节能在居住建筑设计有何应用


 

  1.发展建筑节能的重要意义

  1.1建筑节能是社会经济可持续发展的需要

  由于经济的发展,人民生活水平的提高,采暖范围日益扩大,空调建筑迅速增加,建筑能耗的增长速度远高于能源生产的增长速度,尤其是电力、燃气、热力等优质能源需求正在急剧增加,由此可见,如果高耗能建筑不断大量兴建,建筑用能急剧增长,势必会限制国家经济的发展。

  1.2建筑节能是建设环境友好型社会的需要

  我国排放的二氧化碳已占世界第二位,建筑用能的二氧化碳的排放量占到全国用能排放量的25%。随着建筑物的大量建造,情况可能还会进一步恶化,前景堪忧。所以,实施建筑节能是保护环境,建设环境友好型社会的必然要求。

  1.3建筑节能是改善建筑热环境的需要

  随着经济发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑热环境日益成为人们的需要。在发达国家,适宜的室温已成为一种基本需要,他们通过一年四季有效利用优质能源,满足了这种需要。

  2.当前我国居住建筑节能设计存在的问题

  目前尽管我国在居住建筑节能设计方面有着较大成绩,但是深入挖掘,我们依然可以看到诸多问题,例如节能设计途径较为单一,缺乏丰富的先进手段与方法,通常只不过是单一地对建筑物外面的围护结构进行相应的强化保温工作。而居住建筑的热工参数只不过依靠厂家提供的相关说明书等理论上的数字,缺乏实际有效的检测手段与让人信服的数据信息。许多建筑物的节能设计工作通常只是进行简单豹纹亦或是选择采光效果好的用料,经常忽略了建筑物自身的施工成本,导致建筑物的建设成本费用直线升高,根本不符合建筑节能的标准,所以我国许多地区的建筑开发商都会对建筑节能设计过程中进行不断变更,让节能目标难以贯彻落实。

  3.居住建筑节能设计的实现方式

  3.1合理的建筑规划设计

  建筑的规划设计要强调“以人为本,环境为先”的原则,最大限度地提高能源和材料的使用效率,减少在建设和使用过程中对环境的污染。注重环境、节能、环保三大主题,规划设计过程中,在保持原有生态环境的基础上,通过分析当地的气候、水文、地理等自然条件进行合理的规划建筑布置,因地制宜进行建筑设计。

  (1)建筑物的选址及布局

  建筑群体的布置是否合理,对冬季获得太阳辐射热和夏季通风降温非常重要。在建筑选址上,建筑用地不宜选择在洼地、山谷等处,应该选择在向阳、避风的地段上,为建筑物争取日照创造必要的条件。结合建筑用地的自然环境、气候条件及建筑物的使用功能等,在不破坏原有生态环境的前提下,结合人的行为活动特点,建立一个生态平衡的系统,降低太阳辐射、增强建筑物的通风效果,利用建筑楼群的合理布局,在节约土地资源的前提下增加建筑物之间的间距,既争取日照,又能合理组织气流,从而使建筑物与空气的热交换增加,达到降低建筑能耗的目的。

  (2)建筑形态

  建筑形态的设计中不仅对建筑的体形系数有要求,而且需要冬季能够避风寒,夏季减少日辐射热。需要根据得热和失热的具体情况权衡后对建筑进行优化组合。

  (3)建筑间距

  建筑物的间距对人的心理及精神具有很大的影响,因此在进行设计时不能只单纯考虑日照间距,要根据卫生视距及对人的影响进行综合设计。人类对环境的认知是通过感官感受的,建筑时时刻刻伴随着人们的生活,建筑物的间距过小则会让人产生压抑感,在紧张的工作后精神仍处于紧绷的状态,社会就容易产生犯罪,对人有消极的影响。反之则过于浪费土地、资源,增大人流、物流的流动空间和时间。

  (4)绿化设计

  住宅小区不宜一概硬化,设计尽量选用可渗透地面,给大地以透水透气的余地,不仅可以蓄积大量的雨水,缓解城市的“热岛效应”,改善环境质量,同时也可以缓解对城市下水管网和污水处理管网的压力。对小区绿化和水体也要进行综合考虑,要对植被的性能加以了解应用,如在建筑环境中,使用体态高大的乔木遮挡冬季寒风,行植阔叶树可在夏天遮阳,大中小乔木与灌木相结合可降低噪声。

  3.2建筑物的单体设计

  (1)建筑物的通风与朝向

  做好单体建筑的通风设计,要尽可能考虑穿堂风。同时建筑物窗户面积在满足日照等卫生要求的前提下要适当,但又不宜过大,室内进风口和出风口同时存在的情况下,窗户通风面积的大小是决定室内风速的关键,既可降低建筑物的成本又起到节能的作用,减少建筑物的二次耗能。实验表明,增大房屋建筑通风换气次数对降低夏季空调能耗效果明显。同时,选择合理的开窗方式,如相同面积的推拉窗与平开窗比较,平开窗的最大开窗面积是推拉窗的两倍。朝向的选择上,如夏季减少太阳的直射、冬季满足适量的日光照射入室内。这样最大限度的提高能源和材料的使用效率,减少建设和使用过程中对环境的污染。

  (2)建筑物窗墙面积比

  窗墙面积比是指窗户洞口总面积与同朝向建筑立面面积的比值。对于门窗,首先应符合功能要求,如充足的光线可避免白天灯光的使用,减少电能的损耗,同时也要满足通风的要求;要使用保温、隔声,气密性等级、水密性能符合国家标准,可以积极使用推广一些先进的材料。

  (3)屋面的节能构造

  在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是建筑物上部与外界直接接触的重点部位,受辐射热也是最多的,其保温与隔热对建筑节能具有重要意义。为达到节能目的,屋面上可设置架空层增加空气的流动,蓄水屋面及设置屋顶绿化形成生态型屋面等。这样不仅可以增加环境的美观性,还可以改善建筑物屋面的热工性能以达到节能的目的。屋面保温材料的选用上不宜用密度大、导热系数高的材料,这样会导致屋面的重量和厚度过大,不利于结构设计;同时也不宜选用吸水率较大的材料,防止保温层吸水而降低保温效果。

  (4)门窗保温

  建筑门窗的主要功能是在获得足够采光的条件下,控制门窗在有太阳照射时合理得到热量,而在没有太阳照射时减少热量流失。影响门窗获得能量的因素包括:窗户的位置和朝向、窗户类型的设计、使用的玻璃材料、设置合理的外遮阳等。门窗是构成热能损失的主要因素,可以通过合理配置,减少门窗热能损失。门窗能量传递方式主要有:辐射传热、对流传热、传导传热,另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。辐射是热量以波的形式,由一个物体转到另一个物体的现象,通过物理和光学原理可将玻璃表面的发射率降低,可减少玻璃的辐射传热;对流热损失主要是通过玻璃间隔内气体移动时所进行的热交换产生的,设置适当的间隔层厚度使对流损失达到最小;传导是物体内部的热由高温侧向低温侧转移的现象,窗户上的传导损失主要是通过窗框和玻璃发生的,通过改进窗户材料,使用更绝热的边部密封材料可以有效地减少这些损失。此外,保温百叶的设置在起到对室内装饰作用的同时又能减少窗的传热。

  4.结语

  建筑节能是一项系统工程,作为设计行业的人员,在对建筑进行节能设计的同时应根据当地资源条件,因地制宜,就地取材,合理利用。在居住建筑设计中,如果要达到高舒适度、低能耗标准,需要较多的技术支撑和设计经验,设计师要充分考虑住宅建筑布局和体型系数、建筑平面设计、建筑外围护结构的优化设计、内部各技术系统之间的配合、生态能源系统的应用等方面的因素。只有在居住建筑设计中采取有针对性的节能措施,才能进一步节约能源,提高建筑的舒适度。

  参考文献:

  [1]房志勇.建筑节能技术[J].中国建材工业出版社,2002.

  

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