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[摘 要]建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。在发达国家,适宜的室温已经成为一种基本的需要。近几年住宅节能的重要意义已逐步受到建筑师重视,如何在住宅建筑设计中,更好地利用自然能源,提高住宅建筑中能源利用效率,则是建筑师需要探讨的课题。本文在此从单体构造方面对于建筑节能设计做了一定的研究。
[关键词]节能 设计 构造
中图分类号:TU201.5 文献标识码:T 文章编号:1009―914X(2013)22―0461―01
一、建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外,通过对建筑各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗、梁柱等)的造型、结构、材料等方面加以进一步优化设计,充分利用建筑建筑材料自身特性的有利条件,减少能耗和改善室内微气候环境,从而达到节能的效果。具体有以下五个方面:
1、楼板的节能设计
主要是利用其结构中空空间,以及对房间顶板的吊顶造型加以设计利用。如将循環水管布置预制楼板的中空孔中或现浇板面上,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
2、建筑外围墙体的节能设计
墙体是建筑室内与外部空间接触面积很大,容易造成室内能量损失的部位。墙体的节能设计,除了适应不同地区的气候条件,正常做好墙体保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在改善微气候环境条件的特殊构造上,如寒冷地区的夹心墙体设计、被动式太阳房中各种蓄热墙体(如水墙)设计以及国外较多采用的导风墙体设计。如,在马来西亚,杨经文设计的槟榔屿州MennaruUmno大厦外墙中,则外加了一种“捕风墙”的特殊构造设计,在建筑两侧设阳台开口,开口两侧外墙上布置两片挡风墙,使两通风墙形成喇叭状的口袋,将风捕捉到阳台内,然后通过阳台门的开口大小控制进风量,形成“空气锁”,可以有效地控制室内通风。
3、建筑门窗的节能设计
门窗属于围护结构中的一个重要部位,门窗设计对节能设计有着重大的意义。门窗的节能途径主要是通过减少传热量、太阳能辐射和渗透量这三方面来考虑,加强节能玻璃和窗框技术的推广。塑钢门窗就是其中的一种,利用塑钢门窗可以实现节能,塑钢门窗具有防噪隔声功能强、空气渗透量小和防渗能力强的优势。长期以来,我国的建筑设计行业过于片面强调减轻结构和降低成本,导致设计领域在节能设计出现偏差,者主要表现在削弱维护结构,降低了外围护墙的隔热水平。因此,要注重门窗的节能设计技术。
4、建筑物围护结构细部的节能设计
细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:
4.1热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施,热桥部位主要指建筑外维护结构中热量传递较快的钢筋混凝土梁、柱、架空楼板等部位。
4.2外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施。
4.3窗口外侧四周墙面应进行保温处理。
4.4门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵。
4.5门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂,影响门、窗的热工性能。
4.6采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙,应填充保温材料。
5、屋顶的节能设计
5.1构造保温隔热层
保温隔热层的作用是通过提高屋顶围护结构本身的热惰性来提高建筑的隔热能力,保温层材料一般选用聚苯板或再生聚苯板。设计有隔热层的通屋顶具有较好的隔热性能,根据统计比无隔热层屋顶表面温度低7℃左右。另外,在屋顶上开通风屋脊或在通风平屋顶上设置一定高度的通风帽而造成进出风口高度差,也可以起到类似的作用。
5.2植被屋顶
开辟屋顶花园,种植花卉美化环境的同时,还可以利于屋顶的保温隔热。植被屋顶是指在钢筋砼屋面板上铺上一定厚度的土壤种植植被,利用植物的蒸腾作用光合作用以及一定的遮挡作用,来减少太阳辐射对建筑的影响。于此同时土壤层同样能保持一定水份,拥有一定的蓄热能力。在使用该方法时应当注意屋顶的土壤层不能太厚,减少屋顶的承重。
5.3蓄水屋面
我们都知道水的比热容较大,正是利用该特性可以在平坦的屋顶上存储高度为3-5cm左右的水层,能起到很好的隔热效果,这种方法的优势是不论在气候干燥还是湿热的地区都有显著效果。另外需要注意蓄水高度应当根据当地的气象资料,考虑到降水以及蒸发,其实保持在合适的高度。
二、合理的建筑空间设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件,达到节能目的。如在北方寒冷地区的住宅设计中,就经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧,形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”,从而达到节能及保证使用频率较多房间的舒适度的目的;在有采暖空调房间的建筑里,尽量将采暖空调房间集中布置,以避免在采暖空调房间与非采暖空调房间之间发生大面积的能量交换,造成大量能量浪费。国外,在印度柯里亚的管式住宅及干城章嘉公寓楼的设计中,设计师通过对不同需求空间的竖向分隔,达到了极佳的通风降温效果。
三、选用建筑节能材料
合理选用建筑节能材料也是全面实现建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料会不断被研制出来并应用到建筑设计中去,更好地起到了节能作用。如新型保温材料、防水材料在墙体、屋面构造中的应用,达到了更好的保温防潮效果;新型隔热玻璃和框体材料在建筑外门窗中的应用,起到了更好的隔热降耗效果;采用可调节的铝材遮阳板,达到遮阳的目的。另一方面,要结合当地的实际情况,发掘出一些地方节能材料,更好地应用到建筑节能中去。
四、建筑绿化设计与噪音控制
当前,我国经济正处在快速发展时期,城市污染程度同时处在高峰期。危害人类的各种有毒气体大量增加,使城市居民深受其害。不但降低劳动生产率,还使人的劳动年限和寿命缩短。该问题的根本解决方法就是减少和最终消灭污染源。但是由于经济和技术的限制,还需一定的时间和过程。植物是人类生存环境的创造者,植物是改善城市环境不可缺少的重要工具,城市绿化在各行各业中是唯一以“自然更新”方式净化环境的有效方法。我国政府把保护环境、绿化祖国作为一项基本国策,建设部制定了《城市绿化规划建设指标》,规定城市绿地率2000年达到25%,2010年达到30%。我国有许多城市环境污染十分严重,为了使生态尽可能趋于平衡,其绿化覆盖率必须大大高于这一临界幅度,这样才能有效地改善城市环境。扩大绿地面积改善城市生态环境是一种非常重要的、有效的方式。
绿化可以调节温度,尤其是可以降低夏季温度,树木枝叶形成浓荫可以遮挡太阳辐射和地面、墙面和相邻物的反射热。不同的树种其生态作用和效益也不相同。有的相差很大,因此为了提高绿地的生态效益就必须选择那些与各种污染气体相对应的抗性树种和生态效益较高的树种。比如东北地区综合生态效益好的乔木树种有:柳树、榆树、银杏、杨树等。在大气污染严重的情况下,首先要选择抗污染能力强的树种,这样对改善城市的生态效益能起到关键作用。
在噪声源与建筑之间的大片草坪或是种植由高大常绿乔木与灌木组成的足够宽度且浓密的绿化带,是减弱噪声干扰的措施之一。值得注意的是,当运用绿化来防止和减少噪声对建筑的干扰时,应考虑到噪声的衰减量是随植物的配置方式、树种及噪声的频率范围的变化而变化的。一般来说,绿化对于低频噪声的隔声能力优于高频,混植林带的隔声能力优于纯植物带,而植物本身的吸声能力一般以叶面粗糙、面积大、树冠浓密的为强。在建筑绿化布置方法上,临街绿化对减噪的作用较大。
五、结束语
建筑节能是一项长期而艰巨的任务,涉及规划、设计、施工、材料、物理、暖通空调、使用维护和运行管理等方面,它的推进需要各级政府行政主管部门、建筑从业单位共同努力。要解决建筑能耗问题,根本出路是坚持开发和节约并举、节约优先的方针,大力推进节能降耗,提高能源利用效率。
[关键词]节能 设计 构造
中图分类号:TU201.5 文献标识码:T 文章编号:1009―914X(2013)22―0461―01
一、建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外,通过对建筑各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗、梁柱等)的造型、结构、材料等方面加以进一步优化设计,充分利用建筑建筑材料自身特性的有利条件,减少能耗和改善室内微气候环境,从而达到节能的效果。具体有以下五个方面:
1、楼板的节能设计
主要是利用其结构中空空间,以及对房间顶板的吊顶造型加以设计利用。如将循環水管布置预制楼板的中空孔中或现浇板面上,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
2、建筑外围墙体的节能设计
墙体是建筑室内与外部空间接触面积很大,容易造成室内能量损失的部位。墙体的节能设计,除了适应不同地区的气候条件,正常做好墙体保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在改善微气候环境条件的特殊构造上,如寒冷地区的夹心墙体设计、被动式太阳房中各种蓄热墙体(如水墙)设计以及国外较多采用的导风墙体设计。如,在马来西亚,杨经文设计的槟榔屿州MennaruUmno大厦外墙中,则外加了一种“捕风墙”的特殊构造设计,在建筑两侧设阳台开口,开口两侧外墙上布置两片挡风墙,使两通风墙形成喇叭状的口袋,将风捕捉到阳台内,然后通过阳台门的开口大小控制进风量,形成“空气锁”,可以有效地控制室内通风。
3、建筑门窗的节能设计
门窗属于围护结构中的一个重要部位,门窗设计对节能设计有着重大的意义。门窗的节能途径主要是通过减少传热量、太阳能辐射和渗透量这三方面来考虑,加强节能玻璃和窗框技术的推广。塑钢门窗就是其中的一种,利用塑钢门窗可以实现节能,塑钢门窗具有防噪隔声功能强、空气渗透量小和防渗能力强的优势。长期以来,我国的建筑设计行业过于片面强调减轻结构和降低成本,导致设计领域在节能设计出现偏差,者主要表现在削弱维护结构,降低了外围护墙的隔热水平。因此,要注重门窗的节能设计技术。
4、建筑物围护结构细部的节能设计
细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:
4.1热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施,热桥部位主要指建筑外维护结构中热量传递较快的钢筋混凝土梁、柱、架空楼板等部位。
4.2外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施。
4.3窗口外侧四周墙面应进行保温处理。
4.4门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵。
4.5门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂,影响门、窗的热工性能。
4.6采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙,应填充保温材料。
5、屋顶的节能设计
5.1构造保温隔热层
保温隔热层的作用是通过提高屋顶围护结构本身的热惰性来提高建筑的隔热能力,保温层材料一般选用聚苯板或再生聚苯板。设计有隔热层的通屋顶具有较好的隔热性能,根据统计比无隔热层屋顶表面温度低7℃左右。另外,在屋顶上开通风屋脊或在通风平屋顶上设置一定高度的通风帽而造成进出风口高度差,也可以起到类似的作用。
5.2植被屋顶
开辟屋顶花园,种植花卉美化环境的同时,还可以利于屋顶的保温隔热。植被屋顶是指在钢筋砼屋面板上铺上一定厚度的土壤种植植被,利用植物的蒸腾作用光合作用以及一定的遮挡作用,来减少太阳辐射对建筑的影响。于此同时土壤层同样能保持一定水份,拥有一定的蓄热能力。在使用该方法时应当注意屋顶的土壤层不能太厚,减少屋顶的承重。
5.3蓄水屋面
我们都知道水的比热容较大,正是利用该特性可以在平坦的屋顶上存储高度为3-5cm左右的水层,能起到很好的隔热效果,这种方法的优势是不论在气候干燥还是湿热的地区都有显著效果。另外需要注意蓄水高度应当根据当地的气象资料,考虑到降水以及蒸发,其实保持在合适的高度。
二、合理的建筑空间设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件,达到节能目的。如在北方寒冷地区的住宅设计中,就经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧,形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”,从而达到节能及保证使用频率较多房间的舒适度的目的;在有采暖空调房间的建筑里,尽量将采暖空调房间集中布置,以避免在采暖空调房间与非采暖空调房间之间发生大面积的能量交换,造成大量能量浪费。国外,在印度柯里亚的管式住宅及干城章嘉公寓楼的设计中,设计师通过对不同需求空间的竖向分隔,达到了极佳的通风降温效果。
三、选用建筑节能材料
合理选用建筑节能材料也是全面实现建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料会不断被研制出来并应用到建筑设计中去,更好地起到了节能作用。如新型保温材料、防水材料在墙体、屋面构造中的应用,达到了更好的保温防潮效果;新型隔热玻璃和框体材料在建筑外门窗中的应用,起到了更好的隔热降耗效果;采用可调节的铝材遮阳板,达到遮阳的目的。另一方面,要结合当地的实际情况,发掘出一些地方节能材料,更好地应用到建筑节能中去。
四、建筑绿化设计与噪音控制
当前,我国经济正处在快速发展时期,城市污染程度同时处在高峰期。危害人类的各种有毒气体大量增加,使城市居民深受其害。不但降低劳动生产率,还使人的劳动年限和寿命缩短。该问题的根本解决方法就是减少和最终消灭污染源。但是由于经济和技术的限制,还需一定的时间和过程。植物是人类生存环境的创造者,植物是改善城市环境不可缺少的重要工具,城市绿化在各行各业中是唯一以“自然更新”方式净化环境的有效方法。我国政府把保护环境、绿化祖国作为一项基本国策,建设部制定了《城市绿化规划建设指标》,规定城市绿地率2000年达到25%,2010年达到30%。我国有许多城市环境污染十分严重,为了使生态尽可能趋于平衡,其绿化覆盖率必须大大高于这一临界幅度,这样才能有效地改善城市环境。扩大绿地面积改善城市生态环境是一种非常重要的、有效的方式。
绿化可以调节温度,尤其是可以降低夏季温度,树木枝叶形成浓荫可以遮挡太阳辐射和地面、墙面和相邻物的反射热。不同的树种其生态作用和效益也不相同。有的相差很大,因此为了提高绿地的生态效益就必须选择那些与各种污染气体相对应的抗性树种和生态效益较高的树种。比如东北地区综合生态效益好的乔木树种有:柳树、榆树、银杏、杨树等。在大气污染严重的情况下,首先要选择抗污染能力强的树种,这样对改善城市的生态效益能起到关键作用。
在噪声源与建筑之间的大片草坪或是种植由高大常绿乔木与灌木组成的足够宽度且浓密的绿化带,是减弱噪声干扰的措施之一。值得注意的是,当运用绿化来防止和减少噪声对建筑的干扰时,应考虑到噪声的衰减量是随植物的配置方式、树种及噪声的频率范围的变化而变化的。一般来说,绿化对于低频噪声的隔声能力优于高频,混植林带的隔声能力优于纯植物带,而植物本身的吸声能力一般以叶面粗糙、面积大、树冠浓密的为强。在建筑绿化布置方法上,临街绿化对减噪的作用较大。
五、结束语
建筑节能是一项长期而艰巨的任务,涉及规划、设计、施工、材料、物理、暖通空调、使用维护和运行管理等方面,它的推进需要各级政府行政主管部门、建筑从业单位共同努力。要解决建筑能耗问题,根本出路是坚持开发和节约并举、节约优先的方针,大力推进节能降耗,提高能源利用效率。