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面临能源危机和环境危机,世界各国提出了控制矿物能源用量的增长,提高用能效率,开发新能源和可再生能源,以保护环境为目标,走可持续发展的道路。因此,建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势,也是当代建筑科学技术的一个新生长点。而在我国,建筑能耗浪费相当严重,原因也是多方面的,如技术落后,设计不科学,管理不当,缺乏意识等。
所谓建筑节能,就是在保证居室热舒适环境条件下,通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径,采用新型保温材料,把居住建筑在长期使用中的能耗降下来。 在我国的大部分地区住宅的总体规划和单体设计中,为住宅的主要空间争取良好朝向,满足冬季的日照要求,充分利用天然能源,无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计,是最基本的节能措施。住宅建筑设计中,主要空间朝向南,或向南偏东,或向南偏西,历来被认为是合理的设计,这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用
二加强建筑构造节能设计的措施
相对外墙内保温而言,外墙外保温的保温效果更理想,取暖成本大幅下降,并可完全避免热桥。保温层厚度合理的情况下,不易发生保温层内部冷凝或结构内表面冷凝现象。墙体的热储存性被充分利用,改善了室内热稳定性,外墙外保温在夏季起到一定的隔热作用,同时室内到室外温度曲线对墙体有利,因而采用外墙外保温是在经济条件允许的情况下较好的选择。
近年来,外墙外保温的应用技术在国外发展迅速,已形成很多的应用体系和系统。其中,膨胀聚苯板抹灰系统应用较广,技术的成熟度较高。在外墙外保温的其他应用体系中,挤塑聚苯板外墙外保温系统近两年在国内也有应用。挤塑聚苯板的导热系数和吸水率小于膨胀聚苯板,而压缩强度较高,是一种性能优良的保温材料,但它的表面致密光洁,用于外墙外保温层制品的两个表面均需涂界面剂,增加与聚合物砂浆的粘结力。
屋顶保温通常采用倒置式屋面,从结构层往上分别是防水层、保温层、砌块保护层。保温层通常采用低热导性高抗压强度高抗水汽浸透性能的挤塑板。与传统屋面比较,保温层在防水层之上,可以避免防水层受到阳光的直接辐射,保护防水层免受室外昼夜温差影响,防水层温度相对稳定,不易结露。
窗系统是围护体系中保温隔热的薄弱环节,有资料表明,我国采暖居住建筑经窗户损失的热量约占全部建筑围护结构热损失量的50%.
提高建筑门窗保温性能的途径有:窗框选材:选用导热系数低的塑钢或者铝合金断热型材。其中,铝合金断热桥应有足够的长度,一般不宜小于15mm,才能保证断热桥有足够大的热绝缘系数。成窗必须要做到真正断热。对于平开窗,五金配件与铝合金断热型材不配套,装上五金件后,断热的铝合金型材又被里外联通,导致断热型材传热能力加强,所以作平开窗时,应解决五金件及安装上存在的问题。
使用中空镀膜玻璃,.中空玻璃空气层厚度对其热绝缘系数影响较大,在型材断面尺寸允许情况下,空气层厚度尽可能取大。空气层不大于20mm时,传热热绝缘系数随空气层厚度增大而增加。如果条件允许,采用中空充氩气等惰性气体会使中空玻璃热工性能进一步改善。
当前,我国中空玻璃深加工市场比较混乱,部分厂家生产管理控制不严,使中空玻璃的使用寿命大大缩短,其中,胶条与玻璃的粘结质量是决定中空玻璃寿命的主要因素。宜选择气体渗透系数低的丁基橡胶和聚硫胶做双道密封。此外,中空玻璃铝隔条是热的良导体,使中空玻璃周边传热强度远远大于中部,减少甚至消除铝隔条处内层玻璃表面结霜问题,铝隔条宜采用整体折弯,不用插角,这样可以减少角部水汽渗漏,从而提高中空玻璃整体性能。
镀膜玻璃的节能性是改变玻璃表面的热反射特性而实现的,由于选择了不同的镀膜材料和膜系结构而形成了两大系列产品,即热反射镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃。住宅对采光性能要求较高,而且Low-E玻璃的适用地域较广,因此Low-E玻璃在住宅中的应用更为广泛。
Low-E玻璃――在玻璃表面镀低辐射材料银及金属氧化物膜,使玻璃呈现出不同颜色。其主要作用是降低玻璃的U值,同时有选择地降低Sc,全面改善玻璃的节能特性。因使用地域和设计要求的不同,Low-E玻璃被划分为高透型、遮阳型及双银Low-E玻璃等种类。
高透型Low-E玻璃,遮阳系数Sc≥0.5,对透过的太阳能衰减较少。这对以采暖为主的北方地区极为适用,冬季太阳能波段的辐射可透过这种Low-E玻璃进入室内,经室内物体吸收后变为Low-E玻璃不能透过的远红外热辐射,并与室内暖气发出的热辐射共同被限制在室内,从而节省暖气的费用。
双银Low-E玻璃是高级Low-E玻璃,它突出地强调了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果,将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起,在可见光透过率相同的情况下,它比普通Low-E玻璃具有更低的太阳能透过率,即具有更低的遮阳系数。换句话说,它最大限度地将太阳光过滤成为冷光源,解决了高可见光透过率与低太阳能透过率不能兼顾的矛盾,为追求外观通透性的设计提供了节能性的保障。这种Low-E玻璃更适合于我国的气候特性,其综合节能效果远优于普通Low-E玻璃。不同的Low-E玻璃品种适用于不同的气候地区。
平开窗关闭时气密性优于推拉窗,开启时开启面积大,有利于自然通风,故宜采用平开窗。门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料、弹性密闭型材料、密封膏以及边框设灰口等密封方式;框与扇可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝,回风槽等方式;扇与扇之间可用密封条,高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间可用各种弹性压条密封。在窗格划分时要缩短窗扇的缝隙长度,尽量采用大窗扇,扩大单块玻璃的面积,合理减少开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
住宅建筑节能,在降低建筑能耗的同时,为居住者提供更健康舒适的居住热工环境。经调查,节能项目的销售情况比同地段的普通住宅更好。对开发商而言,建筑节能所增加的成本投资,相对于所取得的经济效益是微不足道的。建筑节能是我国可持续发展战略的重要组成,是一项复杂的系统工程。如果从设计一开始入手,结合相关的节能措施,完成综合节能65%的目标完全可以实现。随着越来越多节能住宅小区的涌现,住宅建筑节能及相关成套技术体系必将越来越成熟。
建筑节能是一项系统工程。在策划、实施及取得实效的长时间过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节。作为设计行业的人员,在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件。因地制宜,就地取材,合理利用。并且应建立寿命周期成本观念,按建筑寿命50年内发生的各项费用,取其总和较低者作为选取决策的依据,不应考虑一次消费最低者。同时,更应重视综合设计过程这个新观念,在方案之初即组织相关专业工种介入,统筹考虑相互影响,寻求合理的解决方案。可以预见,随着建筑节能工作的开展,以及人们对改善建筑热环境的迫切要求,建筑节能技术必将得到迅速发展。
参考文献:
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在建筑领域,人类从自然界所获得物质原料的50%用来建造各类建筑及附属设施,建筑能耗在人类总能耗中所占比重约为1/4。在经历了数次能源危机以及对矿物能源资源的不可恢复性和温室效应对生存环境负面影响的认识越来越清楚之后,世界各国提出了控制矿物能源用量的增长,提高能源使用效率,开发新能源和可再生能源的目标。作为耗能大户的建筑业节能受到极大的关注。建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势,也是当代建筑科学技术的一个新生长点。随着人们物质生活水平的不断改善,对住宅建筑的环境质量要求也日益提高。我国是一个经济快速增长、人口占世界20%的大国,也是能源相对匮乏的大国,已成为世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国。目前我国每年建成房屋面积已超过所有发达国家一年建成建筑面积的总和。建筑在生产和使用过程中要消耗全球资源中能源总量的50%,产生的污染也十分惊人。所以建筑节能和保护环境是摆在人们面前的紧迫课题。
二、节能建筑设计应贯彻的设计原则
各地区的节能建筑,必须适应本地区的气候特征,既不能照搬严寒地区的建筑型式,也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式,更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式,一般说来设计时应遵循以下原则:
(1)建筑物尽量采用南北朝向布置。否则,须加强建筑围护结构的保温隔热性能而需增大建筑成本。
(2)建筑群之间和建筑物室内,夏季要有良好的自然通风,建筑群不应采用周边式布局型式。低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面;多层建筑置于中间;高层建筑布置在最后面,否则,高层建筑的底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风。
(3)按相关设计标准的规定,尽量加大建筑物之间的间距,尽量减少建筑群间的硬化地面,推广植草砖地面,提高绿地率,加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系,以便由树冠和地面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射,减小地面对建筑物的反射辐射。
(4)应控制建筑物的体形系数不超过节能设计标准的规定。即尽量减少外墙的凸凹面和架空楼板,坡屋顶宜设置结构平顶棚或降低坡度,应采用封闭式楼梯间等。当体形系数超过标准的规定时,应加强围护结构的热工性能,计算建筑物的采暖空调能耗并不得超过标准的规定。
(5)不应设置大窗户,窗户大小以满足采光要求为限。门窗玻璃应采用普通透明玻璃或淡色低辐射镀膜玻璃的中空玻璃,居住建筑和办公建筑不应采用可见光透光率低的深色镀膜玻璃或着色玻璃。还要求外门外窗具有良好的气密性、水密性、不小于30分贝的隔声性能和不小于2.5kea的抗风压性能。
(6)屋顶和外墙既要保温又要隔热,其保温隔热性能应符合建筑节能设计标准的规定,还要防止保温层渗水、内部结露和发霉。屋顶和外墙,不能采用单一的轻质材料和空心砌块材料,最适合采用厚实材料加轻质材料的复合构造做法。
(7)屋顶和外墙的外表面,宜采用浅色饰面层,不宜采用黑色、深绿、深红等深色饰面层,否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度,计算其夏季的内表面计算温度不超过36.9℃,宜低于35℃。
(8)加强分户墙和楼地面的保温性能,使其符合建筑节能设计标准的规定。居室及办公室楼地面面层的吸热指数还应符合民用建筑热工设计规范的规定。
(9)设有集中采暖、空调的节能建筑,应选用高效、低能耗的设备与系统,不得采用直接电热式采暖设备和装置,应设置分室温度控制装置。除上述9点之外,节能建筑还应具备设计规范所要求的隔声性能等适用性能、安全性能、耐久性能和环境性能。
三、节能设计在我国住宅建筑中的应用措施
(一)屋顶保温隔热的节能设计
在住宅建筑屋顶构造设计中,应使用高效保温材料、架空型保温、倒置保温等进行合理的保温和隔热设计,这样可以很好地保证在冬季低温地区、夏季高温地区给室内提供适宜的生活温度,同时为冬季的暖气用能、夏季的空调降温用能节省出大量能源。我国冬季的采暖大多数地区还在用煤,夏季的降温一般都是用电,合理的屋顶保温和隔热设计可省出大量的能耗。
(二)门、窗系统的节能设计
外门窗是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,其面积约占建筑外维护结构面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的2/3,其中传热损失为1/3,所以门窗是外维护结构节能的重点。在节能措施上,首先在保证日照、采光、通风、观景条件下,要尽量减少外门窗洞口的面积。其次,可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内。再次,加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一,提高门窗气密性。最后,在经济状况允许的条件下,可考虑使用新型保温节能门窗,能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗可大大提高热工性能。
(三)建筑外墙节能设计
以往以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准,按照新标准在单一材料墙体中,只有加气混凝土能满足要求,所以应发展复合墙体技术。设计中主墙体可采用混凝土空心砌块、空心砖墙体、空心砌块墙体、现浇混凝土墙体,然后加以轻质高效保温层和耐候饰面层。保温层可放在承重层外侧,特别提到的是复合结构中常采用单层或多层封闭空气间层与带反射材料的封闭空气间层,在增大热阻、满足保温的同时还可以减轻围护结构的自重。
四、结语
在建筑节能设计方面,通过以上几方面的优化设计不仅可以解决国家的能源问题,同时也可以促进建筑技术和建筑产业的发展,为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活水平起到一定的作用。
参考文献
篇3
0 前言
面临能源危机和环境危机,世界各国提出了控制矿物能源用量的增长,提高用能效率,开发新能源和可再生能源,保护环境的目标,走可持续发展的道路。因此,建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势,也是当代建筑科学技术的一个新生长点。而在我国,建筑能耗浪费相当严重,原因也是多方面的,如技术落后,设计不科学,管理不当,缺乏节能意识等。因而建筑节能势在必行。
所谓建筑节能,就是在保证居室热舒适环境条件下,通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径,采用新型保温材料,把居住建筑在长期使用中的能耗降下来。
1 要有住宅设计最基本的节能意识
在我国的大部分地区住宅的总体规划和单体设计中,为住宅的主要空间争取良好朝向,满足冬季的日照要求,充分利用天然能源,无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计,是最基本的节能措施。住宅建筑设计中,主要空间朝向南,或向南偏东,或向南偏西,历来被认为是合理的设计,这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用。因此,我国现行国家标准《住宅设计规范(GB50096-1999)》中规定“每套住宅至少应有一个居住空间能获得日照,当一套住宅中,居住空间总数超过四个时,其中宜有两个获得日照。”在现行国家标准《城市居住区规划设计规范(GB 50180)》中,规定了住宅的日照标准的最低时限。
2 区分住宅的主要空间与建筑节能设计
在早期的城市住宅设计中,显然要将所有的卧室置于日照通风条件最佳的位置,置于南向,为住户提供最好的享用自然能源的环境。近年来,随着国家经济的发展,人们生活水平提高,住房条件不断地改善。住宅中的卧室不再是多功能的,已被更合理地理解为休息区,主要功能是供睡眠、休息兼存放衣物,要求轻松宁静,有一定的私密性的空间。白天人们工作、学习、外出,即使在家各种起居活动也不在卧室中。因此以夜间睡眠用为主,白天多是空关着的卧室,向南还是向北,有无直接日照,对于建筑节能而言差别不大。在满足通风采光,保证窗户的气密性和隔热性的要求下,卧室不向南不影响建筑节能。因此,一套住宅中,卧室已经不是争取占据南向的唯一主要空间。“厅”在现代住宅中,已成为居住者各种起居活动的主要空间。白天的日照、阳光对于起居活动中心的“厅”来讲,更有直接的节能意义。对于上班族来讲,由于实行双休日制度后,白天在家的天数增多了,约占全年总天数的四分之一,对于老年人、婴幼儿来讲,则多数时间是呆在厅里的,即便学生,寒暑假、星期天在家,主要活动空间也是在厅里,所以现在住宅中,厅的面积远比一个卧室大。所以如果起居厅向南,白天的阳光照着在起居厅活动的人们,其节能效应是不言而喻的。如果是南向起居厅,室内的自然热环境较好,可以大大地节约采暖和空调的耗能。
3 加强建筑构造节能设计
(1)墙体节能。
墙体是建筑护结构的主体,我们可以采用保温性能好、蓄热能力强及强度较低的砌块墙体,如加气混凝土砌块。也可以采用复合墙体的形式,如内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等。但内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大,国家已经开始限制使用内保温复合墙体使用。而且从长远来看,外墙外保温的效果明显高于内保温。由于复合墙体能满足围护结构各种功能的要求,因此这种采用高效保温材料与砖砌的复合墙体,有着更多的优越性。
(2)门窗节能。
外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。其节能措施有:
①控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,《民用建筑节能设计标准》对不同地区、不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定。
②提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
③改善住宅门窗的保温隔热性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷、热桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,低辐射玻璃;合理地设计可开启的窗扇面积,保证南方地区室内自然通风和降低北方地区室外冷风的直接渗透。
④设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在北方地区住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
(3)屋面节能。
屋面作为护结构的一部分,它的保温隔热也是不可或缺的。我们可以采用高效保温材料作为屋面的保温层,也可采用架空型保温屋面或倒置式屋面等方式来达到提高屋面保温隔热性能的目的。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。
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我国的建筑能耗比发达国家高2~3倍,加上再生资源利用上的落后,如果不控制新建建筑的能耗,将进一步扩大我国能耗的基数,造成潜在的能源危机。建筑节能设计就是应用大量的节能技术和节能材料,有效地改善建筑的热环境质量,提升建筑整体的热效率。而在我国,建筑能耗相当严重,建筑节能势在必行。研究和设计出舒适健康的节能住宅是时代赋予建筑师的使命,而要实现建筑领域真正的节能,还需要全社会共同的努力。
3住宅建筑设计的节能措施
3.1住宅总平面设计的节能措施
居住区的规划设计是为居民营造“居住环境”,必须坚持“以人为本”的原则,注重和树立人与自然和谐及可持续发展的观念。居住区内住宅群体平面组合基本分为行列式布置,周边式布置,混和式布置和自由式布置。在进行居住区规划设计时要根据具体情况,因地制宜,创造不同的布置形式。住宅群体的组合一般为成组成团的组合,它们要结合地形,照顾日照,防止日晒,保证通风,并能有效地防风。行列式和自由式能争取到较好的朝向,使大多数房间能够获得良好的自然通风和日照。减少向主要房间东西向开窗,缩小东西向开间就能有效地防止日晒。住宅单体的多单元组合,减小建筑的东西向间距,通过相互的遮挡来降低外墙所吸收的热能,或者利用传统的院落布局模式使建筑物间、建筑与院落之间进行遮挡,获得住宅建筑规划与设计的效用最大化,实现住宅节能的可持续发展。同时,要保证住宅能源的可持续性,除了节能省地,还应做到少消耗能源、高性能品质、轻环境污染、长生命周期和多回收利用。我国夏季盛行东南风,冬季主导风向与夏季大致相反,提高住宅群体的自然通风效果,妥善安排居住区的规划布局。
3.2住宅建筑外部环境的节能设计
住宅建筑外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过合理的规划,对建筑周边进行绿化,道路,地形以及建筑小品的设计,使建筑获得一个良好的外部微气候环境,达到节能的目的。在居住区内部,可通过道路,绿地,河湖水面等空间,将风引入居住区,使其与夏季主导风向相一致,提高居住区的自然通风效果。绿化在建筑群体中起着联系、分隔、衬托、补充和重点美化等作用,为人们带来清新的环境。利用绿化和地形等自然条件,还可以设置防护带,对建筑起到一定的防噪,防晒等作用。而绿色植物还可吸收周围的热量,通过光合作用给人们提供能量。合理地组织居住区内外的交通,也能有效地防止噪声。住宅单体的多单元组合,可以节约用地,减少建筑物护面积,从而减少能耗;而少单元组合,可以扩大光照面积,使居住区内的气流畅通。应视不同地域而采取相应的优化组合方式。
3.3围护结构节能
3.3.1围护结构———外墙
外墙的节能措施主要体现在墙材及外装饰面材料的选用上。墙材要选用高效节能的自保温墙材,如蒸压加气混凝土砌块,空心页岩砖,陶粒混凝土空心砌块等材料。这些砌块本身就能满足国家相应规范的规定,同时也符合国家的墙改政策。当外墙的大部分围护结构为即剪力墙和门窗时,除门窗位置有能量损失外,剪力墙也是能量损失较多的地方,这时墙体就需要考虑采用保温隔热措施。传统的保温隔热措施分有外保温、内保温和内外兼做保温三种。在南方沿海地区需考虑台风的影响,常用无机保温砂浆做内保温。而外装饰面材料在选用上,夏热冬暖地区宜选用浅色光滑的外装饰面材料,因浅色光滑的外装饰面材料其外墙面的太阳辐射吸收系数偏小,夏季能反射较多的太阳辐射热,从而降低室内的得热量和外墙内表面温度。其它地区应综合考虑,应既满足冬季采暖要求,又满足夏季降温要求。
3.3.2围护结构———门窗
门窗既要满足采光的要求,也要满足自然通风的要求。《住宅建筑规范》GB50368-2005第7.2.2条要求“卧室、起居室(厅)、厨房应设置外窗,窗地面积比不应小于1/7”,第7.2.4条要求“住宅应能自然通风,每套住宅的通风开口面积不应小于地面面积的5%”;《夏热冬暖地区居住建筑建筑节能设计标准》JGJ75-2012第4.0.13条规定“外窗(包含阳台门)的通风开口面积不应小于房间地面面积的10%或外窗面积的45%”。住宅建筑应能依靠自然通风改善热环境,缩短房间空调设备的运行时间,从而节能。门窗是能量损失较多的地方,其节能措施主要分为材质节能和建筑构造节能。材质节能指门窗的玻璃或窗框采用节能的类型,如采用中空玻璃,LOW-E玻璃,热反射镀膜玻璃等等或采用具有隔热或绝热性能的窗框。但相对普通的铝合金框和普通的玻璃来说,此方法成本较高,影响建筑的整体造价。构造节能指对门窗洞口设置外遮阳措施,如水平遮阳、垂直遮阳或综合遮阳,这种做法对门窗洞口有一定的防护作用,同时也避免了过分提高和依赖窗自身的遮阳能力,轻视窗口建筑构造遮阳的设计误区。所以,对门窗洞口设计时要优先考虑建筑构造遮阳,其次考虑安装装饰构件进行遮阳,最后才考虑提高窗自身的遮阳能力。
3.3.3围护结构———屋顶
屋顶的节能措施分为屋面材质节能和屋面构造节能两种。屋面材质节能指在屋面的构造做法中加入保温隔热材料,如复合发泡水泥,玻璃棉,聚苯乙烯泡沫板等等,也可是成品的保温隔热砖,使屋面具有保温隔热性能,从而降低能耗。屋顶的外装饰面层对室内热环境也有一定的影响,选择浅色光滑装饰面层,有助于降低屋面的太阳辐射吸收系数,从而减少太阳辐射热在屋面的聚集,减少室内热环境能耗。屋面构造节能是指将屋面做成架空屋面、蓄水屋面或种植屋面,通过空气、水、土壤等将屋顶结构与室外空间分隔开,形成一种冬季保温、夏季隔热的节能型屋面。除了不断改进建筑外墙、外窗的保温性能,加强屋面的保温隔热措施,在住宅建筑体型设计时,用最少的围护结构面积形成最大化的满足功能要求的室内空间体积,有利于建筑节能。平面形状规整,减少护结构面积,意义在于减少不必要的墙体外表面积,避免热损失。现在,高效保温材料已开始应用于墙体、屋面,有效的遮阳措施也开始应用于门窗洞口。建筑设计的节能措施已开始启动。
3.4太阳能利用
太阳能作为一种巨大、清洁、普遍的可再生能源,取之不尽,用之不竭。如何合理利用太阳能,将太阳能利用与建筑节能技术相结合,可以降低能耗,减少环境污染。太阳能的利用分为主动式和被动式的。主动式的太阳能利用指太阳能热泵系统,被动式的太阳能利用指直接对太阳能进行收集、储藏和再分配,如太阳能采暖,太阳室,屋面水池,现代温室园艺等等,也可通过发光器把光能释放,进行日光浴,栽培花卉、蔬菜或供地下室及背阴处使用,达到节能的效果。发展太阳能热利用的一个重点方向就是太阳能热水系统工程化,即将所有太阳能热水系统统一规划、设计、施工安装和管理。
3.5暖通空调和照明设计的节能
随着经济的发展,人们生活水平的提高,对暖通空调的需求也逐渐上升。对于住宅建筑,选择集中空调还是分户空调方式,要结合当地的能源、环保等因素,通过仔细的技术经济分析来确定,同时还要兼顾考虑用户对设备运行费用的承担能力。因这项费用由用户自行支付,而这也是增强人们节能意识的手段之一。夏热冬暖地区冬季较暖和,需要的采暖时间短,热负荷较低,可直接以电来采暖。在空调设计布置室外机时,要保证相邻的室外机吹出的气流互不干扰,避免空调器的效率下降,造成不必要的能源浪费。在立面设计时,从美观或建筑整体的角度会考虑采用装饰构造对室外机进行遮挡,要注意装饰构造不应影响室外机的散热,同时不要对室内外的空调机排气道形成阻碍,避免室内空气流通不畅,设备效率下降,形成新的能耗。住宅建筑采用空调设备让人们拥有舒适的热环境,但这势必需要消耗能量。当室外的空气质量较好时,应重视自然通风。通过自然通风创造舒适、健康、安全、环保的室内环境,是最有效的节约能源的途径。当自然通风无法满足室内舒适的热环境时,才开启空调设备或系统,才是真正做到“以人为本”的节能前提。照明是能源消耗的大户,除养成良好的用灯习惯外,我们还要选择高效、节能、环保的绿色光源,且在公共部位采取必要的节能控制措施,才能更有效地节约能源。
篇5
1 建筑节能的重要性
目前世界范围内大部分天然资源已日趋枯竭,比如石油、煤炭、天然气等三种传统能源,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,就我国来说,这个问题尤为严重。
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。
2 整体及外部环境的节能设计
2.1选址要合理
一般来说,建筑选址主要是根据当地的天然气候、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。
2.2外部环境设计应合理
其次是建筑位址确定之后,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。
2.3合理的规划和体型设计
根据当地的各种自然因素,对建筑规划和体型进行合理设计,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。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。
3 建筑各部位的节能构造设计
3.1墙体节能
墙体是建筑护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16W/(m2.K),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。
3.2门窗节能
外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。
3.2屋面节能
在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。
4节能建筑设计要点
4.1自然条件
地区自然条件特征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素。这些要素是我们节能设计需要注意的“自然条件”。此外,还需注意区域的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等。
4.2通风
良好的自然通风,既有利于改善室内的热舒适程序,也可减少开空调的时间,降低建筑物的实际使用能耗,因此在建筑单体设计和群体总平面布置时,考虑自然通风是十分必要的。可现在有的楼盘本来自然通风良好,却将南向平台用玻璃密封起来,形成所谓“阳光房”,阻断自然通风,是达不到建筑节能设计标准要求的。
4.3建筑物朝向
朝向对建筑能耗的影响,除了通风之外,还有太阳辐射。太阳辐射得热对建筑能耗影响很大,夏季太阳辐射得热增加制冷负荷,冬季太阳辐射得热降低采暖负荷。总之,由于太阳高度角和方位角的变化规律,南北向的建筑夏季可以减少太阳辐射的热,冬季可以增加太阳辐射的热,是有利的朝向。在规划条件允许的情况下,应该优先采用南北或接近南北朝向,尽量避免东西朝向。经计算若将南北朝向的建筑旋转90°成为东西朝向,其建筑的能耗会增加一倍。
4.4合理控制体形系数
建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著,体系形数越小,单位建筑面积对应的外表面积越小,护结构的传热损失就越小。从降低建筑能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平上。但体形系数不只是影响围护结构的传热损失,它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关。体系系数过小,将制约建筑师的创造性,造成建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能。当然,我们也要避免片面追求怪异、表面积过大的建筑造型。
4.5正确控制窗墙比
住宅建筑围护结构中热工性能最薄弱的环节是窗户。一般而言,窗户的保温隔热性能比外墙差很多,夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多得多,窗墙面积比越大,则采暖空调的能耗也越大。窗墙比就是建筑外窗总面积与护墙体总面积之比值。由于护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占护结构得失热量的40%左右,因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。
4.6屋顶的保温隔热
在夏季,太阳辐射强度大,屋顶外表面温度最高达到60~80℃,顶层室内温度受其影响会提高2~4℃。屋顶在整个外包面积中占的比例不大,但对顶层房间而言却是比例最大的围护结构,而且水平面的太阳辐射也远大于垂直墙面。在冬季,屋顶对外散失热量,又增加了室内的空调热负荷。屋顶的保温隔热设计类似于外墙。从长远来看,我们应鼓励外墙和屋顶采用薄抹灰膨胀或挤塑型聚苯乙烯板外保温等较高档的节能技术和产品,热工性能应突破标准的规定值。屋面隔热保温除采用倒置式设计外,蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的重视。
5 结语
面对全世界的各种天然能源的日渐短缺,我国也不能例外的面对各种能源问题,而建筑能耗在能源总消耗量中占很大部分,现阶段,如何在建筑设计中融入节能的设计是非常必要的。建筑设计应结合当地的事实条件比如地理环境、气候条件,按照国家的节能政策和节能标准的规定,在传统民居中吸取营养,充分地利用地方材料,从建筑的整体设计和局部细节,包括外观和内部的设计方面,整体结构设计和细部深化等方面全方位进行节能设计,只有这样才能打到真正的节能。
参考文献:
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住宅建筑节能设计的必要性
随着生活水平的不断提高,人们往往采用一些高能耗的取暖设备和空调,以保障住宅建筑冷热舒适性。一些住宅建筑的围护结构保温隔热性能差,导致了住宅建筑消耗大量能源。同时,最近几年来我国住宅建筑行业正在快速发展,在施工和建设过程中,也需要消耗大量的能源。我国住宅建筑消耗能源量占全国能源消耗总量的1/4, 居消耗能量的首位。我国主要把煤炭作为主要的消耗能源,而不采用气和油等优质能源,由于燃烧煤炭等矿物燃料,向地球大气排放的二氧化碳量逐年增加,估计到2020年,在全球中,中国将成为二氧化碳排放量最多的大国,这些都导致全球自然和生态环境的更加恶化。再加上我国住宅建筑节能工作进行迟缓,在进行住宅建筑方案设计时,严重缺乏节能意识,没有把握节能设计,使住宅建筑与节能设计严重脱节,而仅仅是通过把各种各样的节能材料堆砌在一起,就认为是节能住宅建筑。大量实践证明,应该从系统量化的基础上进行节能设计,以节约能源。总之,应该把节能作为关系到国计民生的重要问题进行对待,大力提高对住宅建筑节能设计的重视程度,运用合理妥善的方法措施解决住宅建筑节能设计中的问题,以避免环境问题的恶化,同时实现能源可持续发展,以保证经济快速发展。
2.住宅建筑节能设计中的问题
在住宅建筑节能设计中,以下几方面的问题屡见不鲜,应该引起足够的重视:
(1)在住宅建筑节能设计中,没有完善节能规范标准。在目前的住宅建筑设计与建设中,仅仅考虑绿化景观设计与建筑物的外观结构造型设计,而不重视住宅建筑节能设计,甚至从未考虑节能设计。由于我国的住宅建筑节能设计处于发展与起步阶段,因此,还没有形成一套健全完善的节能规范标准体系,也没有形成成熟的节能技术。这些往往会导致一些建筑垃圾与垃圾建筑的产生,使建筑结构的稳定性下降、结构主体损坏、耐久性降低,寿命缩短等。其中最为突出、明显的问题就是,对住宅建筑进行夹芯保温、外墙自保温与外墙内保温,但是这些做法更容易带来建筑垃圾和垃圾建筑。
(2)节能设计水平明显不高,图纸审查极其不严格。在建筑设计领域,住宅建筑节能设计不仅与暖通空调专业相关,也与建筑热工专业相关, 因此对这两个专业的技术都有着较高的要求。往往住宅建筑设计人员不能付出大量足够的时间精力去准确完成住宅建筑节能设计,从而导致住宅建筑节能设计水平明显不高、参差不齐的现象出现。审图人员在进行图纸审查时,由于其对节能设计的理解不够,使有些没有达到节能设计规范标准的图纸通过了审图人员与施工图审查机构单位的审查。
(3)没有合理地、正确地应用住宅建筑节能辅助设计软件。在目前的市场中,已经出现了很多各种类型的能耗模拟软件与住宅建筑节能辅助设计软件,其中一些优秀的设计软件已经具备了良好的市场地位,建筑设计人员认为应用这些软件能够有助于住宅建筑节能设计工作的顺利完成,这一问题导致一些设计人员对这些软件的完全依赖,错误地认为应用软件设计完成的节能设计工作肯定是合格的。但是根据实际的实践情况,如果节能设计人员不能合理地、正确地应用住宅建筑设计软件或者辅助设计软件,也会使节能设计工作不合格。
(4)没有合理完善的节能住宅建筑检测验收方法。在采用建筑热工法时,主要对室内外气温、热流密度与保温建筑墙体的内外表面温度进行测量,该方法把被测试墙体单元的热工性能表示为整个小区或者整栋楼的墙体热工性能。但是这个方法带来的缺点就是很难确定具有代表性的测量点,使整个小区内的屋面以及建筑墙体的热工性能难以准确确定。总之,这种住宅建筑节能检测验收方法还不合理完善。
3.相应的解决措施
根据住宅建筑节能设计存在的问题,应该积极探讨相应的措施,以保证存在的问题得以解决。相应的解决措施主要有以下几点:
(1)尽快地健全完善节能设计规范标准。与传统技术工艺不同的是,在住宅建筑节能设计中,施工技术难度相当大,要求极其高。目前国家和各级政府部门已经连续制定了节能设计规范标准,这些规范标准在一定程度上,对节能设计有指导作用,但是有些规范标准的可操作性还是极其低下。因此,在住宅建筑开始施工前,应该根据现存的节能设计规范标准制定健全的、完善的、能够指导施工全过程的住宅建筑节能设计文件方案。
(2)提高节能设计水平,严格图纸审查。在节能设计单位与施工图审查机构单位中,大力开展节能设计技术培训教育,举行各省、各地市的节能设计规范标准宣讲与节能技术讲座,办理住宅建筑节能相关技术课程培训班。通过这些,住宅建筑设计人员掌握了节能设计的流程,理解了其原理。
(3)掌握合理完善的节能住宅建筑检测验收方法。节能住宅建筑的检测验收就是对建筑节能效果的检测验收。首先,应该认真检测住宅建筑节能体系;其次,应该规范完善对节能效果的检测验收方法;最后,可以检测房间气密性和建筑物结构的热工性能,以检测住宅建筑是否达到良好的节能效果。进而形成一套合理完善的检测验收方法,以保证住宅建筑达到良好的节能效果。
(4)在建筑单体设计的全过程中,重视住宅建筑节能设计。由于建筑节能的一个重要方面就是良好的建筑单体设计, 在建筑单体设计全过程中,应该严格把握住宅建筑节能设计的重要性,使住宅建筑节能指标更加明确,对节能措施进行合理量化。运用先进的计算机模拟技术,优选出建筑单体平面和立面设计的方案。在对建筑单体平面设计进行优化时,应该根据房间使用频率和使用功能,对平面布局进行优化。在对住宅平面中主卧室和客厅等主要活动空间进行布置时,往往使其朝向南向,这样不仅使冬季太阳的辐射增加,还使夏季太阳的西晒减少。可以把绿化和太阳能转化等许多设备放置在屋顶上,使住宅建筑屋顶平面使用功能得以优化。在对建筑单体立面设计进行优化时,应该使节能设计和建筑外立面设计统筹兼顾,建筑外墙不仅增加了建筑外墙美观,还可以使能源转换设备得到充分利用。太阳墙和太阳能平板外墙集热器等能够把太阳能和风能可再生能源转化住宅建筑需要的能量。因此,在建筑单体设计的全过程中,应该利用合理的方法,以保证住宅建筑节能设计达到最优状态。
4.总结
总之,随着我国居民生活水平的不断提高,各种各样的住宅建筑不断出现,不仅要提高对住宅建筑的要求,更要提高对其节能设计的重视程度,以保证可持续发展理念的顺利实施。
【参考文献】
[1]JGJG26-95,民用建筑节能设计标准[S].
[2]中国建筑科学研究院.民用建筑节能设计标准[M].北京:中国计划出版社,1996.
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在环境问题与能源问题日益突出的今天,节能与环保已成为世界性的话题。建筑工程作为消耗能源较大的行业之一,做好节能环保工作具有十分重要的意义。建筑行业作为能源消耗巨大的行业,在设计环节中关注节能问题已经成为建筑设计发展方向。我国在建筑节能方面做的并不是很好,虽然近几年来发展迅速,仍然与西方发达国家具有一定的差距。做好整个建筑的节能设计,就需要对建筑中所有环节的设计都能做好有效的节能。
1 建筑节能设计在建筑行业的实施现况
人们对能源危机的意识越来越迫切,这就使得节能问题越来越被关注。建筑节能作为节能领域中非常重要的一种,在提高能源利用率、减少排放等方面起着非常重要的作用。我国致力于建筑行业的节能研究已经将近有三十年的历史,经过长期的实践验证,形成了一套完整的框架体系。在建筑工程的实际施工过程中,主要采取以下这两项节能环保措施:一是在工程项目开发初期,要以环保节能的理念制定建设计划;二是改良建传统施工技术,提高工程建设过程中的节能。随着城市化进程的加速,我国建筑工程的节能环保工作已经开始针对农村建筑的建设上。这意味着我国建筑节能工作加大了覆盖面,促进了节能国作的持续发展,为建筑节能工作的全面发展奠定了基础
我国幅员辽阔,南北地域无论是在地理环境还是人文习俗的方面都有很大的差异,建筑节能工作在南北地域的开展也要分别对待。只有结合当地实际,因地制宜,才能使建筑节能向着好的方面发展。
2 小型住宅建筑节能设计思路
小型住宅建筑节能设计的主要思路是将传统节能设计和新型的能源节能设计结合。本文主要通过分析建筑结构节能设计和洁净能源在节能建筑设计中的应用来分析小型住宅建筑节能设计。
2.1建筑结构节能设计概述
1)节能墙体设计
墙体是建筑作重要的组成部分,选择技能环保的墙体,是小型住宅节能设计中的重要内容。目前一般都选择高效保温墙。这种墙体采用火力发电厂中排放的粉煤灰作为主要原料,通过先进的生产技术加工后制成的一种新型墙体,这种墙体具有非常好的保温节能性能,可以作为建筑物的护墙。这种环保节能技术不仅可以减少垃圾的排放,而且对于环保也有很大的作用。
2)建造内保温复合节能墙体的设计
复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成,其在节能建筑设计中的应用,通过墙体结构层、空气层、保温层、保温隔热层、保护层和饰面层的组合,帮助建筑墙体实现良好的保温功能,从而帮助实现建筑节能设计。
墙体结构层:系指混凝土现浇或预制品的外墙,内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。
空气层:空气也是一种导热性能很好的物质,在零设施度的时候,其导热系数为0.024W/(m·k),在室温(25℃)的时候,其导热系数为0.0256W/(m·k),当温度升到200摄氏度的时候,空气的导热系数为0.0384。正式由于空气的保温性能良好,在建筑设计中一般都会设置专门的空气层。
结合各地的气候和地理环境,借鉴各方面成功和失败的经验,在优化组合的基础上开发的墙体内保温板,具有保温、隔热、隔音、防潮 抗冲击、抗震、呼吸等功能,已在工程中应用。
3)窗户的节能设计
在小型住宅的门窗节能设计中,应当注意以下几个问题:一是控制住宅窗墙比,住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,根据我国有关政策法规,对于北向、东向和西向、南向等不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”;二是高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。例如使用密封膏、聚乙烯泡沫材料制成的弹性密闭性材料等对门窗框与墙体的缝隙进行密封。门窗不仅是室内与室外流通的地方,同时还应当具备防盗与防火的要求;三是可以在门中填充岩棉板增强绝热性能,窗户玻璃的选择最好使用中空玻璃,还应当合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。另外,窗户设计中,适当的窗型配合房屋空间的采光和通气的需求,并根据需要适当在窗户增加
2.2清洁能源在节能建筑中的应用概述
1)太阳能
太阳能是一种清洁无污染的可再生资源,目前已经被广泛应用到建筑中,比如:在建筑的顶层安装上太阳能发电设备,就能够将太阳能转化成电能,这些电能通过导线与配电设备连接起来,再输送给建筑工地中的电设备,建筑过程中的动力用电和照明用电就能自给自足;可以利用太阳辐射的热能满足建筑物的供热需求;太阳能技术还被应用到建筑物的采光系统中,对建筑物的节能也起到了一定作用。在南北地域的环境差异上,对于太阳能的使用也有些不同,比如北方较冷,可使用太阳能进行供暖,而南方则可以利用太阳能通风。总之,太阳能技术有着安全无污染、受环境影响较小、安装简便等许多优点,是一种非常值得推广的一种环保节能技术。在小型住宅中安装太阳能设施,足够满足日常生活的照明、热水等基本需求。
2)地源热能
可以使用地源热泵技术满足建筑物内空调系统的能量,达到节能环保的目的。这种方法的原理是利用大地中储存的热能对室内温度进行调节,相对于室外温度的巨大差异,地表以下的温度全年基本相对稳定,夏季时候建筑物内温度较高,热量会被通过特殊的设备被大地吸收,从而保证室内凉爽。在建筑设计中有效利用这一技术,可以非常有效的奖励能源使用量,对环境产生的影响小,设备维护也方便,节能效率非常高。
3 结论
小型住宅建筑节能设计思路,并不局限于传统节能建筑设计中的建筑结构保温设计,而更应该和现代能源技术相结合,走一条更加节能和环保建筑节能之路,通过将传统的建筑结构节能技术和洁净能源在建筑设计中的应用,从被动的保温降低能源消耗,到主动的节约能源成本完成小型住宅建筑节能。
参考文献
[1]李贵芝,李吉艳.对住宅建筑节能设计的探讨[J].城市建设理论研究,2011,11(24):74-76.
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技术的进步使得空调、暖气等采暖制冷设备广泛应用于住宅建筑中,住宅小区建筑一瞬间成为高能耗建筑。据统计表明,我国能源消费总量所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的30%左右,加之我国大部分地区气候条件多为冬冷夏热,煤炭采暖,空调制冷等设备产生的巨大建筑耗能量,对城市生态环境和住宅居住环境造成了一定程度的污染,严重影响到居民的身心健康。种种副作用的出现和能源的日益匮乏,使得人们对建筑节能的意识逐步提高,对节能设计的要求也随之不断完善。
节能设计是指在少使用或不使用采暖、制冷设备的前提条件下,尽可能采用自然通风,合理建筑总体规划、加强墙体节能、外门窗节能等措施,让室内气温一年四季维持或接近在人体舒适范围之内。在进行建筑节能设计时,首先要符合我国现行国家标准《住宅设计规范》要求;其次对住宅小区的节能、绿化生态设计要尊重当地居住生活习惯,适应当地的气候特征,以发展地方建筑文化为基础合理节能设计;最后,要统筹全局着眼于城市总体规划战略,从经济性、全局性、地方性出发,结合建筑市场运作,把节能技术和绿色生态建筑相融合,形成一整套住宅产业化技术。总之,在进行住宅小区节能设计时,要始终将“统筹城市总体规划战略,发展地方建筑文化,采用新技术、新工艺、新材料等生态节能措施,达到人与自然的和谐统一”,作为建筑节能设计的理念,方能长久服务社会,造福黎民。
二、住宅小区建筑总体节能规划
住宅小区建筑总体规划设计应与单体建筑相协调,与节能设计相配合,应统筹考虑建筑宏观因素,如朝向、方位、日照间距、通风、绿化等, 充分利用当地的天然热源、自然风等来实现小区内每栋住宅单体夏季都有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,通过利用自然能源来满足建筑通风、采光与采暖的要求,达到建筑节能的目的。其中自然通风就是实现建筑节能的有效手段之一,它可以大大减少空调、暖气等设备带来的高能耗,改善室内热环境,降低建筑物的实际使用能耗。特别是高层住宅建筑群内部易受到回旋涡流的作用,容易出现死角,不利于室内的自然通风,所以调整好建筑单体之间的组合,使每栋建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外,避免出现滞流区,十分重要。同时在总体节能规划时,建议可以合理利用雨水回收系统,透水地面砖等节能、环保技术以及配套设备(能源供应、小高层给水、公共照明、电梯等)采取节能措施,大力推广部分太阳能热水供应系统等先进技术,可以形成全方位的住宅建筑节能体系,能够实现低能耗、高舒适的住宅居住环境。
三、住宅建筑平面节能设计
实践证明:建筑平面的巧妙设计能够获得良好的节能效果。我国地处北半球,太阳方位角和高度角的变化规律使得南向成为最佳节能的建筑朝向,而且南朝向的建筑与我国夏季盛行的东南风可成垂直关系,容易形成自然通风中的最佳“穿堂风”,避开冬季寒冷的西北风。故建筑平面宜设计成南北向,而且将居民长时间活动的居住空间,如客厅、主卧等设于南向位置,可以很好地利用自然环境,达到室内环境的最大舒适度,为住户节约空调和采暖的能耗。同时将平面功能比较次要的卫生间、电梯、楼梯、机房等布置于日照、通风条件较差的北向或长时间接受太阳辐射的东西向,可避免冬季西北风灌入,起到很好地保暖节能效果。
四、住宅建筑体型节能设计
建筑设计中,减少建筑物外表面积,适当控制建筑体型系数(即建筑物外表面积与其所包围的体积之比),减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,也是节能措施之一。从建筑外观形态上来讲,建筑体量大小和平面是否紧凑是影响能耗的两大因素。所以节能设计时建筑体型的平面、立面凹凸通常不宜变化较大,特别是背阴面北侧墙体的凹凸变化和外墙面积的增大均不可过大。总体来说进深大的建筑比进深小的好,长的建筑比短的好,外观整齐的建筑比凹凸变化的好。换言之就是,建筑体型系数越小,护结构的传热损失越小,对建筑节能越有利,对其适当控制可达到有效节能的目的。
五、建筑构造节能设计
对建筑构造节能的设计,个人认为选择成本适宜、保温隔热性能好的维护结构、节能材料及节能技术是实现建筑节能的关键。
①墙体节能设计:墙体是住宅建筑护构造的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国住宅小区一般由剪力墙结构组成,故大力推广保温隔热性能较好的烧结多孔砖和加气混凝土砌块以及复合墙体技术是实现节能设计的重要措施,因为使用此种保温材料能够有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。
②门窗节能设计:门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,应尽量减小住宅门窗洞口的面积,控制住宅窗墙比;提高外门窗的气密性,减少冷风渗透;保证门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。具体可设置北向、东西向、南向的窗墙比不超过20%、30%、35%。设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。所有外窗及阳台封闭门窗采用喷涂铝合金型材、塑料窗等,避免金属窗产生的冷桥。也可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃等诸多措施,均可起到减少能耗损失达到有效节能的目的。
③屋面保温隔热节能设计:建议小区屋面采用“倒置式隔热保温屋顶”技术,采用XPS 保温板放置在屋面的防水层上,此板在屋面上长期与水汽接触时,能保持恒定的低导热和高抗压性能。
六、住宅建筑绿化节能设计
绿化住宅建筑对节能降耗的功效也是不容忽视的,它可以有效改
善小区的微气候。
①屋顶绿化:即在屋顶种植空中花园,不但美化家园,让人赏心悦目,还能为住户提供户外活动和交往的空间,更重要的是兼具了很好的保温隔热效果。
②西墙绿化:植物具有调节气温的作用。在日照强烈的墙面,种植植物可以吸收太阳热量,减少传入室内的热源。故最简单的做法就是在建筑西墙上种植爬墙虎,来遮挡阳光直射墙面,通过叶面蒸发带走部分能量,减少温室效应。
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引言
近几十年来,我国经济蓬勃发展,但随之带来了一系列问题,例如能源过度消耗问题,尤其在建筑工程领域能源消耗更是巨大,主要由于是建筑工程非常复杂和城市进程发展更新的速度快。随着节能减排的提倡,建筑节能设计将是发展的必然趋势。本文主要围绕住宅建筑设计中节能设计进行探究。
1.我国住宅建筑中节能技术的发展现状
从上世纪末开始,我国政府针对建筑节能问题陆续颁布了一系列相关的标准和法律法规,如《采暖通风与空气调节设计规范》、《民用建筑热工设计规范》、《既有采暖居住建筑节能改造技术》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》等等。在贯彻这些标准和法律法规的同时,节能技术也得到长足发展,日新月异。近年来,我国继续加大节能技术的科学研究、推广与应用,大力发展用于墙体、屋面和地面的墙体保温隔热技术、屋面保温隔热技术、门窗密闭保温隔热技术等新的节能技术,除此之外,我国还在研究高效节能玻璃、太阳能利用技术等。
2.住宅建筑节能设计的必要性
我国是世界上每年新建建筑量最大的国家,每年20亿平方米新建面积,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材,同时每年产生数以亿计的建筑垃圾,给中国乃至世界带来巨大的环境威胁。而且,我国能源、土地、水、原材料等资源严重短缺而实际利用效率却很低、环境污染严重且仍在不断加剧。随着国家节能环保意识的增强和能源短缺的压力,“节能建筑”、“绿色建筑”成为当前受关注的话题。节能建筑就是环保建筑,充分利用阳光、雨水等可再生能源,最大限度的节电节水,大力发展绿色节能建筑是中国建筑业未来发展的方向。事实表明,我国加大建筑节能设计工作刻不容缓。
建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。在经济发展步伐加快的同时,住宅建筑所消耗的能源比例也逐年呈上升趋势,为了降低住宅建筑消耗能源量,最关键的举措在于做好住宅建筑节能设计工作,建设节能型住宅建筑,这也是“十一五”规划和科学发展观的客观要求。同时,随着国家经济的发展,人们生活水平提高,住房条件不断地改善,居民对于建筑的设计不仅考虑美观舒适,还关注设计个性以及“以人为本”“环保节能”方面。
建筑设计中重视节能问题,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;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展。
3.高层住宅建筑节能设计分析
3.1自然通风
中国大部分地区夏季湿热,汗液不易挥发,容易感到闷热,组织良好的自然通风可以降低室内温度,带走热量,从而减少空调使用,节约能源。而高层住宅与多层和低层住宅相比受到的遮挡少,随着层数增加风速更大,利用自然通风致凉具有先天的优势条件,因此如果达到65% 的节能目标,高层住宅自然通风设计的节能作用显得十分重要。
3.1.1布局的设计
建筑群的布局对自然通风的影响效果很大,但考虑到超高层建筑大多为单体筑,所以在布局上更多考虑单体建筑的设计问题。单体建筑中户型的选择与合理设计对超高层建筑的通风影响甚大。对于单朝向户型,或者进深大、没有南北贯通的厅,实现穿堂风存在一定困难,可以通过对户型等进行局部调整,可起到一定的改善作用。但超高层建筑过高的风压会使建筑的门窗难于开启,给建筑室内的使用带来不便,所以在超高层建筑布局设计中应综合考虑,通过合理门窗开启形式,具备一定的可调节性,可以加强不利条件下的通风效果。、
3.1.2玻璃幕墙围护结构
为了减少过高的风压和热压对高层建筑自然通风的不利影响,1990年英恩霍文在波恩电话大楼的设计中发展了双层玻璃幕墙,这一革命性的设想,在埃森RWE 办公大楼得以实现。幕墙内外层玻璃间隔500mm,即形成可蓄热的空腔,提供了节能的可能性,又可以通过内层可开启的玻璃窗实现室内各层间的自然通风。由于外层的玻璃阻挡了高空的风力,人们第一次可以在高层建筑中打开窗户,让室外的新鲜空气流入室内。这一新异的构想使大楼基本上放弃了昂贵的机械空调,使自然通风率达到70% ,节能30%。
3.2遮阳及间热
住宅整体建筑规划中,研究住宅的遮阳措施,顶层住宅要进一步做好隔热,首层及楼顶尽可能考虑绿化,提高居住区的绿化面积及居民的活动空间。避免因窗体的面积过大或全落地窗,使夏季的太阳辐射对建筑能耗影响极大,太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。外墙采用节能型墙体、加气混凝土砌块、浅色外墙面;窗玻璃采用Low-E玻璃,做到透光不透热,减少室内空调的能耗;层面采用保温材料挤塑板和绿化种植防水屋面。对于遮阳及间热采用计算机辅助设计,研究分析各个时刻日照对楼宇的角度,根据具体情况设计相关的遮阳措施。
3.3太阳光及遮阳板的使用
利用太阳能集热器吸收太阳辐射能,将冷水加热并储存于带有保温结构的水箱中,控制温差循环,实现24h供应热水;设置太阳能庭院灯,将太阳能转换为电能并储存起来,在光线暗到一定程度时自动发光,照亮小区街道。
建筑中充分利用太阳光,建筑设计时,加强太阳光与空气流通的配合,设计中液对遮阳板进行研究,住宅中的遮阳板一方面要起到蔽峡烈阳光的作用,另一方面要保证室内具有充足的阳光。同时要盔智室内的温度和气流,在遮阳磅上安装先进的感光器材,感光器材与室砸的电源开关相连,当室内的温度和湿度超过规定的标准时,自动控制电源开关,加强室内空气的流通,增强室内的湿度,调节遮阳板的夹角,节省能源,保证空气质量。
3.4低能耗和可循环物料
使用高性能、低材耗的建筑材料,如采用轻钢结构,空间形体灵活,压缩了建筑周期,质量仅为传统钢筋混凝土结构的1/4。每个地区的气候环境有所差异,要因地制宜,尽量采用本土生产的低能耗建筑材料。
实验表明,本土的建筑材料从建筑物开始修建到建筑物整个生命周期结束,耗散出的能量最少。非本土的建筑材料从建筑物开始修建,所耗的能量比本土建筑物耗能高出4~5倍。同时,在建筑物中要提高可循环再用物料的比重。节能型建筑主要体现在循环再用物料所占比重、新型材料的运用、施工工艺和施工难度上。现阶段提倡建筑节能和低碳技术,从建筑物开始施工,按照设计及施工环节采用钢、铁塑胶、软木等模板;为保护热带林木,采用压缩板凳制作建材,建筑物中要采用经指定及受监管之木材制品;为节省物料,可以选择耐久的建筑材料,如花岗岩等,采用灵活空间的住户设计,可避免将来扩展所引起的反复改动等。
3.5隔声及路风控制
隔声在住宅建筑设计当中十分重要,不仅要考虑所用的建筑材料的隔音效果,同时应考虑该建筑物距离交通要道的距离。采用先进的技术设备,对该区域的交通情况进行调研,模拟声量,测试噪音的大小,以及建筑物的隔音能力,距离交通要道的实际抗干扰能力,选择好建筑材料,并设置隔声屏障,使室内与噪音有所分离。
高低住宅建筑之间以及建筑物通道之间会产生空气的流动,此种气流一方面来自建筑物的排放,另一方面来自气候的影响。那么在建筑物之间要计算高低建筑物对立形式下空气流动的速度,进而控制气体的流动速度和流动的截面积,可以采用模拟风管量度风速,进而控制空气的流动不影响路人。
4.总结语
节能是国内住宅建设的重中工作之一,建筑节能更是国家发展的基本国策之一,随着我国建筑节能工作的开展和人们对发送建筑热环境的迫切需求,建筑节能技术必将得到迅速发展。抓好住宅建筑的节能设计,合理地使用节能设计方法,提高能源的有效利用率,可以带动国家和地方的建筑节能事业,促进全社会建筑节能技术的进步。
参考文献:
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1.住宅建筑规划中的节能设计
1.1合理确定建筑朝向和平面形状
选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。实测表明:在其他条件相同情况下,东西向板式多层住宅建筑的耗能量要比南北向的高5%左右。现代住宅设计中,建筑的朝向应根据住宅内部房间的使用要求、当地的主导风向、太阳的辐射、建筑周围的环境以及各地区的气候等因素,通过调查、研究、分析、评价来确定。
1.2合理规划平面布局及控制体形系数
居住区住宅的平面布局有周边式、自由式和行列式3种。周边式太封闭,不利于风的导入;自由式多在受地形限制时采用;行列式是最常见的形式,有并列式和错列式布局的变化,在某些地形中,还会出现斜列式布局。为了促进通风,居住区布局应尽量采取行列式和自由式,从建筑防热的角度来看,行列式和自由式都能争取较好的朝向,使大多数房间能够获得良好的自然通风和日照,其中又以错列式和斜列式的布局较为好。
体形系数是建筑物围护结构的外表面积与其所包围的建筑体积之比。比值越大,能耗就越多。研究资料表明:体形系数每增加0.01,耗热量指标增加2.5%。因此,正确处理建筑形式多样化与节能的关系,是建筑设计中应当引起重视的问题。一般讲,6层左右的建筑物对建筑节能较为有利。另外,建筑物的外形越简单,其外表面积越小,热交换量亦越少。因此,建筑物的造型宜简洁、完整,尽量避免复杂的轮廓线。
1.3合理的套型平面
在住宅单体套型方案设计时,要从节能的角度、提高舒适性及家居生活的规律出发,合理进行各房间功能分区。一般应将家庭人员主要活动的且停留时间长的客厅、主卧室等布置在南向,厨房、卫生间等布置在朝北和东西向。
1.4绿化布置
良好的居住区绿化,不仅能美化环境,而且能起到调节居住区小气候、改善建筑室内环境、节约建筑能耗的作用。
2.建筑外墙的节能设计
墙体的耗热量要占建筑采暖热耗的30%以上。因此,改善墙体的传热耗热量将明显提高建筑的节能效果。其措施有:
2.1改善砌体的保温隔热性能
在材料选择时,采用新型节能砖,如多孔黏土空心砖、加气混凝土砌块、混凝土空心砌块等类型的材料,使其集承重和保温隔热于一体;也可利用当地出产的浮石、火山渣及其他轻骨料或工业废料生产多排孔轻质砌块,用保温砂浆砌筑,有节能、节地效果。
2.2对墙体采取保温隔热措施
即采用外墙外保温技术和外墙内保温技术,构成复合墙体。目前,外墙外保温技术应用比较广,它不但解决了外墙热桥的问题,而且具有增加室内使用面积,方便室内二次装修等优点,目前使用较成熟的几种外墙外保温方案有:外贴聚苯板保温、外贴硬质聚氨酯泡沫保温、胶粉聚苯颗粒保温浆料、夹心聚苯板外墙保温、钢丝网架岩棉夹心板外复合保温等。
2.3寒冷地区住宅室内沿外墙周边地面的保温设计
沿外墙周边的室内地坪和其以下的外墙如不采用保温措施,其外墙的内侧墙面以及墙角在冬季易出现结露,从而使得地面的热传导损失增加,甚至地坪被破坏,影响正常的使用。因此,在实际工程中可采用以下措施:一是沿外墙周边的室内地面垫层以下设置一定厚度的松散状或条板状、且有一定抗压强度、吸湿性小的保温材料,从而保证住宅室内的热稳定性和控制寒冷地区采暖能耗。
3.门窗的节能设计
门窗是薄壁轻质构件,通过门窗传热和其缝隙空气渗透的耗热量约占整个住宅建筑耗热量的50%,因此,外门窗是住宅建筑节能的重点。
3.1合理控制窗墙面积比
窗墙面积比是指住宅窗口面积与房间立面单元面积的比值。《民用建筑节能设计标准》对不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定,指出北向、东西向、南向的窗墙面积比分别不应超过0.25、0.3、0.35。因此,从地区、朝向和房间功能出发,应选择适宜的窗面积,同时应强调东西南北开窗有别,是通过减少北侧窗的面积来减少热量的损失。
3.2提高外门窗的气密性
提高外门窗的气密性,是减少室外冷热空气渗入室内的一个重要措施。如采用平开门窗和大块玻璃窗扇,以减少扇与框、扇与扇、扇与玻璃间的缝隙,并在缝隙中嵌入密封胶条;在门窗框与墙间的缝隙,用保温砂浆或泡沫塑料等材料来填充密封,使从门窗渗入的冷空气减少,提高气密性。
4.屋顶的节能设计
屋顶耗热量约占整个住宅建筑耗热量的7%~8%,有数据表明:夏季顶层室内的温度要比其他层高约3℃左右,因此,屋面的保温隔热也不容忽视。在有条件的情况下,可以采取以下措施。
4.1高效保温材料保温屋面
这种屋面保温层选用高效轻质的保温材料,保温层为实铺。目前我国主要采用的保温隔热材料有加气混凝土条板、乳化沥青珍珠岩板、憎水型珍珠岩板、聚苯板等,均有利于提高屋面的保温隔热性能,从而取得良好的节能和改善顶层房间的热环境效果。
4.2架空型保温屋面
在屋面内增加空气层有利于屋面的保温效果,同时也有利于屋面夏季的隔热效果。架空层的常见规格做法为:以2~3块实心黏土砖砌的砖墩为肋,上铺钢筋混凝土板,架空层内铺轻质保温材料。
5.结语
综上所述,住宅建筑节能是一项系统工程,它不但与建筑的规划与设计密不可分,而且还涉及其他许多方面,如新材料、新技术、新工艺的应用,再生能源的开发和利用,设备设计、管理等,只有对它们进行综合考虑,才能做到节约能耗,提高热效率,达到节能的目的。
【参考文献】
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[3]王立雄.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[4]韩建新,颜宏亮.21世纪建筑新技术论丛[M].上海:同济大学出版社,2000.
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中图分类号:S210.4 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
引言:在过去的时间里,我国的建筑也取得了突飞猛进的发展,为人们提供了更加舒适和便利的生活环境。然而在各式各样的住宅建筑拔地而起的同时,也引发了巨大的能源消耗和环境污染问题,建筑节能设计已成为世界范围内建筑发展的基本方向。如何进行节能设计,如何更好地落实国家对建筑节能设计的相关规范与政策,为人们营造舒适、健康、节能的居住环境,已成为当代住宅设计人员的迫切需要解决的重要问题。
概述
所谓建筑节能并不是消极意义上的节省,而是积极的提高能源的利用效率。换句话说,也就是在建筑中合理的使用和利用能源,不断地提高能源利用效率。
建筑业作为高能耗行业,其高能耗问题已日益受到人们的关注。尤其是近年来,我国建筑业飞速发展,带来了能源的巨大消耗,加剧了能源危机。大力发展节能型建筑是社会经济发展的需要,能够有效缓解能源紧张的局面,减轻环境污染,推行建筑节能势在必行。大力发展建筑节能,加强建筑节能是关键。近年来,人们对生活质量的要求不断提升,住宅节能设计的重要性日趋凸现出来。
节能设计要点
一)建筑物整体节能设计
所为建筑物的整体节能设计主要包括建筑物的体型规划与设计。所谓住宅的体形规划与设计,主要是指对住宅的整体体量、朝向及形体组合等各个方面的合理设计,它能够使住宅更好地适应微气候环境,并充分利用有利的因素来达到节能降耗的目的。例如,蒙古包的设计就能够很好的适应草原的恶劣气候,能够有效地减少散热面积、抵抗风沙的侵袭。
此外,合理的选择住宅的日照及朝向,建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向,应尽量使住宅主要房间在冬天避开主导风向且日照充足,在夏季避开太阳辐射并且能够充分利用自然通风。
实际上,建筑物的朝向往往会受到地区历史文化、城市规划、地形等多方面因素的影响,要想兼顾夏季放热和冬季保暖并非易事,在实际设计过程中,应全面考虑各种因素的得失,选择最佳朝向,进而达到更好的节能效果。
二)单体节能
建筑单体节能是提升建筑物整体节能效果的关键所在。下面主要针对住宅的墙体节能设计、屋面节能设计以及门窗的节能设计进行分析:
门窗节能设计
外门窗传热系数较高(通常为墙体的3到4倍),是住宅耗热的一个主要途径,因而,加强住宅的门窗节能设计对于提升建筑物的节能效果至关重要。在进行设计时,应抓好以下几个重点:
(1)控制窗墙比:控制好不同朝向的窗墙面积比,减少不利朝向的热能损失。尤其在寒冷地区,为了有效的减少冬季的能耗损失,则应尽可能减少北向开窗面积。我国的民用建筑节能设计标准规定,不同朝向的窗墙比应满足以下规定:
不同朝向的窗墙面积比
如超过表中所规定的数值,则应调整外墙和屋顶等围护结构的传热系数,从而使建筑物的耗热量指标满足相关规定要求。
(2)设置外遮阳:对于夏季温度较高的地区,可以在住宅的外窗设置外遮阳,进而切实降低夏季制冷能耗。
(3)合理设置门窗通风换气,尽可能采用自然通风。
(4)对于冬季温度较低的地区,应在住宅的外门设置门斗等,切实减少冷风渗透,提高保温效果,降低取暖能耗。
(5)尽量少做落地窗和飘窗等,并且要在满足自然通风的前提下,结合房间的实际功能强调开创有别。
(6)选用胶条密封,提高门窗的密闭性;选用节能效果较好的门窗配件、材料和窗型。
墙体节能设计
除了门窗之外,墙体也是住宅室内外热交换的一个主要介质,加强住宅外墙的保温隔热能够有效避免能量的损失,进而降低能耗、提升节能效果。
1)保温隔热
首先,在住宅外墙设计中,应在保证满足其基本的承重、安全围护等功能的前提下,优选具有良好保温隔热效果的墙体材料,并且还应对传热性较好的墙体部位加设保温隔热层,避免过高的能耗损失。
2)节能构造设计
对于住宅的墙体节能设计,除了要采取相应的保温、隔热措施之外,还应结合住宅所在地区的气候条件等,对建筑物进行特殊的构造设计,进而有效地改善住宅的微气候环境,更好地提升节能效果,例如,水墙、夹心墙体设计设计及导风墙体设计等。
3)合理控制体形系数
还要尽可能减少住宅的体型系数, 所谓体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的之比。在进行建筑设计时,减少建筑物的外表面积,避免过多的形体凹凸能够达到良好的节能效果。体形系数越小、节能效果越明显;外表面越整齐节能效果越好。
建筑物的节能设计标准规定:应将建筑物的体形系数控制在0.30以内;如果大于这一范围,则应在外墙采取措施加强保温。
4)墙体朝向与面积
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建筑能耗一般是指建筑在建造和使用过程中在采暖、通风、空调、照明、炊事、热水供应、家用电器和电梯等方面的消耗的能源。建筑节能通常是指在居住建筑和公共建筑的规划、设计、建造和使用过程中,通过各种技术措施以及采用节能型系统和可再生能源利用系统,切实降低建筑能耗和最大限度使用可再生自然能源的活动。其实质是在满足人们对建筑舒适性需求的前提下,达到在建筑建造和使用过程中能源利用率尽量提高的目的。建筑节能所追求的低消耗、少排放、可再生能源利用的资源节约型目标决定了其未来发展将与绿色建筑、生态建筑以及智能建筑有效融合。
1住宅设计最基本的节能意识
住宅建筑设计中,主要空间朝向南,或南偏东,或南偏西,历来被认为是合理的设计,这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用在我国的大部分夏热冬冷地区住宅的总体规划和单体设计中,为住宅的主要居室空间争取良好朝向,满足当地规定的冬季的日照要求,充分利用天然能源,无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计,是最基本的节能措施。
2节能设计思路
2.1建筑的朝向
建筑布局应考虑朝向与节能的因素。坐北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒,降低日射影响,若同时配合以遮阳隔热,效果将更加显著,如某建筑物的南立面设lm宽的阳台加深遮阳就是成功的做法。除此之外,设计师还应考虑当地的气候 条件,参考当地的太阳高度角及风玫瑰图等参数值,根据太阳的运行轨迹来规划建筑形体和组合排列,调整建筑的朝向和间距,从多方面引导风向,以达到良好的通风采光,减少对机械采暖或制冷的依赖,从而达到减排节能的目的。
2.2建筑的护结构节能设计
2.2.1护结构的建筑节能设计。
外墙体建筑节能设计按广东省实施细则“建筑围护结构外表面吸收系数”和“建筑热工设计常用计算参数”等计算。
外墙体围护结构节能设计建议首选采用“加气混凝土砌块190厚,10厚挤塑聚苯板”的做法,详见附图一。它的平均传热系数、平均吸热系数和平均热惰性容易符合规范的节能标准规定。
居住建筑的外窗面积不应超过外窗(包括阳台门)的开启面积不应小于窗所在房间地面面积的8%或外窗面积的45%;公共建筑房间外窗的开启面积不应小于窗面积的30%;各朝向的窗墙面积比不应小于10%;当窗墙面积比小于12%时,外窗应全部可开启。
外窗是建筑节能设计关键步骤之一。因普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多,且夏季太阳辐射通过窗户入室内增加了总得热量,成为夏季空调负荷的主因。
外窗节能设计应考虑:控制各朝向窗墙面积比,外窗的遮阳、传热系数和综合遮阳系数等规范的标准。
在外窗的节能设计上,建议修改目前传统的“普通玻璃铝合金推拉窗”为“Low - E中空玻璃铝合金平开窗”的做法。它的平均传热系数、平均吸收系数、平均热惰性指标和综合遮阳系数等容易达到规范的节能要求。
2.2.2屋面节能设计。
屋面节能设计的原理与外墙节能一样,主要节能措施有保温屋面、架空通风屋面、坡屋面和绿化屋面等技术,通过改善屋面层的热工性能、阻止热量的传递,达到节能的目的。
在屋面节能设计上,建议首选采用“刚性防水屋面(30挤塑聚苯板保温隔热)”的做法,详见附图二。它的屋面平面吸收系数、平均传热系数、平均热惰性指标等设计指标基本满足屋面的防水,隔热及规范的节能标准。
2.3复合节能墙体
复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧,则称为内保温复合墙体。
(1)围护结构系指剪力墙结构混凝土现浇墙和填充墙,框架结构的梁柱面以及填充墙,内浇外砌或砖混结构的外砖墙。
(2)空气层空气也是一种优良的保温材料。因此,在建筑物中常用材料围成的空气隔离层,不但可以保温隔热,而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能。因为一般外侧墙有吸水能力,而其内表面常因温度低而出现冷凝水,可被结构材料吸入且不断向室外转移和散发。
(3)保温隔热层这是节能墙体的主要功能部分,常用绝热材料可分为有机、无机、金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。此处选用挤塑型聚苯板(XPS)为保温材料。
(4)保护层主要功能是防止保温层受破坏,并阻止室内水蒸汽侵入保温层。出于防火、抗冲击和环保等方面的考虑,宜选用A级无机防火板为保护层材料。
2.4改善门窗性能
门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:(1)控制住宅窗墙比住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26—1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。(2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封:框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等:扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等:扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。(3)改善住宅门窗的保温性能户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能:窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃:缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
2.5绿化与节能
近年来由于城市绿地不断减少,加之空调的大量使用,导致“热岛效应空气环境日益恶化,给建筑节能带来负效应。一块草地和一块沥青地面的表面温度差可达14℃以上。绿地每天蒸发大量水份,带走大量热量,为建筑物创造了十分有利的周围环境条件,同时美化了城市,改善了空气质量。城市建设中应严格控制对新居住小区绿化率的控制,同时也应保留更多的公园绿地及公共绿地,以改善城市的环境为主要任务。
2.6充分利用太阳能资源
太阳能作为一种天然的洁净、可再生的能源,也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。从近年来的能源使用和发展情况来看,煤、电、油的供应紧张已经不容忽视,太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”发展。在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中,预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用,就可以大大节省常规能源,这也是建筑节能的发展方向。
3结束语
建筑节能是一项系统工程,作为设计行业的人员,在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件,因地制宜,就地取材,合理利用,不仅为住户打造一个健康舒适的高品质居住环境,同时对于城市环境建设也能有所贡献。
参考文献:
民用建筑节能设计标准JGJ26—1995
民用建筑热工设计规范GB50176-93
广东省居住建筑节能设计实施细DBJ15-50-2006
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建筑节能指的是在保证建筑物较高舒适性的条件下,合理使用能源、不断提高能源利用效率并达到节约能源、减少能耗的目的。建筑能耗是指建筑在正常使用条件下所消耗的总能量,包括采暖、空调、照明、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗,随着居民生活水平的提高,住宅建设的迅速发展及人们对住宅室内舒适度环境的追求,造成了能源的大量消费,因此,推广建筑节能对建设资源节约型社会有着十分重大的意义。要想达到节能效果,可通过合理的建筑规划设计、单体设计,改善建筑物围护结构的保温及隔热性能,充分利用自然通风、太阳能资源、余热回收等措施,提高采暖、通风及空调系统的能效。
2 住宅建筑节能设计的实现方式
建筑节能不仅仅只是建筑的材料、建筑设备节能的问题,曾经“节能建筑”被当成了时尚去追求,一批有着最新节能技术的建筑产品蜂拥而至,“高”技术也造成了“高”造价,把建筑节能引入误区。在建筑中,建筑设计是源头,建筑节能是一个建筑整体和宏观区域控制的问题,节能型住宅建筑应从整体规划设计(包括建筑的选址、建筑布局、建筑形态、建筑物的间距、通风及朝向等多方面)、建筑单体设计(包括建筑的围护结构如外窗、屋顶及外墙等)、建筑细部构造设计以及建筑设备设计等多方面考虑。因此从规划及方案设计阶段就应该注重节能问题,通过分析当地的气候、水文、地理等自然条件进行合理地布置,注重地域和气候特点,因地制宜。考虑整体的生态环境因素,充分利用现有资源,合理开发利用,从设计入手做好建筑节能。通过节能措施,在满足室内环境指标的前提下,达到节约能源、保护环境、改善建筑功能的作用,以降低我国住宅建筑的耗能比、减少高耗能建筑比例、改善我国建筑节能相对落后的状况,做到人类和生态的可持续发展。如在广东等南方地区,以炎热潮湿的气候为主,节能设计不能等同于北方,在保温设计的同时应该强调建筑物的遮阳和对流。建筑外立面的造型、色彩、窗墙比等都会对节能产生重要的影响。
2.1 合理的建筑规划设计
建筑的规划设计要强调“以人为本,环境为先”的原则,最大限度地提高能源和材料的使用效率,减少在建设和使用过程中对环境的污染,在满足建筑的适用性、耐久性的同时,着重强调“均好性”,注重环境、节能、环保三大主题,使建筑和环境都达到可持续和谐发展,提高住宅空间品位,提升城市的品牌。因此节能设计不能单纯地依赖节能保温材料的应用,而应该从住宅建筑方案设计阶段入手,规划设计过程中,在保持原有生态环境的基础上,通过分析当地的气候、水文、地理等自然条件进行合理的规划建筑布置,因地制宜进行建筑设计。从合同、组织、技术、经济等各方面,采取措施有效控制工程造价,考虑选址、能源、室内环境质量和运营维护等因素,进行全生命周期分析。
(1)建筑物的选址及布局
建筑群体的布置是否合理,对冬季获得太阳辐射热和夏季通风降温非常重要。如建筑选址上,建筑用地不宜选择在洼地、山谷等处,应该选择在向阳、避风的地段上,为建筑物争取日照创造必要的条件。结合建筑用地的自然环境、气候条件及建筑物的使用功能等,在不破坏原有生态环境的前提下,结合人的行为活动特点,建立一个自然―――人工生态平衡的系统,降低太阳辐射、增强建筑物的通风效果,利用建筑楼群的合理布局,在节约土地资源的前提下增加建筑物之间的间距,既争取日照,又能合理组织气流,从而使建筑物与空气的热交换增加,降低建筑能耗。
(2)建筑形态
建筑形态的设计中不仅对建筑的体形系数有要求,而且需要冬季有利于避风寒,夏季减少日辐射热。需要根据得热和失热的具体情况权衡后对建筑进行优化组合。
(3)建筑间距
建筑物的间距对人的心理及精神具有很大的影响,因此在进行设计时不能只单纯考虑日照间距,要根据卫生视距及对人的影响进行综合设计。人类对环境的认知是通过感官感受的,建筑时时刻刻伴随着人们的生活,建筑物的间距过小则会让人产生压抑感,在紧张的工作后精神仍处于紧绷的状态,社会就容易产生犯罪,对人有消极的影响。反之则过于浪费土地、资源,增大人流、物流的流动空间和时间。
(4)绿化设计
住宅小区不宜一概硬化,设计尽量选用可渗透地面,给大地以透水透气的余地,不仅可以蓄积大量的雨水,缓解城市的“热岛效应”,改善环境质量,同时也可以缓解对城市下水管网和污水处理管网的压力。小区绿化和水体也要综合考虑,不是仅仅满足于政府部门要求的最低绿化率,还要对植被的性能加以了解应用,如在建筑环境中,使用体态高大的乔木遮挡冬季寒风,行植阔叶树可在夏天遮阳,大中小乔木与灌木相结合可降低噪声。这不仅可以改善小区的微气候,还可减少热岛效应,改善局部气候。
2.2 建筑物的单体设计
建筑物的单体设计上,如何实现在满足建筑物的美观、实用的基础上控制其体形系数达到节能的目的,对于建筑物来说,应减少建筑物的外表面积和加强围护结构保温,以减少能耗。外立面的造型、色彩、窗墙比等,要在满足美观、与环境相协调的基础上进行设计,以减少传热耗能,在提高居民居住舒适度的同时又能达到节能的目的,实现我国可持续发展战略。房屋单体设计时,要考虑多种因素的制约,进行优化组合。
(1)建筑物的体形系数
建筑物体形系数是指建筑物接触室外大气的外表面积与其所包围的体积的比值。建筑物体形宜规则,减少凹凸,可适当增加房屋的进深,减少其外表面积,通过这些措施可减少体形系数。体积小、体形复杂的建筑,以及平房和低层建筑物,体形系数较大,对节能不利;而体积大、体形简单的建筑物,以及多层和高层建筑,体形系数较小,对节能较为有利。在其他条件相同的条件下,进深大的建筑比进深小的好,外表整齐的建筑比凹凸变化多的好,长的比短的好,高的比矮的好,但建筑师在进行建筑创作时要结合功能综合考虑。一般来讲,体形系数不大于0.30,体形系数越小节能效果越好。
(2)建筑物的通风与朝向
做好单体建筑的通风设计,要尽可能考虑穿堂风。同时建筑物窗户面积在满足日照等卫生要求的前提下要适当,但又不宜过大,室内进风口和出风口同时存在的情况下,窗户通风面积的大小是决定室内风速的关键,既可降低建筑物的成本又起到节能的作用,减少建筑物的二次耗能。实验表明,增大房屋建筑通风换气次数对降低夏季空调能耗效果明显。
(2)建筑物窗墙面积比
窗墙面积比是指窗户洞口总面积与同朝向建筑立面面积的比值。对于门窗,首先应符合功能要求,如充足的光线可避免白天灯光的使用,减少电能的损耗,同时也要满足通风的要求;要使用保温、隔声,气密性等级、水密性能好的符合国家标准的中空保温玻璃,可以积极使用推广一些先进的材料,如现在示范性项目中用的Low-E玻璃等,以达到节能的目的。
(3)屋面的节能构造
在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是建筑物上部与外界直接接触的重点部位,受辐射热也是最多的,其保温与隔热对建筑节能具有重要意义。为达到节能目的,屋面上可设置架空层增加空气的流动,蓄水屋面及设置屋顶绿化形成生态型屋面等。这样不仅可以增加环境的美观性,还可以改善建筑物屋面的热工性能以达到节能的目的。屋面保温材料的选用上不宜用密度大、导热系数高的材料,这样会导致屋面的重量和厚度过大,不利于结构设计;同时也不宜选用吸水率较大的材料,防止保温层吸水而降低保温效果。
2.3 加强围护结构的保温及热工性能
现代建筑在设计时除保证建筑的安全性、舒适度、智能化和生态环境因素外,还应注重能源的有效使用和节约,减小护结构的传热系数,强化建筑护结构的隔热构造。
(1)墙体保温
外墙外保温是在主体墙结构外侧用粘接材料固定一层保温材料,并在保温材料外侧抹砂浆或作其它保护装饰,在外墙根部、女儿墙、阳台、变形缝等易产生热桥的部位,采用外保温技术,可显著消除“热桥”造成的热损失。目前主要采用的方式有:聚苯板保温砂浆外墙保温、聚苯板现浇混凝土外墙保温、聚苯颗粒浆料外墙保温等。外墙内保温是在外墙结构的内部加做保温层。总之,外墙保温材料要选用导热系数小的保温材质,减少室内外的热交换。另外,也可利用植物来调节气温,如在建筑物西侧墙面上种植爬山虎,有利于吸尘和降噪,减少温室效应。
(2)门窗保温
建筑门窗的主要功能是在获得足够采光的条件下,需要控制门窗在有太阳照射时合理得到热量,而在没有太阳照射时减少热量流失。影响门窗获得能量的因素包括:窗户的位置和朝向、窗户类型的设计、使用的玻璃材料、设置合理的外遮阳等。门窗是构成热能损失的主要因素,可以通过合理配置,减少门窗热能损失。门窗能量传递方式主要有:辐射传热、对流传热、传导传热,另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。
(3)建筑设备节能
如尽可能的利用自然光,采用高效照明光源;卫生器具的选择上选用节水型卫生器具;空调器选用节能型等方式,暖通空调制冷在建筑中具有主动性,对建筑节能有很大的影响。
2.4 新技术的开发及应用
应用新型材料节能,引进新型建材生产技术、开发生产环保、节能型建筑材料是建材工业发展的必然趋势。按照循环经济的方式,研究发展太阳能光热、光电应用、沼气、风力发电等经济适用技术,推动以节能、节地、节材、节水和环保为核心的绿色建筑的发展。
3 结语
住宅建筑节能是贯彻我国可持续发展战略的重要举措,能够大大节约能耗,减少大量的二氧化碳、粉尘等的排放与污染,对全面建设我国小康社会具有重大的意义。因此,住宅建筑的节能设计不仅需要施工人员按照有关的规范条文进行施工,提高建筑设计水平,而且也需要建筑师的积极参与,需要全社会的支持。只有这样,才能建造出低成本、高效率的节能住宅建筑,以促进社会经济的发展。