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二、新型建筑设计节能技术的应用
浅析新型建筑设计的节能理念与技术应用山西建筑职业技术学院建筑与艺术系李峰摘要关键词越来越多的建筑开发商注重对新型建筑节能材料和技术的应用。本文首先阐述新型建筑节能技术在建筑设计中应用的优势,然后再分析新型建筑节能理念应用的原则,最后再提出新型建筑设计节能技术的应用。节能理念;技术应用;建筑设计
1、合理的建筑朝向在建筑设计节能中的应用
通过合理设置房屋建筑的整体朝向,不但能够保证房屋建筑内始终保持充足的光照,而且还有利于充分利用自然风进行通风,从而有效降低房屋建筑的能耗。其中,通过分析我国的整体情况,当建筑面积相同时,南北朝向的建筑节能作用更为梦想,所以大部分将房屋建筑设计成南北朝向。为了确保整个房屋建筑内具备良好的通风和光照条件,则可以在房屋的东西方面设置相应的窗户。同时,在设计房屋建筑内部结构时,应该将房屋建筑内部结构设计成大小面积不同的形式,其主要是利用外表面积越小房间冷负荷越小的特点来实现房屋建筑的节能降耗目标。
2、绿色节能技术在建筑门窗幕墙设计中的应用
(1)绿色节能技术在门窗幕墙设计中的应用。在现代人们生活水平不断提高的背景下,越来越重视房屋建筑门窗幕墙的自然采光和通风功能。其中呼吸式幕墙在建筑领域中的应用越来越多。同时,随着门窗幕墙的应用范围不断扩大,满足现代房屋建筑的采光和通风要求的门窗幕墙逐渐增多。然而,在门窗幕墙的应用过程中,还存在着一系列的问题。因此,为了让更多的门窗幕墙满足新型建筑设计节能的理念,则需要人们严格按照日出日落以及阴影和眼光的变化而变化进行。为了能够较好的解决房屋建设大面积玻璃造成较大的损失,便可以应用高科技技术,将一半的玻璃制作成中空玻璃,以及镀膜玻璃、防火玻璃等一些特别材质的玻璃。
(2)保温技术在门窗幕墙设计中的应用。随着房屋建筑设计技术的不断发展,门窗幕墙的保温功能也逐渐得到了完善。其中保温技术在门窗幕墙设计中的应用主要是通过合理设计窗框结构和玻璃。一般情况下,房屋建筑窗框使用的材质不同,玻璃组合设计不同,所达到的保温效果也就不相同。当前房屋建筑门窗框所使用的材料主要包括:钢材、松木、铝合金和PVC、以及玻璃钢等。一般使用的玻璃类型主要为单层玻璃、双层中空玻璃、三层中空玻璃和Low-E中空玻璃等。通过合理利用保温技术,能够更好的满足新型房屋建筑设计的节能理念要求。
3、节能技术在房屋建筑墙体中的设计应用
为了促使房屋建筑墙体符合节能理念,首先则需要选择新的节能环保材料作为房屋建筑墙体结构的材料,以此来提高房屋建筑墙体的保温隔热性能;其次,还可以根据房屋建筑原有墙体结构的实际情况,再使用不同的保温隔热技术,促使整个房屋建筑墙体形成保温隔热层。根据保温材料所使用的位置,可以分为外保温技术、内保温技术和夹心保温技术。其中,外墙外保温技术在当前新型房屋建筑节能理念应用中非常广泛,其主要通过在外墙上设置导热系统较低的材料,能够有效降低房屋建筑的能耗。
4、节能技术在房屋屋顶设计中的应用
屋顶的隔热、保温性能是围护结构节能的关键。在寒冷地带屋顶设置保温层,有效阻碍室内热量的泄露;在高温地区屋顶设隔热降温阻碍太阳的辐射热传到室内里;然而在冬冷夏凉的地区(黄河流域到长江流域),建筑节能必须充分考虑到冬天、夏天。保温普遍采用的技术对策是在屋顶使用导热系数较小的轻质材料来起到保温的作用,例如玻璃棉、膨胀珍珠岩等等,运用正铺法;也可以在屋顶防水层上面设定聚苯乙烯泡沫,运用倒铺)。在设计屋顶时,为了减少能源耗费量、提高屋顶保温隔热效果,便需要在屋顶铺设中设计符合要求的保温隔热层。按照建筑工程的现状,增加架空通风层,便能够在屋顶种植有关植物、设置阁楼等等,达到节能降耗的作用。
5、外墙节能技术
针对房屋墙体节能的问题,传统单一的采用建筑材料来增加房屋墙体的厚度已经无法满足现代环境节能的要求,推动了复合墙体的发展。一般情况下,复合墙体主要采用块体材料和钢筋混凝土作为房屋建筑的承重结构,采取与保温隔热材料复合的原则,或者在原有房屋框架结构建设中用薄壁材料加以保温而作为房屋的墙体。当前房屋建筑保温主要采用岩棉、矿渣棉、加气混凝土等。同时,这些材料在生产制作的过程中需要采用特殊的工艺技术,改变传统的制作技术。其中,墙体复合技术主要包括内保温层、外保温层和夹心保温层三中。当前,我国一些房屋建筑采用较多的是夹心保温制作法;欧洲一些国家主要采用外附发泡聚苯板的作法。其中德国使用外保温建筑占整个国家建筑总量的80%。
1.1缓解能源紧张形势的需求
自我国实行改革开放政策以后,我国进入快速发展的阶段,我国的经济水平和人们生活水平显著提高。但是经济发展、人们生活水平提高建立在大量资源消耗基础上。长期以往,我国经济发展必然面临严峻的资源短缺问题,并且最终制约经济发展。而建筑领域属于高能耗行业,是我国形成资源短缺的主要原因之一。不仅建筑施工过程中需要消耗大量的资源,而且房屋建筑设计模式也影响房屋使用中的能源消耗情况。房屋建筑作为我国建筑领域的重要组成部分,做好房屋建筑的节能设计,减少房屋建筑的资源和能源消耗,可以极大地缓解我国日益严重的资源短缺与经济发展对资源需求之间的矛盾。因此,在房屋建筑设计阶段必须做好节能设计。
1.2建筑行业可持续发展的需求
在房屋建筑设计中重视节能设计是对设计人员的挑战,节能设计的要求有助于提高设计人员的设计水平,促进建筑行业优化自身结构,促进建筑行业的发展。如果在房屋设计中重视节能设计,可促使科研人员对节能技术及材料的研发力度,设计人员也会根据节能设计的要求将当前最新的节能技术以及节能材料应用于房屋设计中,提高我国建筑节能施工和设计的水平,提升我国建筑行业的可持续发展。不仅如此,房屋建筑设计中重视节能设计也是符合我国科学发展观的基本要求,有助于我国房屋建筑的全面发展。
2房屋建筑节能设计应用分析
2.1房屋屋面节能设计
做好房屋屋面是影响整个房屋建筑能耗的重要组成部分,做好屋面节能设计可以极大程度降低房屋能耗。房屋屋面的节能设计多采用质量好、强度高、吸水率低的保温材料该层的才能满足要求。保温材料的铺设方法有正铺法和倒铺法两种。一般房屋屋面的保温材料多采用正铺法,高层施工采用倒铺法。倒铺法通常使用质量轻、高轻度、低吸水率的聚苯板的保温材料在防水层上设计保温层,这种设计方式可以最大限度的发挥保温材料的保温效果,并降低防水材料受外界温度变化的影响;减少材料施工过程中的损坏,提高防水材料使用寿命以及增加防水材料的节能效果。此外,屋面节能设计采用浅色系斜坡设计方式,一是提高隔热效果及降低能耗;二是方便排水和预防屋面渗漏。
2.2门窗的节能设计
传统门窗多为单层玻璃结构,这种门窗设计方式的密实性不高,造成保温性能也不高,室内容易出现较大的温差变化,进而消耗更多的能源。房屋门窗节能设计可以采用铝合金门窗,并采用节能建材,采用中空玻璃作为密封建材增强密实性。与此同时还可以采用多片板玻璃,作分离和密封处理,使玻璃之间形成干燥的气体空间,预防水汽在外层玻璃形成雾气,提高门窗的透明度、洁净度和整体保温效果。最后,根据玻璃的保温性能以及对穿墙比例综合设计门窗大小。《民用建筑热工设计规范》GB50176-93中规定:居住建筑各朝向的窗墙面积比,北向不大于0.2;东西向不大于0.25;南向不大于0.35。只有保持科学的窗墙比例,才能最大限度提升门窗的保温效果,又节省能源。
2.3建筑遮阳系统设计
根据自然环境特点、房屋地形特点等要求,遮阳系统设计必须遵循以下四个原则。一是因地制宜的原则,处于不同经纬度的地区在温度、日照等方面存在显著的差异,导致遮阳时间长短不一。以江西省为例,江西省属于疾风性气候,夏天晴热干燥,白天日照强度大,气温高,夜间静风率高,夜间物体降温幅度小。冬季阴冷,天气阴沉,多雨天气多,日照不充足。针对将其江西地区的气温及日照特点,江西地区的房屋建筑的遮阳系统需要夏季发挥遮阳作用,冬季发挥保温作用,因而下级遮挡阳光但不能影响冬季日照。二是坚持平面布局原则。平面布局原则的目的可以防止夏季房屋受强烈的太阳辐射影响,房屋应避免东西向建设。而且在总体布局上利用建筑发挥遮阳效果,还能减少射阳配件的使用,降低成本。三是坚持朝向要求。江西地处北回归线以北,太阳高度角较小,太阳位于房屋建筑的东南和西南方向,斜射入窗,因此可采用综合式遮阳系统。四是节能要求。不同位置的遮阳系统达到的节能效果也不同。通常外遮阳系统的遮阳效果高于内遮阳系统,但是在实际设计中需要综合考虑遮阳形式与室内空间、外立面设计,使遮阳系统适合内外空间设计。另外,还需要考虑遮阳构件的材料,尽量强度更高、易清洁的遮阳构件。
2.4墙体保温设计
首先是主墙体构造,砌砖或混凝土承重墙厚度由结构受力确定,表面应平整、牢固,达到粘贴聚苯板的条件。在混凝土墙外侧表面留有预埋铁件时,要涂刷防锈材料。二是檐口构造。檐沟是外墙和屋面交接部位,屋面排水与挑檐屋面做法类似。要求屋顶保温层搭过墙身,与外墙的保温层橡胶,预防房屋顶棚四角出现结露问题。三是勒脚和首层的设计。该层需要额外增加一层纤维,并使用玻璃纤维增强底边。
众所周知,节能已经成为了当今社会各个领域发展的重要战略主题,其是实现社会可持续发展的必要条件,建筑行业也不例外。节能型建筑不仅能够有效的降低工程的成本投入,还能够更好的提高建筑的舒适度。为此,相关的人员在实际的设计过程中,要充分的将“低碳环保”作为建筑过程中的重要理念去执行,从而保证建筑的施工质量和使用效果。
1建筑工程设计中的节能建筑设计的重要意义和必要性
近年来,我国城市现代化建设进程不断加快,城市中的建筑数量与日剧增,其在给人们生产和生活带来便利的同时,也消耗了巨大的能源。这使得社会资源紧缺的局面更为严重,进一步的凸显出了社会建设和人类环境和资源之间的矛盾。因此,在这样的情况下,建筑施工单位应该充分的意识到到节约资源的重要性和必要性,加强对房屋建筑的节能设计,从而进一步促进人与自然的可持续发展。但是我国的人口比较多,人均资源占有量比较小,我们要根据我国的实际情况,选择合理的节能方式,对建筑工程的施工进行合理的设计和规划,从而在一定程度上,有效提高建筑能源的利用率。
2建筑工程设计中的节能建筑设计的研究策略和具体措施
2.1节能建筑的朝向选择。在实际的建筑设计的过程中,我们要意识到建筑的朝向不仅关系着自然的光照效果,还会影响建筑的通风效果。我们必须对建筑朝向的设计给予足够的重视。为此,我们在对建筑朝向进行选择的过程中,要能够对周边的环境进行合理和全面的了解,对建筑物与周边建筑之间的距离进行科学合理的设置。对建筑所在地的地域环境进行充分和全面的分析,保证良好的光照和通风条件,进而实现真正的节能。例如:通常情况下,我国北方地区经常会将建筑设计成南北向来实现有效的光照需求。而南方地区经常会利用当地的主导方向来实现自然通风的需求。2.2节能门窗的设计与优化。我们在设计门窗的时候,要严格的设计门窗的比例,保证其合理性。众所周知,门窗是建筑的重要组成部分,因此,我们在设计门窗的时候,不仅要考虑其外形的美观,还要有效的注重其通风、和保温以及气密性。如果其气密性不够好,就会产生大量的能耗,无法实现有效的保温。随着科学技术的发展和应用,吸热玻璃和隔音玻璃以及反光玻璃也在市场上逐渐推广和普及,而且其在实际的应用过程中取得了较好的成果。因此,我们要能够有效的将其应用在节能建筑的设计过程中,实现对材料的有效节能。我们从图1中,能够看到这是一种节能门窗,通过百叶窗的设计和应用,实现了对光照和通风的有效调节,从而提高房屋使用的舒适度。2.3墙体和屋面的节能设计。建筑结构涵盖了多方面的内容和因素,墙体和屋面就是非常重要的组成部分。针对于墙体的设计,相关的人员应该从材料入手,充分利用一些保温效果好而且光线效果好的材料来建筑的墙体进行设计,这样能够实现不仅能够实现良好的保温效果,而且还可以利用余热来有效的改善环境,实现节能。针对于屋面的设计,我们可以采用到铺实的屋面保温设计方案,通过对其应用,实现良好的保温效果,也在一定程度上,提高了建筑物的使用寿命和耐久性。2.4合理的选用节能材料。在实际的施工过程中,我们不难发现,建筑材料是建筑施工过程中必不可少的物质,我们要想有效的实现建筑设计的节能,就应该加强对节能材料的使用。为了满足节能的需求,相关的工作人员应该从多个角度进行入手,要在满足高效、经济、健康和节能的基础上来选择合理的建筑施工材料。随着科学技术的不断发展,科学家会研发出更多的节能和高效的材料,我们应该跟上时代和科学技术的步伐,对这些节能材料进行合理的使用,从而实现良好的节能效果。2.5节能建筑中的遮阳设计。通过对相关材料的调查,我们发现,现在节能建筑中的遮阳基本形式主要为以下几种:①水平式的遮阳,这样的设计方式就是直接对从窗户上方照射的阳光进行遮挡,其遮光的高度角比较大,主要应用在南朝向的遮阳设计上。②垂直式的遮阳设计,这种遮阳设计主要是为了遮挡从窗户两侧斜射进来的阳光,其遮挡的高度角比较小,非常适合在东北和西北方向窗户的遮阳。③综合式遮阳设计,这种这样的设计方式和遮阳效果都较为突出,其能够有效的遮挡中等高度角的阳关。这种方式比较实用东南和西南方向的窗口遮阳。除此之外,还有很多节能遮阳的方式,相关的施工单位要能够根据实际的这样需求以及施工的现场情况来对相关的方式进行合理的选择,从而有效的实现冬季光照足够,同时避免室内热量的散发,夏季可以防止阳光的直接照射,并且防止温度大幅度上升的效果。2.6建筑设计中的绿化系统的植物的设计。我们在实际的设计过程中,应该意识到通过绿化系统植物的合理设计能够起到降噪和净化空气的作用。因此,相关的建筑节能设计人员应该重视绿化系统植物的植入和应用。通过绿化植物的融合,能够实现减排和降低能耗的重要目的。这种绿化系统主要分为三种方式:①在屋顶上进行绿化;②垂直绿化;③式空中花园绿化。针对于屋顶的绿化,我们可以将屋顶设计为斜坡,然后在其上面种植一些绿色植物,但是我们也要对屋面的荷载给予有效的考虑,从防止荷载过大对屋面造成影响。针对于垂直绿化,其主要采用的爬山虎之类的植物来在外墙边进行种植,使其能够充分的爬满和覆盖到建筑的外墙上,这样不仅能够有效避免阳光对墙体的直接照射,还可以有效的降低污染,改善空气的质量。而最后一种空中花园的绿化方式是指在有限的绿化空间内,利用盆栽来增加绿化的空间面积,进而实现净化空气的目的,而且也实现了对环境美化。图2是著名的法国生态屋,我们从这个图片中能够看到,其对建筑设计绿色系统节能的优化效果,他们采用在屋顶和建筑周围都种植一些绿色植物的方式,来进行建筑节能的设计,不仅保护了环境,净化了空气,还能够使得建筑的外形更加美观。2.7建筑设计中的加入海绵城市设计专篇。为了全面贯彻落实近年来国家和各省市关于海绵城市建设的要求,结合各地区气候特点,充分利用自然资源,推行低影响开发建设模式,贯彻“建设自然积存、自然渗透、自然进化的海绵城市”理念,建筑设计应基于对地块的整体功能布局及周边情况的特点分析,遵循节约资源,保护环境,因地制宜,经济适用的原则,提出相应的海绵设置引导,配置好地块建筑、道路、绿地与广场等关系,并与水、结构、绿建、景观等专业等密切配合,具体落实到地块控制指标当中,因地制宜地做好场地设计,节能减排,水的循环利用,从而切实做到优化建筑的节能设计。
3结语
综上所述,建筑工程设计中的节能建筑的合理设计和优化不仅能够有效的保护资源,节约环境,还能够提高人们使用的舒适度,为人们的生产和生活提供更大的便利条件。为此,相关的人员在实际的设计过程中,应该加强对建筑工程各个环节设计的优化和完善,从而实现更好的节能设计,促进建筑行业更快更好的发展,也为我国的社会和经济的可持续发展提供有力的保证。
作者:樊俊 单位:广东省国际工程建筑设计有限公司
参考文献
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[4]史晓璐.建筑工程设计中应用绿色节能技术的研究[J].建筑工程技术与设计,2016(36).
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。
1.2节能工艺节能材料包括隔热和蓄能材料两种。隔热是通过某种方式降低物体表面热转移系数和固体导热系数,而隔热材料则是指表面热转移和固体导热系数低的材料[2]。通过运用隔热材料可以降低室内外热量传递,以达到保温和隔热的效果,将室内环境控制在适宜居住的温度。减少各种空气调节设备的使用,从而降低能源消耗。蓄热材料是指延缓日照对室内温度的影响,降低室内温度因较大室外温差而出现较大的温差,降低温度损耗,节省能源。
2房屋建筑节能设计应用分析
2.1遮阳系统设计遮阳系统设计是房屋建筑布局设计中的主要内容之一。遮阳构件的类型多样,不同部位的遮阳设计也具有很强的针对性。常见的遮阳类型有水平式、垂直式和综合式三种。水平式设计具有较大的遮挡高度角,可遮挡从门窗上方照射下来的阳光,因此水平式遮阳构件适用于南向门窗。垂直式遮阳构件的遮挡高度角低于水平式,但是垂直式可遮挡来自门窗两侧斜射而来的阳光,因而垂直式适用于东北和西南方向的门窗。综合室的综合遮阳效果较好,可以遮挡来自上下和侧面照射的阳光,多应用于东南和西南方向的门窗。遮阳系统设计需要设计人员根据房屋所处的地形地貌条件、已有房屋布局、气候条件等多个因素综合考虑,达到较好的遮阳效果[3]。以南方地区为例,南方地区纬度较低,季风性气候更加明显。季风性气候具有夏天湿热、冬季阴冷的特点。夏天气温高,日常时间长,夜间静风率高,昼夜温差小;冬季天气阴沉,雨水天气多,降水量少,日照时间短。根据南方的特点,南方房屋建筑的这样系统不仅需要在夏季发挥遮阳的效果,而且在冬季不仅不能遮阳,还要发挥保温作用。最后,房屋的遮阳系统设计还需要坚持平面布局原则。即房屋设计不能采用东西方向设计,避免房屋在夏季长时间受太阳直射导致室内温度身高。而且房屋遮阳系统设计还需要根据已有房屋布局进行合理规划设计,充分利用现有房屋建筑的带来的遮阳效果,减少额外增加遮阳构件,降低房屋建筑工程的成本。
2.2外墙保温设计我国房屋结构热损耗较大是我国房屋建筑节能设计存在主要问题之一,而外墙又是房屋建筑的主要部分,因而做好外墙的保温设计对提升整个房屋建筑的节能性能有重要的作用。传统外墙保温设计方式多使用保温隔热性能好的外墙体建筑材料。而且房屋建筑外墙保温设计可以应用于已有房屋建筑,而且可以不改变原有建筑的基本形式。保温涂料和轻型保温板是常用的外墙保温材料,但是随着技术大发展,更加高效的绝热材料以及更加完善的隔热施工技术也在不断推广。如聚氨酯保温材料及其施工技术,经过大量的施工实践证明,聚氨酯保温材料的保节能性能高于65%,其保温性能高于传统保温体系[4]。对于部分对外形有重点要求的房屋建筑,可采用保温材料以及保温施工技术相结合的方式,通过对原有外墙体结构的保温加固处理,再采用各种外墙保温材料辅助保温,并配合相应的保温门窗,从整体上提升建筑的外墙保温效果。
2、建筑设计中节能设计理念的具体应用
建筑设计中体现节能理念是行业发展的现实要求,应该从规划环节、立面设计阶段和单体设计工作入手,落实节能理念在建筑设计工作的具体应用。
2.1在建筑规划设计环节中体现节能设计理念
建筑设计开始之初应该将节能设计理念融入到规划设计环节,要从建筑物规划区域的自然环境入手,全面掌握地形、地质、气候和水文等基本资料,做到对规划设计平台的构建。在设计规划环节中应该引入水体、植被、树木等相关元素,做到对小气候的构建和调节,以此来提升建筑物的宜居性,控制干湿度、温度,以自然的手段降低建筑物能耗的增加,在创建舒适环境和条件的同时,实现建筑物的节能化。
2.2在建筑立面设计环节中体现节能设计理念
立面设计环节对建筑物的能耗有着直接影响,应该在设计中以建筑物高低、朝向,建筑周边水体、景观为基础,进行合理而科学的节能设计,提高能源利用的效果,提升建筑物节能的水平,使建筑物能够充分应用太阳能,自然风等元素,在提升节能效果的同时,提升建筑物的整体品质。要在建筑立面设计中更多地应用自然元素,采用天然石材、木材等自然资源形成简约而合理的立面形式,做到对能耗的有效控制。立面设计中应该注意比例的协调性,要构建富有层次的立面结构,在体现现代建筑优势的同时,实现建筑节能的目标。建筑立面设计过程中要综合平衡各主要元素,使其做到均衡和协调,做到对建筑投资和效果的平衡,既要控制建筑施工和使用的高效性,有效体现建筑施工和使用的集约化,以平衡的状态体现建筑结构的建筑美,做到对建筑节能目标实现的保障。
2.3在建筑单体设计环节中体现节能设计理念
在建筑物门窗设计环节中应该改进门窗的绝热性能,这也是建筑节能的重要内容之一要注重门窗的气密性能,采用新材料和新结构确保门窗的绝热性能。在建筑门窗设计中要考虑比例与朝向等元素,这也会直接影响到门窗和建筑的节能效果。在加强门窗气密性时还需要考虑室内空气环境,使其符合居住的高质量要求。仅有高性能的门窗是不够的,还需要提升其安装技术,因此在安装中还需要严格按照施工设计方案与是施工规范操作进行门窗的安装施工,保障门窗安装的质量与水平符合工程建设的节能效果。房顶设计:房顶位于建筑顶端,长期与外界环境接触,所以很容易受到外界环境的影响。在房顶设计过程中,首先应该增强房顶的保温设计,根据实际需要假设隔热层,如隔空散热层、蓄水层,还可以在建筑顶部适当的种植植物,起到良好的节能效果。楼板设计:在建筑楼板设计中,为了充分体现节能设计理念,除了精心设计楼板造型外,还需要考虑建筑内部结构空间。在造型设计方面,可以将建筑循环水管而定假设到吊顶中,利用水循环系统调节室内的温度。这一设计对能源要求较低,同时还能够起到很好的气温调节效果,在现阶段建筑设计中,是一种常见的节能建筑设计方法。
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
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少,石油仅供开采41年
目前,石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示,世界石油总储量为1.15万亿桶,仅供生产41年;全球天然气储量为176万亿立方米,仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明,全球煤炭埋藏量10316亿吨,可开采231年;核反应原料铀已探明储量436万吨,可供72年使用(海水中的铀可供使用1万年,利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年);利用热核反应,海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见,全世界最为依赖的能源——石油与天然气,在21世纪的前半,就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰,2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始,核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升,达到总能源消费的1/3,热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此,在世界能源供给结构转轨的大趋势下,不考虑建筑节能而建造的房屋,终有一日会因为没有能源可用,终被社会淘汰。呼吁建筑节能,很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源,通过科学合理的建筑节能措施,采用可再生新能源,使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加,价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消费形势如下:
全球能源总消费量将增加60%,其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍(每年增长4%,相比发达国家每年增长1.3%)。
石油:石油预计增长59%(年增长率为2.2%)。此外,石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气:争议较小的天然气将是需求增长最快的能源,预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤:由于空气污染及二氧化碳排放等问题,煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能:在政治问题影响下,全球核能发展情势尚难确定,但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源(包含大水力):预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定,所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来,随着技术的进步,比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现,它指出截止到2020年,世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长,日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见,由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现,石油、天然气的需求量仍会不断增加,但能源储量是有限的,这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时,恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后,全球恐怖活动升温,而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击;2002年10月法国油轮在叶门遭受不明攻击;……各国为了预防恐怖攻击,正大兴土木加强能源设施的保护工作,而随着防范设施、人力及保险费用的增加,能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格,尤其是天然气价格逐步上涨,居高不下,很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用,或者售价、租金一降再降的现象。因此,建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命,建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给,强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区,尤其是中东地区,由于拥有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争,而其他小型区域冲突也非常多,都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡,使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁,牵动整个世界的经济。从这个意义上说,哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源,就如同握紧全球经济命脉。
因此,美国攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用,还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”:一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元;二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量,遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策,我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外,能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少,先天不足,但能耗效率却低。
我国能源总量丰富,但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨,人均天然气可采储量1074立方米,人均煤炭可采储量90吨,分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最终可采储量居世界第41位。因此,一旦平均到个人消费量,我国能源并非地大物博,实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看,目前国内能耗高,能源效率低。2001年,我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元,占GDP总量的比例为13%,而美国仅为7%.同时,我国单位产品的能耗水平较高,目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%,而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国,进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨,进口原油8900万吨,分别占世界石油需求增长总量的41%、32%,约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长,约达到2.75亿吨,进口原油数量超过1亿吨。同时,煤炭消耗量占世界总量的40%以上,天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年,我国石油需求量为4.5亿吨,年均递增12%;天然气在一次能源消费中,所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上;我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见,我国能源消耗需求旺盛的同时,进口依赖度提高,这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升,危及我国能源供应安全,存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在,威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年,27个省份全面告急,国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年,今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例,往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%,而今年供热用煤的储量不足40%;长春市每年锅炉供热用煤为306万吨,截至10月底只有总量的40%入库;在吉林市,每年锅炉供热用煤为46.5万吨,今年到10月底也才入库42%;吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响,北京市电煤库存一直在警戒线以下运行,到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染,北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调,北京冬季供暖承受着巨大的压力,2005年3月,北京油价再次上调,93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要,但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说,损失可能是上百上千万;而全国27个省份同时出现问题,这种经济损失就根本无从计算,直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺,导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件,威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断,国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大,加剧能源危机
直到2002年末,我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前,我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大,单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展,到2020年,我国建筑耗能将达到1089亿吨标准;到2020年,空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力,这将会是一个十分惊人的数量。
据分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。
要先遵循满足建筑物基本功能的节能原则,即需要满足建筑的基本照明亮度、空调温度和建筑内部楼道畅通无阻等日常基本用电需求。另外,还要满足现代化特殊工艺的要求,例如,在一些大型娱乐场所中,需要设计一些独特的照明系统,以提高亮化程度,满足工艺照明的需求,同时还能起到亮化、美化的作用。
1.2充分考虑经济效益
电力节能活动需要根据当前我国的国情科学开展。要充分考虑经济效益,避免盲目性,不能因为过度节能而浪费不必要的资金,增加运行成本。
1.3减少不必要的能源耗费
对一些高层建筑而言,由于楼层较高,内部人口较多,所以,需要消耗大量的能源来维持其正常运行。但是,在这个过程中,往往会出现一些不必要的能源浪费隋况。为了有针对性地解决这个问题,可以有效调查高层建筑中的日常能源使用情况,详细掌握每个环节对能源的使用程度,进而采用先进的节能技术减少无谓的能量消耗,在不影响建筑物内正常使用电能的前提下,减少用电设备,降低不必要的能耗。
2建筑节能在建筑电气设计中的应用
2.1配电系统中的节能技术设计
在设计配电系统时,相关设计人员和施工人员需要结合配电系统的实际容量、配点距离和电气设备的功能、特点等内容合理设计,尽可能地缩短变配电所与负荷中心之间的距离。这样做,不但能够大大节省输电材料,还能够有效降低输电过程中消耗的电能,从而发挥出节能的作用。同时,设计人员还要合理选择电源变压器的数量和容量,改变变压器的结构设计,进而起到一定的节能效果。另外,在完全放电的状态下,电容器才能充电。如果电容器中还有电就充电,会增加电能的耗费。因此,在实际工作中,要防止这种问题出现。
2.2照明系统节能设计
根据我国目前照明系统的实际情况来看,设计理念老旧,不能满足当今建筑对于照明设计的需求,例如建设的工程中灯具选择存在很大的问题,相互之间存在一定的差距,使得光照环境混乱,照明启动器还有照明方式的选择并不适用于当前建筑工程,对于电器线路的分布也十分的混乱,没有相对合理的规划,最终导致照明系统不仅耗能量巨大,同时照明效果和综合服务性能也很差,不能很好地满足人们对于照明系统的正常需求,导致人们生活、工作、学习的质量受到严重的影响。绿色照明理念在新时期被提出来,绿色照明对于整个照明系统有着多方面的要求,不仅仅要求在电能的损耗上大幅度降低,同时不能影响人们对于照明系统使用功能的需求,详细的描述就是绿色照明无论在照明强度还是相应的光色上都要符合相应的标准,保证人们的照明环境健康稳定,从而提高大家在照明环境中的工作效率、学习效率等。避免能源浪费现象,同时要注重减少投资消耗。
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
(1)因建筑物总体布局不合理而造成
建筑设计方案中贯彻节能设计思想受节地要求的影响,在建筑物总体布局上,一味地追求建筑面积的最大化,使得建筑布局往往会或多或少的忽略建筑物的自然采光与通风,这在一定程度上造成了能源的严重浪费,为了节地而降低了建筑的适用性,并不是建筑节能设计思想所提倡的。
(2)因建筑物单体布局不合理而造成
在建筑单体的设计中,需满足建筑物的适用性和美观性原则,二者的关系需要很好的平衡。部分设计师一味地追求建筑的新颖性和独特性,将建筑物单体的平面布局设计得过于曲折,造成建筑体形系数过大,建筑能耗过高,不利于建筑物的节能。
2.建筑设计方案中贯彻节能设计思想的作用
(1)能有效地利用可再生的能源资源
人类社会的发展,应尊重自然、顺应自然、学会与自然和谐相处。建筑物的节能设计,将节约利用资源的观念贯彻于建筑物设计与建造的始终。比如在节能设计观念的指导下,设计师在考虑建筑物总体布局上,会充分利用自然采光及自然通风,这在一定程度上既节约了能耗,又提高了建筑的适用性。又如在节能设计观念的指导下,设计师在设计建筑物单体时,会充分地考虑建筑物的造型与功能之间的关系,通过充分利用自然的采光及通风条件,不仅在一定程度上能节约利用电能和减少空调设备的支出,更能有效地防止传染性疾病的发生。此外,在节能设计观念的指导下,设计师在建筑物景观设计中,可以充分利用原有的自然环境,尽可能在不破坏周边环境的同时,达到建筑与环境的协调统一。
(2)能满足人民生产和生活的需要
建筑物在建造的过程中,其建设的主体有三类,第一类为设计方,第二类为施工方,第三类为承建方。设计方负责建筑物设计方案的设计,施工方负责根据设计方的图纸进行施工,建设方是建筑物的所有者,其主要为建筑物的建造提供资金。基于此,建设方在选择设计方案时,会衡量投资与回报的关系,利用最少的投资获取最大的回报。建筑物的节能设计无疑备受建设方的亲睐。消费者在购买房屋时,会综合考虑建筑物各方面的因素,如建筑物周围的配套设施,建筑物设计的质量,等等,节能环保的设计不仅能为消费者提供舒适的生活环境,更能节约建筑物在使用过程中的能源资源,极受消费者的欢迎。
二、建筑设计方案中贯彻节能设计思想的方法与措施
贯彻建筑物的节能设计思想,是设计师的基本职业素质,设计师应充分发挥主观能动性,考虑建筑物、自然环境和人工环境三者之间的关系。据统计,自然环境对建筑物的节能设计的质量起到70%的影响。因此,在建筑方案的设计过程中,应充分贯彻节能设计的思想。以下是对如何贯彻节能设计思想方法和措施讨论。
1.将自然元素充分引入到建筑物的设计方案中
与建筑物的设计有关的自然元素有土地、降水、光照和通风情况等等。建筑师在设计建筑方案的过程中,应以节能理念为宗旨,进行能源资源的优化配置。
(1)将自然采光引进到建筑物的设计方案中建筑师在设计建筑物的过程中应根据消费者的需求,贯彻节能设计的理念。将自然采光引进到建筑物的设计方案是设计师进行节能设计的首要选择。在运用自然光贯彻节能设计理念时,设计师需要对建筑物所在地的自然环境和人文环境进行综合的考量。我国处于地球的北半球,太阳东升西落,根据这个实际情况,将自然采光设计贯彻到建筑物的设计中时,应将建筑物的朝向设计为南方、东南方或西南方;具体的角度位置关系,要综合考虑到周边街道、周边建筑关系等因素。在顾及建筑物美观的同时达到了利用自然光调和房间整体效果的节能环保目的,在一定程度上改善了人们的生活质量。
(2)将自然通风引进到建筑物的设计方案中将自然通风引进到建筑物的设计方案中是贯彻节能设计思想的有效途径。贯彻节能设计思想,需要做好以下几个方面的工作:
1)设计之初,做好资料的收集工作。根据建筑物所处的人工环境和自然环境的特点,收集历年来该地最高温和最低温的差值,风向、风速和风力的大小以及降水量等情况。
2)在具体的设计过程中,应明确自然通风设计对建筑物节能设计的作用:在自然通风的情况下,空气的流通速度增强,室内空气与室外空气相交换的频率增加,在人群密集的场所,空气的流通可以有效地防止各类呼吸道疾病的滋生与传播,为人民的身体健康和生命安全保驾护航;自然通风可以减少空调和机械通风设备的使用频率,降低能源的消耗,达到节能减排的目的。
(3)将自然景观引入到建筑物的节能设计方案中将自然景观引入到建筑物的节能设计中,在减少对自然破坏的同时,提高了建筑本身的适应性与协调性。设计师在设计建筑物的人文景观和自然景观时应尽可能地引进周边整体环境,在顺应自然界和人类社会发展规律的过程中贯彻节能设计思想。
2.从建筑物本身贯彻节能设计思想
从建筑物本身贯彻节能设计思想需要考虑以下几个方面的内容:
(1)将节能设计的理念贯彻到建筑物的总体布局设计中。建筑物的总体布局关系到整个建筑物的功能。在建筑物的总体布局设计中,应对土地资源进行合理的使用,这既是国家关于提高土地使用率的规范,也是建筑物节能设计的重要方面。在进行建筑物的节能设计时,还应提高原材料的使用率,争取利用最小的资源消耗,建设满足市场需求的建筑物;为贯彻节能设计的理念,设计师在设计建筑物的过程中,还应对建筑物周边的情况有所了解,如周边的交通配套设施、周边行政区域的划分,等等,尽可能地满足人们生产和生活的需要。
(2)将节能设计的理念贯彻到建筑物的体形设计和管理设计中。实现这两个方面的节能设计,需要设计师将自然元素和人工元素结合起来,充分发挥自身的主观能动性,贯彻建筑物的节能设计思想。