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摘要:巨大的建筑能耗产生的能源问题和环境问题是当今建筑界面临的重大问题和挑战。建设节约型社会,走可持续发展道路对我国的发展建设意义重大,建筑节能势在必行。其中建筑设计是一个很重要的环节,本文从建筑节能技术现状出发,阐述了建筑节能在建筑设计中的重要性,并就如何落实好建筑节能设计工作,提出了一些个人建议。
关键词:建筑节能技术现状节能途径节能设计
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。它是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中。通过合理的规划设计,采用常能型的建筑材料、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。
1 建筑节能技术现状
不论怎样的产品更新都需要以技术作为基本前提。建筑节能的推广普及亦离不开基础性的技术开发与研究。节能的技术体系应该还包括节能的新理论、新标准、新技术、新构造和新工艺等,应涉及建筑节能的设计、施工、评估、维护等环节。
假若把节能建筑当作一种特殊的产品,从研发产品的角度出发,节能建筑开发各主要环节的相对独立,也形成了建筑节能技术推广普及的障碍。一方面是设计方、施工方不能在第一时间得到最先进的节能产品,更没有去研究、选择、试验新产品、新构造的精力和勇气;而另一方面,从建筑节能科研成果到建筑节能产品的转化、从建筑节能产品的工厂生产到工地和应用都需要经过较多的周折,源于科研、生产、建设等各环节联系松散。部分地区现在推行的推荐产品、推荐图集等做法很受建筑师欢迎,但其在产品覆盖面、普及率以及实际应用上还有较大差距。
建筑节能作为一门综合性学科,涉及刭建筑、暖通、电气、建材、环境、检测、计算机应用等诸多专业内容,是多学科的交叉和结合。建筑节能设计是节能建筑开发的一个关键环节,因此从国家到各地方、各级主管部门均将节能设计的专项审查作为一个十分重要的环节来抓。就目前的现状而言,建筑设计阶段最多考虑的是外围护结构的节能计算。要让建筑师在满足建筑功能及造型要求的前提下,使规范中要求的诸如建筑朝向、窗地比、体形系数、外墙传热系数、外窗传热系数等一系列严格的控制数据同时得到满足基本不可能,多数时候设计师只能求助于动态方法,通过综合节能指标的计算满足规范的要求。而这个计算过程非常复杂。只能通过计算机进行模拟,就目前国内使用较多的P K P M软件来说,相关材料的选择、参数的调整等必须委托专职的“高手”才能在短时间内得到一个符合要求的技术方案,节能计算几乎成了少数“高手”的电脑数字游戏,而建筑师在整个过程中似乎很无助。而在节能材料施工方面,诸如墙体外保温的防开裂、限高、贴面砖等一些技术难题的攻关缓慢,由此看来,从建筑节能設计,到建筑节能材料、施工等各环节,技术开发研究还任重道远,也需要国家及地方政府在建筑节能技术开发和创新方面加大政策支持力度。
2 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、两气东送、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。
3 建筑节能总体规划设计
3.1建筑选址、建筑布局、季风风向节能设计
建筑物尽量布置在向阳和避风的地方,向阳有利于建筑物充分利用太阳能,避风可尽量减少建筑物的热损失。建筑布局时,一方面要控制城市规模。并在规划设计中,注意避免人口密度与建筑密度较高的功能区连片布置,控制区域密度。另一方面,在南方炎热地区,要考虑一定数量的街道与当地夏季主导风向基本一致,这样可以加强市区和郊区之间的热交换;促使城市中心区多余的热量迅速转移到郊外。
3.2建筑体型、朝向、闯距节能设计
3.2.1建筑体型节能设计
在建筑设计中,要适当控制建筑体型系数,减少建筑面宽。加大进深或增加组合体,增加建筑物的层数,选用长条型建筑外形等,而形体复杂、凹凸面过多的塔式建筑对节能不利。建筑体型系数建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关。在建筑设计中,应注意最低耗能体型的选择,当各面的平均有效传热系数不同时,传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型;而当各面的平均传热系数相同时,体型系数最小的体型是最佳体型。
3.2.2建筑朝向节能设计
建筑物的朝向对于建筑节能有很大的影响。当建筑物为南北朝向时,耗能较少。近年来,设计实践中的一种现象是越来越多的出现偏轴方位的建筑朝向,这种做法,可在活跃建筑群体、节约用地、处理建筑外形等方面带来一些益处。但从长远角度看,我们还是要强调正南朝向(包括南偏东、偏西l 5°以内朝向)的节能意义。因此,从节能的角度出发,如总平面布置允许自由考虑建筑物的形状和朝向,则应首先选长方形,朝向尽可能大体朝南。在确定朝向时,另一个必须注意的问题是要处理好建筑朝向与季风风向的关系。在南方炎热地区,建筑的朝向宜与夏季主导风向入射角保持在30°—60°的范围内。
3.2.3建筑间距节能设计
较大的建筑间距可以使建筑物有充分的日照时间和良好的口照质量,对建筑节能非常有利。从节约土地的角度出发,希望建筑间距越小越好。在总平面设计时,合理布置建筑物,使其达到有良好日照和较小间距的最优组合。在建筑单体设计中,可以采用退层处理、降低层高等方法。
3.3水面、绿化配置的合理安排
城市规划中考虑到足够的水面和绿地并分布合理。水池、喷泉等水面的配置,是良好的降温措施。绿地的配置,可以通过植被的光合作用及蒸腾作用使太阳辐射热能转化,降低环境温度。根据不同地区的地形及小气候情况在规划中注意合理布置不同高度和种类的树木植被,可以在夏季使建筑群内产生有阴影遮蔽的效果,并疏导通风气流,冬季有防寒风和最大限度的减少遮阳效果。在设计中,注意广植树木花草,减少周围硬质地面。对于低层、多层房屋墙壁,栽种爬墙虎之类的攀藤植物,进行垂直绿化,屋顶种植空中花园。这样,能缓解曝晒及骤雨造成建筑物表面的温差变化,使绝大部分辐射热不致于进入围护结构向室内传递,从而改善了生态和室内环境。
4 利用可再生能源的节能设计
4.1太阳能的有效利用
太阳能是常被建筑利用的可再生能源,太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种。被动式利用太阳能是建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低。主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能。太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源,更有利于保护环境。
4.2地源热泵的有效利用
地源热泵——是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。
地球表面吸收了太阳能的47%,相当于人类一年所需能量的500多倍,地球深处热流或较深层的地热能对地表浅层也起到了加热作用。用1千瓦的电驱动热泵后,可以“搬运”4千瓦的浅层地能。冬天代替锅炉从土壤中取热,向建筑物供暖,夏天代替普通空调向土壤排热,给建筑物制冷。
地源热泵高效节能,不破坏建筑的外观,使用寿命长达50年以上,一套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水家人的三套装置或系统,设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水,没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题,是真正的绿色环保能源利用方式。
5 结语
节能建筑的开发建设不但只为人们提供更舒适的生产、生活环境。而且对整个国家的能源安全具有非常重要的意义。随着我国城镇化建设的快速推进,全面推行建筑节能已势在必行。我国地域广阔,建筑前景巨大,建筑节能工作虽然还处在发展初期,涉及诸多环节,需要各方面大力配合。随着建筑节能工作的开展,建筑节能事业必将克服从无到有的重重困难。建筑节能技术必将得到迅速发展
关键词:建筑节能技术现状节能途径节能设计
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。它是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中。通过合理的规划设计,采用常能型的建筑材料、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。
1 建筑节能技术现状
不论怎样的产品更新都需要以技术作为基本前提。建筑节能的推广普及亦离不开基础性的技术开发与研究。节能的技术体系应该还包括节能的新理论、新标准、新技术、新构造和新工艺等,应涉及建筑节能的设计、施工、评估、维护等环节。
假若把节能建筑当作一种特殊的产品,从研发产品的角度出发,节能建筑开发各主要环节的相对独立,也形成了建筑节能技术推广普及的障碍。一方面是设计方、施工方不能在第一时间得到最先进的节能产品,更没有去研究、选择、试验新产品、新构造的精力和勇气;而另一方面,从建筑节能科研成果到建筑节能产品的转化、从建筑节能产品的工厂生产到工地和应用都需要经过较多的周折,源于科研、生产、建设等各环节联系松散。部分地区现在推行的推荐产品、推荐图集等做法很受建筑师欢迎,但其在产品覆盖面、普及率以及实际应用上还有较大差距。
建筑节能作为一门综合性学科,涉及刭建筑、暖通、电气、建材、环境、检测、计算机应用等诸多专业内容,是多学科的交叉和结合。建筑节能设计是节能建筑开发的一个关键环节,因此从国家到各地方、各级主管部门均将节能设计的专项审查作为一个十分重要的环节来抓。就目前的现状而言,建筑设计阶段最多考虑的是外围护结构的节能计算。要让建筑师在满足建筑功能及造型要求的前提下,使规范中要求的诸如建筑朝向、窗地比、体形系数、外墙传热系数、外窗传热系数等一系列严格的控制数据同时得到满足基本不可能,多数时候设计师只能求助于动态方法,通过综合节能指标的计算满足规范的要求。而这个计算过程非常复杂。只能通过计算机进行模拟,就目前国内使用较多的P K P M软件来说,相关材料的选择、参数的调整等必须委托专职的“高手”才能在短时间内得到一个符合要求的技术方案,节能计算几乎成了少数“高手”的电脑数字游戏,而建筑师在整个过程中似乎很无助。而在节能材料施工方面,诸如墙体外保温的防开裂、限高、贴面砖等一些技术难题的攻关缓慢,由此看来,从建筑节能設计,到建筑节能材料、施工等各环节,技术开发研究还任重道远,也需要国家及地方政府在建筑节能技术开发和创新方面加大政策支持力度。
2 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、两气东送、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。
3 建筑节能总体规划设计
3.1建筑选址、建筑布局、季风风向节能设计
建筑物尽量布置在向阳和避风的地方,向阳有利于建筑物充分利用太阳能,避风可尽量减少建筑物的热损失。建筑布局时,一方面要控制城市规模。并在规划设计中,注意避免人口密度与建筑密度较高的功能区连片布置,控制区域密度。另一方面,在南方炎热地区,要考虑一定数量的街道与当地夏季主导风向基本一致,这样可以加强市区和郊区之间的热交换;促使城市中心区多余的热量迅速转移到郊外。
3.2建筑体型、朝向、闯距节能设计
3.2.1建筑体型节能设计
在建筑设计中,要适当控制建筑体型系数,减少建筑面宽。加大进深或增加组合体,增加建筑物的层数,选用长条型建筑外形等,而形体复杂、凹凸面过多的塔式建筑对节能不利。建筑体型系数建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关。在建筑设计中,应注意最低耗能体型的选择,当各面的平均有效传热系数不同时,传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型;而当各面的平均传热系数相同时,体型系数最小的体型是最佳体型。
3.2.2建筑朝向节能设计
建筑物的朝向对于建筑节能有很大的影响。当建筑物为南北朝向时,耗能较少。近年来,设计实践中的一种现象是越来越多的出现偏轴方位的建筑朝向,这种做法,可在活跃建筑群体、节约用地、处理建筑外形等方面带来一些益处。但从长远角度看,我们还是要强调正南朝向(包括南偏东、偏西l 5°以内朝向)的节能意义。因此,从节能的角度出发,如总平面布置允许自由考虑建筑物的形状和朝向,则应首先选长方形,朝向尽可能大体朝南。在确定朝向时,另一个必须注意的问题是要处理好建筑朝向与季风风向的关系。在南方炎热地区,建筑的朝向宜与夏季主导风向入射角保持在30°—60°的范围内。
3.2.3建筑间距节能设计
较大的建筑间距可以使建筑物有充分的日照时间和良好的口照质量,对建筑节能非常有利。从节约土地的角度出发,希望建筑间距越小越好。在总平面设计时,合理布置建筑物,使其达到有良好日照和较小间距的最优组合。在建筑单体设计中,可以采用退层处理、降低层高等方法。
3.3水面、绿化配置的合理安排
城市规划中考虑到足够的水面和绿地并分布合理。水池、喷泉等水面的配置,是良好的降温措施。绿地的配置,可以通过植被的光合作用及蒸腾作用使太阳辐射热能转化,降低环境温度。根据不同地区的地形及小气候情况在规划中注意合理布置不同高度和种类的树木植被,可以在夏季使建筑群内产生有阴影遮蔽的效果,并疏导通风气流,冬季有防寒风和最大限度的减少遮阳效果。在设计中,注意广植树木花草,减少周围硬质地面。对于低层、多层房屋墙壁,栽种爬墙虎之类的攀藤植物,进行垂直绿化,屋顶种植空中花园。这样,能缓解曝晒及骤雨造成建筑物表面的温差变化,使绝大部分辐射热不致于进入围护结构向室内传递,从而改善了生态和室内环境。
4 利用可再生能源的节能设计
4.1太阳能的有效利用
太阳能是常被建筑利用的可再生能源,太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种。被动式利用太阳能是建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低。主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能。太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源,更有利于保护环境。
4.2地源热泵的有效利用
地源热泵——是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。
地球表面吸收了太阳能的47%,相当于人类一年所需能量的500多倍,地球深处热流或较深层的地热能对地表浅层也起到了加热作用。用1千瓦的电驱动热泵后,可以“搬运”4千瓦的浅层地能。冬天代替锅炉从土壤中取热,向建筑物供暖,夏天代替普通空调向土壤排热,给建筑物制冷。
地源热泵高效节能,不破坏建筑的外观,使用寿命长达50年以上,一套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水家人的三套装置或系统,设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水,没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题,是真正的绿色环保能源利用方式。
5 结语
节能建筑的开发建设不但只为人们提供更舒适的生产、生活环境。而且对整个国家的能源安全具有非常重要的意义。随着我国城镇化建设的快速推进,全面推行建筑节能已势在必行。我国地域广阔,建筑前景巨大,建筑节能工作虽然还处在发展初期,涉及诸多环节,需要各方面大力配合。随着建筑节能工作的开展,建筑节能事业必将克服从无到有的重重困难。建筑节能技术必将得到迅速发展