【摘要】近年來,建筑行業(yè)節(jié)能意識有所提高,建筑從業(yè)人員對建筑節(jié)能設計理念、目標和方法也應有完整的認識。本文對次做簡要闡述。
【關(guān)鍵詞】建筑設計,節(jié)能環(huán)保,遮陽通風,技術(shù)改進
一、我國情況介紹
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)增長和建筑技術(shù)的發(fā)展,城市建設不斷擴展,工程建設規(guī)模越來越大,建筑材料消耗量持續(xù)增多,建筑節(jié)能問題就成為一個迫在眉睫的大問題。新建建筑將嚴格執(zhí)行節(jié)能強制性標準,四個直轄市執(zhí)行65%的節(jié)能標準,到“十二五”全國范圍內(nèi)執(zhí)行65%的節(jié)能標準。同時,發(fā)展節(jié)能省地環(huán)保型建筑和綠色建筑;建立符合中國特點的節(jié)約型住宅建設和消費模式。
我國建筑節(jié)能工作的關(guān)鍵:控制建筑規(guī)模,控制建筑標準;提倡生態(tài)文明,反對奢侈浪費;建立建筑能耗統(tǒng)計平臺和大型公建能耗監(jiān)測系統(tǒng),通過用能數(shù)據(jù)引導建筑節(jié)能工作;因地制宜,不同地區(qū)、不同類型的建筑措施不同;決不能無論東南西北,千篇一律、強求一致。
二、常用的建筑節(jié)能設計技術(shù)
任何一種技術(shù)都有適用性的問題。沒有一種包醫(yī)百病的“先進”技術(shù)。在西方國家是節(jié)能的技術(shù),在中國可能就是不節(jié)能的。以用電為例:歐洲大部分電力來自水電與核電,因此采暖的能源利用效率:熱泵>電加熱采暖>燃氣采暖。中國主要燃煤發(fā)電,電并非清潔能源,直接電熱采暖是清潔和節(jié)能的?盲目復制發(fā)達國家的所謂“先進技術(shù)”,導致消耗更多的能量!在熱帶地區(qū)應該推廣高保溫性能外墻和雙層皮幕墻嗎?在熱帶地區(qū)高層建筑上大面積用光伏板合適嗎?
。ㄒ唬、建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫。
1、關(guān)于住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫。
對住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫效能分析:太陽西曬可使西墻表面溫度升高到50℃;屋頂由于太陽照射,可使溫度升到50℃。保溫式是最好的方式嗎?舉個例子:夏天在太陽下面,是應該穿棉襖還是打陽傘?顯然,屋頂和外墻的遮陽,有效的通風和散熱是可行的。當外溫處在18~25℃間:由于太陽透過窗子的輻射,室內(nèi)照明,設備,人員發(fā)熱,,如果自然通風不良,熱量只能通過圍護結(jié)構(gòu)散出,保溫越好,熱量不易散出,導致室溫升高,甚至需要開空調(diào),過渡季節(jié)保溫差的圍護結(jié)構(gòu)更可以幫助散熱,反倒能減少空調(diào)使用。
2、關(guān)于建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫的結(jié)論
對應于不同的環(huán)境目標,建筑的形式也應不同,每個建筑所采用的節(jié)能技術(shù)措施均是建筑自身的特點、環(huán)境和當?shù)貧夂驐l件三者綜合平衡的結(jié)果,經(jīng)多方綜合分析,提出設計目標。是加大可開啟外窗面積,還是盡可能密閉。窗墻比的設計值得推敲。南方地區(qū)窗戶設計中對自然通風在過渡季節(jié)的重要性認識佷要緊,外窗開啟扇不宜過小。
南方地區(qū)外墻保溫不是建筑節(jié)能的重點,某些情況下,盲目的增加保溫會增加建筑能耗,南方住宅建筑節(jié)能的關(guān)鍵是遮陽,自然通風。通過自然通風降溫而滿足人體的舒適度要求是建筑中最自然而古老的技術(shù),尤其是世界各地的傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居建筑中都有普遍的應用。“大樹底下好乘涼”是對自然界中遮陽與通風結(jié)合的最佳寫照。采用自然通風方式的最終目的是部分或者全部取代目前傳統(tǒng)的空調(diào)制冷系統(tǒng)。自然通風可以在不消耗可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度,帶走潮熱氣體,達到人體熱舒適;同時利于減少能耗,降低污染,并提供清潔新鮮的自然新風,有利于人的生理和心理健康。
。ǘ㈥P(guān)于雙層皮玻璃幕墻。
建筑為斛決采光的需求采用了玻璃窗;為解決光與熱的矛盾采用了雙層窗,中空玻璃窗;為解決遮陽與美學的矛盾采用了雙層玻璃幕墻,且夾層內(nèi)設置水平遮陽百葉,性能可調(diào)節(jié)。
雙層皮幕墻種類按通風形式劃分:外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)、自然通風、機械通風。
高保溫性能雙層皮幕墻發(fā)源于北歐,目的是冬季獲得更多的陽光,并阻止熱量散發(fā)出去。熱帶地區(qū)氣候特征,只需要供冷,不需要供熱,室內(nèi)外溫差小,冬季和過渡季可利用自然通風。大型公共建筑一般具有大內(nèi)區(qū),冬季依然需要降溫,全年大部分小時數(shù)室外溫度低于25℃,應該促進室內(nèi)向室外的排熱。
已有研究證實:在廣州、深圳地區(qū),高保溫性能的雙層皮幕墻不比雙玻加內(nèi)遮陽的幕墻節(jié)能。高保溫性能的雙層皮幕墻可以降低5-10%峰值負荷,但不能有效降低空調(diào)設備裝機容量。高保溫性能的雙層皮幕墻導致全年冷凍機開啟小時數(shù)增加,全年能耗比雙玻加內(nèi)遮陽的幕墻增加10%,如果幕墻上不能設置通風口,全年能耗將更高,高保溫性能的雙層皮幕墻造價遠遠高于雙玻加內(nèi)遮陽的幕墻,占地面積也有所增加。
結(jié)論:不考慮氣候特征和建筑類型,盲目采用單一類型“不節(jié)能”的雙層皮幕墻形式。南方,辦公建筑,玻璃幕墻,內(nèi)循環(huán),熱量全部帶入,消耗了風機電耗。住宅也采用“雙層皮”。分不清外呼吸、內(nèi)呼吸幕墻系統(tǒng)對內(nèi)、外層玻璃的不同性能要求,一律“外單、內(nèi)中空”。內(nèi)循環(huán)外層玻璃應用雙層中空;通風不暢,甚至無法通風,增加公共建筑空調(diào)負荷。夾層不設置水平遮陽百葉,性能無法調(diào)節(jié)。這先都是現(xiàn)階段節(jié)能建筑迫切需要解決的常見問題。
。ㄈ、太陽能利用
太陽能熱水器解決生活熱水供應,是目前最成功,最普遍的應用方式。隨著生活水平提高,居民生活熱水用量會持續(xù)增加,太陽能熱水器應該是最好的解決方案。至于是集中設置還是分散設置?集中的方式由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題,往往需要依靠水泵的主動循環(huán)方式。設計不當時,水泵電耗可能會成為很大的能源消耗。
。ㄋ模、關(guān)于太陽能光伏板
高層建筑安裝太陽能光伏板,多數(shù)只能安裝在垂直的立面上,而且以南立面為主。熱帶地區(qū)利用太陽能資源的局限性,太陽高度角高,垂直光伏板獲得的日照量小,日照時間短。大部分地區(qū)大氣透明度低,等級為5,僅好于重慶(等級6)。例:某在廣東的高層建筑在南立面和東西立面都安裝了太陽能光伏板,投資數(shù)千萬,全年獲得的電量不超過該建筑年用電量的0.6%。
目前在全世界,太陽能光伏板都是無法回收投資的。北京10m2最大輸出功率1kW,能瞬時帶動1.5匹空調(diào),價格約8-10萬元。適宜條件:日照充足、無電網(wǎng)地區(qū)。太陽能光伏發(fā)電應應用于需要高品位、特別是直流電能的場合。室內(nèi)照明、路燈、電腦、電視機、綠地澆灌泵不適宜。同樣投資,邊遠農(nóng)村,西北沙漠等地的發(fā)電量高的多。如果需要低品位能源,應該直接利用太陽能。生活熱水:太陽能熱水器。采暖:直接利用太陽熱(日照、太陽房等)。采光:直接天然采光的效率>>光電轉(zhuǎn)換效率。采用利用圍護結(jié)構(gòu)本身的太陽能采暖的應用:TrombeWall,在一些地區(qū)推廣。主動式太陽能采暖,制冷。由于可利用的時間短,初投資高,導致經(jīng)濟性很差,必須承擔巨大的初期投資。
(五)、關(guān)于地源熱泵和地下水源熱泵
地源熱泵:在地下埋管,冬季從地下取熱/向地下蓄冷;夏季從地下取冷/向地下蓄熱。基本條件:冬季蓄存的冷量~夏季取出的冷量。冬季負荷>夏季負荷:地下溫度逐年下降;冬季負荷<夏季負荷:地下溫度逐年上升。華南地區(qū),夏季負荷>>冬季負荷,不適宜推廣地源熱泵!特例:位于流量充足的地下河之上。
地下水水源熱泵:抽取地下水,冬季提取熱量,使水溫降低后,回灌到地下。夏季提取冷量,使水溫升高后,回灌到地下。如果冬季夏季熱量和冷量不平衡,同樣回導致地下溫度逐年下降或逐年上升。只有存在流量充足的地下河,才可以不考慮熱量平衡。
三、因地制宜實現(xiàn)我國建筑節(jié)能
北方城市建筑:降低采暖能耗,圍護結(jié)構(gòu)保溫,實行供熱改革,提高熱源效率,改善末端調(diào)節(jié)。
長江流域建筑:發(fā)展多種熱泵,“部分時間,部分空間”的采暖空調(diào),加強自然通風。
南方建筑:堅決反對“集中供冷”,自然通風,外遮陽。
農(nóng)村建筑:加強保溫,發(fā)展以生物質(zhì)能源為主,輔之以其它可再生能源和部分商品能源的新農(nóng)村能源方式。
四、結(jié)語
發(fā)達國家實現(xiàn)的是建立在高資源消耗基礎上的現(xiàn)代化道路,我國很難借鑒。堅持科學發(fā)展觀,實現(xiàn)中國特色的建筑節(jié)能。依靠“機械方式”營造人居環(huán)境難以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須探討”與自然和諧“的新途徑。堅持因地制宜,根據(jù)不同地區(qū)的特點,不同功能建筑的需求,采取不同的建筑節(jié)能解決方案,力爭在建筑總量不斷增長的同時,使建筑能耗總量的增長低于建筑面積總量的增長,真正實現(xiàn)建筑節(jié)能。
參考文獻:
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