試論建筑節能設計

試論建筑節能設計施劉芳安徽省輕工業(yè)設計院有限公司安徽省合肥市230000摘要:二十世紀中葉全球范圍的能源危機讓世人認識到了節能的重要性,建筑節能由此應運而生。節能的含義,最初的理解是節約傳統能源,而現在廣義的理解是開(kāi)發(fā)利用可持續發(fā)展能源和有效用能,以節能為核心技術(shù)的節能建筑,其本質(zhì)特征是,一方面加強建筑圍護結構的保溫隔熱性能,另一方面是研發(fā)利用新能源和可再生能源(太陽(yáng)能、水能、地能、天然氣等)。建筑節能,就是在保證室內熱舒適環(huán)境條件下,通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、合理利用、科學(xué)管理和經(jīng)濟結構合理化等途徑,采用新型保溫材料,把建筑在長(cháng)期使用中的采曖空調等能耗降下來(lái)關(guān)鍵詞:建筑節能與途徑;建筑節能設計、建筑節能技術(shù)現狀任何產(chǎn)品的更新都必須以技術(shù)作為基本前提,建筑節能的推廣普及亦離不開(kāi)基礎性的技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究。節能的技術(shù)體系應該還包括節能的新理論、新標準、新技術(shù)、新構造和新工藝等,應涉及建筑節能的設計、施工、評估、維護等環(huán)節如果把節能建筑當作一種特殊的產(chǎn)品,從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度出發(fā),節能建筑開(kāi)發(fā)各主要環(huán)節的相對獨立,也形成了建筑節能技術(shù)推廣普及的障礙。一方面是設計方、施工方不能在第一時(shí)間得到最先進(jìn)的節能產(chǎn)品,更沒(méi)有去研究、選擇、試驗新產(chǎn)品、新構造的精力和勇氣;而另一方面從建筑節能科研成果到建筑節能產(chǎn)品的轉化、從建筑節能產(chǎn)品的工廠(chǎng)生產(chǎn)到工地和應用都需要經(jīng)過(guò)較多的周折,源于科研、生產(chǎn)、建設等各環(huán)節聯(lián)系松散。部分地區現在推行的推薦產(chǎn)品、推薦圖集等做法很受建筑師歡迎,但其在產(chǎn)品覆蓋面、普及率以及實(shí)際應用上還有較大差距建筑節能作為一門(mén)綜合性學(xué)科,涉及到建筑、暖通、電氣、建材、環(huán)境、檢測、計算機應用等話(huà)多專(zhuān)業(yè)內容,是多學(xué)科的交叉和結合。建筑節能設計是節能建筑開(kāi)發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節,因此從國家到各地方,各級主管部門(mén)均將節能設計的專(zhuān)項審查作為一個(gè)十分重要的環(huán)節來(lái)抓。就目前的現狀而言,建筑設計階段最多考慮的是外圍護結構的節能計算。要讓建筑師在滿(mǎn)足建筑功能及造型要求的前提下,使規范中要求的諸如建筑朝向、窗地比、體形系數、外墻傳熱系數、外窗傳熱系數等一系列嚴格的控制數據同時(shí)得到滿(mǎn)足基本不可能,多數時(shí)候設計師只能求助于動(dòng)態(tài)方通過(guò)綜合節能指標的計算滿(mǎn)足規范的要求。而這個(gè)計算過(guò)程非常復雜,只能通過(guò)計算機進(jìn)行模擬,就目前國內使用較多的PKPM軟件來(lái),相關(guān)材料的選擇、參數的調整等必須委托專(zhuān)職的“高手”才能在短時(shí)間內得到一個(gè)符合要求的技術(shù)方案,節能計算幾乎成了少數“高手”的電腦數字游戲,而建筑師在整個(gè)過(guò)程中似乎很無(wú)助。而在節能材料施工方面,諸如墻體外保溫的防開(kāi)裂、限髙、貼面磚等一些技術(shù)難題的攻關(guān)緩慢,由此看來(lái),從建筑節能設計,到建筑節能材料、施工等各環(huán)節,技術(shù)開(kāi)發(fā)硏究還任重道遠,也需要國家及地方政府在建筑節能技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng )新方面加大政策支持力度。二、建筑節能設計的途徑一般有以下幾方面(一)、自然通風(fēng):從節能和舒適的角度考慮,自然通風(fēng)是設計中要注意的一個(gè)很重要的問(wèn)題,良好的自然通風(fēng),不僅有利于改善室內的熱舒適程度,而且還可減少空調運行的時(shí)間,有利于降低建筑物的實(shí)際使用能耗。在建筑設計中平面應避開(kāi)冬季主導風(fēng)向,充分利用春、夏、秋季涼爽時(shí)段的自然通風(fēng),通過(guò)被動(dòng)方式,利用室外氣流帶走室內產(chǎn)生的余熱,從而保證室內的熱舒適性,并縮短空調開(kāi)啟時(shí)間,達到節能的目的。二)、建筑朝向:朝向對建筑能耗的影響也十分重大。太陽(yáng)的輻射得熱在夏季會(huì )增加制冷負荷,在冬季則能降低采暖負荷。朝向選擇時(shí)應從當地氣象條件,地理環(huán)境,建筑用地等全面考慮,從節約用地的前提出發(fā),優(yōu)先采用本地區的最佳或接近最佳朝向,能柿多的日照,夏季避免過(guò)多的得熱,還應有利于自然通風(fēng),從長(cháng)期實(shí)踐經(jīng)驗來(lái)看,中國煤化工適宜CNMHG的建筑朝向,但在建筑設計時(shí)會(huì )受到各方面因素的制約,不可能都采用南向,就應因地制宜合理確定建筑朝向,以滿(mǎn)足節能與舒適的要求(三)、建筑體形系數:建筑體形系數是節能建筑設計特別要重視的問(wèn)題。何為體形系數?體形系數就是指建筑物的外表面積與外表面積所包圍的體積之比。建筑體形的變化,直接影響建筑采暖空調的能耗大小,體形系數越小,從降低能耗的角度出發(fā),應將體形系數控制在一個(gè)較低的水平,但過(guò)低的體形系數會(huì )壓制建筑設計師的創(chuàng )作靈感,平面布局受到限制,使建筑造型呆板,使用功能不能合理的安排,因此,在具體的設計過(guò)程中,須權衡利弊,合理確定建筑造型,凹凸面不要過(guò)多,盡可能減少建筑的外圍護面積避免體形變化過(guò)多而使體形系數增大,應將體形系數定在一個(gè)標準規定的范圍內,以減少建筑能耗。四)、圍護結枃的保溫隔熱:影響建筑能耗最直接的因素是建筑圍護結枃的保溫隔熱性能。建筑的圍護結構主要分為外墻、屋頂、門(mén)窗和地面。五)、外墻的保溫隔熱性能:由于外墻在整個(gè)建筑外包面積中占的比例最大,對建筑能耗的影響也最大。在嚴、寒地區冬季室內外溫差達30-60℃以上,墻面傳熱造成的熱損失非?？捎^(guān)。因此墻體的保溫隔熱是建筑節能的一個(gè)重要部分。在設計時(shí)應控制墻體的傳熱系數,采用保溫性能好的砌體,如加砌混凝土自保溫砌體,也可采用多層復合墻體,根據保溫層位置的不同,復合墻體可分為外保溫、內保溫、及夾心保溫墻體,每種保溫形式有各自的公有制點(diǎn)外墻內保溫和自保溫由于結構的原因很難消除冷橋熱橋,而采用外保溫,則由于保溫層覆蓋信整個(gè)外墻面而有利于避免冷橋熱橋的產(chǎn)生,內保溫還會(huì )受二次裝修的影響,并占用室內空間,國家已開(kāi)始限制在居住建筑內使用它,但對于少量使用的墻體內保溫是合理的。夾心保溫是兩側為墻體材料中間為保溫材料,這種材料有利于其內外裝修的優(yōu)點(diǎn)。另一方面,外墻外保溫體系可以保護主體結構,延長(cháng)建筑物使用壽命,也可以方便地對舊有建筑物進(jìn)行節能改造,從長(cháng)遠來(lái)看,外保溫的優(yōu)越性明顯高于其它形式,因此外墻應優(yōu)先采用外保溫來(lái)達到節能目的。(六)、屋面的保溫隔熱性能:屋頂在整個(gè)建筑圍護結構中所占的比例雖然遠低于外墻,但對頂層房屋而言,卻是比例最大的圍護結構,其保溫隔熱性能的好壞,直接影響頂層房屋的室內熱環(huán)境與建筑能耗,與外墻一樣,也應控制傳熱系數,采用高效保溫材料作為屋面的保溫層,根據保溫層的位置分內外保溫,一般屋面大多采用外保溫,傳統的做法是保溫層設在防水層內,現在更科學(xué)的做法是保溫層設在防水層外的倒置式保溫屋面,既提高防水層的耐久性,又達到保溫隔熱效果。七)、外窗的保溫隔熱性能:在建筑圍護結構中,與墻體,屋面相比,門(mén)窗(包括玻璃幕墻)的熱工性能最差,是影響室內環(huán)境與建筑能耗最主要的因素之一。為改善門(mén)窗的保溫隔熱性能可以采用提髙門(mén)窗的氣密性,控制窗墻面積比,窗框采用斷熱金屬型材,増加門(mén)窗層數,玻璃使用中空隔熱防輻射玻璃等措施來(lái)提高門(mén)窗的保溫隔熱性能,另外采取有效的遮陽(yáng)設施對降低太陽(yáng)輻射對建筑能耗的影響非常有益。(八)、地面的保溫:地面及樓板下方為室外或不采暖房屋時(shí),樓面也應采取保溫措施。地下室外墻及地面的保溫往往是容易被遺忘和忽略的,但事實(shí)上它對保溫節能及提高舒適度都有一定的作用,因此應當根據計算選用一定厚度的防水保溫材料對其進(jìn)行保溫。(九)、采暖系統的節能:城市供暖實(shí)行城市集中供暖和區域供暖,合理提高鍋爐的負荷,改善鍋爐運行效率,采用管網(wǎng)水平衡技術(shù),以及加強供熱管道保溫,可以大大提高熱效率。除此之外,應該運用高技術(shù)成果開(kāi)發(fā)高效節能的建筑設備,利用可再生能源,充分提高采暖空調系統的用能效率,從而節約能源結束語(yǔ)節能建筑的開(kāi)發(fā)建設不僅可為人們提供更舒適的生產(chǎn),熱生活環(huán)境,還對整個(gè)國家的能源安全具有非常重要的意義。隨著(zhù)我國城鎮化建設的快速推進(jìn),由于人市計環(huán)愔和能源的巨大影響,要保證我國的快速與可持續發(fā)展,全面推行建筑節能d中國煤化工CNMHG系列法令,法規也顯示出政府在積極推行建筑節能方面的堅決態(tài)度。我國地域廣闊,建筑總量巨大,但節能建筑剛剛起步,涉及諸多環(huán)節,需要各方面大力配合,隨著(zhù)建筑節能工作的開(kāi)展,以及人們對改善建筑熱環(huán)境的迫切要求,建筑節能技術(shù)必將得到迅速發(fā)展中國煤化工CNMHG