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[摘要]随着我国建筑行业的快速发展,建筑行业逐渐向节能方向发展。因此,本文从建筑节能的角度出发,首先简要叙述节能建筑优点及趋势,然后从建筑规划、建筑设计、围护结构、设备设计四个角度来论述节能技术在建筑工程的中体现。希望能为从事建筑行业的人员提供有价值的参考。
[关键词]节能技术;建筑设计;新能源
1.引言
我国建筑节能起步较晚,建筑能耗要比发达国家高很多。为此,不断地开发新的建筑节能技术,提高建筑物的能源利用效率至关重要。实现建筑节能的技术途径,在尽量减少建筑内能源总需求量的同时,大力开发利用可再生的新能源,从而减少使用在建筑领域内易引起环境污染的能源。减少建筑内能源总需求量主要从建筑规划与设计,围护结构,提高终端用户用能效率,捉高总的能源利用效率方面着手,在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起至关重要的作用。建筑节能对建筑材料提出了比以往更高的要求。建筑材料在建筑节能中扮演着一个非常重要的角色。
建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、空调、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空调能耗为主,占建筑总能耗的50%~70%。随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,我国建筑能耗日益增长。1999年我国建筑能耗占社会总能耗的比例已达到20%~25%。而在西方国家,建筑能耗一般占全国总能耗的30%~40%。所以,随着人民生活水平的不断提高、城镇化进程的加快以及住房体制改革的深化,我国的建筑能耗必将进一步增加。建筑能耗在我国增长空间很大,是我国今后能源消耗的一个主要增长点。1999年,美国的能源消费总量约占全世界能源消费总量的26%,其中的建筑能耗已经接近于我国的能源消费总量。因为我国的人口是美国人口的4.5倍左右,设想如果我国的人均建筑能耗水平达到目前美国的人均水平,那么我国的建筑能耗将占当前全世界总能耗的40%。这种情况是难以想象的。
2. 节能设计方法及其技术措施
面对全球能源环境问题,不少全新的设计理念应运而生,如低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等,它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发,坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。
2.1 建筑规划方面
在建筑规划和设计时,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计(主要方法为:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙);合理设计建筑形体(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定),以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分,主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时,可借助相关软件进行优化设计,如运用天正建筑(Ⅱ)中建筑阴影模拟,辅助设计建筑朝向和居住小区的道路、绿化、室外消闲空间及利用CFD软件,如:PHOENICS,Fluent等,分析室內外空气流动是否通畅。
2.2 建筑体型设计方面
2.2.1 体型系数控制:及控制建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数大,对节能有不利;体形系数较小,对节能较为有利。
2.2.2 窗墙比控制:控制窗户面积不宜过大,南向窗墙比不宜大于0.35;北向窗墙比不宜大于0.25;东(西)向窗墙比控制比较严格,一般不宜大于0.10。
2.2.3 面宽进深控制:客厅面宽需要3.3-4.5米,卧室面宽需要3.0-3.9米,工作间需要2.0-3.6米,厨房、卫生间则需要1.6米以上,否则会太拥挤。客厅进深需要5米,但不能太深,否则采光不好,卧室进深3.0-5.0为宜,总面积以16平米以下为宜,更衣室、工作间、厨房、卫生间的进深也不宜过大。
2.3建筑细部设计方面(建筑围护结构)
建筑围护结构,其组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。考虑使用保温外墙体、特隆布墙、双层玻璃幕墙、绿化墙体、保温门窗、窗用玻璃、绝热窗框、保温屋顶、种植屋面、通风屋顶和架空屋顶、阳光间、中庭空间。采用浅色屋顶,可以减少建筑物所吸收的太阳辐射热量,特别是对于夏季制冷能耗较大的公共建筑,节能效果明显。根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,以建筑能耗软件DOE-2.0的计算结果为指导,选择围护结构组合优化设计方法。最后,评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性,以确定技术可行、经济合理的围护结构。
2.4建筑设备设计方面
使用土壤源热泵、温湿度独立控制空调系统、LED照明技术、智能自动控制系统、热管型机房专用空调设备、空调系统的热回收和变频、分项计量系统、VRV空调机组。例如:供暖系统节能设计方面就有三种新技术:①利用计算机、平衡阀及其专用智能仪表对管网流量进行合理分配,既改善了供暖质量,又节约了能源;②在用户散热器上安设热量分配表和温度调节阀,用户可根据需要消耗和控制热能,以达到舒适和节能的双重效果;③采用新型的保温材料包敷送暖管道,以减少管道的热损失。近年来低温地板辐射技术己被证明节能效果比较好,它是采用交联聚乙烯(PEX)管作为通水管,用特殊方式双向循环盘于地面层内,冬天向管内供低温热水(地热、太阳能或各种低温余热提供);夏天输入冷水可降低地表温度(目前国内只用于供暖);该技术与对流散热为主的散热器相比,具有室内温度分布均匀,舒适、节能、易计量、维护方便等优点。
3 .利用新能源
在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源,包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等。人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,使太阳能初步得到一些利用。如:①作为太阳能利用中的重要项目,太阳能热发电技术较为成熟,美国、以色列、澳大利亚等国投资兴建了一批试验性太阳能热发电站,以后可望实现太阳能热发电商业化;②随着太阳能光伏发电的发展,国外己建成不少光伏电站和“太阳屋顶”示范工程,将促进并网发电系统快速发展;③目前,全世界已有数万台光伏水泵在各地运行;④太阳热水器技术比较成熟,已具备相应的技术标准和规范,但仍需进一步地完善太阳热水器的功能,并加强太阳能建筑一体化建设;⑤被动式太阳能建筑因构造简单、造价低,已经得到较广泛应用,其设计技术已相对较为成熟,已有可供参考的设计手册;⑥太阳能吸收式制冷技术出现较早,目前已应用在大型空调领域;太阳能吸附式制冷目前处于样机研制和实验研究阶段;⑦太阳能干燥和太阳灶已得到一定的推广应用。
4.结束语
建筑行业作为现代化建筑和国民经济的三大支柱性产业之一,在带动经济发展的前提下,建筑业作为我国经济发展的支柱产业,正在飞速发展。随着人民生活质量的提高,对建筑的质量的要求正不断扩展,同时实施对建筑的可持续建造和利用,也已成为政府和广大人民群众关注的焦点。建筑节能是一项战略性工作,是一项复杂的系统工程,涉及建设、开发等多个部门和规划、设计、施工、监理、节能技术产品等多方面。推广建筑节能、共建美好家园,你我同在。
参考文献
[1]马钊祥.浅议节能趋势下建筑施工技术的改良探讨[J].中国科技博览,2011(13)
[2]房志勇.建筑节能技术.中国建材工业出版社,1998
[3]露露.太阳能供暖系统[DB/OL]. 新浪新闻, 2009.03
[关键词]节能技术;建筑设计;新能源
1.引言
我国建筑节能起步较晚,建筑能耗要比发达国家高很多。为此,不断地开发新的建筑节能技术,提高建筑物的能源利用效率至关重要。实现建筑节能的技术途径,在尽量减少建筑内能源总需求量的同时,大力开发利用可再生的新能源,从而减少使用在建筑领域内易引起环境污染的能源。减少建筑内能源总需求量主要从建筑规划与设计,围护结构,提高终端用户用能效率,捉高总的能源利用效率方面着手,在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起至关重要的作用。建筑节能对建筑材料提出了比以往更高的要求。建筑材料在建筑节能中扮演着一个非常重要的角色。
建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、空调、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空调能耗为主,占建筑总能耗的50%~70%。随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,我国建筑能耗日益增长。1999年我国建筑能耗占社会总能耗的比例已达到20%~25%。而在西方国家,建筑能耗一般占全国总能耗的30%~40%。所以,随着人民生活水平的不断提高、城镇化进程的加快以及住房体制改革的深化,我国的建筑能耗必将进一步增加。建筑能耗在我国增长空间很大,是我国今后能源消耗的一个主要增长点。1999年,美国的能源消费总量约占全世界能源消费总量的26%,其中的建筑能耗已经接近于我国的能源消费总量。因为我国的人口是美国人口的4.5倍左右,设想如果我国的人均建筑能耗水平达到目前美国的人均水平,那么我国的建筑能耗将占当前全世界总能耗的40%。这种情况是难以想象的。
2. 节能设计方法及其技术措施
面对全球能源环境问题,不少全新的设计理念应运而生,如低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等,它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发,坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。
2.1 建筑规划方面
在建筑规划和设计时,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计(主要方法为:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙);合理设计建筑形体(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定),以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分,主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时,可借助相关软件进行优化设计,如运用天正建筑(Ⅱ)中建筑阴影模拟,辅助设计建筑朝向和居住小区的道路、绿化、室外消闲空间及利用CFD软件,如:PHOENICS,Fluent等,分析室內外空气流动是否通畅。
2.2 建筑体型设计方面
2.2.1 体型系数控制:及控制建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数大,对节能有不利;体形系数较小,对节能较为有利。
2.2.2 窗墙比控制:控制窗户面积不宜过大,南向窗墙比不宜大于0.35;北向窗墙比不宜大于0.25;东(西)向窗墙比控制比较严格,一般不宜大于0.10。
2.2.3 面宽进深控制:客厅面宽需要3.3-4.5米,卧室面宽需要3.0-3.9米,工作间需要2.0-3.6米,厨房、卫生间则需要1.6米以上,否则会太拥挤。客厅进深需要5米,但不能太深,否则采光不好,卧室进深3.0-5.0为宜,总面积以16平米以下为宜,更衣室、工作间、厨房、卫生间的进深也不宜过大。
2.3建筑细部设计方面(建筑围护结构)
建筑围护结构,其组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。考虑使用保温外墙体、特隆布墙、双层玻璃幕墙、绿化墙体、保温门窗、窗用玻璃、绝热窗框、保温屋顶、种植屋面、通风屋顶和架空屋顶、阳光间、中庭空间。采用浅色屋顶,可以减少建筑物所吸收的太阳辐射热量,特别是对于夏季制冷能耗较大的公共建筑,节能效果明显。根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,以建筑能耗软件DOE-2.0的计算结果为指导,选择围护结构组合优化设计方法。最后,评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性,以确定技术可行、经济合理的围护结构。
2.4建筑设备设计方面
使用土壤源热泵、温湿度独立控制空调系统、LED照明技术、智能自动控制系统、热管型机房专用空调设备、空调系统的热回收和变频、分项计量系统、VRV空调机组。例如:供暖系统节能设计方面就有三种新技术:①利用计算机、平衡阀及其专用智能仪表对管网流量进行合理分配,既改善了供暖质量,又节约了能源;②在用户散热器上安设热量分配表和温度调节阀,用户可根据需要消耗和控制热能,以达到舒适和节能的双重效果;③采用新型的保温材料包敷送暖管道,以减少管道的热损失。近年来低温地板辐射技术己被证明节能效果比较好,它是采用交联聚乙烯(PEX)管作为通水管,用特殊方式双向循环盘于地面层内,冬天向管内供低温热水(地热、太阳能或各种低温余热提供);夏天输入冷水可降低地表温度(目前国内只用于供暖);该技术与对流散热为主的散热器相比,具有室内温度分布均匀,舒适、节能、易计量、维护方便等优点。
3 .利用新能源
在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源,包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等。人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,使太阳能初步得到一些利用。如:①作为太阳能利用中的重要项目,太阳能热发电技术较为成熟,美国、以色列、澳大利亚等国投资兴建了一批试验性太阳能热发电站,以后可望实现太阳能热发电商业化;②随着太阳能光伏发电的发展,国外己建成不少光伏电站和“太阳屋顶”示范工程,将促进并网发电系统快速发展;③目前,全世界已有数万台光伏水泵在各地运行;④太阳热水器技术比较成熟,已具备相应的技术标准和规范,但仍需进一步地完善太阳热水器的功能,并加强太阳能建筑一体化建设;⑤被动式太阳能建筑因构造简单、造价低,已经得到较广泛应用,其设计技术已相对较为成熟,已有可供参考的设计手册;⑥太阳能吸收式制冷技术出现较早,目前已应用在大型空调领域;太阳能吸附式制冷目前处于样机研制和实验研究阶段;⑦太阳能干燥和太阳灶已得到一定的推广应用。
4.结束语
建筑行业作为现代化建筑和国民经济的三大支柱性产业之一,在带动经济发展的前提下,建筑业作为我国经济发展的支柱产业,正在飞速发展。随着人民生活质量的提高,对建筑的质量的要求正不断扩展,同时实施对建筑的可持续建造和利用,也已成为政府和广大人民群众关注的焦点。建筑节能是一项战略性工作,是一项复杂的系统工程,涉及建设、开发等多个部门和规划、设计、施工、监理、节能技术产品等多方面。推广建筑节能、共建美好家园,你我同在。
参考文献
[1]马钊祥.浅议节能趋势下建筑施工技术的改良探讨[J].中国科技博览,2011(13)
[2]房志勇.建筑节能技术.中国建材工业出版社,1998
[3]露露.太阳能供暖系统[DB/OL]. 新浪新闻, 2009.03