建筑学中节能设计的探索与思考

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  摘 要:建筑节能设计是一项非常复杂的系统工作,从建筑本身技术到建筑用材料产品、建筑热环境用设备等都存在着节能潜力。因此,建筑节能设计应是在保证其使用功能、建筑质量的前提下,采取各种有效的节能技术与管理措施,减少建筑的能耗。本文从建筑节能的重要性出发,探讨了节能设计的具体思路,以供大家参考借鉴。
  关键词:建筑节能;节能设计
  引 言
  节约能源已经成为当前建筑业发展需要关注的问题之一,无论在建筑物的规划、设计、新建、改造等方面都必须要落实执行建筑节能标准,采用节能型的技术以及产品,有效控制能量的消耗,节约使用能源,提高能源的利用效率。
  1 建筑节能的重要性
  随着我国城市化建设进程的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积中绝大部分为高能耗建筑,且每年新建建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。因此,建筑设计节能势在必行。
  2 建筑节能设计的思路
  能源是我们生存的必须条件,面临能源短缺问题我们必须找出节约能源的具体措施,拓宽建筑节能设计思路,从建筑规划以及建筑本身设计上考虑,采取有效的节能方法,这样就能避免能源的大量消耗。
  2.1 建筑规划设计上满足节能
  在建筑规划的初期,着重考虑建筑的体型、体量、朝向、间距、绿化配置等各方面的因素对节能所产生的各种影响,使建筑规划设计到达最优化,以达到改善热环境的目的。
  而在建筑的平面布局上,建筑的朝向是十分重要的。在冬季要确保有适量的阳光射入建筑的室内,这样就可以避免冷风吹入室内。在夏天的时候,则要尽量减少太阳直射入到的室内,同时要确保室内要有良好的通风条件。从建筑规划设计上考虑节能具体措施就是:在建筑设计之中,应该减少建筑物外表的面积,必须要做到适当的控制建筑体形的系数,这也就是建筑物外表的总面积和其所包围建筑的体积的比值。从节能和热环境两方面考虑,建筑物应避免东西向,以南北向或接近南北向为好。若不能都为南北向,应将主要房间设在冬季背风和朝阳的部位,以减少围护结构散热量的影响。同时应当重视建筑造型的规整,对于住宅就要采用多单元的一字的造型,尤其是采暖的住宅的建设,应该增加一些层数,这样就能避免建造的单元少,尤其是对于点式平面的那些低层的住宅建筑。
  2.2 建筑本身设计满足节能
  (1)建筑设计手法与建筑节能存在的紧密关系,建筑本身的形体方面就对建筑节能产生影响。根据公式可知,建筑物的体形S是建筑物所接触的室外大气,外表面积FO和建筑所包围的体积VO之间的比值,也就是S=FO/VO,建筑物的体形在实质上,也就是指单位建筑的体积所分摊到的外表的面积。体积比较的小和体形很复杂的建筑,以及那些平房和低层的建筑,体形的系数会比较的大,这样对节能就会有不利的影响。从基本公式中可表明,建筑体形系数的大小对于建筑的能耗有显著影响。根据研究结果表明,如果建筑的体形系数要是增加了0.01。那么耗热量的指标就会随之而增加2.5%。因此,建筑本身设计上的建筑节能,首先就应当控制建筑体形的系数,在夏热冬冷的地区,条形的建筑的体形系数在规定上不能超过0.35,而点式的建筑的体形系数在规定上不能超过0.4。因此,我们在设计中,必须要考虑到建筑体形系数的优化。
  (2)另外,建筑外墙设计不但起到美观的作用,同时其是建筑保温隔熟的很关键的部件。建筑外墙的节能设计,是建筑节能设计中的一个很重要的环节,因为对于一般的多层的居住建筑而言,外墙的面积通常要占到外围护结构面积的大约45%左右,楼梯间墙要占到大约23%。使建筑的外墙体很大的一部分和外界直接接触。同时,建筑的墙体的能量消耗,大约要占整个建筑外围护结构能源消耗量的49%左右,因此外墙在室内外热的交换过程中有很重要的地位,加强外墙的保温以及隔热方面的性能,对于提高整个建筑节能有着很重要的作用。
  2.3 围护结构设计满足节能
  建筑围护结构组成部分如屋顶、外墙、门和窗、遮阳等设计对建筑能耗与用户所处热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3~6%,而节能却可达20~40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传入室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑冷、热消耗。
  2.3.1 屋顶节能设计
  屋顶作为建筑围护结构节能重点之一,结合实践,建议对于屋面节能设计措施可采取如下:屋面保温层适宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;屋面保温层适宜选取吸水率较大的保温材料,以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。另外为了有效地保证屋面隔热降温,可设计架空通风、屋顶蓄水或定时喷水、屋顶绿化等。如针对南方地区夏季太阳辐射强度大,为了有效地确保大量辐射热侵入室内,在屋顶设高效隔热层,可有效减少空调耗能。
  2.3.2 墙体节能设计
  墙体是建筑外围护结构的主体,其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。如果只设计单一墙体材料则难以满足保温、隔热要求,而针对目前复合墙体在建筑节能中的应用,因而要达到墙体节能效果,则可采取空心砖墙及其复合墙体技术。
  2.3.3 窗户节能设计
  外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。其节能措施有。
  (1)控制住宅窗墙比   住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,《民用建筑节能设计标准》对不同地区、不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定。
  (2)改善住宅门窗的保温隔热性能
  户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷、热桥,可设置双层玻璃或三层玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,低辐射玻璃;合理地设计可开启的窗扇面积,保证室内自然通风和降低室外冷风的直接渗透。
  (3)设置“温度阻尼区”
  所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在北方地区住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上入孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
  2.4 充分利用自然能源
  2.4.1 太阳能在建筑节能中使用
  太阳作为被建筑利用的可再生能源,其资源丰富而且可免费得到的大自然能源,在使用其过程中对环境无任何污染。太阳能与建筑结合为人们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。在建筑中采取主动式太阳能,建筑通过高效集热装置来收集获取太阳能,然后由热媒将热量送入建筑物内的建筑形式。
  2.4.2 地热能在建筑节能中使用
  由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度,远高于冬季的室外温度,又低于夏季的室外温度,因此可通过采用地热能来为人类服务。而目前应用最多的是地源热泵,其可克服空气源热泵的技术障碍,且效率更高。
  3 结束语
  总之,建筑节能是国家发展的基本国策之一,全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用,缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾,有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展。
  参考文献
  [1]杨秋荣.几种主要建筑节能技术的发展现状和应用前景[J].节能,2011,(06).
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  [3]杨玲.建筑节能技术的发展现状和前景[J].甘肃冶金,2008,(01).
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