建筑節能設計

建材世界2014年第35卷第4期doi:10.3963/j.isn.1674-6066.2014.04.027建筑節能設計徐秀麗,楊春輝(中國建材國際工程集團有限公司,深圳518054)摘要:建筑節能設計是一項系統龐雜且涉及廣泛的工程,也是建筑可持續發(fā)展的重要發(fā)展方向,涉及方方面面問(wèn)題。該文從建筑群規劃、國護結構設計、新能源利用等方面著(zhù)手設計,進(jìn)一步降低不可再生能源消耗,促進(jìn)我囯建筑可持續發(fā)展。關(guān)鍵詞:建筑群規劃;圍護結構節能技術(shù);建筑節能新技術(shù)Design of Building Energy Conservation DesignXU Xiu-liYANG Chunh(China Triumph International Engineering Group Co, Ltd, Shenzhen 518054, ChinaAbstract: The building energy conservation design is a complicated system engineering, and also is an important re-rch topic of building sustainable development, involving all problems aspects. From complex plan, retaining structures design to new energy using, this paper reduces consumption of non-renewable energy and promotes the sustaiable development of our country buildingKey words: complex plan: retaining structure energy conservation technology; building energy conservation new建筑節能這個(gè)新興的課題,在建筑設計中要求也日益提高。節能建筑不僅可以使室內的環(huán)境質(zhì)量有所提高,還對環(huán)境氣候起著(zhù)一定的積極作用。起初的建筑只是一個(gè)遮風(fēng)避雨的場(chǎng)所,隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步、人們生活質(zhì)量的提高,對建筑的更高要求則是舒適度。而建筑的節能設計,是在滿(mǎn)足建筑物舒適度的同時(shí),要合理的使用建筑材料,盡可能運用節能型材料,進(jìn)一步降低建筑的冷熱損失。建筑節能設計實(shí)際上就是建筑節能技術(shù)的體現。一個(gè)國家是否先進(jìn),其中一個(gè)主要標志是節能技術(shù)的發(fā)展水平。我國的國策—可持續發(fā)展是否能順利實(shí)現,其主要取決于新興能源的利用和開(kāi)發(fā)。我國建筑節能起步較晩,從建筑的能耗角度,發(fā)達國家髙端能耗普遍比我國低很多。以1999年為例,美國各種能源消耗總量占全球的26%,其中建筑耗能已接近我國能源消耗總量。美國人口是我國人口的22%,假若我國人均建筑耗能水平達到美國人均水平,那么全球總耗能的40%是我國建筑能耗總量,這是難以想象的。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的飛速增長(cháng),人們對室內環(huán)境舒適度的要求越來(lái)越高,建筑節能同樣是以人的舒適和健康為基礎因此,建筑節能新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用,可以降低建筑物對不可再生能源的消耗。要達到建筑物的節能需求,應該盡可能降低建筑物室內能源總需求量,同時(shí)要大力開(kāi)發(fā)和利用一些可再生新能源,從而達到節能效果。建筑節能從以下幾個(gè)方面著(zhù)手1建筑群的規劃、設計建筑節能設計,首先從建筑群的規劃入手。建筑師要從上今中發(fā),要與能源、環(huán)境、設備、結構等各個(gè)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)家緊密配合,摒除對建筑傳統能源的亻中國煤化工CNMHG潮的設計理念,如微排建筑、低能耗建筑、零能建筑、綠色建筑等收稿日期:2014-06-16作者簡(jiǎn)介:徐秀麗(1982-),工程師.E-mail:xxl(@chief.net100建材世界2014年第35卷第4期在過(guò)去的建筑規劃設計方案中,建筑師注重的只是建筑的容積率以及各建筑間的間距是否滿(mǎn)足日照要求,整個(gè)建筑群的空間形態(tài)以及建筑物與地理環(huán)境是否協(xié)調,卻很少考慮建筑物是否節能,建筑材料是否使用環(huán)保材料。而節能環(huán)保意識只是在建筑單體的設計階段才被重視,這就出現了一些單體建筑很難解決的問(wèn)題在節能設計中,首先是合理選址、合理利用自然環(huán)境。根據建筑群體周?chē)臍夂驐l件,結合建筑物本體所在的氣候環(huán)境特點(diǎn),在設計過(guò)程中,要著(zhù)重考慮利用地勢和周邊地理環(huán)境塑造出良好的建筑室內微氣候這樣可以減少使用建筑材料?，F代眾多行業(yè)中,一些住宅投資方要求最大限度的利用土地,爭取更高的投資回報,要求設計師把地塊按照最大的容積率布置整個(gè)用地,這種最大容積率布置會(huì )使住宅的舒適度降低,通風(fēng)不好,尤其是在夏季。住宅房間內部聚積的熱量很難散失,只能采取措施降溫,極大的增加建筑物的耗能當前的許多住宅為了建筑造型犧牲了內部功能,窗戶(hù)面積開(kāi)的過(guò)大,增加了冷熱損失,嚴重影響了建筑物的通風(fēng)和隔熱。這些不良影響都是由于在設計中忽略了通風(fēng)所致設計建筑時(shí),整體建筑的體量和朝向是合理設計應該把握的主要方向。合理的建筑體形不僅可以獲得良好的室內微環(huán)境,還可以降低能耗。因此,我國標準規范也規定了建筑的體形系數要求。2圍護結構節能技術(shù)建筑從發(fā)展伊始,其功能即為保溫和隔熱。隨著(zhù)現代建筑的發(fā)展,此功能也在不斷向前發(fā)展,除了更好的完成建筑內外冷熱交換之外,還極大的降低了能耗量。目前圍護結構的節能技術(shù)取得了相當大的成果,更具時(shí)代意義,也更明晰了圍護結構在建筑體系中的巨大作用對于一棟建筑來(lái)講,圍護結構與建筑的冷熱損失息息相關(guān),以多層住宅中的6層磚墻、混凝土梁樓板結構為例,如北京地區建筑全部熱損失的76%是圍護結構所產(chǎn)生的,而哈爾濱地區全部熱損失的70%是圍護結構所產(chǎn)生的。因此,圍護結構的處理安置是減少能量損失的關(guān)鍵。因此,節能從改變圍護結構的傳熱量開(kāi)始——減小其傳熱系數。例如,采用熱阻大的材料,或者附帶保溫層的材料作為圍護結構的材料,降低窗墻比等措施減少熱量的傳導。采用中空玻璃,同時(shí)采用閉孔的空心材料以減小空氣對流。不同性質(zhì)的建筑應根據不同的環(huán)境條件及經(jīng)濟條件等外因,綜合考慮后采取不同的措施般情況下,增加圍護結構的費用只是總造價(jià)的4%左右,而節能效果卻能增加近30%。這樣既改善了圍護結枃的傳熱系數,又降低了建筑的冷熱損失,達到了冬季保溫、夏季隔熱的效果。目前,圍護結構的節能技術(shù)主要體現在墻體、門(mén)窗、屋頂等幾個(gè)方面2.1墻體的節能技術(shù)在建筑的節能設計中,首先要考慮的是建筑墻體節能技術(shù),傳統設計方法通過(guò)重置材料只靠増加厚度來(lái)達到保溫的目的,已經(jīng)達不到如今對能耗的要求,因此出現了復合墻體,而復合墻體也逐漸成為我們設計中的主要材料。這種墻體是用塊材或者鋼筋混凝土作為承重結構,同輕質(zhì)的保溫隔熱材料組合,或者是框架中用薄壁材料加以保溫、隔熱等輕質(zhì)材料組合成墻體。當前的建筑市場(chǎng)中,保溫隔熱材料主要是巖棉、玻璃棉擠塑板、保溫砂漿等。這些材料的生產(chǎn)和制作都需要采用特殊的工藝和設備。保溫砂漿是墻體外部使用的保溫材料,這種材料保溫性能不穩定,因此,現在許多地方已經(jīng)禁止使用此種保溫方法。墻體的外表面使用板材保溫,性能穩定,節能效果良好,我國也在逐步要求外墻保溫采用此種方法當前,國內外的外墻保溫技術(shù)迅速發(fā)展,節能技術(shù)也不斷更新。一些新型節能材料應運而生,材料和外墻保溫技術(shù)相結合,才能更好的達到節能效果。所以,外墻保溫技術(shù)在大力度推廣和應用的同時(shí),相關(guān)的技術(shù)革新也不容忽視,新型材料的開(kāi)發(fā)也應跟上更新的步伐,才能真正實(shí)現建筑節能。2.2門(mén)窗的節能技術(shù)建筑物的圍護結構中,門(mén)窗也是節能設計中不可小覷的一份棟建筑中,一般情況下門(mén)窗的面積大約占建筑總面積的30%,而門(mén)窗的冷熱損失可以達到整棟建中國煤化工于建筑節能也起了很大作用。門(mén)窗可以采光、通風(fēng),起到圍護作用,也可以在建筑CNMHG術(shù)效果?，F代建筑風(fēng)格特點(diǎn)是增大門(mén)窗面積來(lái)增大采光和通風(fēng)的面積,還出現了各種全幕墻的玻璃建筑,這種全幕墻的現代建筑對圍護結構的要求更高了。目前,對門(mén)窗的節能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門(mén)窗的密閉性能。從門(mén)窗的材料來(lái)看,近年來(lái)岀現了絕熱鋁合金型材、鋁木復合或者塑木復合UVC塑料型材(硬質(zhì)聚氯101建材世界2014年第35卷第4期乙烯)等一些技術(shù)含量較高的節能產(chǎn)品。當前使用的硬質(zhì)聚氯乙烯材料,生產(chǎn)和使用中無(wú)污染、熱阻大、保溫隔熱性能好,此種門(mén)窗已經(jīng)在歐洲國家流傳已久,我國也正在廣泛的使用,并逐步代替鋁合金、型鋼等髙能耗型材?，F代建筑中岀現的全幕墻建筑充分考慮了建筑玻璃的冷熱損失,也是解決能耗的關(guān)鍵前提,因此岀現了高技術(shù)的中空玻璃、鍍膜玻璃等,很好的提髙了建筑的節能效果。2.3屋頂節能技術(shù)建筑的屋頂也是建筑物保溫、隔熱的重點(diǎn)。寒冷地區、嚴寒地區屋頂設計保溫層可以防止室內的熱損失,夏熱冬暖等地區屋頂設計隔熱層防止夏季太陽(yáng)熱輻射傳遞到室內,夏熱冬冷地區建筑設計中要兼顧冬季保溫、夏季防熱保溫常用的節能屋面為倒置式屋面,聚苯乙烯泡沫設置在屋頂的防水層上面,與傳統的屋面做法中防水層與保溫層的位置相反。此種屋面構造的蓄熱能量較低,建筑內外的熱量交換也較低,這種屋面是一種相對較好的節能形式,如果利用生態(tài)技術(shù)可以達到節能的效果,更符合可持續發(fā)展的國策。于是相繼產(chǎn)生了一些生態(tài)環(huán)保的屋面形式,如我國南方地區應用較廣泛的通風(fēng)屋面,利用屋頂花園的種植屋面,利用水的特性的蓄水屋面我們南方夏熱冬冷地區及夏熱冬暖地區廣泛應用的通風(fēng)屋面,其特點(diǎn)是將原來(lái)屋面的混凝土屋面結構改變?yōu)閹в锌諝飧魧拥慕Y構形式。此屋面的內表面溫差變化比普通的混凝土屋面延遲3~4h,通風(fēng)效果良好,散發(fā)熱量速度快,室內舒適度提高。種植屋面是指利用屋頂形成一個(gè)綠色微氣候園的種植屋面,不但可以增加屋頂的休憩功能,還可以調節建筑的溫度。種植屋面有種植覆土和種植無(wú)土兩種類(lèi)型,因為植物自身的光合作用、呼吸作用及其自身的蒸騰作用,可以起到很好的熱量吸收作用,甚至對溫度的調節功能比通風(fēng)屋面更勝一籌還有一種節能屋面是蓄水屋面,是通過(guò)在屋頂上設置貯水層來(lái)達到節能效果的屋面形式,利用水蒸發(fā)時(shí)需要吸收大量熱的特性,在夏季可以阻隔熱量傳導從而起到隔絕熱量的作用。但是此種屋面的貯水池,在設計中要考慮其會(huì )增加屋面荷載,要根據具體情況酌情采用。3建筑節能新技術(shù)3.1外墻的保溫技術(shù)目前的建筑外墻保溫體系中,自保溫的外墻體系和復合保溫的外墻體系并駕齊驅,對社會(huì )經(jīng)濟效益的提升起到了一定作用。從建筑節能角度來(lái)看,建筑的節能技術(shù)應該是追尋在建筑合理使用壽命中節能功效長(cháng)期達標,原始材料投入應較低,居住室內環(huán)境舒適,建筑正常使用壽命長(cháng),夲體維修費用應較低,從建設、使用、管理、維修等方面都應具備合理性。當然對不同建筑地點(diǎn)、不同性質(zhì)的建筑類(lèi)型、不同建筑高度及不同使用功能的建筑應根據地方特點(diǎn)及建筑的個(gè)性要求采用合理的外墻節能體系。目前,建筑中大量使用的我國自主研發(fā)的各種節能型砌塊的導熱系數已經(jīng)可以低于0.3W/m·K)甚至可以達到0.12W/(m·K)的水平。我國北方50%的節能標準,采用砌塊墻厚300~370mm;南方65%的節能標準,砌塊墻體厚度240mm,均可以達到節能要求。自保溫體系應用廣泛,其特點(diǎn)是施工周期短,工程造價(jià)及圍護費用較低,使墻體使用壽命可以達到建筑主體結構使用壽命,也給建筑造型設計預留了更廣泛的發(fā)展空間3.2節能型玻璃和節能型門(mén)窗當前市場(chǎng)的節能型門(mén)窗生產(chǎn)材質(zhì)已經(jīng)從單一的型材發(fā)展到了復合型材,建筑玻璃也由原來(lái)單一的玻璃發(fā)展到了傳熱系數較低的中空玻璃及鍍膜玻璃等,大大提高了門(mén)窗的節能效果,減少建筑的熱量損失。3.3太陽(yáng)能資源利用太陽(yáng)能是一種典型的可持續性能源,近年來(lái)被推廣使用,是目前人類(lèi)可以利用的最理想的可再生能源,最豐富的大自然饋贈,活凈無(wú)污染。因此,全世界都在開(kāi)發(fā)V山中國煤化工能轉換技術(shù)的研發(fā),使建筑物應用太陽(yáng)能技術(shù)變成了現實(shí):。在歐美一些工業(yè)發(fā)達的CNMH(用非常重視,推出了各種“太陽(yáng)屋計劃”。而我國取得的太陽(yáng)能研發(fā)成果也是振奮人心的,由天津市奇信太陽(yáng)能科技有限公司研發(fā)的太陽(yáng)能集熱器在國內的太陽(yáng)能領(lǐng)域成為了先驅者;太陽(yáng)能建筑——北京北苑太陽(yáng)能示范工程,此棟建筑的全部能源來(lái)自于太陽(yáng)能,如今已運轉良好,成為了我國太陽(yáng)能技術(shù)應用建筑的成功先例建材世界2014年第35卷第4期在建筑中充分利用以太陽(yáng)能為代表的可持續能源,盡量取代傳統的污染性能源,同時(shí)考慮多功能轉換、余熱回收和自然空調等。多功能轉換一是使建筑構件成為多種能量形式的轉換器,如將太陽(yáng)能轉換為熱能或電能以供利用,二是建筑物實(shí)現多種使用功能的轉換利用以節省資源。所謂“自然空調”,一是保護自然的生態(tài)環(huán)境,發(fā)揮綠色植物調溫調濕、防塵、減噪和改善大氣質(zhì)量的功效;二是利用建筑材料和深層土壤的熱惰性,通過(guò)有效的氣流組織,對進(jìn)入室內的空氣進(jìn)行調溫調濕,以改善室內物理環(huán)境。因此,自然空調是一種既節能又沒(méi)有污染的空調方式。結語(yǔ)總之,建筑的節能設計是涉及廣泛的系統工程,建筑的節能技術(shù)也涉及了諸多領(lǐng)域、諸多部門(mén),需要各個(gè)部門(mén)的協(xié)調發(fā)展,才能更好的達到節能的效果。不僅要各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)支持,更需要政府部門(mén)強有力的支持,去過(guò)德國的人都會(huì )覺(jué)得德國城市綠化環(huán)境好、空氣質(zhì)量高,究其原因,德國全社會(huì )對能源、對環(huán)境有一種近乎敬畏的態(tài)度。德國政府、民間機構及社會(huì )民眾的節能意識非常強。在推動(dòng)生態(tài)節能建筑方面,德國更是不遺余力因此,借鑒西方一些發(fā)達國家的經(jīng)驗,中國當前應該抓緊推廣建筑節能技術(shù),創(chuàng )造一個(gè)良好的人文環(huán)境。參考文獻1]張評銜.建筑節能及太陽(yáng)能建筑[J].工程建設與設計,2009,57(7):20-232]崔希駿.節能建筑外窗的配置研究[J.門(mén)窗,2007,1(5):10-18.3]房志勇.建筑節能技術(shù)[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,19984]沈雪,楊秋偉,李小琪.建筑節能及太陽(yáng)能建筑應用研究綜述[門(mén)].門(mén)窗,2012,6(5):42-4(上接第99頁(yè))的作用下,調配成調和瀝青。瀝青路面施工中,每年都會(huì )有大量的瀝青廢棄物,如果能充分利用這些廢棄料可以節省大量的瀝青材料,同時(shí)有利于環(huán)境保護。舊路面再生技術(shù)又可以分為熱再生和冷再生技術(shù),二者都要對舊路面進(jìn)行銑刨和回收,再添加適當的材料調制成再生瀝青。由于冷再生技術(shù)是向舊瀝青添加乳化瀝青,環(huán)保效果更明顯,符合可持續發(fā)展的要求,能夠取得可觀(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。所以,此項技術(shù)需要一定的政策支持,鼓勵廢舊瀝青的再利用,還要加強舊瀝青路面再生技術(shù)與施工工藝的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng )新,實(shí)現設備與技術(shù)的同步創(chuàng )新、相互促進(jìn)。此項技術(shù)已經(jīng)在我國道路維修中得到了大量的試驗和推廣,例如滬寧高速公路上海段大中修工程采用了瀝青路面現場(chǎng)熱再生設備和技術(shù)進(jìn)行表面作業(yè),取得了較好的施工效果。2004年,中聯(lián)重科研發(fā)了型號為L(cháng)R4400的國產(chǎn)瀝青路面加熱機,實(shí)現了對瀝青路面的充分高效加熱和無(wú)煙霧排放,標志著(zhù)我國在瀝青路面維護領(lǐng)域進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代4結語(yǔ)瀝青路面產(chǎn)生的環(huán)境污染是一個(gè)社會(huì )問(wèn)題,其治理也是一個(gè)復雜的系統過(guò)程,需要政府部門(mén)和企業(yè)個(gè)人的共同努力。作為施工企業(yè),在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)需要不斷加強技術(shù)創(chuàng )新、研發(fā)新設備、改進(jìn)加熱工藝,有針對性地采取有效措施來(lái)防治瀝青路面對大氣、土壤以及水源等產(chǎn)生的污染。政府部門(mén)應采取積極的政策支持,鼓勵新型環(huán)保瀝青材料在道路修建中的應用參考文獻1]石建慧.道路建設中瀝青使用引起的環(huán)境問(wèn)題與防治對策匚J].環(huán)境與發(fā)展,2006,18(3):37-40.2]瓊,曾鼎文.瀝青路面環(huán)境問(wèn)題淺談[冂].江蘇環(huán)境科技,2005中國煤化工3]丁湛,栗培龍,耿九光.廢舊瀝青混合料的環(huán)境影響分析[冂].安9-61CNMHG4]任劍鋒,王增長(cháng),牛志卿,瀝青煙的治理探索[J].科技情報開(kāi)發(fā)與5]張虎發(fā).淺談水對瀝青混凝土路面的破壞及防治揹施[J.青海交通科技,2005,18(6):50,536]劉開(kāi)澤.用于瀝青混凝土路面集料的選擇與管理[J.科技信息(科學(xué)教研),2008,25(19):127.10