关于建筑节能设计的探讨

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  摘要:随着经济社会的不断进步,我国建筑事业正处于快速发展阶段,以此同时,人们对生存的环境也越来越重视,作为走在社会前沿的建筑业,对生态环境的影响尤为重要。21世纪的建筑设计越来越注重生态环境的保护,越来越尊重生态环境,生态建筑也势必成为未来建筑的发展方向,结合当前国家可持续发展的理念和资源相对短缺的国情来看,在建筑设计中制定具有针对性的节能措施,是建筑行业未来发展趋势,本文分析了节能设计的重要性,对建筑节能设计的要点进行了初步的探讨。
  关键词:建筑节能;建筑设计
  一、建筑节能的涵义
  全面的建筑节能,就是建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物所使用的节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。全面的建筑节能是一项系统工程,必须由国家立法、政府主导,对建筑节能作出全面的、明确的政策规定,并由政府相关部门按照国家的节能政策,制定全面的建筑节能标准;要真正做到全面的建筑节能,还须由设计、施工、各级监督管理部门、开发商、运行管理部门、用户等各个环节,严格按照国家节能政策和节能标准的规定,全面贯彻执行各项节能措施,从而使每一位公民真正树立起全面的建筑节能观,将建筑节能真正落到实处。
  二、建筑节能设计重要的意义
  建筑节能是关系到我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。
  1、随着社会的发展,建筑设计虽然在图形学、构成学等方面都取得了重大的成果,但若从“可持续发展”的角度审视,它们大多是“高消耗”和“逆生态”的。现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质,造成大气污染和生态环境的破坏。因此,提倡建筑节能,减少污染物的排放能够改善生存环境,提高生活质量。
  2、在社会发展以人为本的今天,随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高,人们追求更加舒适的建筑生活环境。
  3、能源是人类生存与发展的基础,经济的发展依赖于能源的发展。能源问题已经成为全世界共同关注的问题,能源短缺也成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产、建筑施工直到建筑物的使用无时无刻不在消耗着能源。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注,进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要,因此推广节能减排的建筑设计技术势在必行。
  三、分析建筑节能设计的要点
  1、建筑规划设计
  建筑的规划设计是建筑设计的一个重要部分也是实现建筑节能的关键环节,主要包括布局、选址和形态,在规划设计中主要考虑建筑物的朝向与地形的结合等因素,以最大程度地利用自然通风、采光,形成有效遮阳,以及综合解决总图功能、外观独特性等多方面要求。
  (1)合理选址。建筑选址时应因地制宜,结合当地的气候、文化、经济、交通、能源供应等诸多因素进行综合分析,充分利用自然环境,以达到最为经济、合理的效果。建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因冬季冷气流在凹地易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内湿度所消耗的能量就会相应的增加,所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。
  (2)合理规划设计。以往的规划设计很少从节能的角度来指导设计,节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视,从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以,提倡建筑节能首先应该重视规划节能。建筑朝向、建筑间距等是规划节能设计的重点。建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向,利于自然通风,提高居住的舒适度。建筑间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提高,从而使建筑物与空气的热交换增加,有效降低建筑物的温度,从而降低建筑能耗。
  (3)合理设计建筑形态。建筑体型的变化直接影响建筑采暖空调的能耗大小。单位面积对应的外表面积越小,外围护结构的热损失越小。体型系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的建筑体积的比。
  2、建筑外围护结构设计
  围护结构的保温隔热性能直接影响建筑能否节能的主要因素之一。建筑的围护结构包括门、窗、墙、屋顶、遮阳设施等,它们的设计对建筑耗能、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有很大的影响。国外资料表明,提高围护结构保温隔热性能所增加的投资,完全可以由节省的能源费用来补偿,一般情况下改善维护结构节能性能所增加的费用仅为总投资的3~8%,而节约的能源可达20~40%。
  (1)门窗的节能。窗的传热系数比外墙、屋面等围护结构大得多,如住宅热损的35%是由于门窗与室外热交换造成的。根据中国不同地区的气候特点,可采用不同类型的玻璃。
  (2)墙体的节能。墙体是建筑外围护结构的主体,墙体的耗热量要占建筑采暖热耗的30%以上。因此,改善墙体的传热耗热量将明显提高建筑的节能效果。主要技术与措施有:改善砌体的保温隔热性能,即选用节能墙体材料。实心粘土砖存在着材料重、基础费用高、浪费土地资源的弊病;而混凝土空心砌块、页岩模数砖、加气混凝土砌块等,一方面减少了墙体自重,节省了建筑材料,另一方面由于空气的保温作用,大大提高了节能效果,因此在住宅墙体建筑中被积极采用。
  (3)屋顶的节能。平屋顶改为坡屋顶,坡屋顶的保温材料可采用喷涂泡沫、珍珠岩保温芯板等新型材料。芯板为柔性制品.适于带曲率的屋面。是非常理想的保温材料。不宜采用密度大、导热系数高、吸水性大的保温材料,宜采用导热系数小、蓄热性大的高效保温材料。
  3、新能源的利用
  在绿色节能建筑中,新能源的利用对节约传统能源起着非常重要的作用。现在能源危机在世界范围内得到了广泛的关注,大量使用太阳能、地热能、风能、生物能等非常规、可再生并且绿色无污染的能源成为发展的趋势,符合绿色建筑的理念和可持续发展的思想。
  以太阳能等可再生能源利用在建筑使用能耗中的所占比例或基于现状建筑二氧化碳排放平均水平上的减排贡献率来定义太阳能建筑,是符合当今社会和技术的发展现状。太阳能热水器的研究和生产已经成为国家重要的产业,太阳能发光发电,太阳能供热水,太阳能采暖,太阳能制冷空调,太阳能通风降温以及可控自然采光等高新技术也逐渐走进了建筑设计中,还有风能发电,生物物质的高效清洁利用,可再生能源的利用在一定程度上缓解了当前能源紧张的现状。太阳能吸收式制冷技术发展较早,目前已有运用在大型空调领域;太阳能灶也已经得到一定的推广应用。虽然以上种种技术已经对太阳能有了初步的了解和运用,但仍有待于人类开发研究探索。地热能的应用主要有:利用高温地热能发电或直接用于采暖供热和热水供应;借助地源热泵和地道风系统利用低温地热能。风能的利用较适用于多风海岸线、山区和易引起强风的高层建筑,在英国和香港已有成功的工程实例,但在建筑领域,较为常见的利用形式是自然通风方式。总体而言,新能源的利用规模还不大,总体技术上不完善,商品化程度也较低,仍需继续深入广泛地研究。
  四、结语
  随着当前能源环境问题日益加剧的前提下,建筑节能关乎到一个国家和社会可持续发展的重大举措,我国作为耗能大国,能耗的增量持续增加,由于节约能源和环境保护的紧迫性,作为耗能大户的建筑,其节能成为关系国计民生的重大问题,成为贯彻可持续发展战略的一个重要方面。作为建筑设计者的我们要有责任感、使命感,要不断提高对建筑节能设计规范的理解与把握,提高自身整体素质,把节能减排的观念认真落实到设计工作中去。
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