近年來,隨著社會經濟和城市建設的飛速發(fā)展,人們開始對影響我們工作、生活的一個重要問題——能源問題,投入了更大的關注,能源問題已經成為當今可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個重要環(huán)節(jié)。尤其是建設節(jié)能型建筑已成為今后城市建設的重點發(fā)展方向,隨著相關的法律、法規(guī)和標準的相繼出臺,建筑節(jié)能設計也已成為房屋建筑設計的重要組成部分。本文從建筑規(guī)劃設計、空間布局、結構圍護、環(huán)境設計四個方面論述了對建筑節(jié)能的影響。
1. 建筑節(jié)能與規(guī)劃設計
綜合分析各方面,影響居住環(huán)境的最主要的兩個因素是太陽輻射和空氣流通。因此,規(guī)劃節(jié)能的主要方向是一方面降低太陽輻射,另一方面增強房屋建筑的自然通風效果。
在規(guī)劃設計中,房子朝向、間距以及房屋之間的相互組合關系是規(guī)劃節(jié)能設計的重點。為滿足要求,首先要考慮的是建筑的朝向,建筑的朝向主要應與當地夏季的主導風向一致,建筑群的入風口和出風口應結合主導風合理設置,利于自然通風,提高居住的舒適度。在建筑物的排列中應遵循南小北大、南低北高的原則。浙江省的主導風向是東南偏西北方向,也正好滿足南北朝向的要求,南北朝向建筑的好處是冬暖夏涼,在夏天所受到的太陽輻射也相對東西朝向建筑少得多,可以節(jié)省夏季空調的用量;而在冬天時,建筑受到太陽輻射的情況剛好與夏季相反,從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗,真正起節(jié)能作用。其次要考慮的是建筑的間距,居住房屋的間距應在滿足規(guī)范日照間距要求上適當增大,有利于居住小區(qū)內的空氣流通,從而使建筑物與空氣的熱交換加快,有效降低建筑物的溫度,從而降低建筑能耗。第三,要合理安排建筑物間的組合,在滿足采光、日照、防火等要求下,結合經濟因素,利用建筑物的自遮擋和建筑群間的相互遮擋,減少太陽輻射對居住建筑的影響。
2. 建筑節(jié)能與空間布局設計
建筑節(jié)能在空間布局設計上主要要考慮立面和平面兩個方面,主要要滿足通風的要求。
立面設計應注意兩點。一是在建筑物的上部設置出風口,使建筑物有良好的通風效果。具體可在建筑物中部設置若干上下貫通的垂直空間,出風口應高于建筑物屋面。二是進出風口的高低要適宜。進出風口的高低決定了室內空氣流動的方向,對室內環(huán)境影響很大。其高度應結合房間的實際使用功能設計,起居室、書房、餐廳要以坐姿為參考,廚房可以站姿為參考,臥室可以臥姿為參考。
平面設計應注重以下幾個問題:一是盡可能地形成室內空氣對流。合理安排房間的門窗位置和窗戶朝向,使形成穿堂風,增加房間內的空氣流動,利于室內空氣更新。二是盡可能地增加進出風口面積,合理選擇窗戶的開啟形式,有利于室內保持較為穩(wěn)定的風速和均勻的流場,提高室內舒適度。
3. 建筑節(jié)能與圍護設計
無論是冬季保溫還是夏季隔熱,都主要是通過墻、屋頂、門和窗等圍護結構的傳熱及空氣滲透。在建筑圍護結構設計中主要要注意以下幾點。
3.1 墻體節(jié)能:
墻體是建筑外圍護結構的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。現階段浙江地區(qū)建筑外墻以240厚粘土空心磚和實心粘土磚為墻體主要材料,基本能滿足節(jié)能要求。但建筑外墻有提倡使用加氣混凝土砌塊的趨勢,這種材料雖導熱系數較低,約0.2-0.3,可很大程度上降低墻體傳熱系數。
3.2 屋面節(jié)能:
現在,許多高效保溫材料已經開始應用于屋面,一些建筑的屋面保溫,采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法,就克服了常規(guī)作法的諸多缺點?？偠灾?屋面節(jié)能措施的要點是:①屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如果選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分;②屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環(huán)境;芯板為柔性制品,不僅適用于具有平面的屋面,也可用于帶有曲面的屋面,其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。
3.3 門窗節(jié)能:
外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅總能耗的40%。因此,我們在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,盡量減小住宅外門窗洞口的面積,提高外門窗的氣密性,減少冷風滲透,提高外門窗本身的保溫性能,減少外門窗本身的傳熱量。其主要措施有:
3.3.1 控制窗墻比。窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值,按照JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住部分)》的要求,對不同朝向的房屋窗墻比做了嚴格的規(guī)定,指出北向的窗墻比不應超過20%、東向和西向的窗墻比不應超過30%、南向的窗墻比不應超過35%。
3.3.2 合理選擇窗體材料。浙江地區(qū)窗框材料木、塑料、塑鋼、斷熱鋁合金優(yōu)于鋼、鋁合金。但木、塑料非現代建筑所青睞,斷熱鋁合金由于造價較高,使得塑鋼成為應用最為廣泛的窗框材料,同時采用復合層玻璃(如中空玻璃窗)等方法提高窗的節(jié)能效果。
3.3.3 住宅外門及陽臺門。浙江地區(qū)住宅外門及陽臺門在節(jié)能設計中可采用具有保溫、隔聲、防盜等功能的多功能戶門及夾板門等。夾板門一般中間填充玻璃棉或礦棉等作為保溫材料,節(jié)能效果較好。
4. 建筑節(jié)能與周圍環(huán)境設計
4.1 建筑綠化設計。建筑綠化在節(jié)能上的含義及作用已是眾所周知的,它可以調節(jié)溫度,尤其是降低夏季溫度,樹木枝葉形成濃蔭可以遮擋太陽輻射和地面、墻面和相鄰物的反射熱。經過測試,夏季林地及草坪的氣溫要平均低于普通場地氣溫2~3℃。同時在中午至下午3時的升溫速率四周有綠化房間明顯優(yōu)于無綠化房間。不同的建筑綠化布置方法對節(jié)能均能起到一定效果。如:臨街綠化、樓間綠化、樓旁綠化、屋頂綠化、墻體綠化等,尤其是屋頂綠化和墻體綠化對房屋內溫度有直接影響。在樹種選擇上以種植由高大常綠喬木與灌木組成的足夠量的綠化帶,從生態(tài)角度改善居住環(huán)境。
4.2 建筑外遮陽設計。建筑外遮陽能有效地阻隔部分太陽光直接照射到建筑物的外圍結構,特別是防止太陽輻射穿過窗戶直接進入室內,從而有效降低室內溫度,達到節(jié)能的最終目標。在實際設計中,要合理選擇外遮陽方式。建筑外遮陽的設置與建筑物的朝向都有著密切的關系。對窗戶遮陽而言,柵格遮陽是較好的選擇,擋板式遮陽、簾式遮陽、百葉遮陽等方式對于窗戶遮陽都有非常好的效果。對于建筑墻體和屋面的遮陽,柵格遮陽和綠化遮陽是較為有效的方法。同時要合理設置遮陽板,避免影響室內空氣的流動速度。
4.3 合理利用再生資源。太陽能、風能都是生態(tài)環(huán)保的可再生能源,如果能合理利用將是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。建筑內部設置“太陽能煙囪”,可實現無風狀態(tài)的自然通風。在建筑內部設置太陽能熱水系統(tǒng)、空氣能熱水系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng),不僅能大大節(jié)約用電量,而且減少了對周圍環(huán)境的污染。
1. 建筑節(jié)能與規(guī)劃設計
綜合分析各方面,影響居住環(huán)境的最主要的兩個因素是太陽輻射和空氣流通。因此,規(guī)劃節(jié)能的主要方向是一方面降低太陽輻射,另一方面增強房屋建筑的自然通風效果。
在規(guī)劃設計中,房子朝向、間距以及房屋之間的相互組合關系是規(guī)劃節(jié)能設計的重點。為滿足要求,首先要考慮的是建筑的朝向,建筑的朝向主要應與當地夏季的主導風向一致,建筑群的入風口和出風口應結合主導風合理設置,利于自然通風,提高居住的舒適度。在建筑物的排列中應遵循南小北大、南低北高的原則。浙江省的主導風向是東南偏西北方向,也正好滿足南北朝向的要求,南北朝向建筑的好處是冬暖夏涼,在夏天所受到的太陽輻射也相對東西朝向建筑少得多,可以節(jié)省夏季空調的用量;而在冬天時,建筑受到太陽輻射的情況剛好與夏季相反,從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗,真正起節(jié)能作用。其次要考慮的是建筑的間距,居住房屋的間距應在滿足規(guī)范日照間距要求上適當增大,有利于居住小區(qū)內的空氣流通,從而使建筑物與空氣的熱交換加快,有效降低建筑物的溫度,從而降低建筑能耗。第三,要合理安排建筑物間的組合,在滿足采光、日照、防火等要求下,結合經濟因素,利用建筑物的自遮擋和建筑群間的相互遮擋,減少太陽輻射對居住建筑的影響。
2. 建筑節(jié)能與空間布局設計
建筑節(jié)能在空間布局設計上主要要考慮立面和平面兩個方面,主要要滿足通風的要求。
立面設計應注意兩點。一是在建筑物的上部設置出風口,使建筑物有良好的通風效果。具體可在建筑物中部設置若干上下貫通的垂直空間,出風口應高于建筑物屋面。二是進出風口的高低要適宜。進出風口的高低決定了室內空氣流動的方向,對室內環(huán)境影響很大。其高度應結合房間的實際使用功能設計,起居室、書房、餐廳要以坐姿為參考,廚房可以站姿為參考,臥室可以臥姿為參考。
平面設計應注重以下幾個問題:一是盡可能地形成室內空氣對流。合理安排房間的門窗位置和窗戶朝向,使形成穿堂風,增加房間內的空氣流動,利于室內空氣更新。二是盡可能地增加進出風口面積,合理選擇窗戶的開啟形式,有利于室內保持較為穩(wěn)定的風速和均勻的流場,提高室內舒適度。
3. 建筑節(jié)能與圍護設計
無論是冬季保溫還是夏季隔熱,都主要是通過墻、屋頂、門和窗等圍護結構的傳熱及空氣滲透。在建筑圍護結構設計中主要要注意以下幾點。
3.1 墻體節(jié)能:
墻體是建筑外圍護結構的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。現階段浙江地區(qū)建筑外墻以240厚粘土空心磚和實心粘土磚為墻體主要材料,基本能滿足節(jié)能要求。但建筑外墻有提倡使用加氣混凝土砌塊的趨勢,這種材料雖導熱系數較低,約0.2-0.3,可很大程度上降低墻體傳熱系數。
3.2 屋面節(jié)能:
現在,許多高效保溫材料已經開始應用于屋面,一些建筑的屋面保溫,采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法,就克服了常規(guī)作法的諸多缺點?？偠灾?屋面節(jié)能措施的要點是:①屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如果選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分;②屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環(huán)境;芯板為柔性制品,不僅適用于具有平面的屋面,也可用于帶有曲面的屋面,其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。
3.3 門窗節(jié)能:
外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅總能耗的40%。因此,我們在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,盡量減小住宅外門窗洞口的面積,提高外門窗的氣密性,減少冷風滲透,提高外門窗本身的保溫性能,減少外門窗本身的傳熱量。其主要措施有:
3.3.1 控制窗墻比。窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值,按照JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住部分)》的要求,對不同朝向的房屋窗墻比做了嚴格的規(guī)定,指出北向的窗墻比不應超過20%、東向和西向的窗墻比不應超過30%、南向的窗墻比不應超過35%。
3.3.2 合理選擇窗體材料。浙江地區(qū)窗框材料木、塑料、塑鋼、斷熱鋁合金優(yōu)于鋼、鋁合金。但木、塑料非現代建筑所青睞,斷熱鋁合金由于造價較高,使得塑鋼成為應用最為廣泛的窗框材料,同時采用復合層玻璃(如中空玻璃窗)等方法提高窗的節(jié)能效果。
3.3.3 住宅外門及陽臺門。浙江地區(qū)住宅外門及陽臺門在節(jié)能設計中可采用具有保溫、隔聲、防盜等功能的多功能戶門及夾板門等。夾板門一般中間填充玻璃棉或礦棉等作為保溫材料,節(jié)能效果較好。
4. 建筑節(jié)能與周圍環(huán)境設計
4.1 建筑綠化設計。建筑綠化在節(jié)能上的含義及作用已是眾所周知的,它可以調節(jié)溫度,尤其是降低夏季溫度,樹木枝葉形成濃蔭可以遮擋太陽輻射和地面、墻面和相鄰物的反射熱。經過測試,夏季林地及草坪的氣溫要平均低于普通場地氣溫2~3℃。同時在中午至下午3時的升溫速率四周有綠化房間明顯優(yōu)于無綠化房間。不同的建筑綠化布置方法對節(jié)能均能起到一定效果。如:臨街綠化、樓間綠化、樓旁綠化、屋頂綠化、墻體綠化等,尤其是屋頂綠化和墻體綠化對房屋內溫度有直接影響。在樹種選擇上以種植由高大常綠喬木與灌木組成的足夠量的綠化帶,從生態(tài)角度改善居住環(huán)境。
4.2 建筑外遮陽設計。建筑外遮陽能有效地阻隔部分太陽光直接照射到建筑物的外圍結構,特別是防止太陽輻射穿過窗戶直接進入室內,從而有效降低室內溫度,達到節(jié)能的最終目標。在實際設計中,要合理選擇外遮陽方式。建筑外遮陽的設置與建筑物的朝向都有著密切的關系。對窗戶遮陽而言,柵格遮陽是較好的選擇,擋板式遮陽、簾式遮陽、百葉遮陽等方式對于窗戶遮陽都有非常好的效果。對于建筑墻體和屋面的遮陽,柵格遮陽和綠化遮陽是較為有效的方法。同時要合理設置遮陽板,避免影響室內空氣的流動速度。
4.3 合理利用再生資源。太陽能、風能都是生態(tài)環(huán)保的可再生能源,如果能合理利用將是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。建筑內部設置“太陽能煙囪”,可實現無風狀態(tài)的自然通風。在建筑內部設置太陽能熱水系統(tǒng)、空氣能熱水系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng),不僅能大大節(jié)約用電量,而且減少了對周圍環(huán)境的污染。
