(镇)村建设用地,必须全面规划,合理布局,节约用地,尽量利用荒地、劣地、坡地,不占或少占耕地。节约用地,从建筑的角度上讲,是建房活动中最大限度少占地表面积,并使绿化面积少损失、不损失。节约建筑用地,并不是不用地,不搞建设项目,而是要提高土地利用率。在城市中节地的技术措施主要是:建造多层、高层建筑,以提高建筑容积率,同时降低建筑密度;利用地下空间,增加城市容量,改善城市环境;城市居住区,提高住宅用地的集约度,为今后的持续发展留有余地,增加绿地面积,改善住区的生态环境;在城镇、乡村建设中,提倡因地制宜,因形就势,多利用零散地、坡地建房,充分利用地方材料,保护自然环境,使建筑与自然环境互生共融,增加绿化面积;开发利用节地建筑材料。
2、自然通风设计
自然通风是一项改善人与环境的重要技术手段。在我国许多传统建筑中都有体现,如传统民居中的穿堂风等处理手法。通过合理的建筑设计,自然通风可在不消耗不可再生的能源的情况下降低室内温度、带走潮湿的气体、排除室内污浊的空气,使人体感到舒适,并提供新鲜、清洁的自然空气,有利于人的生理和心里健康,减少人们对空调系统的依赖,从而节约能源、降低污染、预防疾病。
3、加强设计利用太阳能的绿色建筑
在绿色建筑设计中,要利用好太阳能这一最佳的可再生能源。要把太阳能作为绿色建筑加热的一部分,因为,太阳能是一种取之不尽用之不竭,并且没有污染的能源,利用太阳能可以为绿色建筑节能设计开阔了如何节能的思路。通常我们利用太阳能来收集热量的特点来进行节能设计,比如它可以利用白天吸收储存太阳的热量,然后均匀的在24小时利用,从而节约了绿色建筑物能源方面的投资。
4、建筑门窗设计
门窗结构是建筑物结构的重要组成部分,其隔热保温性能较低,冷热空气很容易通过门窗缝隙进入室内,因此,加强门窗结构设计是绿色建筑生态节能设计重点之一,具体要从以下几点考虑:合理设计窗墙的面积比例,有效降低采暖耗热值;科学设置门窗的开关方式,例如推拉式,防止穿堂风流过;在门窗上方设计可自动调节的遮阳棚或窗帘,防止夏季阳光直射,避免室内温度升高。
5、建筑墙体设计
绿色建筑生态节能设计要充分考虑墙体的保温性能,尤其是加强建筑外墙外保温的研究。外墙体外保温设计要选用隔热保温性能良好的新型节能材料对墙体进行填充,例如泡沫塑料、膨胀珍珠岩、保温砂浆、耐火纤维等,从而提高墙体的热阻性能,减少室外气候环境变化对室内温度造成的影响,同时避免冷桥或热桥结构对建筑墙体的破坏,延长墙体的使用寿命。
五、结语
我国是一个能源消耗大国,要想更好的发展低碳经济,必须重视发展绿色建筑,它是我国建筑行业未来的发展方面。绿色建筑节能设计是一门综合性很强的学科,它既确保了建筑工程项目经济效益与环保效益的双赢,同时又促进多学科的密切交流与共同发展,致使人类与自然更加和谐。
作者:罗雪 单位:成都建筑材料工业设计研究院有限公司
参考文献
建筑电气节能设计在我国建筑工程中具有重要意义,且开展建筑电气节能设计需遵守以下基本原则:第一,建筑电气节能设计必须要遵守相关的国家节能标准。建筑电气工程建设中,不能为了节能而加大建筑及其运行费用的投资,而是要确保建筑工程投资可通过节能方式在短期内得以回收。具体地说,同未进行节能设计的相关建筑相比,采用建筑电气节能设计的一些建筑的总体费用要低,且能源消耗也要被大大减少。第二,建筑电气节能设计一定要采用先进的施工工艺及设备,以降低能耗。人流量相对较大的一些场所,比如超市、商场等,其照明设备的用电量非常大,那么普通的照明设备很难满足其照明需求。因此,在建筑电气节能设计中,必须要引进比较先进的节能照明设备及其施工工艺,以更好地节约能源。第三,建筑电气节能设计中,需尽量减少电力使用及供应中的浪费。建筑电气建设中,各施工单位一定要提前开展相关的调查研究工作,合理分析建筑用电浪费的根本原因,并有效采取针对性较强的处理措施,以设计合理的节能方案。通常来说,造成用电浪费的主要原因是电力传输中的损耗及变压器功率的损耗,所以,建筑电气节能设计中需制定相关的节电措施。第四,建筑电气节能设计所用的相关电气设施材料一定要符合建筑使用要求。相关的电气设施不仅要满足建筑照明的基本要求,还需满足建筑住户的卫生环保及舒适要求。具体地说,建筑电气节能设计中,设计人员不仅要使用、选择具有节能作用的建筑材料,还要全面分析、考察建筑的整体状况,以确保安装的建筑电气线路安全、科学、准确无误,且要其安全通道要畅通无阻。而诸如儿童游乐场等特殊场所,需根据其特殊需要及实际需求开展建筑电气节能设计;一些演艺场馆则需结合艺术表演的音响、灯光等需求开展相关的照明节能设计。
2目前我国建筑电气节能设计中存在的一些问题
目前,人们对于电气节能设计越来越关注,并广泛应用到建筑工程中。但建筑电气节能设计中仍存在一些问题:第一,缺少相关的规章制度,且强制性要求较低。人们虽已明白节能设计特别重要,但较低的强制性要求,使得大部分施工单位进行电气节能设计时,具有较强的随意性及主观性,以致建筑电气工程的施工质量好坏不一,甚至具有安全隐患。所以,要制定并完善电气节能设计的相关规章制度,并根据不同建筑物确立不同的节能目标,以便于建筑电气节能设计得以有效管理与控制。第二,很多施工单位仍然在电气节能设计中使用禁用产品。部分节能产品在实际的应用中,并不能满足国家的节能标准,且会增加电气使用过程中的费用,但有些施工单位依然使用这些违禁产品。所以,我国要加大相关部门的检查及监督力度,以促进电气节能效果的提高。第三,电气的相关设计人员往往忽略人们的节能要求。很多设计人员在建筑电气施工中,并未落实电气的节能原则,使得电气不能充分发挥其节能作用。所以,建筑电气的设计人员需了解人们的节能要求,并按照建筑的能源管理及运行要求,设计能大大降低电能消耗的相关施工方案。
3我国建筑电气节能设计的措施
3.1建筑电气节能设计中有效运用智能建筑设计理念
在科学技术飞速发展的今天,很多新技术被广泛应用到建筑工程中。智能建筑不仅能达到节能减排的目的,还能高效的实现建筑的智能化,也就是说,智能建筑是统一整合公共安全系统、建筑设备管理系统以及信息化应用系统,并充分发挥他们的功能作用,以最大限度地实现节能减排目标。通常来说,智能建筑具有高度集成的信息化系统,这种系统不仅可满足人们对建筑的安全、舒适要求,还可在不断优化耗能电气设备过程中,实现降低电能消耗的目标。而且,智能化系统可自动调节、感知室内的用电载荷,为电气设备的安全运行提供了保障。
3.2高度重视空调用电节能设计
由于人们生活水平的提高,空调逐渐变成了家庭日常生活的必需品,特别是夏天,人们的主要用电就是空调用电。所以,建筑电气的节能设计中,尤其要高度重视相关的空调系统设计。通常,民用建筑空调系统包括分体式空调系统、中央空调系统等,中央空调往往利用自控系统有效控制电能消耗,以便于节能减排;而安装的居民住宅空调的插座通常较高,使得电源得不到及时切除,那么电能消耗就比较大。因此,空调的节能设计中,可为空调设计控制开关,以便于空调得不到长时间使用时,能及时关掉空调电源,这既保证了空调的使用安全,其节能效果也比较显著。办公建筑中使用的分体空调,常和照明系统使用同一个配电箱,所以,要想关掉空调的电源,则需关掉空调在各层配电箱处的电源回路,而工作人员往往不会严格遵守相关的节能要求,使得空调一直处在待机状态,这就造成电能浪费。所以,建筑电气节能设计中,为达到节能减排的目的,要为空调设计专属的控制配电用电设备,以便于管理,且能大大降低电能消耗。
3.3有效利用高效节能光源
光源在很多建筑中会造成较大的能源消耗。所以,第一,灯具配光的选择要科学、合理,尽量保证选择的灯管具有使用寿命长、光效及显色指数较高等特点,这样才能满足节能环保的设计要求。此外,尽量在建筑的走廊、门厅等部位选择一些自然光或其他光源,以利于降低电能消耗。第二,选择的电气附件及节能灯具要具有高效性特点,确保选择的节能灯具可满足日常生活的需求,且易于维护、安装,而选择的诸如电感镇流器等节能灯具附件,既可大大降低电压的相关损耗,还可减少电路功率,以达到节能照明的效果。除此以外,还要充分考虑节能照明的其他措施,比如,不断改进灯具的相关控制方式等,这就可通过电路及供电系统的合理设计进行改进,这种方法可减少电能的损耗,而且操作起来也比较简单方便。
4结语
影响建筑能耗的建筑因素有三种,首先是,围护结构,如:门、窗、墙等,这些建筑结构所处的地理环境不同,其节能要求不同;其次,生活方式,建筑的设计结构、温度湿度要求、建筑功能、功能模块的设计结构等;最后,设备系统,当发生突发事件时,建筑的自我保护能力、独立运行能力都要符合一定要求。上述因素,在建筑施工过程中要想有效控制极为困难,即便有法律条文规定、限制,但依然有许许多多不确定的因素,干扰着正常的施工建设。为此,利用建筑节能设计标准计算建筑节能量,明确建筑强制性能的参数是非常重要的。
2基于建筑节能标准估算节能量
2.1建筑节能设计标准估算节能量的成立条件
节能量是指节能改造之后建筑物能耗的减少量所反映出的收益增加量。依照建筑节能标准,确定节能量,需明确计算、分析条件,方能进行。如:拥有100%的能耗基准值的内容,建筑所有的节能要素都要被算在内。以居民建筑为例,东北地区主要的节能要素是采暖,而南方地区主要的节能要素是空调能耗,不同地区选取的节能要素是不同的。
2.2举例说明
以大连富豪小区为例,该居民建筑所处严寒地区,其节能设计标准为JGJ26-1995,节能目标50%,基准值和能耗标准与传统节能要素能够相互配合,节能要素是采暖能耗、成立条件是全空间、全时间。在计算节能量时,技术人员统一调查了当地居民的生活方式,资料显示,居民为获得较为舒适的生活环境,会按照假定方案,消费采暖能耗,并使用相应的设备系统,如电、水、空间能量等。围绕建筑的设计标准和现实建筑情况,对建筑所属的集中供热系统设备进行能量考核发现,同一地区,居民建筑的平均能效没有较大差别,与节能百分比完全相符。综上分析,大连富豪小区完全符合节能设计标准估算节能量的条件,以整个小区建筑面积为5300×104m2来计算的话,节能设计能耗为50%,则该小区的居民建筑的平均耗能为24kgce/m2,用它来估算居民建筑的节能量。再加上供热系统官网系统的运行功率、热源的传播效果、建筑功能设计的配合度等因素的影响,便可准确估算出整个富豪小区的年节能量为53.23×104tce,且相关指标数据在标准范围内。分析上述案例可知,建筑的节能设计要素大体相同,无非是采暖能耗和空调能耗,电、水、空间的能耗都是固定的,不会随着地区建筑的变化而变化。与居民建筑相比,公共建筑在节能设计方面,考虑的问题和因素更多,依照《公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)提出的观点可知,只要按照建筑的节能设计标准施工,保证其室内环境参数、结构指标在标准范围内,其节能量不会少于建筑总节能量的50%。从这一点看,以节能设计标准为节能量的估算依据是相对科学的,因为在一个计算公式中,标准是不变量,节能设计、节能要素是变化量,节能量是因变量,这种估算方式,符合统计科学。
3结语
加强节能建筑设计的合理性以及科学性一方面可以大大的削减生产成本,另一方面也能实现具体问题具体分析,以具体的有效的对策防范以及处理出现的实际问题。要实现建筑设计的合理及科学,就要着手于建筑能耗的分析。一般情况下,进行节能设计必不可少的重要的前提条件就是开展能耗分析,这也是设计初期阶段应该完成的重要工作。由于建筑能耗的影响因素非常广泛和复杂,主要包括建筑外因素以及其建筑本身的因素。建筑外因素主要涉及了气候环境、室内控制质量等方面,而建筑本身因素主要包含了涉及了制冷、制热的使用性能耗,涉及门窗、屋顶等的材料性能耗和涉及了门窗气密性、隔热性的使用性能耗。这两种因素之间的关联非常的紧密,对建筑内部的能量消耗有着直接的影响,特别是在季节因素的影响下发挥的制冷、制热效能和光照度等,在消耗的能源方面占据着很大的比例,因此建筑节能设计大多数情况下也是着眼于此。
2建筑规划设计中建筑节能的设计
2.1外部环境与整体环境的节能设计
建筑设计师要始终坚持整体设计,在设计时要对有关方面进行全面的考虑,并实现与有关专家的交流沟通以及相互协作,以全面的准备相关的设备,对环境进行了解和整体的把握,更加科学合理的分析能源问题,使建筑规划设计的真正落实时资源环境的优势得到有效的利用和切实的发挥,达到提高自然生态运用效率的目的,使环境更加的和谐。一般而言,建筑工程的使用过程中,对用户居住造成重大影响的因素主要有光照以及空气流通。因此,在建筑节能设计中,要重视并重点把握这两个方面,通过有效的措施切实实现光照的降低与空气流通的优化,主要可以从房屋的排布方式、距离间隔以及方向方面着手,具体应注意以下几点:第一,我国的气候类型复杂多变,而且大陆性季风气候比较显著,因此在设计房屋建筑方向时,应该全面的分析不同季节的风向规律,并始终与风向保持一致。所以,我国大多数的房屋建筑都是坐北朝南,以保持良好的通风效果以及光照效果,提高房屋的舒适度,切实的满足住户的需求。第二,在设计房屋建筑的间隔时,应该超过当地的日照间距标准,使室内空气充分的流通,使室内空气具有更高的质量,保障空气的畅通无阻和循环流动,切实加强对室内温度的控制与管理,将能源消耗控制在最低水平。最后,在项目的设计过程中,建筑单位要科学合理的进行房屋建筑的排布,不断优化组合方式,充分实现建筑整体以及建筑单位的和谐统一,使建筑项目达到最佳的节能效果,减少能源资源的耗费,进一步降低生产成本。
2.2单体的节能设计
在建筑项目的设计过程中,要严格的遵循相关的设计要求、建筑规范和有关的标准,增强建筑空间布局、外观和方向设置的专业性以及规范性。在设置房屋建筑的朝向时,其设计的合理性能够在一定意义上在能源消耗的降低方面发挥极大的积极作用。在夏季,太阳会对建筑物表面产生直接的照射,由此形成了很多的热量,使制冷作业压力大增,能源消耗问题更加严峻。而在冬季,恶劣的气候条件往往会给供暖作业造成巨大的压力,导致能源消耗问题更加突出。所以,要从根本上解决这些问题,实现能源消耗的进一步降低,就要合理的设计和设置建筑的朝向,要全面综合的考虑各种影响因素,立足于当地的地质情况以及气候环境,要以土地资源消耗的降低为依据,实现朝向设计方案的优化设计和选择,以此切实的保障建筑冬季日照的充足,并在满足空气流通需求的基础上实现夏季日照的减少,使建筑在不同季节产生的不同的实际需求得到全面的满足。就我国而言,大部分地区采用的是坐北朝南的建筑朝向,然而也存在受不同因素的影响改变房屋朝向的情况,因此,在设计房屋建筑朝向时,要对当地的地理环境进行全面的考虑,实现提高舒适度和降低能源消耗的和谐统一,对这两者进行协调和把握。
2.3建筑物部位节能
对于建筑部位而言,材料是影响其节能的重要因素之一,在选择材料时,要重点的把握材料的质量,并在此基础上严格的遵循环保、节能以及经济原则。目前,随着科学水平的提升,建筑市场中新型材料具有更多的种类,在质量、价格以及环保方面具有较多的选择,并且能够切实达到建筑部位材料的相关要求,所以具有较为广阔和美好的发展前景,在推广以及应用方面具有很大的潜力。目前,很多材料应用了更高的科学技术,具有保温、防水以及环保等多种特征和显著优势,能够广泛的应用于建筑的屋顶以及外墙,能够使建筑的使用性能以及舒适性大大提升。除此以外,新型的透光玻璃能够广泛的应用于门窗中,达到更好的透光效果,也能使热量传输大大降低,活动遮阳板可以通过适当的设置对室内的光照度进行调节和控制。在建筑节能设计中更多的采用这些新型材料,不仅能够保障建材的基本功能,还能达到降低能耗、实现节能的效果,因此,应该投入更大的力度进行广泛的推广。
3总结