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摘要:目前,世界各国新型的生态住宅可谓方兴未艾,从可持续发展的角度出发,发展生态建筑在我国也必然是大势所趋。作为国家的重要产业,城镇住宅建设必将快速发展。所以,如果不抓住时机,及时把“生态理念”引入到住宅设计中,解决住宅节能和住区环境保护问题,将会对社会、经济、环境产生不可挽回的后果。本文主要论述了如何通过建筑设计和构造的一些处理方法,实现高效的自然通风、采光、隔热遮阳以及利用太阳能等以减少设备的配置与能耗。
关键字:太阳能;住宅;建筑一体化
生态建筑的兴起是建筑走向可持续发展的重要一步,通过建筑设计和构造的一些处理方法,实现高效的自然通风、采光、隔热遮阳以及利用太阳能等以减少设备的配置与能耗是最常用也最有效的节能办法。在建筑设计中如何最少程度的占有和消耗资源,用量最小且效率最高地使用能源,使建筑成为与自然和谐共生的绿色建筑。将建筑业这个传统的高消耗型发展模式转变为高效绿色型发展模式的任务已经是迫在眉睫。
1 可再生能源在生态建筑设计中的应用现状
1.1 风能的利用
良好的自然通风,既有利于改善室内的热舒适程序,也可减少开空调的时间,降低建筑物的实际使用能耗,因此在建筑单体设计和群体总平面布置时,尽可能地考虑自然通风是十分必要的。可现在有的楼盘本来自然通风良好,却将南向平台用玻璃密封起来,形成所谓“阳光房”,阻断自然通风,是达不到建筑节能设计标准要求的。在建筑设计中,往往采用全封闭的外围护体系,这是由于对能源问题缺乏足够的重视而造成的,建筑师在塑造舒适稳定环境时,完全依赖空调系统。事实上,依靠自然通风满足室内空间需求,不但可以节省大量的空调能耗,还能塑造一个较之以往更加健康的室内环境。因此在今后的住宅建筑设计中做为设计师应更多地考虑对自然风的利用。
1.2 太阳能的利用
我国具有丰富的太阳能资源,全国2/3以上的地区的全年太阳能辐射量大于5700MJ/(m2?a),全年日照时数大于2200h。建筑行业过去很长时间里,只注重建筑的功能和立面效果,基本没有参与太阳能利用的设计与施工,对其原理、设计方法不够了解,缺乏必要的基础设计参数,造成建筑的土建时就没有装置适当的预埋件,给太阳能装置的安装造成了一定的障碍,并在安装时可能损害建筑结构和增加建筑负荷;太阳能产业界只考虑太阳能设备的结构和性能,没有考虑将太阳能设备作为建筑物的有机组成部分与建筑相结合,使得太阳能集热设备的安装在建筑的外表面及屋顶形成了形式各异、杂乱无章的状态,外观与造型难以适应现代建筑的需求,建筑如何与太阳能设备很好的结合起来也已成为摆在我们眼前的事实。
2 可再生能源在生态建筑设计中的应用趋势
2.1 可再生能源——风能在生态建筑设计中的应用趋势
利用风压促进室内换气通风。首先在建筑规划布局时,应对建筑单体体量和建筑群体组合进行合理设计,利用建筑的向阳面和背阴面形成风压差,在建筑内部产生空气流动,促进室内气流循环,使建筑单体获得良好的自然通风效果。在城市建筑密集区,空气不易流通,可在建筑上设置捕风装置,利用风能垂直分布的特性和空气的烟囱效应诱导气流沿特定的路径运动,改善室内热环境,满足人体舒适度的要求。其次,单体建筑设计上。良好的室外风环境,不仅意味着在冬季风速太大时不会出现人们举步维艰的情况,还应该在炎热夏季保持室内自然通风。从这一点上来说,在规划设计中仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法显然是不够的。在实际的规划设计中,要获得良好的住区风环境,需要收集气象统计资料,并对建筑场地进行调研,掌握局部风环境的情况,通过调整建筑开口位置和高度,使得建筑物更多的房间获得良好的通风效果。
2.2 可再生能源——太阳能在生态建筑设计中的应用趋势
(1)太阳能热水系统。太阳能在建筑的应用形式主要是太阳能热水器,按照“十二五”规划,到2015年中国太阳能热水器拥有量将达4×108m2之多,1m2太阳能热水器每年就可节约标准煤130kg~150kg。为了实现太阳能利用与建筑一体化,太阳能集热器和太阳能光电板通常可以安装在建筑屋面、阳台、墙面下面就不同的安装部位进行讨论。一是屋顶部位。太阳能热水器安装在屋顶时位置较高,可形成自然水压,管路选择较灵活。相应集热器类型也有较大的自由度,自然循环式、强迫循环式和直流式均可。住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分,需要解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。就热水器的安装而言,平屋顶的优点是施工比较方便,集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况,集热器需排列整洁。而坡屋顶安装太阳能热水器,根据其坡度不同,可以直接将集热器安装在屋顶,也可以用支架安装,但都要做到不影响房屋的使用和外观。由于坡屋顶正常视高一般可见,集热器可以起到丰富其外观的作用。缺点是施工会牵扯到防水的问题,技术上相对复杂。二是墙面与阳台。在墙面或阳台安装太阳能热水器,可以减小管路的长度,对高层住宅安装极具优势。而且其位置往往处于立面的视觉焦点,可以成为立面构成的重要因素,这也更加符合一体化设计的思想。在墙面或阳台安装应尽量选择集热器与储水箱分离的系统,可以减小坠落伤人的概率。根据使用情况的不同,构件连接可以分为固定式和活动式两种情况。
(2)太阳能空调技术。太阳能空调的实现方式主要有两种。一是先实现光-电转换,再用电力驱动常规压缩式制冷机或家用空调和电冰箱进行制冷。这种方式简单,适用于一般家庭使用。二是利用太阳的热能驱动吸收式和吸附式制冷机进行制冷,这种制冷方式技术要求高,但成本低、无噪音、无污染。常用的吸收式制冷机根据吸收剂的不同,分为氨-水吸收式制冷和溴化锂-水吸收式制冷两种。它以太阳能集热器收集太阳能产生热水或热空气,再用太阳能热水或热空气代替锅炉热水输入制冷机中制冷。由于造价、工艺、效率等方面的原因,采用这种技术的太阳能空调系统一般适用于设有中央空调的大型民用建筑。设计中由于吸收式制冷机组体积较大,一般设置在地下室,太阳能集热器设在屋顶或墙面,设计中要注意使太阳能空调设备与建筑外观融为一体,达到建筑整体和谐美观的要求。使用太阳能空调的结果,既创造了室内宜人的温度,又能降低大气的环境温度,还减弱了城市中的热岛效应。
3 结束语
总之,我国作为世界能耗大国,对于发展可持续发展的生态建筑,减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法,同时也是节约的方法。因此,作为建筑师,更应从自身做起,从不同角度,依据建筑规范对节能进行优化设计,充分利用我国现有的自然条件,在改善人们居住环境的同时,充分挖掘节能潜力,从而实现节约能源,减少能源消耗。太阳能、风能等可再生能源在建筑上的有效应用,不仅可以代替资源有限的传统能源,而且可以减少污染物的排放,保护生态环境,它的开发和利用具有广阔的前景和深远的意义。
参考文献
[1]田蕾,秦佑国.可再生能源在建筑设计中的利用[J].建筑学报,2006,(2)
[2]張英魁,张正梅.可再生能源建筑应用技术及其发展前景[J].现代城市研究,2010,(2)
[3]张春枝,翁维安,张银安.可再生能源在武汉某住宅建筑中的应用分析[J].暖通空调,2009,(3)
[4]林树枝,胡建勤.可再生能源在建筑中应用的探索与实践[J].福建建设科技,2009,(3)
关键字:太阳能;住宅;建筑一体化
生态建筑的兴起是建筑走向可持续发展的重要一步,通过建筑设计和构造的一些处理方法,实现高效的自然通风、采光、隔热遮阳以及利用太阳能等以减少设备的配置与能耗是最常用也最有效的节能办法。在建筑设计中如何最少程度的占有和消耗资源,用量最小且效率最高地使用能源,使建筑成为与自然和谐共生的绿色建筑。将建筑业这个传统的高消耗型发展模式转变为高效绿色型发展模式的任务已经是迫在眉睫。
1 可再生能源在生态建筑设计中的应用现状
1.1 风能的利用
良好的自然通风,既有利于改善室内的热舒适程序,也可减少开空调的时间,降低建筑物的实际使用能耗,因此在建筑单体设计和群体总平面布置时,尽可能地考虑自然通风是十分必要的。可现在有的楼盘本来自然通风良好,却将南向平台用玻璃密封起来,形成所谓“阳光房”,阻断自然通风,是达不到建筑节能设计标准要求的。在建筑设计中,往往采用全封闭的外围护体系,这是由于对能源问题缺乏足够的重视而造成的,建筑师在塑造舒适稳定环境时,完全依赖空调系统。事实上,依靠自然通风满足室内空间需求,不但可以节省大量的空调能耗,还能塑造一个较之以往更加健康的室内环境。因此在今后的住宅建筑设计中做为设计师应更多地考虑对自然风的利用。
1.2 太阳能的利用
我国具有丰富的太阳能资源,全国2/3以上的地区的全年太阳能辐射量大于5700MJ/(m2?a),全年日照时数大于2200h。建筑行业过去很长时间里,只注重建筑的功能和立面效果,基本没有参与太阳能利用的设计与施工,对其原理、设计方法不够了解,缺乏必要的基础设计参数,造成建筑的土建时就没有装置适当的预埋件,给太阳能装置的安装造成了一定的障碍,并在安装时可能损害建筑结构和增加建筑负荷;太阳能产业界只考虑太阳能设备的结构和性能,没有考虑将太阳能设备作为建筑物的有机组成部分与建筑相结合,使得太阳能集热设备的安装在建筑的外表面及屋顶形成了形式各异、杂乱无章的状态,外观与造型难以适应现代建筑的需求,建筑如何与太阳能设备很好的结合起来也已成为摆在我们眼前的事实。
2 可再生能源在生态建筑设计中的应用趋势
2.1 可再生能源——风能在生态建筑设计中的应用趋势
利用风压促进室内换气通风。首先在建筑规划布局时,应对建筑单体体量和建筑群体组合进行合理设计,利用建筑的向阳面和背阴面形成风压差,在建筑内部产生空气流动,促进室内气流循环,使建筑单体获得良好的自然通风效果。在城市建筑密集区,空气不易流通,可在建筑上设置捕风装置,利用风能垂直分布的特性和空气的烟囱效应诱导气流沿特定的路径运动,改善室内热环境,满足人体舒适度的要求。其次,单体建筑设计上。良好的室外风环境,不仅意味着在冬季风速太大时不会出现人们举步维艰的情况,还应该在炎热夏季保持室内自然通风。从这一点上来说,在规划设计中仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法显然是不够的。在实际的规划设计中,要获得良好的住区风环境,需要收集气象统计资料,并对建筑场地进行调研,掌握局部风环境的情况,通过调整建筑开口位置和高度,使得建筑物更多的房间获得良好的通风效果。
2.2 可再生能源——太阳能在生态建筑设计中的应用趋势
(1)太阳能热水系统。太阳能在建筑的应用形式主要是太阳能热水器,按照“十二五”规划,到2015年中国太阳能热水器拥有量将达4×108m2之多,1m2太阳能热水器每年就可节约标准煤130kg~150kg。为了实现太阳能利用与建筑一体化,太阳能集热器和太阳能光电板通常可以安装在建筑屋面、阳台、墙面下面就不同的安装部位进行讨论。一是屋顶部位。太阳能热水器安装在屋顶时位置较高,可形成自然水压,管路选择较灵活。相应集热器类型也有较大的自由度,自然循环式、强迫循环式和直流式均可。住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分,需要解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。就热水器的安装而言,平屋顶的优点是施工比较方便,集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况,集热器需排列整洁。而坡屋顶安装太阳能热水器,根据其坡度不同,可以直接将集热器安装在屋顶,也可以用支架安装,但都要做到不影响房屋的使用和外观。由于坡屋顶正常视高一般可见,集热器可以起到丰富其外观的作用。缺点是施工会牵扯到防水的问题,技术上相对复杂。二是墙面与阳台。在墙面或阳台安装太阳能热水器,可以减小管路的长度,对高层住宅安装极具优势。而且其位置往往处于立面的视觉焦点,可以成为立面构成的重要因素,这也更加符合一体化设计的思想。在墙面或阳台安装应尽量选择集热器与储水箱分离的系统,可以减小坠落伤人的概率。根据使用情况的不同,构件连接可以分为固定式和活动式两种情况。
(2)太阳能空调技术。太阳能空调的实现方式主要有两种。一是先实现光-电转换,再用电力驱动常规压缩式制冷机或家用空调和电冰箱进行制冷。这种方式简单,适用于一般家庭使用。二是利用太阳的热能驱动吸收式和吸附式制冷机进行制冷,这种制冷方式技术要求高,但成本低、无噪音、无污染。常用的吸收式制冷机根据吸收剂的不同,分为氨-水吸收式制冷和溴化锂-水吸收式制冷两种。它以太阳能集热器收集太阳能产生热水或热空气,再用太阳能热水或热空气代替锅炉热水输入制冷机中制冷。由于造价、工艺、效率等方面的原因,采用这种技术的太阳能空调系统一般适用于设有中央空调的大型民用建筑。设计中由于吸收式制冷机组体积较大,一般设置在地下室,太阳能集热器设在屋顶或墙面,设计中要注意使太阳能空调设备与建筑外观融为一体,达到建筑整体和谐美观的要求。使用太阳能空调的结果,既创造了室内宜人的温度,又能降低大气的环境温度,还减弱了城市中的热岛效应。
3 结束语
总之,我国作为世界能耗大国,对于发展可持续发展的生态建筑,减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法,同时也是节约的方法。因此,作为建筑师,更应从自身做起,从不同角度,依据建筑规范对节能进行优化设计,充分利用我国现有的自然条件,在改善人们居住环境的同时,充分挖掘节能潜力,从而实现节约能源,减少能源消耗。太阳能、风能等可再生能源在建筑上的有效应用,不仅可以代替资源有限的传统能源,而且可以减少污染物的排放,保护生态环境,它的开发和利用具有广阔的前景和深远的意义。
参考文献
[1]田蕾,秦佑国.可再生能源在建筑设计中的利用[J].建筑学报,2006,(2)
[2]張英魁,张正梅.可再生能源建筑应用技术及其发展前景[J].现代城市研究,2010,(2)
[3]张春枝,翁维安,张银安.可再生能源在武汉某住宅建筑中的应用分析[J].暖通空调,2009,(3)
[4]林树枝,胡建勤.可再生能源在建筑中应用的探索与实践[J].福建建设科技,2009,(3)