浅谈建筑节能设计

浅谈建筑节能设计

摘要：节能增效是当前构建工业化时代文明的集约型社会的关键词,而在建筑设计领域突出这一主题则具有更为深远的意义。因为普通市民是现代社会的主体力量,他们的生活方式往往是建筑住宅节能增效的基础。因此,合理的住宅节能设计是迎合这一基础格局的重要保证。本文对建筑节能设计要点进行探讨。

关键词：建筑设计;节能设计;重要性

Abstract: the energy saving and efficiency improvement is the current construction of the civilization of the industrial age of society “intensive” keywords, and in architectural design field emphasize this theme is a more profound significance. Because the ordinary citizens to modern society is the major force, their way of life is often building energy-saving efficiency foundation. Therefore, reasonable residential energy saving design that cater to the important guarantee of basic pattern. In this paper, the design of building energy-saving points are discussed.

Keywords: architectural design; Energy saving design; importance

1 建筑节能的重要性

目前世界范围内大部分天然资源已日趋枯竭，比如石油、煤炭、天然气等三种传统能源,人类将不得不转向成本较高的生物能、水利、地热、风力、太阳能、核能,就我国来说，这个问题尤为严重。

我国能源发展主要存在四大问题:①人均能源拥有量低、储备量低;②能源结构依然以煤为主,约占75%,全国年耗煤量已超过13亿t;③能源资源分布不均,主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足,造成北煤南运、西气东送、西电东送;④能源利用效率低,能源终端利用效率仅为33%,比发达国家低10%。

随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400多亿m2,绝大部分为高能耗建筑, 且每年新建建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。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。

2 整体及外部环境的节能设计

2.1选址要合理

一般来说，建筑选址主要是根据当地的天然气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件, 同时又要不破坏整体生态环境的平衡。

2.2外部环境设计应合理

其次是建筑位址确定之后,应研究其微气候特征。根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境,主要方法为:①在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪;②创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。

2.3合理的规划和体型设计

根据当地的各种自然因素，对建筑规划和体型进行合理设计，能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向同时满足夏季防热和冬季保温通常是困难的,因此, 只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向和较好朝向。

3 单体的节能设计

3.1建筑各部位的节能构造设计

建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候环境条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。

屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温措施;③根据需要,设置保温隔热屋面(架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面等)。

楼板层的节能设计。主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。

建筑外围护墙体的节能设计。墙体的节能设计除了适应气候条件做好保温、

防潮、隔热等措施以外,还应体现在能够改善微气候环境条件的特殊构造上。

建筑门窗的节能设计。据统计资料, 在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。因此,解决好门窗节能的问题相当重要。

建筑物围护结构细部的节能设计。细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施;②外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施;③窗口外侧四周墙面,应进行保温处理;④门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵;⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂, 影响门、窗的热工性能;⑥采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙, 应填充保温材料。

3.2合理的建筑空间设计

合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件, 达到节能目的。

3 节能建筑设计要点

3.1自然条件

地区自然条件特征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素。这些要素是我们节能设计需要注意的“自然条件”。此外,还需注意区域的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等。

3.2通风

良好的自然通风,既有利于改善室内的热舒适程序,也可减少开空调的时间,降低建筑物的实际使用能耗,因此在建筑单体设计和群体总平面布置时,考虑自然通风是十分必要的。可现在有的楼盘本来自然通风良好,却将南向平台用玻璃密封起来,形成所谓“阳光房”,阻断自然通风,是达不到建筑节能设计标准要求的。

3.3建筑物朝向

朝向对建筑能耗的影响,除了通风之外,还有太阳辐射。太阳辐射得热对建筑能耗影响很大,夏季太阳辐射得热增加制冷负荷,冬季太阳辐射得热降低采暖负荷。总之,由于太阳高度角和方位角的变化规律,南北向的建筑夏季可以减少太阳辐射的热,冬季可以增加太阳辐射的热,是有利的朝向。在规划条件允许的情况下,应该优先采用南北或接近南北朝向,尽量避免东西朝向。经计算若将南北朝向的建筑旋转90°成为东西朝向,其建筑的能耗会增加一倍。

3.4合理控制体形系数

建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著,体系形数越小,单位建筑面积对应的外表面积越小,外围护结构的传热损失就越小。从降低建筑能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平上。但体形系数不只是影响围护结构的传热损失,它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关。体系系数过小,将制约建筑师的创造性,造成建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能。当然,我们也要避免片面追求怪异、表面积过大的建筑造型。

3.5正确控制窗墙比

住宅建筑围护结构中热工性能最薄弱的环节是窗户。一般而言,窗户的保温隔热性能比外墙差很多,夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多得多,窗墙面积比越大,则采暖空调的能耗也越大。窗墙比就是建筑外窗总面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占外围护结构得失热量的40%左右,因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。

3.6屋顶的保温隔热

在夏季,太阳辐射强度大,屋顶外表面温度最高达到60～80℃,顶层室内温度受其影响会提高2～4℃。屋顶在整个外包面积中占的比例不大,但对顶层房间而言却是比例最大的围护结构,而且水平面的太阳辐射也远大于垂直墙面。在冬季,屋顶对外散失热量,又增加了室内的空调热负荷。屋顶的保温隔热设计类似于外墙。从长远来看,我们应鼓励外墙和屋顶采用薄抹灰膨胀或挤塑型聚苯乙烯板外保温等较高档的节能技术和产品,热工性能应突破标准的规定值。屋面隔热保温除采用倒置式设计外,蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的重视。

4 结语

面对全世界的各种天然能源的日渐短缺，我国也不能例外的面对各种能源问题，而建筑能耗在能源总消耗量中占很大部分，现阶段，如何在建筑设计中融入节能的设计是非常必要的。建筑设计应结合当地的事实条件比如地理环境、气候条件,按照国家的节能政策和节能标准的规定,在传统民居中吸取营养，充分地利用地方材料，从建筑的整体设计和局部细节，包括外观和内部的设计方面，整体结构设计和细部深化等方面全方位进行节能设计，只有这样才能打到真正的节能。

参考文献:

[1]崔希骏，廖建峰.节能65％后建筑外窗的配置建议[J].建筑节能.2006，45.167－173.

[2]宋丽娟.建筑节能在建筑设计中的应用.山西建筑.2003

[3]邱永亮,朱菊梅.住宅建筑节能优化设计的探讨.陕西建筑.2005

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。