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摘 要:进入二十一世纪以来,我国建筑行业在新形势、新科技、新政策的推动下获得飞速发展。尤其是社会主义现代化建设的新时期,建筑行业与时俱进,响应可持续发展政策和绿色节能号召,突破了许多技术性难题。本文基于夏热冬冷地区视角,从各个方面深入探讨了绿色生态建筑构造的技术,希望能够引起社会各界对于绿色建筑及新能源利用方面的广泛关注,并推动绿色理念向纵深方向发展。
关键词:夏热冬冷;绿色建筑;构造技术
前言
当今世界,绿色生态越来越受到国内外的广泛关注。在经济、科技爆炸发展的今天,地球环境的持续恶化使得人们把目光更多的投到可持续发展的概念上,温室效应、海平面上升、冰川融化、大气污染等环境问题深深地困扰着全球人类。就我国而言,雾霾、水土流失等环境问题同样不容忽视,各行各业的可持续发展迫在眉睫。本文以占我国大部分面积的夏热冬冷地区绿色生态建筑构造技术为例,深入分析建筑节能的可行性,提出一些建设性的思路及实际应用假设,旨在促进生态社会的健康发展。
一、夏热冬冷地区环境及建筑方向分析
1.夏季:我国大部分地区在夏季时虽然气温高、湿度高,不过也由于降水频繁而导致太阳能利用率不高。所以在设计建筑时要针对这一特点注意隔热设计,在能源方面则要做到太阳能与其他清洁能源的配合使用,杜绝能源浪费和污染。
2.冬季:我国冬季比较漫长,且夏热冬冷地区以气候气温低、湿度高,阴冷刺骨,又不处在供暖范围内,使得这部分地区的冬天特别难过。所以在设计建筑时要针对这一特点注意保暖防潮,选择建筑材料时着重选择隔温性能较好的材料,使冬季建筑方向与夏季建筑意图不相违背。并同样应着重利用现有的太阳能能源及其他一些清洁能源。
二、绿色生态建筑构造技术具体思路
针对上述夏热冬冷地区环境及建筑方向的分析,我们基于普通建筑构造技术的基本情况,提出了以下绿色生态建筑构造技术的几点具体思路。
1.基地选择、环境布局
(1)场地地形
对于平坦地形,整个场地的自然环境相似,场地规划可以不考虑地形因素对建筑的影响。对于斜坡或是凹地,不同的地理环境是大不相同的。场地会影响建筑的微气候。如在斜坡和低洼地带,在气温方面,不同的区域会产生不同层次的空气温度和气流,较凉爽的空气易向低洼地带或斜坡聚集。在风速方面,斜坡迎风面空气速度会增加,风速在山脊处达到最大,而在背风处气流速度相对来说较小;在太阳辐射方面,冬季太阳对南坡的照射最为直接,因而南向获得的太阳辐射最多,而北坡获得的辐射相对最小。
(2)场地绿化
场地绿化可以有效调节建筑附近的温度及湿度,进行光合作用清新空气,改变城市居民的视觉疲劳,是现代绿色生态建筑不可或缺的一部分。而在设计夏热冬冷地区场地绿化部分时,要充分发挥绿化场地的气温调节及遮挡辐射等作用,做到冬天隔风、夏天隔热。在关注地面绿化的同时,也不要忽视建筑顶层场地的绿化,充分利用好每一寸空间,为建筑的绿色生态添砖加瓦。
(3)场地水体
水具有良好的蓄热能力,白天,水体能够通过蒸发降低周围空气的温度,夜晚则会向周围环境释放较多热量。这个特点可以对冷热环境的变化起到缓冲作用。同时如水源热泵等新型温度调节装置也可以依靠水体进行工作。对于场地中的水体,我们更应该关注的是水体与场地原有生态系统之间的联系,并且尽量把水体营造成一个小的健康的生态系统。
(4)风的利用
风的利用是绿色生态建筑构造技术的重点难点,设计人员需要做到建筑周围的风尽随人意,冬天防风、周天通风。阻挡冬季寒风的主要措施是设置防风屏障,包括防风墙,防风林等。对于独立建筑,在朝向上让房屋纵轴线垂直于建筑所在地区夏季主导风向。对于建筑群体,则要兼顾单体通风与群体通风。从通风角度,建筑群应采用行列式和自由式。在立体布置方面,宜采取“南低北高”的处理方式,这样能屏挡冬季北向来风,还形成了面对夏季南风的开口状态。
2.单体设计
(1)体型及平面设计
体型方面,通过控制建筑体型可以达到控制建筑热损耗,从而降低建筑整体能耗。体型较小的建筑在热损耗方面节能会相对较好。
通常情况下,一般的平面布局都以坐北向南为最优选择。在夏热冬冷的特殊环境下,室内设计应有的放矢的进行分区,如对阳光需求不高的卫生间、厨房等归到靠北的一面,对阳光需求较高的卧式、客厅等归到靠南的一面,使得建筑格局需求尽可能得到最大满足。
中庭拥有较大的空间,利于采光和通风,并且能够容纳植物和水体,由此形成了建筑内部的微气候。通过温室效应和烟囱效应等措施的调节,当这个微气候接近或满足人体的舒适感受时,我们就成功建造了一个低能耗的生态空间。
(2)建筑围护结构和材料选择
墙面节能,增加墙体厚度或在墙体内外加保温材料可以提高建筑的保温隔热性能,经研究得知,两层墙体之间设约50mm厚的空气层可以减少热量传递,但应注意保温材料的防潮问题。 屋面节能,平屋顶直接受阳光照射,是建筑中受气候变化影响最为激烈的地方。屋面保温层不宜选用容重较大、热导率较高的保温材料,以防止屋面重量、厚度过大;屋面材料不宜选用吸水率较大的保温材料,以防止屋面湿作业时,保温层大量吸水,降低了保温效果。
(3)遮阳设计
从建筑各个表面,从全年的太阳辐射总量来看,对遮阳的需求程度的建筑界面方位排序依次为:水平屋顶、西向、西南向、东向、东南向、南向、西北向、东北向、北向。可采用固定遮阳也可采用可控遮阳。
三、新能源和新技术的应用
在绿色生态建筑构造技术发展日新月异的今天,我们可利用的新型能源也越来越多。而对于我们研究的夏热冬暖地区来说,现如今可利用程度最高的仍然是较常见的太阳能和地热能,这两种能源清洁环保,已经为我国建筑行业的技术革新做出了突出贡献。
1.太阳能的利用
建筑中太阳能的利用方式,可以分为直接利用(被动式太阳能利用)和间接利用(主动式太阳能利用)两种。被动式太阳能包括建筑对阳光的直接采集利用,如南向(向阳面)应有足够的开敞程度,使尽量多的室内空间有好的朝向;集热墙的利用,附加阳光间的利用等。主动式太阳能的利用包括:太阳能热水应用系统;太阳能热空气采集系统;太阳能光伏发电系统等。
2.地热能利用
地热能是一种利用率较高的清洁能源,以其环保、简便、可再生、寿命长等特点受到国内外各行各业的广泛推崇。地源热泵,是利用土壤、地下水、地表水、海水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源然,再由热泵机组向建筑物供热供冷的系统。地源热泵可有效减少城市大气污染,缓解热岛效应。由于地源热泵系统的换热器埋于地下,可以保证运行50 年,期间不需任何维护,因此安装后可以节省大笔维護费用。
四、结语
综上所述,在夏热冬冷地区施行绿色生态建筑构造技术具有切实可操作性,这一技术的推广将对我国地生态文明建设产生不可言喻的意义。在科学技术日益发达的今天,在技术层面改造夏热冬冷地区的建筑物不适宜人生活居住问题已经没有难度,但是要做到兼顾“绿色”与“可持续”两大概念,就需要业内人士精益求精。在冬季保暖和夏日清凉的基本条件达成后,技术人员要秉持绿色节能的设计理念,多多利用清洁能源,尽可能的设计建造经济环保的建筑,为地球的生态建设贡献力量。
参考文献:
[1]阮胜. 夏热冬冷地区绿色生态建筑构造技术浅析[J]. 四川水泥,2016,(07):114.
[2]金蓉. 夏热冬冷地区居住社区的可持续建筑设计研究[D].湖南工业大学,2016.
[3]董旭娟. 夏热冬冷地区住宅供暖与节能设计研究[D].西安建筑科技大学,2016.
[4]祁乾龙. 绿色建筑评价引导下的重庆生态小区建筑设计研究[D].重庆大学,2016.
关键词:夏热冬冷;绿色建筑;构造技术
前言
当今世界,绿色生态越来越受到国内外的广泛关注。在经济、科技爆炸发展的今天,地球环境的持续恶化使得人们把目光更多的投到可持续发展的概念上,温室效应、海平面上升、冰川融化、大气污染等环境问题深深地困扰着全球人类。就我国而言,雾霾、水土流失等环境问题同样不容忽视,各行各业的可持续发展迫在眉睫。本文以占我国大部分面积的夏热冬冷地区绿色生态建筑构造技术为例,深入分析建筑节能的可行性,提出一些建设性的思路及实际应用假设,旨在促进生态社会的健康发展。
一、夏热冬冷地区环境及建筑方向分析
1.夏季:我国大部分地区在夏季时虽然气温高、湿度高,不过也由于降水频繁而导致太阳能利用率不高。所以在设计建筑时要针对这一特点注意隔热设计,在能源方面则要做到太阳能与其他清洁能源的配合使用,杜绝能源浪费和污染。
2.冬季:我国冬季比较漫长,且夏热冬冷地区以气候气温低、湿度高,阴冷刺骨,又不处在供暖范围内,使得这部分地区的冬天特别难过。所以在设计建筑时要针对这一特点注意保暖防潮,选择建筑材料时着重选择隔温性能较好的材料,使冬季建筑方向与夏季建筑意图不相违背。并同样应着重利用现有的太阳能能源及其他一些清洁能源。
二、绿色生态建筑构造技术具体思路
针对上述夏热冬冷地区环境及建筑方向的分析,我们基于普通建筑构造技术的基本情况,提出了以下绿色生态建筑构造技术的几点具体思路。
1.基地选择、环境布局
(1)场地地形
对于平坦地形,整个场地的自然环境相似,场地规划可以不考虑地形因素对建筑的影响。对于斜坡或是凹地,不同的地理环境是大不相同的。场地会影响建筑的微气候。如在斜坡和低洼地带,在气温方面,不同的区域会产生不同层次的空气温度和气流,较凉爽的空气易向低洼地带或斜坡聚集。在风速方面,斜坡迎风面空气速度会增加,风速在山脊处达到最大,而在背风处气流速度相对来说较小;在太阳辐射方面,冬季太阳对南坡的照射最为直接,因而南向获得的太阳辐射最多,而北坡获得的辐射相对最小。
(2)场地绿化
场地绿化可以有效调节建筑附近的温度及湿度,进行光合作用清新空气,改变城市居民的视觉疲劳,是现代绿色生态建筑不可或缺的一部分。而在设计夏热冬冷地区场地绿化部分时,要充分发挥绿化场地的气温调节及遮挡辐射等作用,做到冬天隔风、夏天隔热。在关注地面绿化的同时,也不要忽视建筑顶层场地的绿化,充分利用好每一寸空间,为建筑的绿色生态添砖加瓦。
(3)场地水体
水具有良好的蓄热能力,白天,水体能够通过蒸发降低周围空气的温度,夜晚则会向周围环境释放较多热量。这个特点可以对冷热环境的变化起到缓冲作用。同时如水源热泵等新型温度调节装置也可以依靠水体进行工作。对于场地中的水体,我们更应该关注的是水体与场地原有生态系统之间的联系,并且尽量把水体营造成一个小的健康的生态系统。
(4)风的利用
风的利用是绿色生态建筑构造技术的重点难点,设计人员需要做到建筑周围的风尽随人意,冬天防风、周天通风。阻挡冬季寒风的主要措施是设置防风屏障,包括防风墙,防风林等。对于独立建筑,在朝向上让房屋纵轴线垂直于建筑所在地区夏季主导风向。对于建筑群体,则要兼顾单体通风与群体通风。从通风角度,建筑群应采用行列式和自由式。在立体布置方面,宜采取“南低北高”的处理方式,这样能屏挡冬季北向来风,还形成了面对夏季南风的开口状态。
2.单体设计
(1)体型及平面设计
体型方面,通过控制建筑体型可以达到控制建筑热损耗,从而降低建筑整体能耗。体型较小的建筑在热损耗方面节能会相对较好。
通常情况下,一般的平面布局都以坐北向南为最优选择。在夏热冬冷的特殊环境下,室内设计应有的放矢的进行分区,如对阳光需求不高的卫生间、厨房等归到靠北的一面,对阳光需求较高的卧式、客厅等归到靠南的一面,使得建筑格局需求尽可能得到最大满足。
中庭拥有较大的空间,利于采光和通风,并且能够容纳植物和水体,由此形成了建筑内部的微气候。通过温室效应和烟囱效应等措施的调节,当这个微气候接近或满足人体的舒适感受时,我们就成功建造了一个低能耗的生态空间。
(2)建筑围护结构和材料选择
墙面节能,增加墙体厚度或在墙体内外加保温材料可以提高建筑的保温隔热性能,经研究得知,两层墙体之间设约50mm厚的空气层可以减少热量传递,但应注意保温材料的防潮问题。 屋面节能,平屋顶直接受阳光照射,是建筑中受气候变化影响最为激烈的地方。屋面保温层不宜选用容重较大、热导率较高的保温材料,以防止屋面重量、厚度过大;屋面材料不宜选用吸水率较大的保温材料,以防止屋面湿作业时,保温层大量吸水,降低了保温效果。
(3)遮阳设计
从建筑各个表面,从全年的太阳辐射总量来看,对遮阳的需求程度的建筑界面方位排序依次为:水平屋顶、西向、西南向、东向、东南向、南向、西北向、东北向、北向。可采用固定遮阳也可采用可控遮阳。
三、新能源和新技术的应用
在绿色生态建筑构造技术发展日新月异的今天,我们可利用的新型能源也越来越多。而对于我们研究的夏热冬暖地区来说,现如今可利用程度最高的仍然是较常见的太阳能和地热能,这两种能源清洁环保,已经为我国建筑行业的技术革新做出了突出贡献。
1.太阳能的利用
建筑中太阳能的利用方式,可以分为直接利用(被动式太阳能利用)和间接利用(主动式太阳能利用)两种。被动式太阳能包括建筑对阳光的直接采集利用,如南向(向阳面)应有足够的开敞程度,使尽量多的室内空间有好的朝向;集热墙的利用,附加阳光间的利用等。主动式太阳能的利用包括:太阳能热水应用系统;太阳能热空气采集系统;太阳能光伏发电系统等。
2.地热能利用
地热能是一种利用率较高的清洁能源,以其环保、简便、可再生、寿命长等特点受到国内外各行各业的广泛推崇。地源热泵,是利用土壤、地下水、地表水、海水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源然,再由热泵机组向建筑物供热供冷的系统。地源热泵可有效减少城市大气污染,缓解热岛效应。由于地源热泵系统的换热器埋于地下,可以保证运行50 年,期间不需任何维护,因此安装后可以节省大笔维護费用。
四、结语
综上所述,在夏热冬冷地区施行绿色生态建筑构造技术具有切实可操作性,这一技术的推广将对我国地生态文明建设产生不可言喻的意义。在科学技术日益发达的今天,在技术层面改造夏热冬冷地区的建筑物不适宜人生活居住问题已经没有难度,但是要做到兼顾“绿色”与“可持续”两大概念,就需要业内人士精益求精。在冬季保暖和夏日清凉的基本条件达成后,技术人员要秉持绿色节能的设计理念,多多利用清洁能源,尽可能的设计建造经济环保的建筑,为地球的生态建设贡献力量。
参考文献:
[1]阮胜. 夏热冬冷地区绿色生态建筑构造技术浅析[J]. 四川水泥,2016,(07):114.
[2]金蓉. 夏热冬冷地区居住社区的可持续建筑设计研究[D].湖南工业大学,2016.
[3]董旭娟. 夏热冬冷地区住宅供暖与节能设计研究[D].西安建筑科技大学,2016.
[4]祁乾龙. 绿色建筑评价引导下的重庆生态小区建筑设计研究[D].重庆大学,2016.