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摘要:随着我国城市建设的不断发展,在建筑设计中能源耗费问题普受社会各界的关注,这不仅给国民经济造成了巨大的负担,而且对生态环境也造成重大的影响。所以,在建筑设计中要有效实施建筑节能相关策略,才能使能源耗费问题在一定程度上得到缓解。本文主要通过对当前建筑设计中建筑节能应用的现状和节能设计原则的分析,对其若干方法及未来发展趋势作了相应的探讨。
关键词:建筑设计;建筑节能;方法;趋势
一、建筑节能设计应用现状
目前,我们国家对建筑行业中的建筑节能工作越来越重视,对节能颁发的各项标准为节能工作的开展提供了重要的保证条件。其中对透明屋顶的比例、建筑物体形系数及围护结构传热系数限值等均做了相应的规定,这样使得建筑能耗大户有了执行标准,投资者也不会不顾节能标准而一味降低建筑造价,以致于造成夏季拉闸限电情况的出现。虽然如此,但我国建筑节能设计应用现状中还是存在着一些问题,分析如下:
(1)建筑节能发展缓慢:由于国家与当地政府为采取合理的政策引导节能建筑的发展,因此其未能看到节能所带来的有效利益,且未对建筑节能的规范列入强制执行的范围内;一方面由于建筑的设计初期,设计人员还未对节能建筑的设计与施工进行相应的系统合理化。另一方面建筑节能的设计还缺乏有效的政策支持及研发资金。
(2)建筑节能标准执行率低:由于我国各个区域的气候经济条件存在较大差异,而目前的节能标准还未真正细化到对各地经济条件進行充分的考虑,从而致使各地标准在执行过程中还存在着一定程度的问题。
(3)建筑不节能:这主要是指建筑师在对建筑进行节能设计时,对建筑的布局布置等曾按照国家规范要求进行考量,但在进行建筑采暖设计时,由于没有按照建筑节能设计计算所得的耗热量指标确定采暖设备的数量,从而导致节能建筑在使用过程中,节省效果不明显。
(4)节能建筑销售难:由于节能建筑通常采用的是新型节能材料及节能设备,从而直接导致了其成本与售价均呈现升高趋势。而在市场竞争激烈的今天,节能建筑如要存活并发展下来,关键是取决于其自身的优势。
二、节能建筑设计的基本原则
1、因地制宜,制定相应的节能方案
由于我们国家土地广阔,各个地区因气候环境的不同使得各地区都有着不同的特点,所以在设计时应充分了解当地的气候环境特点,然后制定相应的设计方案,以最大限度利用当地气候的潜在优势使建筑与当地地域相匹配。
2、全方位分析节能方案
因为节能建筑是一个有机整体,所以,在节能设计当中,要全生命周期、全方位的角度考虑,全生命周期指综合考虑建筑全生命周期内的运行、维护费及建筑建设投资,以达到最佳平衡点,真正起到节能环保的作用。
3、加强节能新技术的应用
通过采用各种高科技的手段,来促进建筑达到低能耗、高舒适度,所以作为节能设计者要系统地考虑到高新技术的运用,使各单项技术之间密切配合,形成有机的整体。技术系统的采用必须要有针对性,而不在于价格的高低,以迅速解决实际问题,取得良好的效果。
4、合理将建筑技术、艺术有机结合
建筑设计当中包含了许多艺术的成份,但其本质主要还是技术工程,因此节能设计时,需要更多的考虑它的功能,以功能决定形式,而不是刻意的去追求视觉效果,这样可使建筑技术与建筑艺术得到完美结合。
三、建筑节能设计的若干有效方法
1、建筑位置及朝向设计
根据相关数据表明,我们地球每年所接受的能量是非常巨大的,在某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要的意义。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使建筑能接收更多的太阳辐射热能,建筑的方位与节能有着直接关系。所以在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,保持室内舒适的温度环境。
2、建筑屋面的设计
建筑屋顶是一种外围护结构,其造成的室内外的温差传热耗热量,比任何外墙或地面的耗热量都大。所以,对建筑屋面的保温隔热的性能的提高,是改善室内热环境,减少空调耗能的一个重要举措。
3、围护结构墙体的设计
建筑外围的护墙体耗能量约占整个建筑耗能的1/4左右,而建筑的形体是建筑外露面积的主要因素之一,通常体形系数越大,其耗能也就越多。所以出于能量损耗的考虑,建筑的形体变化不宜过多、复杂。外墙作为围护结构的主体组织,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料。
4、门窗节能的设计
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。
(1)要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、弹性密闭型材料、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。
(2)要控制住宅窗墙比。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,JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》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规定限值。各个省市应参照地标要求来控制窗墙比。
(3)要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,以增加其保温绝热性能;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。
(4)要设置“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。
四、未来建筑节能发展趋势
1、自然通风技术
建筑节能中常采用自然通风作为节能技术手段,其根据实现原理可以分成以下几种形式:热压作用下的自然通风、风压作用下的自然通风、风压和热压共同作用下的自然通风以及机械辅助式自然通风等几种形式。
2、传统遮阳技术
传统的遮阳技术主要是基于自然生态的保护,通常有固定的遮阳设施共建筑师选用,包括水平式、综合式以及格栅式等。除此之外,还有可调节遮阳系统、植物遮阳系统及玻璃镀膜遮阳系统。
3、高科技技术应用
建筑节能中高科技技术应用主要体现在减少能源消耗及提高能源使用效率、外墙、门窗及屋顶等节能技术上。如建筑师在建筑设计上不仅能够有效的利用太阳能取暖、太阳能热水器还能将太阳能转化为电能,并将光电产品与建筑构建合为一体。
五、结语
随着当前城市建设的快速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度的增长,作为一个能源消耗大国,重视建筑节能是实现和谐社会的必由之路。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。而建筑节能设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节,因为它有利于从源头上杜绝能源的浪费。
关键词:建筑设计;建筑节能;方法;趋势
一、建筑节能设计应用现状
目前,我们国家对建筑行业中的建筑节能工作越来越重视,对节能颁发的各项标准为节能工作的开展提供了重要的保证条件。其中对透明屋顶的比例、建筑物体形系数及围护结构传热系数限值等均做了相应的规定,这样使得建筑能耗大户有了执行标准,投资者也不会不顾节能标准而一味降低建筑造价,以致于造成夏季拉闸限电情况的出现。虽然如此,但我国建筑节能设计应用现状中还是存在着一些问题,分析如下:
(1)建筑节能发展缓慢:由于国家与当地政府为采取合理的政策引导节能建筑的发展,因此其未能看到节能所带来的有效利益,且未对建筑节能的规范列入强制执行的范围内;一方面由于建筑的设计初期,设计人员还未对节能建筑的设计与施工进行相应的系统合理化。另一方面建筑节能的设计还缺乏有效的政策支持及研发资金。
(2)建筑节能标准执行率低:由于我国各个区域的气候经济条件存在较大差异,而目前的节能标准还未真正细化到对各地经济条件進行充分的考虑,从而致使各地标准在执行过程中还存在着一定程度的问题。
(3)建筑不节能:这主要是指建筑师在对建筑进行节能设计时,对建筑的布局布置等曾按照国家规范要求进行考量,但在进行建筑采暖设计时,由于没有按照建筑节能设计计算所得的耗热量指标确定采暖设备的数量,从而导致节能建筑在使用过程中,节省效果不明显。
(4)节能建筑销售难:由于节能建筑通常采用的是新型节能材料及节能设备,从而直接导致了其成本与售价均呈现升高趋势。而在市场竞争激烈的今天,节能建筑如要存活并发展下来,关键是取决于其自身的优势。
二、节能建筑设计的基本原则
1、因地制宜,制定相应的节能方案
由于我们国家土地广阔,各个地区因气候环境的不同使得各地区都有着不同的特点,所以在设计时应充分了解当地的气候环境特点,然后制定相应的设计方案,以最大限度利用当地气候的潜在优势使建筑与当地地域相匹配。
2、全方位分析节能方案
因为节能建筑是一个有机整体,所以,在节能设计当中,要全生命周期、全方位的角度考虑,全生命周期指综合考虑建筑全生命周期内的运行、维护费及建筑建设投资,以达到最佳平衡点,真正起到节能环保的作用。
3、加强节能新技术的应用
通过采用各种高科技的手段,来促进建筑达到低能耗、高舒适度,所以作为节能设计者要系统地考虑到高新技术的运用,使各单项技术之间密切配合,形成有机的整体。技术系统的采用必须要有针对性,而不在于价格的高低,以迅速解决实际问题,取得良好的效果。
4、合理将建筑技术、艺术有机结合
建筑设计当中包含了许多艺术的成份,但其本质主要还是技术工程,因此节能设计时,需要更多的考虑它的功能,以功能决定形式,而不是刻意的去追求视觉效果,这样可使建筑技术与建筑艺术得到完美结合。
三、建筑节能设计的若干有效方法
1、建筑位置及朝向设计
根据相关数据表明,我们地球每年所接受的能量是非常巨大的,在某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要的意义。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使建筑能接收更多的太阳辐射热能,建筑的方位与节能有着直接关系。所以在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,保持室内舒适的温度环境。
2、建筑屋面的设计
建筑屋顶是一种外围护结构,其造成的室内外的温差传热耗热量,比任何外墙或地面的耗热量都大。所以,对建筑屋面的保温隔热的性能的提高,是改善室内热环境,减少空调耗能的一个重要举措。
3、围护结构墙体的设计
建筑外围的护墙体耗能量约占整个建筑耗能的1/4左右,而建筑的形体是建筑外露面积的主要因素之一,通常体形系数越大,其耗能也就越多。所以出于能量损耗的考虑,建筑的形体变化不宜过多、复杂。外墙作为围护结构的主体组织,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料。
4、门窗节能的设计
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。
(1)要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、弹性密闭型材料、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。
(2)要控制住宅窗墙比。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,JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》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规定限值。各个省市应参照地标要求来控制窗墙比。
(3)要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,以增加其保温绝热性能;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。
(4)要设置“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。
四、未来建筑节能发展趋势
1、自然通风技术
建筑节能中常采用自然通风作为节能技术手段,其根据实现原理可以分成以下几种形式:热压作用下的自然通风、风压作用下的自然通风、风压和热压共同作用下的自然通风以及机械辅助式自然通风等几种形式。
2、传统遮阳技术
传统的遮阳技术主要是基于自然生态的保护,通常有固定的遮阳设施共建筑师选用,包括水平式、综合式以及格栅式等。除此之外,还有可调节遮阳系统、植物遮阳系统及玻璃镀膜遮阳系统。
3、高科技技术应用
建筑节能中高科技技术应用主要体现在减少能源消耗及提高能源使用效率、外墙、门窗及屋顶等节能技术上。如建筑师在建筑设计上不仅能够有效的利用太阳能取暖、太阳能热水器还能将太阳能转化为电能,并将光电产品与建筑构建合为一体。
五、结语
随着当前城市建设的快速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度的增长,作为一个能源消耗大国,重视建筑节能是实现和谐社会的必由之路。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。而建筑节能设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节,因为它有利于从源头上杜绝能源的浪费。