中國是一個(gè)發(fā)展中國家,且人口眾多,人均資源相對缺乏,國民經(jīng)濟(jì)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須通過技術(shù)手段不斷提高資源利用效率。我國建筑用能浪費(fèi)極其嚴(yán)重,而且建筑能耗增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國能源生產(chǎn)可能增長的速度,長此以往將難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,因此推行建筑節(jié)能勢在必行。通過研究建筑材料生產(chǎn)、房屋建筑和構(gòu)筑物施工及使用過程,尋求建筑節(jié)能方法有重大現(xiàn)實(shí)意義。
1 建筑節(jié)能的規(guī)劃設(shè)計(jì)
合理的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)對于建筑能耗性的降低具有很大的幫助。對于建筑節(jié)能的規(guī)劃設(shè)計(jì),其主要措施可以歸納為三個(gè)方面:通過合理選擇建筑地址或規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑附近的植被、水域、圍墻等,改善建筑的外部環(huán)境條件;配合周圍既有的微氣候,確定合理的建筑體量以及朝向等來設(shè)計(jì)建筑形體,以改善建筑室內(nèi)微環(huán)境;通過設(shè)計(jì)建筑內(nèi)部空間分隔和各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,提高建筑能效。借助相關(guān)建筑設(shè)計(jì)軟件輔助優(yōu)化設(shè)計(jì),建筑文庫言wk.yl1001.com/jz如天正建筑、PHOENICS、Fluent等,以建筑能耗軟件DOE-2.0的計(jì)算結(jié)果為指導(dǎo),通過仿真、計(jì)算等技術(shù)手段優(yōu)化,對于建筑設(shè)計(jì)效率和科學(xué)性的提高有很大的幫助。
在進(jìn)行建筑的規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)建筑所處地域大氣候特點(diǎn)以及自身所處的具體環(huán)境條件充分考慮,通過對附近自然環(huán)境(如湖泊、綠化和地形等)條件的合理利用,盡量避免人工建筑設(shè)備的使用,以創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候。
設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的建筑體量也有助于降低建筑能耗。建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候需要足夠的空間和建筑體量才能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)意,展示建筑造型和建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)才更方便;但若建筑物的單位面積對應(yīng)的外表面積越小,其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量交換就越小,從這一角度來看體形系數(shù)應(yīng)該較小才滿足其節(jié)能要求。綜合的看,應(yīng)該在設(shè)計(jì)的時(shí)候確定合理的建筑物體量和外形,在兼顧建筑物設(shè)計(jì)要求的前提下,通過減小建筑物的面寬,增大建筑進(jìn)深,增加建筑物的層數(shù),控制建筑物體形,簡化建筑立面并減小外圍護(hù)面積等手段降低建筑能耗。
2 建筑節(jié)能的材料選用
作為建筑內(nèi)環(huán)境與外部環(huán)境能量交換面,建筑外護(hù)圍的熱工設(shè)計(jì)對于減少建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損耗具有重要意義。目前建筑外護(hù)圍的節(jié)能技術(shù)措施是通過采用經(jīng)濟(jì)性好,性能高的保溫隔熱材料或改進(jìn)外護(hù)圍構(gòu)造技術(shù),來提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和密閉性能。圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括外墻、門窗、屋頂三個(gè)部分,因而外護(hù)圍的節(jié)能設(shè)計(jì)也圍繞這三個(gè)部分進(jìn)行。
在建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,由于外墻(保溫隔熱墻)所占比例最大,墻體傳熱造成的熱損耗的比例也是最大的,因此墻體采用保溫隔熱措施減少熱量損失對于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能特別重要。目前的一種有效措施是采用傳統(tǒng)墻體與保溫隔熱材料復(fù)合的復(fù)合墻體,并提高外墻保溫層的水密性、抗風(fēng)壓以及溫濕性變化的耐候性的設(shè)計(jì),消除墻體裂縫,減少建筑內(nèi)部與外部的熱交換,從而顯著提高外墻的保溫隔熱性能。
門窗除具有通風(fēng)、采光、圍護(hù)作用外,還兼具提升建筑藝術(shù)審美效果的功能。目前對于門窗的節(jié)能處理,主要從改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能兩方面入手。隨著材料科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,研究人員在近年研制了鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材以及UPVC塑料型材等一系列高性能的保溫隔熱的節(jié)能產(chǎn)品。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,由于窗戶輕質(zhì)、壁薄、透明等特點(diǎn),熱耗散也特別大,其對采暖、空調(diào)、照明能耗的影響很大,研究人員和廠家研制出來的中空玻璃、熱反射玻璃、低輻射膜玻璃以及智能玻璃等新型玻璃對于提升窗戶節(jié)能效果較為明顯。
屋面在建筑頂層直接接受陽光的輻射,因而是建筑與外界進(jìn)行熱量交換的重要渠道,因而在建筑材料選擇的時(shí)候需要認(rèn)真研究,且有關(guān)規(guī)范對屋面的設(shè)計(jì)要求也比較高。屋面材料應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小同時(shí)熱容量大的保溫隔熱材料,為避免屋面載荷過大,屋面材料應(yīng)盡量密度較小。為防止陰雨天等濕度較大的天氣,隔熱保溫材料會因?yàn)槲^多而降低隔熱性能,應(yīng)保證選擇的保溫隔熱材料吸水率低。
3 建筑節(jié)能的構(gòu)造設(shè)計(jì)及其改進(jìn)措施
除了選用建筑節(jié)能材料,另一個(gè)技術(shù)手段是改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在滿足其作為建筑的基本功能要求之外,進(jìn)一步改進(jìn)內(nèi)外墻體、樓層板、屋頂以及門窗等設(shè)計(jì),在構(gòu)建人居舒適環(huán)境的同時(shí)提高建筑的節(jié)能功效。
我國一直以實(shí)心黏土磚為主要墻體材料,且通過提高墻體的厚度實(shí)現(xiàn)隔熱保溫,這樣既浪費(fèi)了建筑面積,也浪費(fèi)了建筑材料。通過將保溫材料與承重墻體結(jié)合,構(gòu)成復(fù)合保溫材料;或在鋼、鋼筋混凝土承重框架結(jié)構(gòu)下,采用薄壁絕熱材料夾層,以達(dá)到節(jié)能目的,且有效的降低建筑成本。
窗戶的合理設(shè)計(jì)也能對建筑的節(jié)能效果有很好的提高。由于建筑所處緯度、當(dāng)?shù)貧夂虻鹊乩項(xiàng)l件的不同,其日照率、氣溫等也會有變化,且不同建筑對采光要求及建筑材料、結(jié)構(gòu)也不同,因而建筑的窗口面積也需要根據(jù)相應(yīng)情況合理調(diào)整。建筑設(shè)計(jì)時(shí),合理選擇窗、墻面積的比例,能夠有效的實(shí)現(xiàn)建筑保溫、隔熱、采光、通風(fēng)等各種目的,并實(shí)現(xiàn)藝術(shù)審美和節(jié)能需求兼顧。相關(guān)建筑節(jié)能也有明確的標(biāo)準(zhǔn),北面窗、墻面積比不應(yīng)超過0.25,東、西面的窗、墻面積比應(yīng)低于0.3,而南面窗、墻面積比應(yīng)低于0.35。建筑文庫wk.yl1001.com/jz在此范圍內(nèi),確定適當(dāng)?shù)耐獯懊娣e,以改善自然采光,并減少冬季的冷風(fēng)滲透,降低能量的散失。而在冬季日照率高的地區(qū),如果建筑的南向采光條件較好,其外窗面積可以適當(dāng)擴(kuò)大,以接受更多的陽光照射,降低建筑能量損耗。
在夏季的時(shí)候,我國大部分地區(qū)普遍高溫,導(dǎo)致建筑使用空調(diào)等設(shè)備大幅增加了其電能消耗。對此,可以通過安裝各類遮陽設(shè)施,如一般的窗簾、活動遮陽百頁板以及保溫蓋板等,都可通過不同程度的遮陽效果達(dá)到降低太陽輻射,降低室溫的作用。近年來,保溫蓋板逐漸得到發(fā)展和推廣,作為門窗隔熱和保溫的覆蓋物應(yīng)用較為廣泛。應(yīng)該指出的是,遮陽設(shè)備在遮陽保溫的同時(shí)也阻擋了自然通風(fēng),因此使用時(shí)應(yīng)靈活處理,陽光輻射強(qiáng)烈而空氣流動小時(shí),可以采用遮陽設(shè)施;反之,通過開窗來加強(qiáng)室內(nèi)的通風(fēng)會有更好的效果。
建筑頂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于建筑節(jié)能也有很重要的意義,由于屋頂直接接受太陽光的輻射,其接受的熱量對建筑的溫度有很大的影響。將建筑的平屋頂改為斜坡式屋頂,且通過調(diào)整屋面外表面的材料顏色,能有效調(diào)節(jié)建筑吸收的太陽能大小。此外,可在建筑屋頂加入隔熱保溫夾層,或者架空通風(fēng)、在屋頂蓄水增大熱容量、進(jìn)行屋頂綠化改善微氣候等手段提高建筑能效,不同程度地滿足屋頂節(jié)能的要求。
5 結(jié)語
隨著人們對生活品質(zhì)要求的不斷提高,各類用電器也不斷增加,使得建筑能耗在社會全部能耗中所占比例不斷增大,在當(dāng)前能源緊缺的背景下,采用各種技術(shù)措施推進(jìn)建筑節(jié)能意義重大而迫切。人們對生活品質(zhì)的要求不斷提高,因而實(shí)行建筑節(jié)能應(yīng)該充分考慮到滿足人們的基本要求前提下,通過科學(xué)合理的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì),結(jié)合對建筑的各類節(jié)能減排措施,減低主動能耗,并充分借助自然條件,以提高建筑能效。
1 建筑節(jié)能的規(guī)劃設(shè)計(jì)
合理的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)對于建筑能耗性的降低具有很大的幫助。對于建筑節(jié)能的規(guī)劃設(shè)計(jì),其主要措施可以歸納為三個(gè)方面:通過合理選擇建筑地址或規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑附近的植被、水域、圍墻等,改善建筑的外部環(huán)境條件;配合周圍既有的微氣候,確定合理的建筑體量以及朝向等來設(shè)計(jì)建筑形體,以改善建筑室內(nèi)微環(huán)境;通過設(shè)計(jì)建筑內(nèi)部空間分隔和各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,提高建筑能效。借助相關(guān)建筑設(shè)計(jì)軟件輔助優(yōu)化設(shè)計(jì),建筑文庫言wk.yl1001.com/jz如天正建筑、PHOENICS、Fluent等,以建筑能耗軟件DOE-2.0的計(jì)算結(jié)果為指導(dǎo),通過仿真、計(jì)算等技術(shù)手段優(yōu)化,對于建筑設(shè)計(jì)效率和科學(xué)性的提高有很大的幫助。
在進(jìn)行建筑的規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)建筑所處地域大氣候特點(diǎn)以及自身所處的具體環(huán)境條件充分考慮,通過對附近自然環(huán)境(如湖泊、綠化和地形等)條件的合理利用,盡量避免人工建筑設(shè)備的使用,以創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候。
設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的建筑體量也有助于降低建筑能耗。建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候需要足夠的空間和建筑體量才能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)意,展示建筑造型和建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)才更方便;但若建筑物的單位面積對應(yīng)的外表面積越小,其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量交換就越小,從這一角度來看體形系數(shù)應(yīng)該較小才滿足其節(jié)能要求。綜合的看,應(yīng)該在設(shè)計(jì)的時(shí)候確定合理的建筑物體量和外形,在兼顧建筑物設(shè)計(jì)要求的前提下,通過減小建筑物的面寬,增大建筑進(jìn)深,增加建筑物的層數(shù),控制建筑物體形,簡化建筑立面并減小外圍護(hù)面積等手段降低建筑能耗。
2 建筑節(jié)能的材料選用
作為建筑內(nèi)環(huán)境與外部環(huán)境能量交換面,建筑外護(hù)圍的熱工設(shè)計(jì)對于減少建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損耗具有重要意義。目前建筑外護(hù)圍的節(jié)能技術(shù)措施是通過采用經(jīng)濟(jì)性好,性能高的保溫隔熱材料或改進(jìn)外護(hù)圍構(gòu)造技術(shù),來提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和密閉性能。圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括外墻、門窗、屋頂三個(gè)部分,因而外護(hù)圍的節(jié)能設(shè)計(jì)也圍繞這三個(gè)部分進(jìn)行。
在建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,由于外墻(保溫隔熱墻)所占比例最大,墻體傳熱造成的熱損耗的比例也是最大的,因此墻體采用保溫隔熱措施減少熱量損失對于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能特別重要。目前的一種有效措施是采用傳統(tǒng)墻體與保溫隔熱材料復(fù)合的復(fù)合墻體,并提高外墻保溫層的水密性、抗風(fēng)壓以及溫濕性變化的耐候性的設(shè)計(jì),消除墻體裂縫,減少建筑內(nèi)部與外部的熱交換,從而顯著提高外墻的保溫隔熱性能。
門窗除具有通風(fēng)、采光、圍護(hù)作用外,還兼具提升建筑藝術(shù)審美效果的功能。目前對于門窗的節(jié)能處理,主要從改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能兩方面入手。隨著材料科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,研究人員在近年研制了鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材以及UPVC塑料型材等一系列高性能的保溫隔熱的節(jié)能產(chǎn)品。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,由于窗戶輕質(zhì)、壁薄、透明等特點(diǎn),熱耗散也特別大,其對采暖、空調(diào)、照明能耗的影響很大,研究人員和廠家研制出來的中空玻璃、熱反射玻璃、低輻射膜玻璃以及智能玻璃等新型玻璃對于提升窗戶節(jié)能效果較為明顯。
屋面在建筑頂層直接接受陽光的輻射,因而是建筑與外界進(jìn)行熱量交換的重要渠道,因而在建筑材料選擇的時(shí)候需要認(rèn)真研究,且有關(guān)規(guī)范對屋面的設(shè)計(jì)要求也比較高。屋面材料應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小同時(shí)熱容量大的保溫隔熱材料,為避免屋面載荷過大,屋面材料應(yīng)盡量密度較小。為防止陰雨天等濕度較大的天氣,隔熱保溫材料會因?yàn)槲^多而降低隔熱性能,應(yīng)保證選擇的保溫隔熱材料吸水率低。
3 建筑節(jié)能的構(gòu)造設(shè)計(jì)及其改進(jìn)措施
除了選用建筑節(jié)能材料,另一個(gè)技術(shù)手段是改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在滿足其作為建筑的基本功能要求之外,進(jìn)一步改進(jìn)內(nèi)外墻體、樓層板、屋頂以及門窗等設(shè)計(jì),在構(gòu)建人居舒適環(huán)境的同時(shí)提高建筑的節(jié)能功效。
我國一直以實(shí)心黏土磚為主要墻體材料,且通過提高墻體的厚度實(shí)現(xiàn)隔熱保溫,這樣既浪費(fèi)了建筑面積,也浪費(fèi)了建筑材料。通過將保溫材料與承重墻體結(jié)合,構(gòu)成復(fù)合保溫材料;或在鋼、鋼筋混凝土承重框架結(jié)構(gòu)下,采用薄壁絕熱材料夾層,以達(dá)到節(jié)能目的,且有效的降低建筑成本。
窗戶的合理設(shè)計(jì)也能對建筑的節(jié)能效果有很好的提高。由于建筑所處緯度、當(dāng)?shù)貧夂虻鹊乩項(xiàng)l件的不同,其日照率、氣溫等也會有變化,且不同建筑對采光要求及建筑材料、結(jié)構(gòu)也不同,因而建筑的窗口面積也需要根據(jù)相應(yīng)情況合理調(diào)整。建筑設(shè)計(jì)時(shí),合理選擇窗、墻面積的比例,能夠有效的實(shí)現(xiàn)建筑保溫、隔熱、采光、通風(fēng)等各種目的,并實(shí)現(xiàn)藝術(shù)審美和節(jié)能需求兼顧。相關(guān)建筑節(jié)能也有明確的標(biāo)準(zhǔn),北面窗、墻面積比不應(yīng)超過0.25,東、西面的窗、墻面積比應(yīng)低于0.3,而南面窗、墻面積比應(yīng)低于0.35。建筑文庫wk.yl1001.com/jz在此范圍內(nèi),確定適當(dāng)?shù)耐獯懊娣e,以改善自然采光,并減少冬季的冷風(fēng)滲透,降低能量的散失。而在冬季日照率高的地區(qū),如果建筑的南向采光條件較好,其外窗面積可以適當(dāng)擴(kuò)大,以接受更多的陽光照射,降低建筑能量損耗。
在夏季的時(shí)候,我國大部分地區(qū)普遍高溫,導(dǎo)致建筑使用空調(diào)等設(shè)備大幅增加了其電能消耗。對此,可以通過安裝各類遮陽設(shè)施,如一般的窗簾、活動遮陽百頁板以及保溫蓋板等,都可通過不同程度的遮陽效果達(dá)到降低太陽輻射,降低室溫的作用。近年來,保溫蓋板逐漸得到發(fā)展和推廣,作為門窗隔熱和保溫的覆蓋物應(yīng)用較為廣泛。應(yīng)該指出的是,遮陽設(shè)備在遮陽保溫的同時(shí)也阻擋了自然通風(fēng),因此使用時(shí)應(yīng)靈活處理,陽光輻射強(qiáng)烈而空氣流動小時(shí),可以采用遮陽設(shè)施;反之,通過開窗來加強(qiáng)室內(nèi)的通風(fēng)會有更好的效果。
建筑頂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于建筑節(jié)能也有很重要的意義,由于屋頂直接接受太陽光的輻射,其接受的熱量對建筑的溫度有很大的影響。將建筑的平屋頂改為斜坡式屋頂,且通過調(diào)整屋面外表面的材料顏色,能有效調(diào)節(jié)建筑吸收的太陽能大小。此外,可在建筑屋頂加入隔熱保溫夾層,或者架空通風(fēng)、在屋頂蓄水增大熱容量、進(jìn)行屋頂綠化改善微氣候等手段提高建筑能效,不同程度地滿足屋頂節(jié)能的要求。
5 結(jié)語
隨著人們對生活品質(zhì)要求的不斷提高,各類用電器也不斷增加,使得建筑能耗在社會全部能耗中所占比例不斷增大,在當(dāng)前能源緊缺的背景下,采用各種技術(shù)措施推進(jìn)建筑節(jié)能意義重大而迫切。人們對生活品質(zhì)的要求不斷提高,因而實(shí)行建筑節(jié)能應(yīng)該充分考慮到滿足人們的基本要求前提下,通過科學(xué)合理的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì),結(jié)合對建筑的各類節(jié)能減排措施,減低主動能耗,并充分借助自然條件,以提高建筑能效。





