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【摘要】居住区绿化是城市园林绿地系统中的重要组成部分,是改善城市生态环境中的重要环节,是提升生活质量方面的重要角色。
【关键词】建筑能耗;系统节能设计;节能设计策略;设备的系统节能
0.前言
绿色建筑有方方面面的特征,其中降低能源消耗是最重要的特征之一,不符合能源规范或节能不达标的建筑不能成为绿色建筑的说法一点也不过分。建筑能耗由建筑物内使用能耗、建材生产能耗和建筑物建造能耗三部分组成。狭义的建筑能耗是指建筑建成以后,在使用过程中每年消耗商品能源的综合,包括采暖、通风、空调、热水、照明、电器,厨房炊事等方面的用能。因此,降低使用能耗就成为建筑节能的关键。
1.绿色建筑的系统节能设计
绿色建筑的系统节能就是通过设计方法达到节能的目的,包括场地规划阶段和单体建筑设计阶段。
1.1规划阶段
绿色建筑的场地规划阶段即外部环境场地设计,应考虑受建筑群体及植物群体布局影响的热工环境,在小区风环境、住宅群体间的日照等方面实现良好的室外热环境,同时应考虑外部地面热效应的控制(如日辐射及反辐射的控制),铺面材料尽可能使用草皮而少用沥青或混凝土等表面材料。同时须注意地形、地物的有效利用,减少其对地区微气候的影响。
1.2单体建筑设计阶段
绿色建筑的单体设计阶段分为建筑的形体、建筑围护结构及屋顶的节能设计策略。
1.2.1建筑的布局及平面节能设计策略
应分别考虑方位选定、建筑形状、层数规模及空间使用等因素:
方位朝向:以南北向最有利,东西向最不利,应于不利方向设计适当的遮阳或防热设施,减少热量的侵入。
建筑物形状:以正方形建筑物最有利,长宽比大的建筑物因外墙面积大,在能源使用上较不利,层数越高,能源消耗越大。
空间使用:应按使用强度、活动性情、空间层次,温、湿度要求及空间性质等做适当的配置以降低能源消耗程度。
1.2.2建筑围护结构的节能设计策略
高层建筑的外墙面积大,受热情形严重,对外墙设计应特别重视,一般而言,外墙设计应选择最符合能源节约原则的方位开口率、造型、外形比与层数,采用适当的构造、材料与外表颜色并配合周遭环境等妥善规划。
开口率:开口率对高层建筑的受热影响最大,办公室建筑的开口率维持在30%,旅馆建筑为20%。
构造:外墙设计应以能减少日射热量侵入,并易于散热为理想,使用隔热处理时,据研究对热负荷的减轻影响不大,且可能阻碍室内热量的逸散而增加空调负荷,应配合合理的遮阳设施及良好的通风设计以减轻外墙的受热量。
材料:以使用明度较高的表面材料增加反射率为宜,通常以浅色材料较佳。在开口部位方面,玻璃材料宜使用吸热或金属涂膜反射玻璃,以降低玻璃的遮阳系数。
遮阳:一般在室温超过23.5℃时应考虑设置遮阳,遮阳的类型及遮蔽角度应依方位、太阳高度等因素而定,并参考玻璃的遮阳系数及构造,种类等选定材料。
1.2.3屋顶设计
屋顶隔热构造形式较少,研究应考虑设置空气隔热层加强隔热效果。而空气层厚度在1cm以下者效果较好,且多层小厚度的隔热层较单层大厚度的效果好。使用高热阻轻质材料或加设铝箔等高反射性材料亦能显著提高隔热效果,但铝箔材料切勿埋入结构体中,且对积尘应即时清理以保持良好效果。另外,利用屋顶通风换气以减低室内温度变化,铺植屋顶草皮、花木及屋面喷水均能达到一定的隔热效果。
2. 绿色建筑设备的系统节能
绿色建筑设备系统的优劣是实现建筑节能的重要部分,包括空调设备、照明设备、卫生设备和输送设备的系统节能。
2.1空调设备的系统节能
选择适当的空调系统:高层建筑因构造寿命较长且耗能多,应特别重视维护与管理。因此,系统的选定应参考建筑物使用性质、活动情形及规模大小,充分了解各种空调系统的特性,作为系统评价的依据,并以初期投资设备费、常年营运费、系统占用空间面积、耐用年数、折旧率,维护管理费用等综合评价,且必须与建筑设计同时配合考虑,才能获得理想的效果。
可变风量的控制:一般在空调供应期间,负荷设计时应避免超负荷设计,并采用可变风量控制系统以节约能源。
实施区域的划分:空调系统应依据建筑物使用性质、热负荷形态实施分区送风,并按使用时间、建筑物方位及空间特性等加以区划,采用局部空调、局部照明灯节能系统,如负荷分区、高度分区、方位分区及时间分区等。使室内温度梯度降低,减少外围区与内部区的温度混合损失。高度分区在高层建筑设计时尤具意义。
减轻设计件及缩小设备容量:空调设备容量的决定应考虑外界气候设计条件,室内温湿度,空气的清洁条件及建筑物的特性等。但减轻条件应以不违背保健上的基本要求为原则,一般温度设定在18℃(冬季)-28℃(夏季)之间,而湿度则在40%(冬季)-50%(夏季)之间。
对可变水量控制方式的选择、有效运用回气、外气量的控制、提高机器与系统效率、加强能源管理维护、利用主机部分负载时间采用冰水蓄槽、管路绝缘出路,加强水质的控制与处理,防止水的结垢、腐蚀及有机物成长等措施对建筑设备的系统节能均有一定的效果。
2.2照明設备的系统节能
照明用电约占建筑总用电量的30%-35%。
运用日光照明,除可节省照明电力外,尚可减少因灯具使用所产生的空调负荷;依空间使用目的,合理调整照明方式与适度照度,采用局部照明,并提高照明设备与能源使用效率;采用高反射性的内装材料;加强管理及维护工作。
2.3卫生设备的系统节能
热水系统:包括太阳热的利用、配管的热损失、升压式泵等方面。
给排水系统:包括节水机器、排水的再利用,排水热回收等方面。
2.4输送设备的系统节能
包括电梯节能及电梯群管理,再生电力的利用等。
如下图:节能住宅示意图
3. 结语
绿色建筑能源功能系统设计是绿色建筑的核心。绿色建筑的能源功能系统设计时首先要回答两个核心问题,第一个问题是绿色建筑的能源从哪里来,第二个问题是能源如何传输到建筑中并发挥其作用。前者涉及到可选择利用的能源类型;后者涉及到它们如何在建筑中组织集成,最终达到节能的目的。
【参考文献】
饶戎.绿色建筑.北京:中国计划出版社,2008
【关键词】建筑能耗;系统节能设计;节能设计策略;设备的系统节能
0.前言
绿色建筑有方方面面的特征,其中降低能源消耗是最重要的特征之一,不符合能源规范或节能不达标的建筑不能成为绿色建筑的说法一点也不过分。建筑能耗由建筑物内使用能耗、建材生产能耗和建筑物建造能耗三部分组成。狭义的建筑能耗是指建筑建成以后,在使用过程中每年消耗商品能源的综合,包括采暖、通风、空调、热水、照明、电器,厨房炊事等方面的用能。因此,降低使用能耗就成为建筑节能的关键。
1.绿色建筑的系统节能设计
绿色建筑的系统节能就是通过设计方法达到节能的目的,包括场地规划阶段和单体建筑设计阶段。
1.1规划阶段
绿色建筑的场地规划阶段即外部环境场地设计,应考虑受建筑群体及植物群体布局影响的热工环境,在小区风环境、住宅群体间的日照等方面实现良好的室外热环境,同时应考虑外部地面热效应的控制(如日辐射及反辐射的控制),铺面材料尽可能使用草皮而少用沥青或混凝土等表面材料。同时须注意地形、地物的有效利用,减少其对地区微气候的影响。
1.2单体建筑设计阶段
绿色建筑的单体设计阶段分为建筑的形体、建筑围护结构及屋顶的节能设计策略。
1.2.1建筑的布局及平面节能设计策略
应分别考虑方位选定、建筑形状、层数规模及空间使用等因素:
方位朝向:以南北向最有利,东西向最不利,应于不利方向设计适当的遮阳或防热设施,减少热量的侵入。
建筑物形状:以正方形建筑物最有利,长宽比大的建筑物因外墙面积大,在能源使用上较不利,层数越高,能源消耗越大。
空间使用:应按使用强度、活动性情、空间层次,温、湿度要求及空间性质等做适当的配置以降低能源消耗程度。
1.2.2建筑围护结构的节能设计策略
高层建筑的外墙面积大,受热情形严重,对外墙设计应特别重视,一般而言,外墙设计应选择最符合能源节约原则的方位开口率、造型、外形比与层数,采用适当的构造、材料与外表颜色并配合周遭环境等妥善规划。
开口率:开口率对高层建筑的受热影响最大,办公室建筑的开口率维持在30%,旅馆建筑为20%。
构造:外墙设计应以能减少日射热量侵入,并易于散热为理想,使用隔热处理时,据研究对热负荷的减轻影响不大,且可能阻碍室内热量的逸散而增加空调负荷,应配合合理的遮阳设施及良好的通风设计以减轻外墙的受热量。
材料:以使用明度较高的表面材料增加反射率为宜,通常以浅色材料较佳。在开口部位方面,玻璃材料宜使用吸热或金属涂膜反射玻璃,以降低玻璃的遮阳系数。
遮阳:一般在室温超过23.5℃时应考虑设置遮阳,遮阳的类型及遮蔽角度应依方位、太阳高度等因素而定,并参考玻璃的遮阳系数及构造,种类等选定材料。
1.2.3屋顶设计
屋顶隔热构造形式较少,研究应考虑设置空气隔热层加强隔热效果。而空气层厚度在1cm以下者效果较好,且多层小厚度的隔热层较单层大厚度的效果好。使用高热阻轻质材料或加设铝箔等高反射性材料亦能显著提高隔热效果,但铝箔材料切勿埋入结构体中,且对积尘应即时清理以保持良好效果。另外,利用屋顶通风换气以减低室内温度变化,铺植屋顶草皮、花木及屋面喷水均能达到一定的隔热效果。
2. 绿色建筑设备的系统节能
绿色建筑设备系统的优劣是实现建筑节能的重要部分,包括空调设备、照明设备、卫生设备和输送设备的系统节能。
2.1空调设备的系统节能
选择适当的空调系统:高层建筑因构造寿命较长且耗能多,应特别重视维护与管理。因此,系统的选定应参考建筑物使用性质、活动情形及规模大小,充分了解各种空调系统的特性,作为系统评价的依据,并以初期投资设备费、常年营运费、系统占用空间面积、耐用年数、折旧率,维护管理费用等综合评价,且必须与建筑设计同时配合考虑,才能获得理想的效果。
可变风量的控制:一般在空调供应期间,负荷设计时应避免超负荷设计,并采用可变风量控制系统以节约能源。
实施区域的划分:空调系统应依据建筑物使用性质、热负荷形态实施分区送风,并按使用时间、建筑物方位及空间特性等加以区划,采用局部空调、局部照明灯节能系统,如负荷分区、高度分区、方位分区及时间分区等。使室内温度梯度降低,减少外围区与内部区的温度混合损失。高度分区在高层建筑设计时尤具意义。
减轻设计件及缩小设备容量:空调设备容量的决定应考虑外界气候设计条件,室内温湿度,空气的清洁条件及建筑物的特性等。但减轻条件应以不违背保健上的基本要求为原则,一般温度设定在18℃(冬季)-28℃(夏季)之间,而湿度则在40%(冬季)-50%(夏季)之间。
对可变水量控制方式的选择、有效运用回气、外气量的控制、提高机器与系统效率、加强能源管理维护、利用主机部分负载时间采用冰水蓄槽、管路绝缘出路,加强水质的控制与处理,防止水的结垢、腐蚀及有机物成长等措施对建筑设备的系统节能均有一定的效果。
2.2照明設备的系统节能
照明用电约占建筑总用电量的30%-35%。
运用日光照明,除可节省照明电力外,尚可减少因灯具使用所产生的空调负荷;依空间使用目的,合理调整照明方式与适度照度,采用局部照明,并提高照明设备与能源使用效率;采用高反射性的内装材料;加强管理及维护工作。
2.3卫生设备的系统节能
热水系统:包括太阳热的利用、配管的热损失、升压式泵等方面。
给排水系统:包括节水机器、排水的再利用,排水热回收等方面。
2.4输送设备的系统节能
包括电梯节能及电梯群管理,再生电力的利用等。
如下图:节能住宅示意图
3. 结语
绿色建筑能源功能系统设计是绿色建筑的核心。绿色建筑的能源功能系统设计时首先要回答两个核心问题,第一个问题是绿色建筑的能源从哪里来,第二个问题是能源如何传输到建筑中并发挥其作用。前者涉及到可选择利用的能源类型;后者涉及到它们如何在建筑中组织集成,最终达到节能的目的。
【参考文献】
饶戎.绿色建筑.北京:中国计划出版社,2008