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關鍵詞:節能住宅設計能源
一、發展節能住宅建筑的意義
在建筑領域,人類從自然界所獲得物質原料的50%用來建造各類建筑及附屬設施,建筑能耗在人類總能耗中所占比重約為1/4。在經歷了數次能源危機以及對礦物能源資源的不可恢復性和溫室效應對生存環境負面影響的認識越來越清楚之后,世界各國提出了控制礦物能源用量的增長,提高能源使用效率,開發新能源和可再生能源的目標。作為耗能大戶的建筑業節能受到極大的關注。建筑節能是近年來世界建筑發展的一個基本趨勢,也是當代建筑科學技術的一個新生長點。隨著人們物質生活水平的不斷改善,對住宅建筑的環境質量要求也日益提高。我國是一個經濟快速增長、人口占世界20%的大國,也是能源相對匱乏的大國,已成為世界上第三大能源生產國和第二大能源消費國。目前我國每年建成房屋面積已超過所有發達國家一年建成建筑面積的總和。建筑在生產和使用過程中要消耗全球資源中能源總量的50%,產生的污染也十分驚人。所以建筑節能和保護環境是擺在人們面前的緊迫課題。
二、節能建筑設計應貫徹的設計原則
各地區的節能建筑,必須適應本地區的氣候特征,既不能照搬嚴寒地區的建筑型式,也不能照搬夏熱冬暖及海洋性氣候地區的建筑型式,更不能照搬四季如春的溫和氣候地區的建筑型式,一般說來設計時應遵循以下原則:
(1)建筑物盡量采用南北朝向布置。否則,須加強建筑圍護結構的保溫隔熱性能而需增大建筑成本。
(2)建筑群之間和建筑物室內,夏季要有良好的自然通風,建筑群不應采用周邊式布局型式。低層建筑應置于夏季主導風向的迎風面;多層建筑置于中間;高層建筑布置在最后面,否則,高層建筑的底層應局部架空并組織好建筑群間的自然通風。
(3)按相關設計標準的規定,盡量加大建筑物之間的間距,盡量減少建筑群間的硬化地面,推廣植草磚地面,提高綠地率,加強由落葉喬木、常綠灌木及地面植被組成的空間立體綠化體系,以便由樹冠和地面植被阻檔、吸收大部分的太陽直射輻射,減小地面對建筑物的反射輻射。
(4)應控制建筑物的體形系數不超過節能設計標準的規定。即盡量減少外墻的凸凹面和架空樓板,坡屋頂宜設置結構平頂棚或降低坡度,應采用封閉式樓梯間等。當體形系數超過標準的規定時,應加強圍護結構的熱工性能,計算建筑物的采暖空調能耗并不得超過標準的規定。
(5)不應設置大窗戶,窗戶大小以滿足采光要求為限。門窗玻璃應采用普通透明玻璃或淡色低輻射鍍膜玻璃的中空玻璃,居住建筑和辦公建筑不應采用可見光透光率低的深色鍍膜玻璃或著色玻璃。還要求外門外窗具有良好的氣密性、水密性、不小于30分貝的隔聲性能和不小于2.5kea的抗風壓性能。
(6)屋頂和外墻既要保溫又要隔熱,其保溫隔熱性能應符合建筑節能設計標準的規定,還要防止保溫層滲水、內部結露和發霉。屋頂和外墻,不能采用單一的輕質材料和空心砌塊材料,最適合采用厚實材料加輕質材料的復合構造做法。
(7)屋頂和外墻的外表面,宜采用淺色飾面層,不宜采用黑色、深綠、深紅等深色飾面層,否則應加大屋頂和外墻保溫隔熱層的厚度,計算其夏季的內表面計算溫度不超過36.9℃,宜低于35℃。
(8)加強分戶墻和樓地面的保溫性能,使其符合建筑節能設計標準的規定。居室及辦公室樓地面面層的吸熱指數還應符合民用建筑熱工設計規范的規定。
(9)設有集中采暖、空調的節能建筑,應選用高效、低能耗的設備與系統,不得采用直接電熱式采暖設備和裝置,應設置分室溫度控制裝置。除上述9點之外,節能建筑還應具備設計規范所要求的隔聲性能等適用性能、安全性能、耐久性能和環境性能。
三、節能設計在我國住宅建筑中的應用措施
(一)屋頂保溫隔熱的節能設計
在住宅建筑屋頂構造設計中,應使用高效保溫材料、架空型保溫、倒置保溫等進行合理的保溫和隔熱設計,這樣可以很好地保證在冬季低溫地區、夏季高溫地區給室內提供適宜的生活溫度,同時為冬季的暖氣用能、夏季的空調降溫用能節省出大量能源。我國冬季的采暖大多數地區還在用煤,夏季的降溫一般都是用電,合理的屋頂保溫和隔熱設計可省出大量的能耗。
(二)門、窗系統的節能設計
外門窗是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位,其面積約占建筑外維護結構面積的30%,其能耗約占建筑總能耗的2/3,其中傳熱損失為1/3,所以門窗是外維護結構節能的重點。在節能措施上,首先在保證日照、采光、通風、觀景條件下,要盡量減少外門窗洞口的面積。其次,可采用外廊、陽臺、挑檐、遮陽板、熱反射窗簾等遮陽措施減少陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進入室內。再次,加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一,提高門窗氣密性。最后,在經濟狀況允許的條件下,可考慮使用新型保溫節能門窗,能耗低的節能材料制造的新型保溫節能門窗可大大提高熱工性能。
(三)建筑外墻節能設計
以往以實心粘土磚為墻體材料,保溫性能不能滿足設計標準,按照新標準在單一材料墻體中,只有加氣混凝土能滿足要求,所以應發展復合墻體技術。設計中主墻體可采用混凝土空心砌塊、空心磚墻體、空心砌塊墻體、現澆混凝土墻體,然后加以輕質高效保溫層和耐候飾面層。保溫層可放在承重層外側,特別提到的是復合結構中常采用單層或多層封閉空氣間層與帶反射材料的封閉空氣間層,在增大熱阻、滿足保溫的同時還可以減輕圍護結構的自重。
四、結語
在建筑節能設計方面,通過以上幾方面的優化設計不僅可以解決國家的能源問題,同時也可以促進建筑技術和建筑產業的發展,為合理利用資源、保護生態環境、提高人民生活水平起到一定的作用。
參考文獻
[1]王玉玲,朱江雁,.淺談住宅建筑節能設計[J].新疆化工,2006,(1).
關鍵詞:住宅;建筑;節能;設計
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
引言
住宅建筑節能設計是一項重大且持續的工程,從小區規劃設計、建筑單體設計、建筑細部設計到建筑周圍環境的設計,每個環節都相互影響、相互制約,而且還涉及其他很多方面,如新材料、新技術、新工藝的應用,再生能源的開發和利用等。因此我們在做節能設計時,要進行綜合考慮,按照因地制宜、整體設計及全過程控制的原則,結合氣候、經濟、技術等多方面因素全面展開,進行住宅節能設計和優化。
一、住宅建筑節能設計的重要性分析
1、緩解能源壓力
建設節約型社會的客觀要求。我國整體上而言,能源資源蘊藏量很大,種類齊全。但是伴隨著我國經濟的高速發展和城市化進程的不斷加快,對各種能源資源的開采力度不斷加大,各種能源的消耗量日漸上升,致使我國面臨著嚴重的能源危機。在各種能源消耗中,住宅建筑能源消耗占據著龐大的比例,所以加強住宅建筑的節能設計,降低住宅建筑的能耗,將會有效的緩解我國的能源壓力,為建設節約型社會注入新的活力。
2、提高居民生活品位的必然選擇
經濟的繁榮促進了人們生活水平不斷提高。隨著國民素質的不斷提高,對生活品質有了更高的要求,對居住環境和居住舒適度的要求也越來越高。綠色環保,生態節能型住宅建筑已經日漸成為了一種新的住宅需求,更加注重住宅的溫度、濕度、光線、外部景觀和內部設施的設計完善,不僅很大程度上降低住宅能耗,節約住宅運營成本,還能提高住宅建筑的舒適度,提高居民的生活品位。
二、住宅建筑規劃中的節能設計
1、優化建筑位置及朝向設計
陽光不僅對人的身體健康有著很大影響,對建筑的節能也有著十分重要的意義。合理利用天然資源,達到節能效果,在實際應用中主要體現為兩點,一是通過設計合適的采光方向以達到充分利用自然光能進而減少居住中人造光能的使用;二是通過與具體地區常規風向的協調設計來合理利用自然的濕度環境和空氣環境以減少生活中加濕除濕和空氣條件設備的使用。這兩點歸結起來,實際上就是建筑朝向的選擇。寒冷地區城市規劃中應注重應用日照原理,合理地確定建筑位置與朝向,使每幢建筑能接受更多的太陽輻射熱能,建筑規劃設計中首先考慮環境情況,按其太陽高度角做出日影響圖,以確定冬季每天的日照時間,建筑南向開窗面積盡可能大些,在滿足采光條件下,北向、東向窗盡可能小些,從而獲得更多的太陽光線,減少熱損失,保持室內舒適的溫度環境。由于我國大部分地處北溫帶,一般以正南朝向或南偏東、南偏西較小角度(10度以內)為好。
2、優化規劃設計中的平面布局及空間布局
住宅建筑的布局應能使大多數房間獲得良好的自然通風和日照,在建筑布置方面,應采用“前低后高”和有規律的“高低錯落”的建筑手法,從而有效地挖掘環境的節能功能,同時又可打破居住區單調、呆板的效果。另外,要合理控制住宅組臺的長度,住宅單體的多單元組合,可以節省用地,減少建筑物護面積,從而減少能耗;而少單元組合,可以擴大光照面積,并使居住區內的氣流暢通。應視不同地域而采取相應的優化組合方式。住宅套型平面設計時,要從節能的角度提高房間的舒適性,一是盡可能地形成室內空氣對流。合理安排房間的窗戶位置和窗戶朝向,增加房間內的空氣流動,利于室內空氣更新。二是盡可能地增加進出風口面積,合理選擇窗戶的開啟形式,有利于室內保持較為穩定的風速和均勻的流場,提高室內舒適度。
三、住宅建筑節能設計要點
1、我國住宅建筑室內裝飾節能設計
隨著人們生活品位的提高,對于舒適居室的要求也越來越嚴格,冬季需要有采暖的設備,夏季需要有空調的涼爽,至于各種燈光更是五花八門,需求非常旺盛,在這樣的情況下,能源的消耗就進一步加大。在對室內的裝飾進行設計的時候,需要考慮到建筑節能問題,對于那些可要可不要的裝飾,在進行選擇的時候應該理性,這樣才能使室內的環境更加自然、更加環保、更加人性化。在置辦室內設備的時候,應該優先選擇那些功率高、耗能低的設備,諸如節能的燈具,變水、變風等節能系統,利用能夠回收能量的空調等,這些都能起到減少能量消耗的目的。在對居室的裝飾進行設計的時候,太陽能、風能等能源應該成為優先的選擇,這些能源不但可以保持室內環境的整潔,還可以減少對室外環境的污染。家具是人們平時使用和接觸最多的,在進行選擇的時候,除了其外形、尺寸之外,還需要注意其材質以及對氣候變化的適應性,這樣可以給居民帶來舒適感。綠化在當今的家庭中成了改善室內環境的一個很好的措施,其不但能夠使室內的環境變得清新、活潑,還能滿足人們心理對于自然的需求。在室內裝飾的色彩上,也應該科學地選擇,那些對人的健康、情緒有積極作用的顏色應該優先選擇,這樣能夠提高人們的舒適感,也能減少設備的耗能情況,對于節能也有很大的作用。
2、我國住宅建筑外門窗節能設計
在住宅耗能比中,外門窗是耗散能源比較大的地方,其能耗占到了整個住宅能耗的2/3,傳熱損失達到1/3,冷風滲透損失達到了1/3。通過上述的數據我們可以看到對外門窗設計進行控制的必要性。為此,當住宅的采光、通風等方面的條件都能得到滿足之后,應該將住宅外門窗洞口的面積盡量減小,這樣就能提高外門窗的氣密性,減少能源的損失,增強保溫效果,起到節能的作用。具體來說,應該從以下幾個方面來著手。
2.1設置室內和室外間的溫度阻尼區
這里所說的溫度阻尼區,就是在住宅的室內和室外之間設置一個中間層次,這個中間層次不但可以阻止外面冷風的直接滲透,還可以減少外墻、窗的熱損失。在住宅的外門窗設計中,要將住宅的北陽臺的外門、窗都用封閉的陽臺進行封閉,在外門處設置防風的斗門,這樣可以防止冷風倒灌進來,在設計樓梯間的時候也應該將其設計成封閉狀,屋頂上的入孔也應該進行封閉處理,這樣才能達到理想的節能效果。
2.2提高外門窗氣密性
為了加強外門窗的節能效果,可以設置一些泡沫塑料的密封條對外門窗進行密封,或是選用那些密閉性比較好的門窗材料。墻和門窗框之間的縫隙也是熱損失的主要原因,為此可以用一些帶有彈性的軟型材料、密封膏以及邊框設灰口、彈性密閉型材料等進行密封操作;在扇與框的密封上可以選用橡塑、橡膠或是一些泡沫封條、高低縫槽等;扇與扇之間的密封可以選用一些高低縫、密封條、縫外壓條等方式來完成;玻璃與之間的密封可以選用一些有彈性的壓條。只有對這些方面進行良好地的處理,才能保證住宅的氣密性。
3、我國住宅建筑墻體節能設計
墻體主要的作用就是從對整體的結構進行保護,長期以來其往往以實心粘土為主要的材料,這對于我國的土地資源以及燃煤資源來說是一個很大的浪費。通過研究表明,加氣混凝土外墻、夾芯復合外墻、空心磚外墻、內保溫復合外墻等也能起到與粘土同等的效果,并且其不會對環境產生危害,同時還節約了資源,保溫效果也不會受到影響。在選用墻體材料的時候,應該根據當地的具體情況對這些材料進行必要的選擇,這樣才能更好地滿足建筑節能的要求,同時為我國的社會經濟建設節省資源。
結束語
總之,在住宅建筑設計中,節能是住宅建設能合理的利用自然力量從而有效的降低能耗,它必將成為住宅建設的發展方向,只要我們在建設時嚴格按照建筑節能設計的標準,那么建設適宜人們生活的綠色建筑指日可待。
參考文獻
[1]黃衛紅.住宅建筑規劃與設計的節能措施[J].四川建筑,2007,(5).
一、住宅建筑節能設計
2.1住宅建筑的節能設計我國建筑行業實現節能設計是以降低冬天和夏天的熱量損耗的途徑實現的,通過建筑物面積的變化以及建筑結構不同采取保溫措施,同時門窗要強化氣密性。建筑節能設計,有很大一部分是利用太陽光熱來獲取能量,減少供暖設備的能量消耗,還有就是房屋通風設計,盡量以自然通風為主,減少空調的使用。在進行住宅節能設計時:①要考慮房屋的位置和朝向,如果想要利用自然光線,方位最好朝南,以便充分的利用光線;窗戶的位置也要進行科學的計算,以便自然風的流入。②在選擇保溫材料時,可以選用加氣混凝土塊和聚苯乙烯板材,或是硬質聚氨酯防水保溫等高質量的材料,這些材料在保證質量的前提下,還具有防水、保溫的功能,但是在選用材料的時候,還是要因地制宜,切不可盲目的進行使用,導致建筑質量受到影響。2.2關于門窗屋頂的節能。在建筑節能設計中,門窗的設計很關鍵,門窗設計的大小、位置、朝向都會影響到房屋節能的效果,作為設計者,要進行全面的分析考慮,經過科學的計算在設計。現在新型建筑多數采用加層玻璃,加層玻璃的優點具有較強的氣密性、保溫性而且還隔聲、隔熱,可以將太陽能利用率達到最佳化。設計窗戶的透明度,透明度好可以光線更好的照射進室內,在設計中,應利用窗戶的透明度,將更多的陽光引入室內,但是窗戶本身的保溫能力比較差,熱量不會持續很久,隨著科學技術不斷的發展,窗戶玻璃的節能材料不斷的更新,使窗戶的保溫效果更好。與窗戶節能保溫設計不一樣,屋頂的節能設計是要隔熱,減少太陽光的直射,我們可以采取通風屋面、蓄水屋面、屋頂應采取架空屋面等方式,有些建筑在樓頂種植植物,不僅美觀而且滿足了節能設計的要求。2.3墻體節能。我國建筑的墻體材料主要是黏土磚,只要增加磚體的厚度就能起到保溫隔熱的效果,但大量使用黏土磚會破壞土地環境,造成資源浪費,為了落實節能設計的理念,新型的復合墻體和空心磚墻技術得到廣泛應用。復合墻體是目前建筑施工中最常使用的技術,它用磚或鋼筋混凝土做承重墻,同時復合使用隔熱材料,從而增加了墻體的保溫隔熱性,所使用的絕熱材料主要有礦棉、巖棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等。一是將隔熱材料使用在外墻內側,實現內保溫,這種方法操作簡單,很多工程施工都在使用這一方法。二是中間保溫,將隔熱材料放在外墻外側與內側中間,只要填充完善就能起到保溫隔熱的效果,但是要避免內部空氣對流。三是將隔熱材料放在墻外側,做好墻體的外保溫,唯一的要求就是外保溫材料質量一定要好,要經得住風吹日曬的。建筑墻體的厚度和朝向也決定著太陽能熱量吸收的多少,特別是南面墻冬季吸熱較多,因此不如將增加的保溫材料集中設置于北墻或東西墻,既減少費用也提高材料的運用效率,這樣的施工也是好操作的。2.4綠化環境的布置。植物在建筑設計中的作用,不僅是裝飾,更重要的通過種植綠色植物,可以改善室內外的溫度環境,綠色植物就像“天然的空調”,在夏天的時候,可以明顯的對室外溫度起到調節作用,因此,在進行節能設計中,一定要合理的進行綠色植物的設計,可以種植大型樹木或是喬木,不僅有利于我們的居住生活,也達到了節能設計的要求。
二、結論
新時期建筑行業取得了非常大的發展,建筑行業是一個能耗大的行業,要想長久的發展,必然要順應時代的發展趨勢進行革新,節能環保是當今社會發展的一個思想,由此建筑行業開嘗試實踐節能設計,雖然節能設計仍然是在探索的路上,但是未來建筑節能設計一定會取得不錯的成績,當下作為一名設計者,要緊隨社會發展的步伐,將節能環保的意識深入到設計的點滴,借鑒他國優秀的設計經驗,通過不斷的探索研究,發展適合我國國情的建筑節能設計,為建筑行業的不斷提升發展而奮發。
作者:田野 單位:大連市建筑工程質量檢測中心有限公司
關鍵詞:建筑設計節能設計重要性
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
1 建筑節能的重要性
目前世界范圍內大部分天然資源已日趨枯竭,比如石油、煤炭、天然氣等三種傳統能源,人類將不得不轉向成本較高的生物能、水利、地熱、風力、太陽能、核能,就我國來說,這個問題尤為嚴重。
我國能源發展主要存在四大問題:①人均能源擁有量低、儲備量低;②能源結構依然以煤為主,約占75%,全國年耗煤量已超過13億t;③能源資源分布不均,主要表現在經濟發達地區能源短缺和農村商業能源供應不足,造成北煤南運、西氣東送、西電東送;④能源利用效率低,能源終端利用效率僅為33%,比發達國家低10%。
隨著城市建設的高速發展,我國的建筑能耗逐年大幅度上升,已達全社會能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%,建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。我國現有建筑面積為400多億m2,絕大部分為高能耗建筑, 且每年新建建筑近20億m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果繼續執行節能水平較低的設計標準,將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗,已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。
2 整體及外部環境的節能設計
2.1選址要合理
一般來說,建筑選址主要是根據當地的天然氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中,既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境,為建筑節能創造條件, 同時又要不破壞整體生態環境的平衡。
2.2外部環境設計應合理
其次是建筑位址確定之后,應研究其微氣候特征。根據建筑功能的需求,應通過合理的外部環境設計來改善既有的微氣候環境,創造建筑節能的有利環境,主要方法為:①在建筑周圍布置樹木、植被,既能有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪;②創造人工自然環境,如在建筑附近設置水面,利用水來平衡環境溫度、降風沙及收集雨水等。
2.3合理的規劃和體型設計
根據當地的各種自然因素,對建筑規劃和體型進行合理設計,能有效地適應惡劣的微氣候環境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向,夏季能利用自然通風并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素,建筑受到社會歷史文化、地形、城市規劃、道路、環境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的,因此, 只能權衡各個因素之間的得失,找到一個平衡點,選擇出適合這一地區氣候環境的最佳朝向和較好朝向。
3 建筑各部位的節能構造設計
3.1墻體節能
墻體是建筑護結構的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國以實心粘土磚為墻體材料,保溫性能不能滿足設計標準。以外墻為例,JGJ26-1995標準規定,在建筑物形體系數(建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值)小于0.3時,北京地區傳熱系數不超過1.16W/(m2.K),而目前常用的內抹灰磚墻,傳熱系數都大于上述節能標準數值。因而在節能的前提下,應進一步推廣空心磚墻及其復合墻體技術。
3.2門窗節能
外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅總能耗的比例較大,其中傳熱損失為1/3,冷風滲透為1/3,所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,盡量減小住宅外門窗洞口的面積,提高外門窗的氣密性,減少冷風滲透,提高外門窗本身的保溫性能,減少外門窗本身的傳熱量。
3.2屋面節能
在不斷改進建筑外墻、外窗的保溫性能后,還必須進一步加強屋面保溫隔熱的研究。屋面節能措施的要點,其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。現在,高效保溫材料已經開始應用于屋面,一些建筑的屋面保溫,采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法,就克服了常規作法的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環境;芯板為柔性制品,不僅適用于具有平面的屋面,也可用于帶有曲面的屋面,其保溫工程更可顯示出它的優越性。
4節能建筑設計要點
4.1自然條件
地區自然條件特征包括太陽能輻射強度、最熱(冷)月平均氣溫及空氣濕度、夏(冬)季主導風與平均風壓、雨雪量等要素。這些要素是我們節能設計需要注意的“自然條件”。此外,還需注意區域的“微環境”,如地形條件、地表環境、地表土壤和環境植被等。
4.2通風
良好的自然通風,既有利于改善室內的熱舒適程序,也可減少開空調的時間,降低建筑物的實際使用能耗,因此在建筑單體設計和群體總平面布置時,考慮自然通風是十分必要的。可現在有的樓盤本來自然通風良好,卻將南向平臺用玻璃密封起來,形成所謂“陽光房”,阻斷自然通風,是達不到建筑節能設計標準要求的。
4.3建筑物朝向
朝向對建筑能耗的影響,除了通風之外,還有太陽輻射。太陽輻射得熱對建筑能耗影響很大,夏季太陽輻射得熱增加制冷負荷,冬季太陽輻射得熱降低采暖負荷。總之,由于太陽高度角和方位角的變化規律,南北向的建筑夏季可以減少太陽輻射的熱,冬季可以增加太陽輻射的熱,是有利的朝向。在規劃條件允許的情況下,應該優先采用南北或接近南北朝向,盡量避免東西朝向。經計算若將南北朝向的建筑旋轉90°成為東西朝向,其建筑的能耗會增加一倍。
4.4合理控制體形系數
建筑物體形系數是指建筑物的外表面積和外表面積所包的體積之比。體形系數的大小對建筑能耗的影響非常顯著,體系形數越小,單位建筑面積對應的外表面積越小,護結構的傳熱損失就越小。從降低建筑能耗的角度出發,應將體形系數控制在一個較低的水平上。但體形系數不只是影響圍護結構的傳熱損失,它還與建筑造型、平面布局、采光通風等緊密相關。體系系數過小,將制約建筑師的創造性,造成建筑造型呆板,平面布局困難,甚至損害建筑功能。當然,我們也要避免片面追求怪異、表面積過大的建筑造型。
4.5正確控制窗墻比
住宅建筑圍護結構中熱工性能最薄弱的環節是窗戶。一般而言,窗戶的保溫隔熱性能比外墻差很多,夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射熱也比外墻多得多,窗墻面積比越大,則采暖空調的能耗也越大。窗墻比就是建筑外窗總面積與護墻體總面積之比值。由于護墻體的熱工性能比玻璃窗戶要好。盡管外窗面積比外墻面積要小得多,但通過外窗得失熱量卻占護結構得失熱量的40%左右,因此需根據不同地區氣候特征合理控制窗墻比。
4.6屋頂的保溫隔熱
在夏季,太陽輻射強度大,屋頂外表面溫度最高達到60~80℃,頂層室內溫度受其影響會提高2~4℃。屋頂在整個外包面積中占的比例不大,但對頂層房間而言卻是比例最大的圍護結構,而且水平面的太陽輻射也遠大于垂直墻面。在冬季,屋頂對外散失熱量,又增加了室內的空調熱負荷。屋頂的保溫隔熱設計類似于外墻。從長遠來看,我們應鼓勵外墻和屋頂采用薄抹灰膨脹或擠塑型聚苯乙烯板外保溫等較高檔的節能技術和產品,熱工性能應突破標準的規定值。屋面隔熱保溫除采用倒置式設計外,蓄水屋面和種植屋面越來越引起人們的重視。
5 結語
面對全世界的各種天然能源的日漸短缺,我國也不能例外的面對各種能源問題,而建筑能耗在能源總消耗量中占很大部分,現階段,如何在建筑設計中融入節能的設計是非常必要的。建筑設計應結合當地的事實條件比如地理環境、氣候條件,按照國家的節能政策和節能標準的規定,在傳統民居中吸取營養,充分地利用地方材料,從建筑的整體設計和局部細節,包括外觀和內部的設計方面,整體結構設計和細部深化等方面全方位進行節能設計,只有這樣才能打到真正的節能。
參考文獻:
[1]邱永亮,朱菊梅.住宅建筑節能優化設計的探討.陜西建筑.2005
關鍵詞:住宅建筑;建筑節能;設計
Abstract: with the rapid development in all aspects of society, the problems of energy shortage in the world is becoming more and more serious, and the concept of sustainable development in the win support among the people, saving energy problem has been paid more attention in China and many countries around the world, in order to realize the sustainable development strategy of our country, building energy-saving be imperative. Energy-saving residential buildings are in many aspects, from the overall planning and design of residential buildings and construction monomer design two aspects to explore energy-saving design of residential building.
Keywords: residential building; building energy efficiency; design
中圖分類號: 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
引言
建筑作為人工自然產品,是人類自身應變自然環境氣候的一種延伸手段。建筑發揮著氣候“過濾器”的角色,通過利用和防御自然界各種氣候因素,為人類創造出良好的室內氣候條件。我國古代的傳統民居,如北京的四合院、西南的吊腳樓、陜北的窯洞、閩南的土樓等,雖然建筑形式和材料各不相同,但都是長期氣候選擇和建筑不斷應變的結果。隨著現代技術水平的提高,人類有時過分地依賴人工設備技術力量,以期實現更高的室內熱舒適度要求,結果導致高能耗和自然生態的破壞。我國是能源短缺的國家,但建筑能耗卻是同等氣候條件下發達國家的2~3倍。高能耗不利于建筑可持續性發展,這就需要我們當今的建筑設計工作者,在建筑創作的整個過程中,認真研究建筑節能設計方法、策略、技術,賦予建筑生命以期充分挖掘建筑自身的節能優勢。
一、住宅建筑節能總體規劃設計
1.建筑選址
建筑基地不適宜選擇在山谷、洼地及凹地等處,因冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜洞”效應。位于凹地的底層或半地下層建筑為保持所需的室內溫度所消耗的能量,就會相應的增加。所以建筑基地應盡量選擇在向陽、避風的地段上,為建筑爭取日照創造必要的條件。
2.建筑布局
設計中要充分考慮夏季有利的主導風向(通風致涼)和避免冬季不利的主導風向(避風保暖),綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素,合理安排群體布局和建筑朝向。如南京屬典型的夏熱冬冷地區,又具有大陸性氣候特征,夏季炎熱多東南風、冬季寒冷多西北風,在進行小區群體布局時,一般將小體量的低層、獨立式住宅放在南面,大體量的高層住宅放在最北面,可以最大限度地滿足夏季自然通風和冬季阻擋不利的西北風的需要。
3.建筑形態
節能建筑的形態不僅要求體型系數(外表面積/體積)小,同時需要夏季日輻射得熱少,冬季還需要對避寒風有利,但滿足此三項需要的建筑形體常不一致,因此應考慮多種因素的制約,包括當地夏季氣溫和日輻射照度、建筑朝向、各圍護結構的保溫狀況和局部的風環境情況,需要具體權衡得熱和失熱的具體情況,優化組合各項因素后得出結論。
4.建筑間距
陽光對于個人不僅有衛生學的意義,同時對人的心理及精神也具有一定的影響。它不但是熱源,同時還可以提高室內的日照水平,保證住宅室內具有一定的日照量,從而決定建筑間最小間距,并結合其他條件綜合考慮建筑群體的布置。建筑采用斜屋頂在滿足日照的前提下可以縮小住宅間距。
5.建筑通風
適當布置建筑物,冬季降低冷風風速,可減少建筑物和場地表面熱損失,節省能耗;夏季可以組織良好的通風,在建筑物之間及建筑內部形成良好過堂風。
6.建筑朝向
朝向的選擇考慮因素有:冬季具有適量和一定質量的日光照入室內;炎熱季節盡量減少太陽直射室內及居室外墻面;夏季通風良好,冬季避免冷風吹襲;充分利用地形和節約用地;照顧居住建筑群體組合的需要。
7.環保概念的體現
環保一個重要的體現方面是小區綠化。小區綠化要綜合考慮綠化覆蓋率、人均公共綠地指標和生物多樣性、植被的生態效應等諸多因素。可以考慮喬灌草相結合,以喬木為主;同時建議多布置立體綠化,見縫插綠;步行道、停車坪、水體護岸和水底地面不宜一概“硬化”,應該給大地以透水透氣的余地。屋頂綠化不僅可以改善小區的環境綠化條件,還能改善建筑屋面的熱工性能。
二、建筑單體設計
1.控制建筑物的體型系數。
體形系數是指建筑物外表面積F與其所包圍的體積V之比值。體形系數的大小對建筑能耗的影響非常顯著,對于相同體積的建筑物,其體形系數越大,說明單位建筑空間的熱散失面積越高,建筑能耗也越高。因此需要把體型系數控制在一定的范圍。如:山東地區居住建筑體形系數控制范圍是A:H≤3層時≤0.52, B: 4≤H≤8層時≤0.33, C: 9≤H≤13層時≤0.30 D: 14≤H層時≤0.26。
2.平立面設計
平面上應充分考慮室內空間布局的合理性,盡可能讓每個居室都有穿堂風,夏季利用自然通風進行降溫。保證主要居室有朝南的充分日照,使住宅在冬季有充足的陽光,基本滿足白天的自然取暖要求。
立面的設計講究實用,盡可能減少外墻的凹凸面,以減少熱量散失。在滿足日照、采光的前提下,要根據不同朝向控制窗墻比。目前廣為流行的凸窗、轉角窗、大面積幕墻窗、落地窗對節能是不利的。作為建筑設計師,建筑節能設計的理念應貫穿在建筑創作的整個過程中。
3.保溫形式與保溫材料的選擇
建筑的保溫形式可以分為三大類即建筑外保溫、建筑內保溫及墻體夾心保溫。三者相較我們優選建筑外保溫。建筑外保溫系統可以基本消除熱橋部位對室內熱環境的影響,具有熱工性能穩定、保溫效果好、保護主體結構的熱穩定性減少結構變形延長建筑結構壽命、施工簡便、應用范圍廣、綜合投資低等優點。
建筑外保溫系統中建筑材料的選擇應從以下幾個方面重點考慮:
1、材料應有良好的安全性。保溫材料與基層結構;保溫材料與其保護層及飾面層的粘結性好、安全構造措施簡便構造性熱橋少、材料有良好的對基層變形的適應性。
2、材料的導熱系數低、 熱穩定性能好。
3、材料有良好耐候性、耐久性。材料應耐暴曬、耐凍融、耐老化、并應有良好的抗風化、抗降解性能。目前,我國應用的大部分主流材料的耐久年限只有25年,而大部分建筑的建筑設計使用年限為50年。外墻保溫工程進入維修期將產生大量的資金消耗和資源浪費,給業主、開發商、物業管理等利益主體造成沉重的歷史包袱。建筑節能與結構一體化技術如:CL結構體系、FS外模板現澆混凝土復合保溫體系等可以做到建筑同壽命。
4、材料有良好的耐火性能。從歷史發展的經驗來看,無機保溫材料由于其自身的局限性(如高導熱系數、高吸水率、低結構強度等),很難實現高標準的建筑節能工程目標,節能效率上有機材料是無機保溫材料的1~2倍以上,容重是無機材料的1/5~1/10,吸水率是無機材料的1/10~1/20,結構強度是無機板材的2~10倍。因此,從節能角度來看,有機保溫材料具有無機保溫材料無法比擬的優越性。輕質、高效的有機保溫材料必將承擔起節能建材的重要角色。但是有機保溫材料由于其高分子結構的特殊性,在防火性能方面整體來說劣勢于無機保溫材料。近來,由于保溫材料而引發的火災事故頻頻發生。如:上海“11.15”特大火災事故等。因此,我們在設計過程中應節能、消防安全與經濟性并重來選擇材料。既要確保系統成型后使用過程中的消防安全性,又要保證保溫工程施工過程中的防火安全性,選擇像酚醛泡沫板、硬泡聚氨酯、工廠化預制表面覆蓋無機材料的復合板等這類具有一定防火優勢的泡沫材料,同時在施工過程中及時進行無機材料的覆蓋,從而保證如電焊火花等一般明火攻擊下,保溫材料一不引燃,二不蔓延,徹底杜絕火災事故的發生。
窗系統是圍護體系中保溫隔熱的薄弱環節,因此選擇合適的窗材料對建筑節能有很大的影響。提高建筑門窗保溫性能,選用導熱系數低的塑鋼或者鋁合金斷熱型材作為窗框。使用中空鍍膜玻璃,其空氣層厚度對其熱絕緣系數影響較大,在型材斷面尺寸允許情況下,空氣層厚度盡可能取大。采用中空充氬氣等惰性氣體會使中空玻璃熱工性能進一步改善。
4.屋頂設計
屋頂由于長時間接受太陽輻射,而引起室內溫度過高。因此要隔離太陽輻射熱,減少陽光直射。對屋面進行綠色覆蓋,既可遮陽,又能隔熱,而且通過光合作用,可消耗或轉化部分能量,也起到美化環境作用。設計通風屋面、蓄水屋面等節能措施,也可以有效地減少熱量的傳遞。采用技術方法對既有建筑的屋頂如鋪設高效保溫隔熱材料,結合相應的構造措施,使傳熱系數大幅度下降,以達到節能的目的。
“冷屋頂”的節能效果很顯著。所謂“冷屋頂”(cool roofs)是指日射反射率高的屋頂,它通過對普通屋頂涂上高反射率的涂料,提高屋頂的日射反射率,減少太陽熱量的吸收,從而達到減少空調冷負荷和空調節能的目的。研究表明:采用“冷屋頂”節能可使空調負荷減少約 10%~50%。
5.遮陽構件
建筑外遮陽能有效地阻隔部分太陽光直接照射到建筑物的結構,特別是防止太陽輻射穿過窗戶直接進入室內,從而有效降低室內溫度,達到節能的最終目標。建筑立面設計,可以把建筑造型與建筑遮陽結合處理。擋板式遮陽、簾式遮陽、百葉遮陽等方式對于窗戶遮陽都有非常好的效果,但對建筑采光則有一定的影響。對于建筑墻體和屋面的遮陽,目前較為有效的方法是通過柵格遮陽和綠化遮陽。隨著社會經濟水平的不斷提高,建筑遮陽技術已越來越趨向智能化、自動化、高效化。把建筑遮陽與通風、隔熱結合處理,可以有效地提高建筑節能的效果。
三、結束語
綜上所述, 對人居環境的探討,一直以來都是建筑界所關注的問題。無論在建筑節能,降低建筑能耗,還是在提高人居舒適度,創造新型的住宅建筑,都取得了很大的成效。但是面對這個龐大的建筑領域,建筑能耗是顯而易見的,微小的能耗變化,都將決定對能源的如何分配。而住宅建筑節能是一項系統工程,它不但與建筑的規劃與設計密不可分,而且還涉及其他許多方面,如新材料、新技術、新工藝的應用,再生能源的開發和利用,設備設計、管理、人的行為習慣等,只有對它們進行綜合考慮,才能做到節約能耗,提高熱效率,達到節能的目的。
參考文獻:
【關鍵詞】住宅建筑;環境規劃;圍護結構;能源利用;屋頂節能
近年來,隨著我國建筑數量的日益增多,建筑的能源消耗量增大,能源問題也變得日益嚴重,已制約國家經濟建設和社會的發展的需要,因此,如何節約建筑能源成為人們首要關注的焦點。對目前來說,我國建筑耗能居于世界之首,而住宅建筑與人們的生活密切相關,如果在住宅建筑節能設計能降低能耗,促進能源節約和合理利用,實現城市建設的可持續發展目標。
1 實施住宅建筑節能設計的必要性
隨著我國城鎮化進程的加快,住宅建筑的建設規模日益增大,建筑能耗量也隨著不斷增加,在整個商品能耗中占有很大的比例。而自從我國改革開放以來,在市場經濟體制的影響下,國內的經濟發展的速度越來越快,人們生活質量也日益提高,而人們在對建筑的使用當中,通常存在著很大的能源消耗。過去,一些住宅建筑產品由于過于強調低造價的建筑造價,從而在建筑熱工和節能等方面缺乏完善的國家標準規范,結果造成住宅建筑圍護結構在設計上的不合理,住宅能耗量較高,從中給建筑的使用功能和居住的舒適度造成了很大的影響。因此,實施住宅建筑節能設計具有明顯的意義。
2 住宅建筑節能設計的關鍵點分析
2.1 建筑環境規劃
(1)合理選擇住宅朝向。合理的住宅朝向應當具有充足的陽光,而且擁有良好的通風環境,是打造節能的室外居住環境的基礎。根據我國地理位置分析,大部分地區處于溫帶,因此經常會受到季風的影響。為此,在進行住宅建筑朝向選擇時,需要選擇南偏東、南偏西的走向,這種朝向在冬季時有溫暖的陽光,在夏季時有舒暢的空氣,這樣可以達到節能減排的目的。
(2)加強綠化規劃。良好的住宅綠化可以達到調節氣候、增加濕度和美化環境的作用。因此,在住宅建筑設計中,需要合理栽種綠色樹種,以達到節能減排的效果。但要引起注意的是,在進行住宅區內樹種選擇時,需要根據當地的氣候、土壤和濕熱條件進行選擇,切記不要盲目栽種一些名貴樹種和觀賞花卉,要以保護環境綠化為目的。
2.2 結構節能
(1)主墻體節能。目前,人們對實心磚墻的應用越來越少,而更注重輕質保溫墻體的使用。輕質保溫墻體主要包括內保溫墻、中間層保溫墻和外保溫墻,內保溫墻是在外墻的內測復合絕熱材料;中間層保溫墻是在外墻和內墻之間設置保溫材料;而外保溫墻是在承重墻的外層粘合保溫材料,這種保溫方式對惡劣的天氣和溫度變化有一定的抵抗作用,目前在北方應用較多。
(2)門窗節能。導熱是決定門窗節能的關鍵因素,據不完全統計,單層玻璃窗的能耗量在整個建筑材料保暖能耗中占有很大的比重。因此,在建筑節能設計過程,中要合理安排需要嚴格控制好門窗的比例及合理設置門窗的位置。例如,在建筑東西墻面避免采用較大的窗口,同時處理好高度平衡的光線和溫度的關系。
2.3 建筑光條件設計
在住宅建筑設計中,設計人員應按照業主的要求和結合當地的環境特點,從良好的采光和遮陽方面采取節能措施。具體主要從以下幾方面入手:
(1)遵從因地制宜原則。不同地區有不同的地理緯度和氣候,而且建筑的遮陽時間也不一樣。南方地區由于夏熱冬冷,因此需要采取保溫與夏季遮陽措施,并遵從冬季陽光不能受到夏季遮陽遮擋的原則。
(2)平面布局要合理。在建筑平面布局過程中,為減少夏季強烈陽光輻射的影響,在建筑建筑房間設置時,盡量不能設置于東西向。在總體布局時,應采用建筑之間相互遮擋的設計方法,以減少遮陽配件的使用。
2.4 合理開發和利用能源
(1)節約常規能源。建筑住宅的能耗不僅包括水電、熱能和燃氣的能耗,而且包括居住和使用中所產生的能耗,因此,在設計中需要采用能耗減排的措施,以節約常規能源。第一,在用電上,需要合理規劃建筑的電氣系統,以降低配電系統的線損和能損,提升用電效率。第二,在供暖方面,要采取集中供暖、供熱方式,這樣有利于降低額外的能源消耗,同時合理設計供暖管道線路,合理地利用熱量,以達到節約能源的目的。
(2)合理利用新能源。太陽能和風能作為一種能源節約中的新型能源,目前受到人們的廣泛關注。近年來,隨著我國能源消耗量越來越大,能源供應較為緊張,而太陽能的利用能夠有效緩解能源緊張的局面,有利于提高人們的生產和生活質量。目前廣泛使用太陽能熱水器、太陽能電池等,同時,要將太陽能與供電和供暖結合起來,從最大限度地實現建筑節能。
3 實例分析
3.1 工程概況
某住宅小區,總建筑面積11萬平方米,地下一共有3層,建筑面積為1萬平方米,項目主要由8棟小高層、6棟多層和12棟高層住宅組成,建筑面積為10萬m2,建筑高度不能超過40m,容積率為1.0。
3.2 節能設計要點分析
該建筑項目在節能設計上主要采取了屋面、外墻和外窗的節能措施,以滿足建筑節能設計的要求,而在能源利用方面,使用了太陽能光熱和地熱資源,節能設計效果較明顯。下面主要從建筑通風、隔熱、遮陽以及太陽能利用方面提出以下幾個方面的節能措施。
3.2.1建筑通風
結合本項目風速高的氣候特點,決定采用自然通風措施,并與分體式空調進行配合,以最大程度的實現節能效果,這也體現了南方地區建筑自然通風的優勢。另外,由于本項目所處地區的風力等級較高,因此給門窗開啟帶來了難度,不能滿足開窗通風的要求,因此選用了門窗通風器以改善室內通風效果。
3.2.2 隔熱涂料應用
隔熱涂料主要作用是通過太陽輻射的反射作用,將太陽阻擋在室外,以降低夏季房間的空調負荷。與普通涂料不同的是,隔熱涂料太陽光反射遠遠大于普通涂料,最高的反射率達到80%。夏季水平面太陽輻射強度為1131W/m2,而垂直面太陽總輻射強度為613W/m2,因此,通過隔熱涂料的選用,在夏季時可以大大降低空調負荷。
3.2.3 建筑遮陽
活動遮陽是夏季用來阻擋太陽光進人室內的構件,而在冬季時要打開遮陽裝置,讓太陽輻射到室內。本項目中,由于小高層樓層風力較大,如果選用遮陽卷簾,當窗戶開啟后,由于風壓的作用,卷簾扇動幅度較大,因此存在一些安全隱患。因此,筆者認為,可以選用中置百葉式鋁合金窗作為遮陽措施。這種窗具有操作方便、抗風壓強、夏季隔熱和冬季可以受到太陽輻射等優點。
3.2.4 太陽能和空氣源熱泵系統的利用
本項目通過采用太陽能熱水系統和空氣源熱泵系統,其節能效果較為明顯。太陽能熱水系統主要是通過太陽能集熱器,吸收太陽輻射,而加熱循環水。而空氣源熱泵熱水系統主要是通過熱泵機組從空氣中取熱,并進行壓縮以提高取熱熱量。太陽能和空氣源熱泵系統作為建筑的輔助熱源,可以聯合制取熱水。
4 結束語
總之,在住宅建筑節能設計中,不僅要考慮到居住環境的舒適度,確保建筑環境質量。而且要從住宅建筑整體布局,綠化節能設計,建筑結構、門窗及過渡空間等方面實施節能措施,以達到節能降耗的目的。
【參考文獻】
關鍵詞:住宅小區;建筑節能;節能設計
一、住宅小區節能設計理念
技術的進步使得空調、暖氣等采暖制冷設備廣泛應用于住宅建筑中,住宅小區建筑一瞬間成為高能耗建筑。據統計表明,我國能源消費總量所占的比例已從上世紀70年代末的10%,上升到近年的30%左右,加之我國大部分地區氣候條件多為冬冷夏熱,煤炭采暖,空調制冷等設備產生的巨大建筑耗能量,對城市生態環境和住宅居住環境造成了一定程度的污染,嚴重影響到居民的身心健康。種種副作用的出現和能源的日益匱乏,使得人們對建筑節能的意識逐步提高,對節能設計的要求也隨之不斷完善。
節能設計是指在少使用或不使用采暖、制冷設備的前提條件下,盡可能采用自然通風,合理建筑總體規劃、加強墻體節能、外門窗節能等措施,讓室內氣溫一年四季維持或接近在人體舒適范圍之內。在進行建筑節能設計時,首先要符合我國現行國家標準《住宅設計規范》要求;其次對住宅小區的節能、綠化生態設計要尊重當地居住生活習慣,適應當地的氣候特征,以發展地方建筑文化為基礎合理節能設計;最后,要統籌全局著眼于城市總體規劃戰略,從經濟性、全局性、地方性出發,結合建筑市場運作,把節能技術和綠色生態建筑相融合,形成一整套住宅產業化技術。總之,在進行住宅小區節能設計時,要始終將“統籌城市總體規劃戰略,發展地方建筑文化,采用新技術、新工藝、新材料等生態節能措施,達到人與自然的和諧統一”,作為建筑節能設計的理念,方能長久服務社會,造福黎民。
二、住宅小區建筑總體節能規劃
住宅小區建筑總體規劃設計應與單體建筑相協調,與節能設計相配合,應統籌考慮建筑宏觀因素,如朝向、方位、日照間距、通風、綠化等, 充分利用當地的天然熱源、自然風等來實現小區內每棟住宅單體夏季都有充足的迎風面,冬季都有充足的日照,通過利用自然能源來滿足建筑通風、采光與采暖的要求,達到建筑節能的目的。其中自然通風就是實現建筑節能的有效手段之一,它可以大大減少空調、暖氣等設備帶來的高能耗,改善室內熱環境,降低建筑物的實際使用能耗。特別是高層住宅建筑群內部易受到回旋渦流的作用,容易出現死角,不利于室內的自然通風,所以調整好建筑單體之間的組合,使每棟建筑物處于周圍建筑物的氣流旋渦區之外,避免出現滯流區,十分重要。同時在總體節能規劃時,建議可以合理利用雨水回收系統,透水地面磚等節能、環保技術以及配套設備(能源供應、小高層給水、公共照明、電梯等)采取節能措施,大力推廣部分太陽能熱水供應系統等先進技術,可以形成全方位的住宅建筑節能體系,能夠實現低能耗、高舒適的住宅居住環境。
三、住宅建筑平面節能設計
實踐證明:建筑平面的巧妙設計能夠獲得良好的節能效果。我國地處北半球,太陽方位角和高度角的變化規律使得南向成為最佳節能的建筑朝向,而且南朝向的建筑與我國夏季盛行的東南風可成垂直關系,容易形成自然通風中的最佳“穿堂風”,避開冬季寒冷的西北風。故建筑平面宜設計成南北向,而且將居民長時間活動的居住空間,如客廳、主臥等設于南向位置,可以很好地利用自然環境,達到室內環境的最大舒適度,為住戶節約空調和采暖的能耗。同時將平面功能比較次要的衛生間、電梯、樓梯、機房等布置于日照、通風條件較差的北向或長時間接受太陽輻射的東西向,可避免冬季西北風灌入,起到很好地保暖節能效果。
四、住宅建筑體型節能設計
建筑設計中,減少建筑物外表面積,適當控制建筑體型系數(即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比),減少建筑面寬,加大進深或增加組合體,也是節能措施之一。從建筑外觀形態上來講,建筑體量大小和平面是否緊湊是影響能耗的兩大因素。所以節能設計時建筑體型的平面、立面凹凸通常不宜變化較大,特別是背陰面北側墻體的凹凸變化和外墻面積的增大均不可過大。總體來說進深大的建筑比進深小的好,長的建筑比短的好,外觀整齊的建筑比凹凸變化的好。換言之就是,建筑體型系數越小,護結構的傳熱損失越小,對建筑節能越有利,對其適當控制可達到有效節能的目的。
五、建筑構造節能設計
對建筑構造節能的設計,個人認為選擇成本適宜、保溫隔熱性能好的維護結構、節能材料及節能技術是實現建筑節能的關鍵。
①墻體節能設計:墻體是住宅建筑護構造的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國住宅小區一般由剪力墻結構組成,故大力推廣保溫隔熱性能較好的燒結多孔磚和加氣混凝土砌塊以及復合墻體技術是實現節能設計的重要措施,因為使用此種保溫材料能夠有效隔斷具有熱橋作用的混凝土梁、柱等,而產生“斷橋”作用,達到預期的節能降耗效果。
②門窗節能設計:門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,應盡量減小住宅門窗洞口的面積,控制住宅窗墻比;提高外門窗的氣密性,減少冷風滲透;保證門窗本身的保溫性能,減少外門窗本身的傳熱量。具體可設置北向、東西向、南向的窗墻比不超過20%、30%、35%。設置泡沫塑料密封條,使用新型的、密封性能良好的門窗材料。所有外窗及陽臺封閉門窗采用噴涂鋁合金型材、塑料窗等,避免金屬窗產生的冷橋。也可設置雙玻璃或三玻璃,并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃等諸多措施,均可起到減少能耗損失達到有效節能的目的。
③屋面保溫隔熱節能設計:建議小區屋面采用“倒置式隔熱保溫屋頂”技術,采用XPS 保溫板放置在屋面的防水層上,此板在屋面上長期與水汽接觸時,能保持恒定的低導熱和高抗壓性能。
六、住宅建筑綠化節能設計
綠化住宅建筑對節能降耗的功效也是不容忽視的,它可以有效改
善小區的微氣候。
①屋頂綠化:即在屋頂種植空中花園,不但美化家園,讓人賞心悅目,還能為住戶提供戶外活動和交往的空間,更重要的是兼具了很好的保溫隔熱效果。
②西墻綠化:植物具有調節氣溫的作用。在日照強烈的墻面,種植植物可以吸收太陽熱量,減少傳入室內的熱源。故最簡單的做法就是在建筑西墻上種植爬墻虎,來遮擋陽光直射墻面,通過葉面蒸發帶走部分能量,減少溫室效應。
③陽臺綠化:陽臺綠化也是綠化系統中的重要環節。具體做法是根據陽臺外沿尺寸的大小,在充分考慮到住戶操作安全方便和易于組織花槽排水后,設計適當寬度和深度的花槽,由住戶自行種植或放置花盆,來美化室內環境,有效調節氣溫。
關鍵詞:節能;設計;墻體;門窗
前言:在我國,建筑能耗占總能耗的27%以上,每年還在以1個百分點的速度增加,而現代住宅建筑數量非常龐大,從節能設計的角度有效控制其能量的消耗,節約使用能源,成為設計工作的重要環節。現代住宅建筑的節能設計應從建筑平面布置及體型系數、墻體等護結構、外門窗構造、太陽能利用等方面采取合適、合理的設計構造措施,做到既保證室內環境舒適,又最大限度控制能量流失,從而確保實現建筑物的使用要求和節能效果。
一、科學的規劃布局與合理的建筑設計
1、基地選址與節能
建設的基地應選擇在向陽、避風的平地和山坡上,這是建筑節能、提高采暖效率的先決條件。同時建筑選址應盡量遠離交通主干道,避免噪聲污染。如果建在噪聲聲源處,應有綠化隔聲帶等保護措施。
坡地對建筑節能的影響,主要是日照得熱和通風兩個方面,效果因坡向和坡度大小而不同。若坡向為南向或接近南向,則利于冬季太陽得熱,提高容積率。若坡向與夏季主導風向一致(60°范圍內),則利于夏季的自然通風。若坡向為北向或接近北向,為減少建筑物之間對日照的遮擋,建筑宜以點式為主。
2、建筑朝向
建筑應在最佳建筑朝向范圍內選擇。由于不同朝向上太陽輻射強度變化比較大,因此建筑規劃時要考慮合理的朝向,盡可能增加太陽輻射量,建立自然采光系統。
3、日照間距和建筑密度
一定的日照間距是建筑充分得熱的前提。日照間距是指一年中冬至日,滿足北向底層房間獲得日照時南北房之間的外墻間距。在實際設計中不宜只為滿足日照間距而選擇不利朝向,犧牲日照質量,必須研究在保證節能效益的前提下提高建筑密度。在規劃布局中適當調整建筑朝向,調節建筑布局和外形均可達到在滿足日照要求的基礎上增加建筑密度,如利用斜向日照將北側錯臺式、正南向行列式布置改為交叉錯排行列式布置。
二、建筑圍護結構墻體設計
墻體傳熱在建筑物總體傳熱中所占的比例最大。高層建筑實現節能,還必須研制新型墻體材料,提高外墻的保溫節能性能。適用于高層建筑的新型墻體材料主要有蒸壓加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊和復合墻體等。以復合墻體為例,復合墻體往往采用承重材料與高效保溫材料(如巖棉板或聚苯板等)組成。復合墻體較好地發揮了兩種材料的特點,既不會因組成墻體材料的強度過低導致墻體所需尺寸過厚,又具有良好的保溫隔熱效果。因此,我國新建高層建筑目前已基本上采用了復合墻體的方式。
1、膨脹聚苯板薄抹灰外墻保溫系統
膨脹聚苯板薄抹灰外墻保溫系統是由自熄型模塑聚苯板、錨栓(必要時使用)、粘結膠漿、抹面膠漿和耐堿網布及涂料等材料復合而成,置于建筑物外墻外側的保溫及飾面系該系統冬季能避免產生熱橋,大大減少室內熱能通過外墻損失;夏季能大大減少由陽光輻射外墻而傳導至室內的熱能,進而使暖氣、空調的能耗下降。該墻體重量輕、節能效果明顯。
2、擠塑聚苯保溫體系
擠塑聚苯保溫體系的結構與膨脹聚苯薄抹灰保溫體系相同,只是將自熄型模塑聚苯板換成了自熄型擠塑聚苯板.它適用于各種形式主體結構的外墻外保溫,特別適宜于在嚴寒地區/寒冷地區和夏熱冬冷地區使用。
3、現澆混凝土模板 內置外墻外保溫系統
現澆混凝土模板內置(聚苯板)外墻外保溫系統簡稱c L結構體系,該體系適用于現澆混凝土剪力墻結構的高層建筑,CL建筑結構體系可使建筑物全生命周期內不需要對保溫層進行維修,解決了外墻粘貼、外掛保溫層而產生的裂縫隱患及壽命短等問題。
三、門窗節能
外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅總能耗的比例較大,其中傳熱損失為1/3,冷風滲透為1/3,所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,通過提高門窗的氣密性,采用適當的窗墻面積比,增加窗玻璃層數,采用百葉窗簾、窗板等措施來提高門窗的保溫隔熱性能。其節能措施有:
1、控制住宅窗墻比
住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值,《民用建筑節能設計標準》對不同地區、不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格的規定。
2、提高住宅外窗的氣密性,減少冷空氣滲透
如設置泡沫塑料密封條,使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。
3、改善住宅門窗的保溫隔熱性能
戶門與陽臺門應結合防火、防盜要求,在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板,以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復合窗和塑料窗,這樣可避免金屬窗產生的冷、熱橋,可設置雙玻璃或三玻璃,并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃,低輻射玻璃;合理地設計可開啟的窗扇面積,保證南方地區室內自然通風和降低北方地區室外冷風的直接滲透。
4、設置“溫度阻尼區”
所謂溫度阻尼區就是在室內與室外之間設有一中間層次,這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風的直接滲透,減少外墻、外窗的熱耗損。在北方地區住宅中,將北陽臺的外門、窗全部用密封陽臺封閉起來,外門設防風門斗,防止冷風倒灌,樓梯間設計成封閉式的,對屋頂上人孔進行封閉處理等措施均能收到良好的節能效果。
四、屋頂節能設計
新疆地區冬季寒冷,夏季干旱雨少,日照時間長,春季風沙又大,不宜采用架空通風隔熱層或通風坡屋頂的構造形式,由于屋頂圍護結構外表面受到的太陽輻射強度和日照時數以水平面為最大,所以屋頂隔熱保溫尤為突出和要重。經過設計計算選用120mm厚阻燃型膨脹聚苯板(EPS)則K≈0.274W/(m2?K)是合理的經濟厚度。冬季可以避免室內的熱量散發,夏季又避免了太陽輻射熱直接照射屋面傳導到室內,同時具有隔熱保溫效果明顯、構造簡單、施工方便、造價較低等優點。
五、其它節能降耗措施
1、降低夏季空調能耗
夏季室內外溫差較小,根據人們在非寒冷季節通風換氣的生活習慣,窗的開啟面積要適當,保證衛生需求,應不低于1.0次/h。當室外溫度低于室內溫度時,應該主要依靠通風換氣排除室內產熱能和進人的太陽輻射熱。試驗表明,增大通風換氣次數對降低夏季空調能耗效果明顯,而且達到1.0次/h通風換氣并不困難,只要建筑平面布局合理,窗的開啟面積適當,是完全可以滿足的。
2、充分利用太陽能資源
太陽能作為一種天然的潔凈能源,也是住宅建筑設計上廣泛推廣的節能設計之一。從近年來的能源使用和發展情況來看,煤、電、油的供應緊張已經不容忽視,太陽能應該由補充能源向“代替能源” 發展。特別是太陽能熱水器經過20年的發展,產品的生產研發技術日趨成熟,越來越受到消費者的青睞。另外,從使用效果和居衛的淋浴費用和投資回收周期來看,太陽能熱水器也具有較大的成本優勢。然而由于各方面原因,目前太陽能熱水器仍以一家一戶的零散安裝使用方法為主,存在破壞建筑結構、熱水溫度不穩定等因素。要解決這些問題就必須將太陽能利用裝置納人到建筑設計規范當中,在設計時將太陽能熱水器設備納入到建筑設計之中,預留太陽能設置位置,特別是在廚房、衛生間內要綜合太陽能熱水器管道系統。如果太陽能熱水器能夠充分加以推廣應用,就可以大大節省常規能源,這是建筑節能的一個重要發展方向。