摘要: 我國節(jié)能工作起步較晚,與發(fā)達(dá)國家相比,能源浪費(fèi)又十分嚴(yán)重。為促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用,緩解我國能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的矛盾,實(shí)現(xiàn)十二五節(jié)能減排目標(biāo),我國正大力發(fā)展推廣節(jié)能型建筑。本文從節(jié)能型建筑的概念出發(fā),對節(jié)能型建筑的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容及方法進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:節(jié)能型建筑節(jié)能設(shè)計(jì) 節(jié)能材料 節(jié)能技術(shù)
引言:
我國節(jié)能工作起步較晚,與發(fā)達(dá)國家相比,能源浪費(fèi)又十分嚴(yán)重,如我國建筑采暖耗熱量,外墻大體上為我們氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家的4—5倍,屋頂為2.5—5.5倍,外窗1.5—2.2倍,門窗透氣性為3—6倍,總耗能是他們的3—4倍。造成這種狀況的主要原因是,過去由于我們的節(jié)能意識淡薄,致使房屋設(shè)計(jì)不合理,只強(qiáng)調(diào)工程的初始投資,而很少考慮建成后的日常運(yùn)行能耗和費(fèi)用,采用傳統(tǒng)建筑材料建造房屋時(shí),沒有重視建筑節(jié)能,建筑設(shè)計(jì)保溫標(biāo)準(zhǔn)偏低,加上設(shè)備效率不高,運(yùn)行管理不善等等,導(dǎo)致了能量的嚴(yán)重流失和浪費(fèi)。如果聽任這種高耗能建筑大行其道,建筑能耗增長的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國能源生產(chǎn)可能增長的速度,國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐這種浪費(fèi)型需求,從而不得不組織大規(guī)模的舊房改造,這將要耗費(fèi)更多的人力物力。知恥而后勇!了解我國建筑能耗的現(xiàn)狀與發(fā)達(dá)國家的差距,就會覺得我國建筑節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn),把建筑節(jié)能作為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分,在保證和提高建筑舒適性的前提下,有效地利用能源,盡量降低建筑物使用過程中的能耗。
1 節(jié)能型建筑的概念:
節(jié)能型建筑是指在選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過程中遵循環(huán)境設(shè)計(jì)和節(jié)能設(shè)計(jì)的基本方法,對建筑場地的日照、太陽輻射、風(fēng)向等外部空間環(huán)境進(jìn)行研究后,設(shè)計(jì)出的低能耗建筑。它采用節(jié)能型結(jié)構(gòu)、材料和產(chǎn)品,部分或全部利用可再生能源,最大的特點(diǎn)是整個(gè)建筑全壽命過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)都是節(jié)能的。節(jié)能型建筑全壽命過程的節(jié)能是通過控制建筑材料生產(chǎn)、建筑設(shè)計(jì)、建筑建造、使用過程、甚至建筑達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限后建筑材料的回收等環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。
具體來看節(jié)能型建筑可以通過控制規(guī)劃設(shè)計(jì),建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,節(jié)能型產(chǎn)品和設(shè)備系統(tǒng)的使用,新能源的開發(fā)利用,以及提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和管道系統(tǒng)的運(yùn)行效率等方法來實(shí)現(xiàn)。
2 節(jié)能型建筑規(guī)劃的節(jié)能設(shè)計(jì)。
規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)涉及建筑選址、外部環(huán)境設(shè)計(jì)、總平面建筑群體布局設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
建筑選址要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂、土質(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來確定。合理的選址可避免日后建筑運(yùn)行過程中不必要能耗,為單體的建筑節(jié)能創(chuàng)造好的外部條件。以我國南方地區(qū)為例,如居住區(qū)選址于綠化情況良好、有湖泊水面且位于夏季主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向區(qū)域,將有利于住宅自然風(fēng)的引入,降低夏季住宅熱輻射,提高舒適度,從而節(jié)約空調(diào)用量。外部環(huán)境與建筑功能相匹配,將大大減少日后使用過程中資源的浪費(fèi)和損耗。
外部環(huán)境設(shè)計(jì)是指建筑物外部微觀環(huán)境的設(shè)計(jì)。它雖然依賴于選址的外部大環(huán)境,但當(dāng)外部大的自然環(huán)境條件不理想時(shí),可以通過合理的環(huán)境設(shè)計(jì)來改善建筑周圍的微觀環(huán)境,使之與建筑功能緊密結(jié)合,為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件。在這方面做得最好的是我國古代的園林設(shè)計(jì)。園內(nèi)通過植樹、挖池、堆山等環(huán)境設(shè)計(jì)手法,增加了園內(nèi)綠化和水面。達(dá)到了平衡溫濕度、凈化空氣,降低噪音,收集雨水等改善微觀環(huán)境的效果。這些設(shè)計(jì)手法現(xiàn)在依然值得我們借鑒。
總平面建筑群體布局設(shè)計(jì)也是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)的重要組成部分,它可以為建筑節(jié)能創(chuàng)造有利的微觀環(huán)境條件。例如我國南方地區(qū)建筑群布局可結(jié)合日照間距等因素,在夏季主導(dǎo)風(fēng)向迎風(fēng)向形成前低后高的建筑布局,并結(jié)合夏季主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)置入風(fēng)口和出風(fēng)口,使空氣流通形成“風(fēng)道”。這樣可以充分利用夏季風(fēng),加快建筑物與空氣的熱交換,有效降低建筑物的表面溫度。這樣的布局也能阻礙冬季北面吹來的冷風(fēng)與建筑熱交換,減少熱量流失。建筑布局設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)避免布置大面積的東西向建筑,盡量減少東、西兩向太陽輻射對建筑的不利影響。
建筑雖然會受到社會歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等各種條件制約的,但是我們應(yīng)該通過規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì),為建筑單體的節(jié)能創(chuàng)造有利的外部環(huán)境條件。
3 建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)。
建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件(屋頂、外墻、地基、隔熱材料、密封材料、外門和窗、遮陽設(shè)施)直接與外環(huán)境接觸,發(fā)生熱輻射交換,對建筑建筑能耗、室內(nèi)環(huán)境性能、熱舒適環(huán)境有著根本的影響。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,減少能量損失,提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。
首先要對建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件整體的熱工性能進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,使之達(dá)到國家建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定性指標(biāo)。這樣才能在夏季減少室外熱量傳入室內(nèi),在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失,使建筑熱環(huán)境得以改善,從而減少建筑冷、熱消耗。提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,要求相關(guān)部位盡可能采用熱工性能好的節(jié)能型建筑材料進(jìn)行建造。目前建材市場上有許多新型的節(jié)能材料,它們有優(yōu)異的節(jié)能性。比如大面積玻璃幕墻外圍護(hù)結(jié)構(gòu),選用節(jié)能效果優(yōu)異的新型低輻射鍍膜玻璃(Low-E 玻璃)可以使將近70%的太陽能可見光和近紅外光透過,有利于自然光采光,節(jié)省照明費(fèi)用。同時(shí)來自室內(nèi)、室外的高溫物體的熱輻射很難通過玻璃輻射過去,可以阻斷室內(nèi)的熱量輻射交換,具有良好的保溫性能。雖然建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先選用新型的節(jié)能材料進(jìn)行建造,但是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)綜合體,并不是所有構(gòu)件都必須采用具有最佳熱工性能的材料。最終的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案是一個(gè)整體熱工性能達(dá)到國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的,技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)化組合方案。
其次必須對建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的構(gòu)造設(shè)計(jì),提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能和密閉性能,避免或減小建筑熱橋?qū)?jié)能的影響。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的一些部位,在室內(nèi)外溫差的作用下,形成熱流相對密集、內(nèi)表面溫度較低的區(qū)域。這些部位成為傳熱較多的橋梁,故稱為熱橋。熱橋?qū)ㄖ毓?jié)能帶來了不利的影響。建筑中容易產(chǎn)生熱橋的部位有砌在磚墻或加氣混凝土墻內(nèi)的金屬,混凝土或鋼筋混凝土的梁、柱、板和肋,預(yù)制保溫中的肋條,夾心保溫墻中為拉結(jié)內(nèi)外兩片墻體設(shè)置的金屬聯(lián)結(jié)件,外保溫墻體中為固定保溫板加設(shè)的金屬錨固件,內(nèi)保溫層中設(shè)置的龍骨,挑出的陽臺板與主體結(jié)構(gòu)的連接部位,保溫門窗中的門窗框特別是金屬門窗框等等。對墻體熱橋,可采用墻體外保溫的方法來解決,對于鋁合金門窗框,解決熱橋的方法是采用新型的斷熱橋型鋁合金門窗或鋁塑復(fù)合門窗。
此外建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)重視建筑外遮陽的作用。建筑采用外遮陽措施可以阻隔太陽光對建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接照射,避免陽光透過玻璃直接照射室內(nèi),有效的減少了太陽光與建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)的熱傳遞,降低了建筑外表和室內(nèi)溫度,從而達(dá)到降低能耗節(jié)能的效果。
4 新型節(jié)能產(chǎn)品和設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多新型的節(jié)能產(chǎn)品和設(shè)備系統(tǒng)。例如先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng),采用中央空調(diào)智能節(jié)電系統(tǒng),采用計(jì)算機(jī)智能控制方式,運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和變頻技術(shù),根據(jù)中央空調(diào)主機(jī)和輔機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行工況和末端負(fù)荷的變化,采集多種變化參數(shù),然后通過負(fù)荷隨動計(jì)算,自動對冷凍(溫)水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化控制,并使中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行環(huán)境得以優(yōu)化,使得主機(jī)工質(zhì)和輔機(jī)系統(tǒng)各種流體流量跟隨末端負(fù)荷變化而同步變化,確保中央空調(diào)系統(tǒng)在滿足舒適的前提下大幅度降低系統(tǒng)能源消耗。又如雨水收集系統(tǒng),在雨天可以通過收集系統(tǒng)將降落在屋頂?shù)挠晁占接晁畠Υ娣綁K中,晴天供綠化噴灌使用,可節(jié)約大量的水資源。節(jié)能型建筑應(yīng)盡量多設(shè)計(jì)和應(yīng)用此類先進(jìn)節(jié)能的產(chǎn)品和設(shè)備系統(tǒng),以降低建筑使用過程中的運(yùn)行成本,達(dá)到節(jié)約能源,降低能耗的目的。
5 新能源的開發(fā)利用
節(jié)能型建筑應(yīng)利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段對新能源進(jìn)行開發(fā)利用。開發(fā)出來的能源可提供給建筑本身使用,從而達(dá)到節(jié)能的目的。如在建筑上利用太陽能采暖,利用太陽能熱水器將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能,F(xiàn)已有少部分智能建筑通過現(xiàn)代科技手段將光電產(chǎn)品與建筑構(gòu)件合為一體,如光電屋面板、光電外墻板、光電玻璃幕墻等,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供建筑使用。應(yīng)用這樣高新技術(shù)手段對新能源進(jìn)行開發(fā)利用,使建筑在耗能的同時(shí)也可以產(chǎn)能,也可實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。
6 結(jié)語
節(jié)能型建筑的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它涉及諸多方面的問題。對建筑師而言,要有可持續(xù)發(fā)展的觀念,在工作中多研究、多思考、多嘗試,結(jié)合建筑功能、形態(tài)在建筑全壽命過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),努力創(chuàng)造出低能耗、高效的節(jié)能型建筑。
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