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能源是人們生存和發展的重要基礎,能源短缺是許多國家都存在的問題,這已成為制約經濟發展的重要因素。而建筑業從建筑材料生產、建筑施工直到建筑物的使用都在不停的消耗著能源。資料統計我國建筑能耗的總量逐年上升,在社會能源總消費量中所占的比例上升到近年的27.45%。而國際上發達國家的建筑能耗一般占國家總能耗的33%左右。
1建筑節能設計措施
建筑節能是指在建筑工程設計和建造中采用節能型的建筑材料、產品和設備提高建筑物維護結構的保溫隔熱性能和采暖空調設備的能耗比,減少能耗,合理有效的利用能源。節能建筑通常采取保溫、隔熱、密封等措施,讓建筑在使用過程中減少對煤、電等能源的消耗。針對我國建筑節能現狀以及近年來全球氣候的變暖,建筑節能設計可以從以下幾方面考慮。
1.1建筑規劃節能設計
1.1.1建筑選址。節能建筑對基地有選址性,不是任何位置、任何微氣候條件下均可誕生合理的節能建筑。建筑基地條件主要是從滿足建筑冬季采暖和夏季致涼兩個工況要求來進行研究和討論的。建筑選址時應滿足以下三個原則即向陽原則-采暖目的;通風原則-致涼目的;減少能量需求原則-綜合目的。尊重氣候條件,使未來建筑避免一些外來因素干擾而增加冷(熱)負荷,盡量少受自然的“不良”干擾,并通過設計、改造,以降低建筑對能量的需求。
1.1.2建筑形態設計。應控制建筑物的體形系數不超過節能設計標準的規定,一般宜控制在0.30以下,寒冷地區,應盡量把體型系數控制在不大于0.4的范圍內。有研究資料表明,體型系數每增加0.01,耗熱量指標約增加2.5%,一般講,6層左右的建筑物節能較為有利,其體形系數控制在0.3以下是不難做到的。當體形系數超過標準的規定時,應加強圍護結構的熱工性能,計算建筑物的采暖空調能耗并不得超過標準的規定。
1.1.3建筑朝向設計。在建筑的平面布局方面,朝向的選擇特別重要。合理的建筑朝向應該盡可能地冬季利用日照,以避免冷風造成的大量能耗;夏季限制日照,并具備良好的通風。因此從節能和熱環境兩方面考慮,建筑物應避免東西向,以南北向或接近南北向為宜,這樣能夠避免太陽的東照西曬,降低日射影響,也能獲得充足的日照。除此之外還應注意充分利用地形和節約用地,照顧居住建筑群體組合的需要。
1.1.4建筑間距設計。一定的日照間距是建筑充分得熱的先決條件。但因城市用地非常緊張,太大的間距會造成用地浪費。因此建筑總平面設計時應結合建筑日照標準,建筑節能、節地原則,綜合考慮各種因素來確定建筑間距。在建筑單體設計中,可以采用退層處理、降低層高等方法。
1.1.5室外風環境設計。完善意義上的節能建筑在滿足冬季采暖要求同時必須兼顧夏季致涼問題,即盡量不用常規能源消耗而利用自然提供的條件達到室內創造涼爽目的的方法。建筑致涼最合理的方法是爭取良好通風,即利用夜間涼爽的通風使室內熱惰性材料降溫,致使白天時散失“涼氣”而降溫,因此建筑規劃設計時選擇基地環境條件應不影響夏季主導風吹響未來建筑,并考慮冬季主導風盡量少地影響建筑;運用植被、構筑物等永久地貌對導風的作用;對一些基地內的物質因素加以組織、利用,以最簡潔、最廉價的方式改造室外環境,以創造良好的風環境,為建筑內部通風提供條件。
1.1.6綠化環境設計。綠化對建筑的節能起著十分重要的作用,它可以調節改善氣溫、調節碳氧平衡,減少溫室效應,減輕城市的大氣污染,降低噪音,遮陽隔熱,可以有效地改善居住區的外部微氣候以及建筑室內熱環境,降低建筑能耗。小區綠化要綜合考慮綠化率、人均公共綠化率、植被的生態效應等諸多因素。
1.2單體建筑節能設計
1.2.1墻體節能設計
墻體是建筑外圍護結構的主體,主要功能是承重、防水、防潮、隔熱和保溫,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。長期以來,我國一直以實心粘土磚做為墻體材料,這種做法嚴重浪費了建筑能源和土地資源。單一的墻體材料,往往較難滿足日益提高的保溫隔熱要求,因此在節能的前提下,復合墻體逐漸成為市場的主流。
1.2.2建筑門窗的節能設計
在建筑的外圍護結構中,門窗的保溫隔熱效果較差,門窗縫隙也是冷風滲入的一個重要通道。據統計資料,在我國既有的高耗能建筑有40%的耗能是通過門窗散失的,因此改善門窗的絕熱性能,是節能工作的重點。門窗節能設計主要方法有:控制窗墻比(窗戶面積與窗戶面積加外墻面積之比值);提高門窗制作質量,加密封條,減少冷風滲透等;注意隔熱條的選用(隔熱條對隔熱門窗的整體穩定性起到關鍵作用)。門窗節能中,改善窗戶保溫效果是比較有效的手段之一。市場上中高檔的住宅產品多采用中空玻璃、隔熱玻璃、反熱玻璃等,隨著節能技術的發展,象低輻射鍍膜玻璃(Low-E玻璃)等節能玻璃,在成熟產品中的應用也逐步在得到加強。
1.2.3屋頂節能設計
屋面是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,屋面節能的原理與墻體節能一樣,通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。屋面節能措施主要有:采用坡屋頂;加強屋面保溫措施;根據需要,設置保溫隔熱屋面(如架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等)。屋頂格柵的遮陽也是有效的屋頂節能設施。
1.2.4樓板層的節能設計
主要是利用其結構中空空間,以及對樓板吊頂造型加以設計。如將循環水管布置在其中,夏季可以利用冷水循環降低室內溫度,冬季利用熱水循環取暖。
1.2.5自然通風節能設計
在夏季,為了滿足室內舒適條件常采取空調方式,但是高能耗、高污染,未來城市環境要求“免空調”的制涼方式,也就是建筑要回歸自然。良好的建筑通風對于建筑、人和環境都有較大的作用:熱舒適作用,空氣對流可以有效的帶走室內的熱量,并且是降低室內空氣濕度的自然方式;空氣品質的提高,由于建筑圍護結構材料、室內裝修材料其成分或溶劑中含有相當的有害物,而且人體及日常生活也會影響室內的空氣品質,所以良好的建筑通風可以更新室內空氣、帶走有害物;通過提高自然光的利用效率,降低不適陽光的照射并減少由此帶來的空調耗能。現在的通風節能技術主要有以下三種,地下風涼應用、煙囪效應應用和風洞效應應用。
2.2建筑設備節能
建筑設備選擇過大不僅使設備低負荷運行,效率低,而且增加了設備造價及運行能耗。建筑設計應充分利用可再生能源(如太陽能熱水系統、光電轉換系統等);有效回收、利用都市廢熱;提高空調等各種設備的運行效率;利用節水設備,推廣住宅小區中水系統,回收自然降水,降低對地下水、河流水、湖泊水的開采;并在住宅小區室外和室內照明中推廣使用節能型燈具。
3結論
建筑節能是一項系統工程。在策劃、實施及取得實效的長時間過程中涉及規劃、設計、施工、調試、運行、維修等諸多環節。作為工程設計人員,在對建筑進行節能設計的同時我們應根據當地資源條件,因地制宜,就地取材,并將其巧妙地運用于建筑總體布局與設計的全過程中。此外,工程設計人員還應樹立全方位的節能意識,在方案之初即組織相關專業工種介入,統籌考慮相互影響,尋求合理的解決方案,從而提高建筑能源利用效率,實現可持續發展。