居住建筑节能设计的探讨

来源 :中华民居·学术版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wsndcs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:无论在建筑节能,降低建筑能耗,还是在提高人居舒适度,创造新型的住宅建筑,都取得了一定的成效。但是面对这个庞大的建筑领域,建筑能耗依然是显而易见的,微小的能耗变化,都将决定对能源的如何分配。本文阐述了建筑耗能的现状及建筑节能的必要性;分析节能型居住建筑应从整体规划设计、建筑单体设计、建筑细部构造设计、建筑设备设计、系统组织等多方面综合考虑。
  关键词:建筑节能;节能型居住建筑设计;居住建筑节能发展策略
  文章编号:1674-3954(2013)09-0019-03
  1 建筑节能要求十分迫切
  1.1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20世纪70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。
  1.2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m2。目前,我国已建房屋有400亿m2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t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%。
  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16亿~20亿m2,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m2。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。
  1.3国外居住建筑节能发展状况与案例
  在欧洲,节能已经不仅是在作材料和设备上的变化,而是发展到全面的可再生能源利用等方面,其利用可再生能源的区域供暖和制冷装置已经得到了越来越多的使用,可再生能源的节能利用以每年10-15%的速度增长;而在瑞典,区域供暖能耗的50%以上都来自于废热和可再生能源。
  1.4我国建筑节能状况落后,亟待改善
  在70年代能源危机后,发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日,我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明,国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5~4.5倍,外窗为2~3倍,屋面为3~6倍,门窗的空气渗透为3~6倍。现在,欧洲国家住宅的实际年采暖能耗己普遍达到6L/m2油,大约相当于8.57kg/m2标准煤,而在我国,达到节能50%的建筑,它的采暖耗能每平方米也要达到12.5kg,约为欧洲国家的1.5倍。因此,与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比,我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上,与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言,全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成,我国却没有那样强有力的能源后盾支持,在这样的国情下,建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
  2 节能型居住建筑设计方法
  建筑节能设计不仅是材料和设备的问题,还是一个建筑整体和宏观区域控制的问题,因此全面的节能设计应从以下几个方面考虑:
  2.1总体规划设计
  2.1.1建筑选址
  建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效應。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量,就会相应的增加。所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。
  2.1.2建筑布局
  利用建筑楼群合理布局,充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能,人的行为活动特点等,建立自然一人工生态平衡系统。具体体现在通过楼体排布的方案组合中,按以下原则挑选规划方案:充分利用和争取日照;避免风漏斗的出现,合理组织气流,减少建筑热损失;利用建筑外界面的反射辐射,对夏季炎热气候考虑充分。在规划布局中,可以通过建筑的手法来尽量改善日照条件,比如:
  (1)多排多列楼栋布局中,采用错位布置,利用山墙空隙争取日照;
  (2)点、条组合布局时,点式住宅布置在朝向较好位置,条式布置其后,争取日照。
  2.1.3建筑形态
  节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小,同时需要夏季日辐射得热少,冬季还需要对避寒风有利,但满足此三项需要的建筑形体常不一致,因此应考虑多种因素的制约,包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况,需要具体权衡得热和失热的具体情况,优化组合各项因素后得出结论。仅从夏季得热的角度,建筑应有合适的长宽比。加大进深由8m增加到14m,可以使建筑耗热指标降低11~33%,因此对于1000~8000m2的住宅,进深控制在12~14m有利于建筑节能。
  2.1.4建筑间距
  阳光对于个人不仅有卫生学的意义,同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源,同时还可以提高室内的日照水平,保证住宅室内具有一定的日照量,从而决定建筑间最小间距,并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。
  2.1.5建筑通风   适当布置建筑物,冬季降低冷风风速,可减少建筑物和场地表面热损失,节省能耗;夏季可以组织良好的通风,在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。
  2.1.6建筑朝向
  朝向的选择考虑因素有:冬季具有适量和一定质量的日光照入室内;炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面;夏季通风良好,冬季避免冷风吹袭;充分利用地形和节约用地;照顾居住建筑群体组合的需要。
  2.1.7环保概念的体现
  环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。可以考虑乔灌草相结合,以乔木为主;同时建议多布置立体绿化,见缝插绿;步行道、停车坪、水体护岸和水底地面不宜一概“硬化”,应该给大地以透水透气的余地。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件,还能改善建筑屋面的热工性能。
  2.2建筑单体设计
  围护结构:
  (1)外窗
  外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热,窗缝的空气渗透,夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比(窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值);提高门窗制作质量,加密封条,减少冷风渗透等;注意隔热条的选用(隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用)。门窗节能中,改善窗户保温效果是比较有效的手段之一。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等,随着节能技术的发展,像低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)等节能玻璃,在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。
  (2)屋顶和外墙
  传统的外围护墙体由单一材料组成,其热工性能指标已经不能满足节能建筑的要求。复合墙体充分利用各种材料的不同性能,来达到节能建筑所要求的围护墙体的热工性能指标。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:①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;②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。其主要技术指标,表观密度为110-150kg/m3:导热系数为0.04~0.06W/m·K;蓄热系数为0.90~0.11m2·K。抗压强度大于0.2MPa:吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m·n·Pa。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。
  2.3建筑设备节能
  2.3.1空调
  家用空调器选用节能型(高效制冷压缩机、换热器和风扇,采用变频调速,并匹配良好);空调器的安装位置宜不受太阳直射;不设定过低室温,经常清洗。
  2.3.2电气
  尽可能充分利用自然光;采用高效照明光源及灯具。
  2.3.3卫生器具
  盡可能采用节水型卫生器具。
  2.3.4太阳能设备的充分利用
  2.4综合节能新技术
  2.4.1光电(PV)技术
  光电装置(PV)是直接把太阳能转化为电能的技术,其单位成本较低,光电池组在家庭中的应用已越来越广泛。光电系统质地轻薄、适应性强、形式多样,与建筑立面可无缝衔接,可作为比石材和钢材更美观经济的外墙材料。
  2.4.2地热能
  地热开发的目标是获取地球深处的热量,通过专门技术将其引至地表加以利用。地热可分为四类:高能、中能、低能和超低能。高温和中温的地热场地可用于发电,而低温(利用地下深处的热地下水)和超低温(使用热泵)的地热场地可以供热(见图2)。
  3 中国现状条件下的居住建筑节能策略发展研究
  国外的开发研究策略通常从区内能源生产与消耗的平衡点以及环境容量与发展目标的平衡点开始,而在中国的很多很多项目中,节能的投入成本、回收期、经济效益使节能设计和推广变得举步维艰。中国在经历着有史以来最大的城市化进程的同时,也面临着严重的生态破坏和能源消耗问题。如前所述,房地产行业的耗能不容忽视。据保守估计在未来的15年间,中国仍将增建约300亿m2的住房,相当于欧洲25国所有城市的面积总和。而这些住房大部分将会在2050年变得陈旧而必须更新,由此带来的能源消耗是非常惊人的。因此现状条件下的居住建筑节能策略经不仅是一个简单能耗指标问题,在设计满足现行国家政策和规范要求的基础上,应该探寻更加全面、完善的发展策略。
  居住建筑节能除了目前通行的建筑单体节能计算、规范控制、材料研究作为保障,还应发展规模化、区域性的节能系统。中国城市开发项目通常都以居住区或小区为单位,这一点为实现区域综合节能提供了可能。大部分的项目都具备应用区域热存储系统实现综合环境设计和可再生资源优化利用的理想条件。可持续能源供应系统和利用太阳能、生物能源等可再生能源或利用废热的区域供暖、制冷系统,是未来节能策略的首要方法。
  区域供暖和制冷系统能够提供热量和冷量(通过冷却水),在项目中避免使用低能效、高成本的分户空调。在实现节能和环境保护的同时,它还具有规模化带来的经济优势,并能显著降低耗电量和污染物的排放(见图3、4)。
  区域性供暖太阳能系统,可以通过季节性存储缩小不同季节间的差距,解决夏季太阳辐射峰值和冬季供暖需求之间不能同步的问题。此类太阳能适宜应用于体量相对较大的高层居住建筑,最好在2万m3以上,系统与供应网相连,设有专门的控制节点。由于这种装置需要较大的集热面积,因此通常可以考虑设计成预制的“太阳能屋顶”,布置在学校、幼儿园、或运动设施的屋顶及立面以及噪音隔离墙上其产生的能量可能满足家庭热水和室内供暖需求的60%。
  太阳能空调技术可以充分利用太阳能辐射和制冷需求之间的同步性。尽管太阳能动力的冷却装置和空调系统还处于初期发展阶段,但在很多试点已经开始使用。目前单独房间空调和中央空调是针对制冷状态峰值而设计的,超过90%的运转过程都是在非正常的状态下进行的,效率因此而降低了。由于区域太阳能冷却系统服务范围的建筑物不会在同一时间表现出制冷需求的峰值,因此系统的负荷峰值线要平稳的多,在此基础上可以适当降低系统制冷能力的设计值,可以相对降低资金和运作成本。
  区域节能系统的发展可以带动居住建筑节能向更全面完善的宏观层面发展,获得更加均衡协调的节能效果。
  4 结束语
  居住建筑节能的发展依靠的不只是规范条文的限制,更需要建筑师的积极参与、身体力行,好的发展策略也需要政策和投资方的支持。现在的节能风潮正在世界各地盛行不衰,虽然一些技术还在不断改进的过程之中,但是相信在不久的将来,人居环境必将达到一个新的节能高度。
其他文献
摘要:近几十年来,随着我国建筑事业的迅猛发展,建筑工程中所造成的能源资源浪费、环境污染等一系列问题越加严重。随着我国经济友好型、资源节约型社会的建设,绿色建筑以节约能源资源,减少工程建设中所造成的污染以及为人类提供健康人性化空间而倍受人们的关注。当前,绿色建筑已成为建筑工程的主题。由于我国在绿色建筑上还缺少相应的评价体系和建设中的技术标准规章制度,因此,绿色建筑的发展在我国还存在着一定的问题,随着
摘要:随着全球能源危机的出现,生态环境遭到严重地破坏,建筑节能成为全世界建筑业发展的必然趋势。我国正处于城市规划,农村建设的道路上,具有很大的节约建筑能源的潜力,因此建筑节能也是解决我国能源利用问题的一项重要途径。对于可持续发展来说,这项途径不仅经济合理,而且节能效果也非常直接。  本文首先简要介绍了我国建筑节能的发展状况,提出了目前节能工作中存在的几点重要问题,然后指出了建筑节能的重要意义,同时
摘 要:本文调查分析了果树大枝修剪锯口伤面愈合不良的原因,并提出促进果树锯口伤面愈合的技术措施,以期为果农提供技术参考。  关键词:果树;大枝修剪;锯口;伤面愈合;技术措施  果树大枝修剪锯口伤面愈合不良造成枯心,是导致果树树势衰弱,加剧腐烂病蔓延的重要原因之一。尤其是进入盛果期的果树,随着生长势逐年变弱,腐烂病也日趋严重,而疏除大枝后,锯口伤面愈合不良,必然导致腐烂病沿伤口周围蔓延。  2015
摘要:园林树木作为城市环境的主要生态资源,它不仅改善了都市居住环境,而且对减少能源消耗和降低大气污染物都起着重要作用。随着经济的发展,现在都市人更加重视居住环境,提倡人与自然的和谐相处,这样园林工程中的树木栽培就越发重要。园林树木的栽培是一个系统的过程,主要包括运输、起苗、定植、栽后管理这四个环节,这四个环节密切配合,及时管理,形成流水性作业,能够提高树木栽培的成活率,增加栽培效率。  关键词:园
以淮安经济开发区枚乘路安置小区西区为例,分析如何利用少量的投资实现景观效益最优化。探索在低成本控制下经济适用房居住区的景观设计方法,如何为中低收入者营造功能完善、
摘要:随着年龄结构老龄化的程度不断加深,老龄化将成为我国21世纪面临的最严峻的问题之一。本文介绍了老年人或残疾人对园林环境的特殊需求以及如何从园林规划设计的细节中体现人文关怀,进而给予老年人或残疾人更多的关爱,满足他们对生活的基本需求,从而反映了“以人为本”的新时代主题。  关键词:园林规划;人文关怀;老龄化  1 园林规划设计中人文关怀的必要性  1.1人口老龄化  通常,60岁以上老年人口达到
摘要:在社会经济发展中,由于社会分工化的深化,使得室内设计与建筑设计分工越来越化,但是与此同时,也使得两者之间的协调性降低,从而影响了建筑的艺术效果。因此,本文在这里从以下四个方面,针对室内设计与建筑设计协调进行了简单探讨。  关键词:室内设计;建筑设计;协调探究  文章编号:1674-3954(2013)09-0011-02  在我国古代建城方法中,就提出了室内设计与建筑设计的一体化设计方法。包
大豆作为一种需水量较大的农业作物,而大豆生育期的区域降水量,会对但大豆的最终产量和质量造成一定的影响.而为了研究降水量对哈尔滨地区的大豆产量的重要影响,将会通过对不
摘要:具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构因具有结构布置灵活、造价相对较低等优点,深受房产发展商及用户的欢迎,被广泛应用到高层住宅中,本文着重介绍短肢剪力墙的基本概念以及在高层建筑中的设计原则。  关键词:短肢剪力墙;具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构;基本概念;分析;设计  文章编号:1674-3954(2013)09-0015-02  1 引言  近年来随着城市化进程的加快以及人们对住宅环境的要求越来越