时间:2023-10-10 09:49:14
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇住宅建筑节能设计,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
关键词:节能住宅设计能源
一、发展节能住宅建筑的意义
在建筑领域,人类从自然界所获得物质原料的50%用来建造各类建筑及附属设施,建筑能耗在人类总能耗中所占比重约为1/4。在经历了数次能源危机以及对矿物能源资源的不可恢复性和温室效应对生存环境负面影响的认识越来越清楚之后,世界各国提出了控制矿物能源用量的增长,提高能源使用效率,开发新能源和可再生能源的目标。作为耗能大户的建筑业节能受到极大的关注。建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势,也是当代建筑科学技术的一个新生长点。随着人们物质生活水平的不断改善,对住宅建筑的环境质量要求也日益提高。我国是一个经济快速增长、人口占世界20%的大国,也是能源相对匮乏的大国,已成为世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国。目前我国每年建成房屋面积已超过所有发达国家一年建成建筑面积的总和。建筑在生产和使用过程中要消耗全球资源中能源总量的50%,产生的污染也十分惊人。所以建筑节能和保护环境是摆在人们面前的紧迫课题。
二、节能建筑设计应贯彻的设计原则
各地区的节能建筑,必须适应本地区的气候特征,既不能照搬严寒地区的建筑型式,也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式,更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式,一般说来设计时应遵循以下原则:
(1)建筑物尽量采用南北朝向布置。否则,须加强建筑围护结构的保温隔热性能而需增大建筑成本。
(2)建筑群之间和建筑物室内,夏季要有良好的自然通风,建筑群不应采用周边式布局型式。低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面;多层建筑置于中间;高层建筑布置在最后面,否则,高层建筑的底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风。
(3)按相关设计标准的规定,尽量加大建筑物之间的间距,尽量减少建筑群间的硬化地面,推广植草砖地面,提高绿地率,加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系,以便由树冠和地面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射,减小地面对建筑物的反射辐射。
(4)应控制建筑物的体形系数不超过节能设计标准的规定。即尽量减少外墙的凸凹面和架空楼板,坡屋顶宜设置结构平顶棚或降低坡度,应采用封闭式楼梯间等。当体形系数超过标准的规定时,应加强围护结构的热工性能,计算建筑物的采暖空调能耗并不得超过标准的规定。
(5)不应设置大窗户,窗户大小以满足采光要求为限。门窗玻璃应采用普通透明玻璃或淡色低辐射镀膜玻璃的中空玻璃,居住建筑和办公建筑不应采用可见光透光率低的深色镀膜玻璃或着色玻璃。还要求外门外窗具有良好的气密性、水密性、不小于30分贝的隔声性能和不小于2.5kea的抗风压性能。
(6)屋顶和外墙既要保温又要隔热,其保温隔热性能应符合建筑节能设计标准的规定,还要防止保温层渗水、内部结露和发霉。屋顶和外墙,不能采用单一的轻质材料和空心砌块材料,最适合采用厚实材料加轻质材料的复合构造做法。
(7)屋顶和外墙的外表面,宜采用浅色饰面层,不宜采用黑色、深绿、深红等深色饰面层,否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度,计算其夏季的内表面计算温度不超过36.9℃,宜低于35℃。
(8)加强分户墙和楼地面的保温性能,使其符合建筑节能设计标准的规定。居室及办公室楼地面面层的吸热指数还应符合民用建筑热工设计规范的规定。
(9)设有集中采暖、空调的节能建筑,应选用高效、低能耗的设备与系统,不得采用直接电热式采暖设备和装置,应设置分室温度控制装置。除上述9点之外,节能建筑还应具备设计规范所要求的隔声性能等适用性能、安全性能、耐久性能和环境性能。
三、节能设计在我国住宅建筑中的应用措施
(一)屋顶保温隔热的节能设计
在住宅建筑屋顶构造设计中,应使用高效保温材料、架空型保温、倒置保温等进行合理的保温和隔热设计,这样可以很好地保证在冬季低温地区、夏季高温地区给室内提供适宜的生活温度,同时为冬季的暖气用能、夏季的空调降温用能节省出大量能源。我国冬季的采暖大多数地区还在用煤,夏季的降温一般都是用电,合理的屋顶保温和隔热设计可省出大量的能耗。
(二)门、窗系统的节能设计
外门窗是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,其面积约占建筑外维护结构面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的2/3,其中传热损失为1/3,所以门窗是外维护结构节能的重点。在节能措施上,首先在保证日照、采光、通风、观景条件下,要尽量减少外门窗洞口的面积。其次,可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内。再次,加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一,提高门窗气密性。最后,在经济状况允许的条件下,可考虑使用新型保温节能门窗,能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗可大大提高热工性能。
(三)建筑外墙节能设计
以往以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准,按照新标准在单一材料墙体中,只有加气混凝土能满足要求,所以应发展复合墙体技术。设计中主墙体可采用混凝土空心砌块、空心砖墙体、空心砌块墙体、现浇混凝土墙体,然后加以轻质高效保温层和耐候饰面层。保温层可放在承重层外侧,特别提到的是复合结构中常采用单层或多层封闭空气间层与带反射材料的封闭空气间层,在增大热阻、满足保温的同时还可以减轻围护结构的自重。
四、结语
在建筑节能设计方面,通过以上几方面的优化设计不仅可以解决国家的能源问题,同时也可以促进建筑技术和建筑产业的发展,为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活水平起到一定的作用。
参考文献
[1]王玉玲,朱江雁,.浅谈住宅建筑节能设计[J].新疆化工,2006,(1).
关键词:住宅;建筑;节能;设计
中图分类号:TU2文献标识码: A
引言
住宅建筑节能设计是一项重大且持续的工程,从小区规划设计、建筑单体设计、建筑细部设计到建筑周围环境的设计,每个环节都相互影响、相互制约,而且还涉及其他很多方面,如新材料、新技术、新工艺的应用,再生能源的开发和利用等。因此我们在做节能设计时,要进行综合考虑,按照因地制宜、整体设计及全过程控制的原则,结合气候、经济、技术等多方面因素全面展开,进行住宅节能设计和优化。
一、住宅建筑节能设计的重要性分析
1、缓解能源压力
建设节约型社会的客观要求。我国整体上而言,能源资源蕴藏量很大,种类齐全。但是伴随着我国经济的高速发展和城市化进程的不断加快,对各种能源资源的开采力度不断加大,各种能源的消耗量日渐上升,致使我国面临着严重的能源危机。在各种能源消耗中,住宅建筑能源消耗占据着庞大的比例,所以加强住宅建筑的节能设计,降低住宅建筑的能耗,将会有效的缓解我国的能源压力,为建设节约型社会注入新的活力。
2、提高居民生活品位的必然选择
经济的繁荣促进了人们生活水平不断提高。随着国民素质的不断提高,对生活品质有了更高的要求,对居住环境和居住舒适度的要求也越来越高。绿色环保,生态节能型住宅建筑已经日渐成为了一种新的住宅需求,更加注重住宅的温度、湿度、光线、外部景观和内部设施的设计完善,不仅很大程度上降低住宅能耗,节约住宅运营成本,还能提高住宅建筑的舒适度,提高居民的生活品位。
二、住宅建筑规划中的节能设计
1、优化建筑位置及朝向设计
阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要的意义。合理利用天然资源,达到节能效果,在实际应用中主要体现为两点,一是通过设计合适的采光方向以达到充分利用自然光能进而减少居住中人造光能的使用;二是通过与具体地区常规风向的协调设计来合理利用自然的湿度环境和空气环境以减少生活中加湿除湿和空气条件设备的使用。这两点归结起来,实际上就是建筑朝向的选择。寒冷地区城市规划中应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接受更多的太阳辐射热能,建筑规划设计中首先考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。由于我国大部分地处北温带,一般以正南朝向或南偏东、南偏西较小角度(10度以内)为好。
2、优化规划设计中的平面布局及空间布局
住宅建筑的布局应能使大多数房间获得良好的自然通风和日照,在建筑布置方面,应采用“前低后高”和有规律的“高低错落”的建筑手法,从而有效地挖掘环境的节能功能,同时又可打破居住区单调、呆板的效果。另外,要合理控制住宅组台的长度,住宅单体的多单元组合,可以节省用地,减少建筑物护面积,从而减少能耗;而少单元组合,可以扩大光照面积,并使居住区内的气流畅通。应视不同地域而采取相应的优化组合方式。住宅套型平面设计时,要从节能的角度提高房间的舒适性,一是尽可能地形成室内空气对流。合理安排房间的窗户位置和窗户朝向,增加房间内的空气流动,利于室内空气更新。二是尽可能地增加进出风口面积,合理选择窗户的开启形式,有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场,提高室内舒适度。
三、住宅建筑节能设计要点
1、我国住宅建筑室内装饰节能设计
随着人们生活品位的提高,对于舒适居室的要求也越来越严格,冬季需要有采暖的设备,夏季需要有空调的凉爽,至于各种灯光更是五花八门,需求非常旺盛,在这样的情况下,能源的消耗就进一步加大。在对室内的装饰进行设计的时候,需要考虑到建筑节能问题,对于那些可要可不要的装饰,在进行选择的时候应该理性,这样才能使室内的环境更加自然、更加环保、更加人性化。在置办室内设备的时候,应该优先选择那些功率高、耗能低的设备,诸如节能的灯具,变水、变风等节能系统,利用能够回收能量的空调等,这些都能起到减少能量消耗的目的。在对居室的装饰进行设计的时候,太阳能、风能等能源应该成为优先的选择,这些能源不但可以保持室内环境的整洁,还可以减少对室外环境的污染。家具是人们平时使用和接触最多的,在进行选择的时候,除了其外形、尺寸之外,还需要注意其材质以及对气候变化的适应性,这样可以给居民带来舒适感。绿化在当今的家庭中成了改善室内环境的一个很好的措施,其不但能够使室内的环境变得清新、活泼,还能满足人们心理对于自然的需求。在室内装饰的色彩上,也应该科学地选择,那些对人的健康、情绪有积极作用的颜色应该优先选择,这样能够提高人们的舒适感,也能减少设备的耗能情况,对于节能也有很大的作用。
2、我国住宅建筑外门窗节能设计
在住宅耗能比中,外门窗是耗散能源比较大的地方,其能耗占到了整个住宅能耗的2/3,传热损失达到1/3,冷风渗透损失达到了1/3。通过上述的数据我们可以看到对外门窗设计进行控制的必要性。为此,当住宅的采光、通风等方面的条件都能得到满足之后,应该将住宅外门窗洞口的面积尽量减小,这样就能提高外门窗的气密性,减少能源的损失,增强保温效果,起到节能的作用。具体来说,应该从以下几个方面来着手。
2.1设置室内和室外间的温度阻尼区
这里所说的温度阻尼区,就是在住宅的室内和室外之间设置一个中间层次,这个中间层次不但可以阻止外面冷风的直接渗透,还可以减少外墙、窗的热损失。在住宅的外门窗设计中,要将住宅的北阳台的外门、窗都用封闭的阳台进行封闭,在外门处设置防风的斗门,这样可以防止冷风倒灌进来,在设计楼梯间的时候也应该将其设计成封闭状,屋顶上的入孔也应该进行封闭处理,这样才能达到理想的节能效果。
2.2提高外门窗气密性
为了加强外门窗的节能效果,可以设置一些泡沫塑料的密封条对外门窗进行密封,或是选用那些密闭性比较好的门窗材料。墙和门窗框之间的缝隙也是热损失的主要原因,为此可以用一些带有弹性的软型材料、密封膏以及边框设灰口、弹性密闭型材料等进行密封操作;在扇与框的密封上可以选用橡塑、橡胶或是一些泡沫封条、高低缝槽等;扇与扇之间的密封可以选用一些高低缝、密封条、缝外压条等方式来完成;玻璃与之间的密封可以选用一些有弹性的压条。只有对这些方面进行良好地的处理,才能保证住宅的气密性。
3、我国住宅建筑墙体节能设计
墙体主要的作用就是从对整体的结构进行保护,长期以来其往往以实心粘土为主要的材料,这对于我国的土地资源以及燃煤资源来说是一个很大的浪费。通过研究表明,加气混凝土外墙、夹芯复合外墙、空心砖外墙、内保温复合外墙等也能起到与粘土同等的效果,并且其不会对环境产生危害,同时还节约了资源,保温效果也不会受到影响。在选用墙体材料的时候,应该根据当地的具体情况对这些材料进行必要的选择,这样才能更好地满足建筑节能的要求,同时为我国的社会经济建设节省资源。
结束语
总之,在住宅建筑设计中,节能是住宅建设能合理的利用自然力量从而有效的降低能耗,它必将成为住宅建设的发展方向,只要我们在建设时严格按照建筑节能设计的标准,那么建设适宜人们生活的绿色建筑指日可待。
参考文献
[1]黄卫红.住宅建筑规划与设计的节能措施[J].四川建筑,2007,(5).
一、住宅建筑节能设计
2.1住宅建筑的节能设计我国建筑行业实现节能设计是以降低冬天和夏天的热量损耗的途径实现的,通过建筑物面积的变化以及建筑结构不同采取保温措施,同时门窗要强化气密性。建筑节能设计,有很大一部分是利用太阳光热来获取能量,减少供暖设备的能量消耗,还有就是房屋通风设计,尽量以自然通风为主,减少空调的使用。在进行住宅节能设计时:①要考虑房屋的位置和朝向,如果想要利用自然光线,方位最好朝南,以便充分的利用光线;窗户的位置也要进行科学的计算,以便自然风的流入。②在选择保温材料时,可以选用加气混凝土块和聚苯乙烯板材,或是硬质聚氨酯防水保温等高质量的材料,这些材料在保证质量的前提下,还具有防水、保温的功能,但是在选用材料的时候,还是要因地制宜,切不可盲目的进行使用,导致建筑质量受到影响。2.2关于门窗屋顶的节能。在建筑节能设计中,门窗的设计很关键,门窗设计的大小、位置、朝向都会影响到房屋节能的效果,作为设计者,要进行全面的分析考虑,经过科学的计算在设计。现在新型建筑多数采用加层玻璃,加层玻璃的优点具有较强的气密性、保温性而且还隔声、隔热,可以将太阳能利用率达到最佳化。设计窗户的透明度,透明度好可以光线更好的照射进室内,在设计中,应利用窗户的透明度,将更多的阳光引入室内,但是窗户本身的保温能力比较差,热量不会持续很久,随着科学技术不断的发展,窗户玻璃的节能材料不断的更新,使窗户的保温效果更好。与窗户节能保温设计不一样,屋顶的节能设计是要隔热,减少太阳光的直射,我们可以采取通风屋面、蓄水屋面、屋顶应采取架空屋面等方式,有些建筑在楼顶种植植物,不仅美观而且满足了节能设计的要求。2.3墙体节能。我国建筑的墙体材料主要是黏土砖,只要增加砖体的厚度就能起到保温隔热的效果,但大量使用黏土砖会破坏土地环境,造成资源浪费,为了落实节能设计的理念,新型的复合墙体和空心砖墙技术得到广泛应用。复合墙体是目前建筑施工中最常使用的技术,它用砖或钢筋混凝土做承重墙,同时复合使用隔热材料,从而增加了墙体的保温隔热性,所使用的绝热材料主要有矿棉、岩棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。一是将隔热材料使用在外墙内侧,实现内保温,这种方法操作简单,很多工程施工都在使用这一方法。二是中间保温,将隔热材料放在外墙外侧与内侧中间,只要填充完善就能起到保温隔热的效果,但是要避免内部空气对流。三是将隔热材料放在墙外侧,做好墙体的外保温,唯一的要求就是外保温材料质量一定要好,要经得住风吹日晒的。建筑墙体的厚度和朝向也决定着太阳能热量吸收的多少,特别是南面墙冬季吸热较多,因此不如将增加的保温材料集中设置于北墙或东西墙,既减少费用也提高材料的运用效率,这样的施工也是好操作的。2.4绿化环境的布置。植物在建筑设计中的作用,不仅是装饰,更重要的通过种植绿色植物,可以改善室内外的温度环境,绿色植物就像“天然的空调”,在夏天的时候,可以明显的对室外温度起到调节作用,因此,在进行节能设计中,一定要合理的进行绿色植物的设计,可以种植大型树木或是乔木,不仅有利于我们的居住生活,也达到了节能设计的要求。
二、结论
新时期建筑行业取得了非常大的发展,建筑行业是一个能耗大的行业,要想长久的发展,必然要顺应时代的发展趋势进行革新,节能环保是当今社会发展的一个思想,由此建筑行业开尝试实践节能设计,虽然节能设计仍然是在探索的路上,但是未来建筑节能设计一定会取得不错的成绩,当下作为一名设计者,要紧随社会发展的步伐,将节能环保的意识深入到设计的点滴,借鉴他国优秀的设计经验,通过不断的探索研究,发展适合我国国情的建筑节能设计,为建筑行业的不断提升发展而奋发。
作者:田野 单位:大连市建筑工程质量检测中心有限公司
关键词:建筑设计节能设计重要性
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
1 建筑节能的重要性
目前世界范围内大部分天然资源已日趋枯竭,比如石油、煤炭、天然气等三种传统能源,人类将不得不转向成本较高的生物能、水利、地热、风力、太阳能、核能,就我国来说,这个问题尤为严重。
我国能源发展主要存在四大问题:①人均能源拥有量低、储备量低;②能源结构依然以煤为主,约占75%,全国年耗煤量已超过13亿t;③能源资源分布不均,主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足,造成北煤南运、西气东送、西电东送;④能源利用效率低,能源终端利用效率仅为33%,比发达国家低10%。
随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,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%。我国现有建筑面积为400多亿m2,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。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。
2 整体及外部环境的节能设计
2.1选址要合理
一般来说,建筑选址主要是根据当地的天然气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件, 同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
2.2外部环境设计应合理
其次是建筑位址确定之后,应研究其微气候特征。根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境,主要方法为:①在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪;②创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。
2.3合理的规划和体型设计
根据当地的各种自然因素,对建筑规划和体型进行合理设计,能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向同时满足夏季防热和冬季保温通常是困难的,因此, 只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向和较好朝向。
3 建筑各部位的节能构造设计
3.1墙体节能
墙体是建筑护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16W/(m2.K),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。
3.2门窗节能
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,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。
3.2屋面节能
在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用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,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。
4节能建筑设计要点
4.1自然条件
地区自然条件特征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素。这些要素是我们节能设计需要注意的“自然条件”。此外,还需注意区域的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等。
4.2通风
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,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。
4.3建筑物朝向
朝向对建筑能耗的影响,除了通风之外,还有太阳辐射。太阳辐射得热对建筑能耗影响很大,夏季太阳辐射得热增加制冷负荷,冬季太阳辐射得热降低采暖负荷。总之,由于太阳高度角和方位角的变化规律,南北向的建筑夏季可以减少太阳辐射的热,冬季可以增加太阳辐射的热,是有利的朝向。在规划条件允许的情况下,应该优先采用南北或接近南北朝向,尽量避免东西朝向。经计算若将南北朝向的建筑旋转90°成为东西朝向,其建筑的能耗会增加一倍。
4.4合理控制体形系数
建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著,体系形数越小,单位建筑面积对应的外表面积越小,护结构的传热损失就越小。从降低建筑能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平上。但体形系数不只是影响围护结构的传热损失,它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关。体系系数过小,将制约建筑师的创造性,造成建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能。当然,我们也要避免片面追求怪异、表面积过大的建筑造型。
4.5正确控制窗墙比
住宅建筑围护结构中热工性能最薄弱的环节是窗户。一般而言,窗户的保温隔热性能比外墙差很多,夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多得多,窗墙面积比越大,则采暖空调的能耗也越大。窗墙比就是建筑外窗总面积与护墙体总面积之比值。由于护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占护结构得失热量的40%左右,因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。
4.6屋顶的保温隔热
在夏季,太阳辐射强度大,屋顶外表面温度最高达到60~80℃,顶层室内温度受其影响会提高2~4℃。屋顶在整个外包面积中占的比例不大,但对顶层房间而言却是比例最大的围护结构,而且水平面的太阳辐射也远大于垂直墙面。在冬季,屋顶对外散失热量,又增加了室内的空调热负荷。屋顶的保温隔热设计类似于外墙。从长远来看,我们应鼓励外墙和屋顶采用薄抹灰膨胀或挤塑型聚苯乙烯板外保温等较高档的节能技术和产品,热工性能应突破标准的规定值。屋面隔热保温除采用倒置式设计外,蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的重视。
5 结语
面对全世界的各种天然能源的日渐短缺,我国也不能例外的面对各种能源问题,而建筑能耗在能源总消耗量中占很大部分,现阶段,如何在建筑设计中融入节能的设计是非常必要的。建筑设计应结合当地的事实条件比如地理环境、气候条件,按照国家的节能政策和节能标准的规定,在传统民居中吸取营养,充分地利用地方材料,从建筑的整体设计和局部细节,包括外观和内部的设计方面,整体结构设计和细部深化等方面全方位进行节能设计,只有这样才能打到真正的节能。
参考文献:
[1]邱永亮,朱菊梅.住宅建筑节能优化设计的探讨.陕西建筑.2005
关键词:住宅建筑;建筑节能;设计
Abstract: with the rapid development in all aspects of society, the problems of energy shortage in the world is becoming more and more serious, and the concept of sustainable development in the win support among the people, saving energy problem has been paid more attention in China and many countries around the world, in order to realize the sustainable development strategy of our country, building energy-saving be imperative. Energy-saving residential buildings are in many aspects, from the overall planning and design of residential buildings and construction monomer design two aspects to explore energy-saving design of residential building.
Keywords: residential building; building energy efficiency; design
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
引言
建筑作为人工自然产品,是人类自身应变自然环境气候的一种延伸手段。建筑发挥着气候“过滤器”的角色,通过利用和防御自然界各种气候因素,为人类创造出良好的室内气候条件。我国古代的传统民居,如北京的四合院、西南的吊脚楼、陕北的窑洞、闽南的土楼等,虽然建筑形式和材料各不相同,但都是长期气候选择和建筑不断应变的结果。随着现代技术水平的提高,人类有时过分地依赖人工设备技术力量,以期实现更高的室内热舒适度要求,结果导致高能耗和自然生态的破坏。我国是能源短缺的国家,但建筑能耗却是同等气候条件下发达国家的2~3倍。高能耗不利于建筑可持续性发展,这就需要我们当今的建筑设计工作者,在建筑创作的整个过程中,认真研究建筑节能设计方法、策略、技术,赋予建筑生命以期充分挖掘建筑自身的节能优势。
一、住宅建筑节能总体规划设计
1.建筑选址
建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量,就会相应的增加。所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。
2.建筑布局
设计中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向。如南京属典型的夏热冬冷地区,又具有大陆性气候特征,夏季炎热多东南风、冬季寒冷多西北风,在进行小区群体布局时,一般将小体量的低层、独立式住宅放在南面,大体量的高层住宅放在最北面,可以最大限度地满足夏季自然通风和冬季阻挡不利的西北风的需要。
3.建筑形态
节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小,同时需要夏季日辐射得热少,冬季还需要对避寒风有利,但满足此三项需要的建筑形体常不一致,因此应考虑多种因素的制约,包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况,需要具体权衡得热和失热的具体情况,优化组合各项因素后得出结论。
4.建筑间距
阳光对于个人不仅有卫生学的意义,同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源,同时还可以提高室内的日照水平,保证住宅室内具有一定的日照量,从而决定建筑间最小间距,并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。
5.建筑通风
适当布置建筑物,冬季降低冷风风速,可减少建筑物和场地表面热损失,节省能耗;夏季可以组织良好的通风,在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。
6.建筑朝向
朝向的选择考虑因素有:冬季具有适量和一定质量的日光照入室内;炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面;夏季通风良好,冬季避免冷风吹袭;充分利用地形和节约用地;照顾居住建筑群体组合的需要。
7.环保概念的体现
环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。可以考虑乔灌草相结合,以乔木为主;同时建议多布置立体绿化,见缝插绿;步行道、停车坪、水体护岸和水底地面不宜一概“硬化”,应该给大地以透水透气的余地。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件,还能改善建筑屋面的热工性能。
二、建筑单体设计
1.控制建筑物的体型系数。
体形系数是指建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著,对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高,建筑能耗也越高。因此需要把体型系数控制在一定的范围。如:山东地区居住建筑体形系数控制范围是A:H≤3层时≤0.52, B: 4≤H≤8层时≤0.33, C: 9≤H≤13层时≤0.30 D: 14≤H层时≤0.26。
2.平立面设计
平面上应充分考虑室内空间布局的合理性,尽可能让每个居室都有穿堂风,夏季利用自然通风进行降温。保证主要居室有朝南的充分日照,使住宅在冬季有充足的阳光,基本满足白天的自然取暖要求。
立面的设计讲究实用,尽可能减少外墙的凹凸面,以减少热量散失。在满足日照、采光的前提下,要根据不同朝向控制窗墙比。目前广为流行的凸窗、转角窗、大面积幕墙窗、落地窗对节能是不利的。作为建筑设计师,建筑节能设计的理念应贯穿在建筑创作的整个过程中。
3.保温形式与保温材料的选择
建筑的保温形式可以分为三大类即建筑外保温、建筑内保温及墙体夹心保温。三者相较我们优选建筑外保温。建筑外保温系统可以基本消除热桥部位对室内热环境的影响,具有热工性能稳定、保温效果好、保护主体结构的热稳定性减少结构变形延长建筑结构寿命、施工简便、应用范围广、综合投资低等优点。
建筑外保温系统中建筑材料的选择应从以下几个方面重点考虑:
1、材料应有良好的安全性。保温材料与基层结构;保温材料与其保护层及饰面层的粘结性好、安全构造措施简便构造性热桥少、材料有良好的对基层变形的适应性。
2、材料的导热系数低、 热稳定性能好。
3、材料有良好耐候性、耐久性。材料应耐暴晒、耐冻融、耐老化、并应有良好的抗风化、抗降解性能。目前,我国应用的大部分主流材料的耐久年限只有25年,而大部分建筑的建筑设计使用年限为50年。外墙保温工程进入维修期将产生大量的资金消耗和资源浪费,给业主、开发商、物业管理等利益主体造成沉重的历史包袱。建筑节能与结构一体化技术如:CL结构体系、FS外模板现浇混凝土复合保温体系等可以做到建筑同寿命。
4、材料有良好的耐火性能。从历史发展的经验来看,无机保温材料由于其自身的局限性(如高导热系数、高吸水率、低结构强度等),很难实现高标准的建筑节能工程目标,节能效率上有机材料是无机保温材料的1~2倍以上,容重是无机材料的1/5~1/10,吸水率是无机材料的1/10~1/20,结构强度是无机板材的2~10倍。因此,从节能角度来看,有机保温材料具有无机保温材料无法比拟的优越性。轻质、高效的有机保温材料必将承担起节能建材的重要角色。但是有机保温材料由于其高分子结构的特殊性,在防火性能方面整体来说劣势于无机保温材料。近来,由于保温材料而引发的火灾事故频频发生。如:上海“11.15”特大火灾事故等。因此,我们在设计过程中应节能、消防安全与经济性并重来选择材料。既要确保系统成型后使用过程中的消防安全性,又要保证保温工程施工过程中的防火安全性,选择像酚醛泡沫板、硬泡聚氨酯、工厂化预制表面覆盖无机材料的复合板等这类具有一定防火优势的泡沫材料,同时在施工过程中及时进行无机材料的覆盖,从而保证如电焊火花等一般明火攻击下,保温材料一不引燃,二不蔓延,彻底杜绝火灾事故的发生。
窗系统是围护体系中保温隔热的薄弱环节,因此选择合适的窗材料对建筑节能有很大的影响。提高建筑门窗保温性能,选用导热系数低的塑钢或者铝合金断热型材作为窗框。使用中空镀膜玻璃,其空气层厚度对其热绝缘系数影响较大,在型材断面尺寸允许情况下,空气层厚度尽可能取大。采用中空充氩气等惰性气体会使中空玻璃热工性能进一步改善。
4.屋顶设计
屋顶由于长时间接受太阳辐射,而引起室内温度过高。因此要隔离太阳辐射热,减少阳光直射。对屋面进行绿色覆盖,既可遮阳,又能隔热,而且通过光合作用,可消耗或转化部分能量,也起到美化环境作用。设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施,也可以有效地减少热量的传递。采用技术方法对既有建筑的屋顶如铺设高效保温隔热材料,结合相应的构造措施,使传热系数大幅度下降,以达到节能的目的。
“冷屋顶”的节能效果很显著。所谓“冷屋顶”(cool roofs)是指日射反射率高的屋顶,它通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明:采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少约 10%~50%。
5.遮阳构件
建筑外遮阳能有效地阻隔部分太阳光直接照射到建筑物的结构,特别是防止太阳辐射穿过窗户直接进入室内,从而有效降低室内温度,达到节能的最终目标。建筑立面设计,可以把建筑造型与建筑遮阳结合处理。挡板式遮阳、帘式遮阳、百叶遮阳等方式对于窗户遮阳都有非常好的效果,但对建筑采光则有一定的影响。对于建筑墙体和屋面的遮阳,目前较为有效的方法是通过栅格遮阳和绿化遮阳。随着社会经济水平的不断提高,建筑遮阳技术已越来越趋向智能化、自动化、高效化。把建筑遮阳与通风、隔热结合处理,可以有效地提高建筑节能的效果。
三、结束语
综上所述, 对人居环境的探讨,一直以来都是建筑界所关注的问题。无论在建筑节能,降低建筑能耗,还是在提高人居舒适度,创造新型的住宅建筑,都取得了很大的成效。但是面对这个庞大的建筑领域,建筑能耗是显而易见的,微小的能耗变化,都将决定对能源的如何分配。而住宅建筑节能是一项系统工程,它不但与建筑的规划与设计密不可分,而且还涉及其他许多方面,如新材料、新技术、新工艺的应用,再生能源的开发和利用,设备设计、管理、人的行为习惯等,只有对它们进行综合考虑,才能做到节约能耗,提高热效率,达到节能的目的。
参考文献:
【关键词】住宅建筑;环境规划;围护结构;能源利用;屋顶节能
近年来,随着我国建筑数量的日益增多,建筑的能源消耗量增大,能源问题也变得日益严重,已制约国家经济建设和社会的发展的需要,因此,如何节约建筑能源成为人们首要关注的焦点。对目前来说,我国建筑耗能居于世界之首,而住宅建筑与人们的生活密切相关,如果在住宅建筑节能设计能降低能耗,促进能源节约和合理利用,实现城市建设的可持续发展目标。
1 实施住宅建筑节能设计的必要性
随着我国城镇化进程的加快,住宅建筑的建设规模日益增大,建筑能耗量也随着不断增加,在整个商品能耗中占有很大的比例。而自从我国改革开放以来,在市场经济体制的影响下,国内的经济发展的速度越来越快,人们生活质量也日益提高,而人们在对建筑的使用当中,通常存在着很大的能源消耗。过去,一些住宅建筑产品由于过于强调低造价的建筑造价,从而在建筑热工和节能等方面缺乏完善的国家标准规范,结果造成住宅建筑围护结构在设计上的不合理,住宅能耗量较高,从中给建筑的使用功能和居住的舒适度造成了很大的影响。因此,实施住宅建筑节能设计具有明显的意义。
2 住宅建筑节能设计的关键点分析
2.1 建筑环境规划
(1)合理选择住宅朝向。合理的住宅朝向应当具有充足的阳光,而且拥有良好的通风环境,是打造节能的室外居住环境的基础。根据我国地理位置分析,大部分地区处于温带,因此经常会受到季风的影响。为此,在进行住宅建筑朝向选择时,需要选择南偏东、南偏西的走向,这种朝向在冬季时有温暖的阳光,在夏季时有舒畅的空气,这样可以达到节能减排的目的。
(2)加强绿化规划。良好的住宅绿化可以达到调节气候、增加湿度和美化环境的作用。因此,在住宅建筑设计中,需要合理栽种绿色树种,以达到节能减排的效果。但要引起注意的是,在进行住宅区内树种选择时,需要根据当地的气候、土壤和湿热条件进行选择,切记不要盲目栽种一些名贵树种和观赏花卉,要以保护环境绿化为目的。
2.2 结构节能
(1)主墙体节能。目前,人们对实心砖墙的应用越来越少,而更注重轻质保温墙体的使用。轻质保温墙体主要包括内保温墙、中间层保温墙和外保温墙,内保温墙是在外墙的内测复合绝热材料;中间层保温墙是在外墙和内墙之间设置保温材料;而外保温墙是在承重墙的外层粘合保温材料,这种保温方式对恶劣的天气和温度变化有一定的抵抗作用,目前在北方应用较多。
(2)门窗节能。导热是决定门窗节能的关键因素,据不完全统计,单层玻璃窗的能耗量在整个建筑材料保暖能耗中占有很大的比重。因此,在建筑节能设计过程,中要合理安排需要严格控制好门窗的比例及合理设置门窗的位置。例如,在建筑东西墙面避免采用较大的窗口,同时处理好高度平衡的光线和温度的关系。
2.3 建筑光条件设计
在住宅建筑设计中,设计人员应按照业主的要求和结合当地的环境特点,从良好的采光和遮阳方面采取节能措施。具体主要从以下几方面入手:
(1)遵从因地制宜原则。不同地区有不同的地理纬度和气候,而且建筑的遮阳时间也不一样。南方地区由于夏热冬冷,因此需要采取保温与夏季遮阳措施,并遵从冬季阳光不能受到夏季遮阳遮挡的原则。
(2)平面布局要合理。在建筑平面布局过程中,为减少夏季强烈阳光辐射的影响,在建筑建筑房间设置时,尽量不能设置于东西向。在总体布局时,应采用建筑之间相互遮挡的设计方法,以减少遮阳配件的使用。
2.4 合理开发和利用能源
(1)节约常规能源。建筑住宅的能耗不仅包括水电、热能和燃气的能耗,而且包括居住和使用中所产生的能耗,因此,在设计中需要采用能耗减排的措施,以节约常规能源。第一,在用电上,需要合理规划建筑的电气系统,以降低配电系统的线损和能损,提升用电效率。第二,在供暖方面,要采取集中供暖、供热方式,这样有利于降低额外的能源消耗,同时合理设计供暖管道线路,合理地利用热量,以达到节约能源的目的。
(2)合理利用新能源。太阳能和风能作为一种能源节约中的新型能源,目前受到人们的广泛关注。近年来,随着我国能源消耗量越来越大,能源供应较为紧张,而太阳能的利用能够有效缓解能源紧张的局面,有利于提高人们的生产和生活质量。目前广泛使用太阳能热水器、太阳能电池等,同时,要将太阳能与供电和供暖结合起来,从最大限度地实现建筑节能。
3 实例分析
3.1 工程概况
某住宅小区,总建筑面积11万平方米,地下一共有3层,建筑面积为1万平方米,项目主要由8栋小高层、6栋多层和12栋高层住宅组成,建筑面积为10万m2,建筑高度不能超过40m,容积率为1.0。
3.2 节能设计要点分析
该建筑项目在节能设计上主要采取了屋面、外墙和外窗的节能措施,以满足建筑节能设计的要求,而在能源利用方面,使用了太阳能光热和地热资源,节能设计效果较明显。下面主要从建筑通风、隔热、遮阳以及太阳能利用方面提出以下几个方面的节能措施。
3.2.1建筑通风
结合本项目风速高的气候特点,决定采用自然通风措施,并与分体式空调进行配合,以最大程度的实现节能效果,这也体现了南方地区建筑自然通风的优势。另外,由于本项目所处地区的风力等级较高,因此给门窗开启带来了难度,不能满足开窗通风的要求,因此选用了门窗通风器以改善室内通风效果。
3.2.2 隔热涂料应用
隔热涂料主要作用是通过太阳辐射的反射作用,将太阳阻挡在室外,以降低夏季房间的空调负荷。与普通涂料不同的是,隔热涂料太阳光反射远远大于普通涂料,最高的反射率达到80%。夏季水平面太阳辐射强度为1131W/m2,而垂直面太阳总辐射强度为613W/m2,因此,通过隔热涂料的选用,在夏季时可以大大降低空调负荷。
3.2.3 建筑遮阳
活动遮阳是夏季用来阻挡太阳光进人室内的构件,而在冬季时要打开遮阳装置,让太阳辐射到室内。本项目中,由于小高层楼层风力较大,如果选用遮阳卷帘,当窗户开启后,由于风压的作用,卷帘扇动幅度较大,因此存在一些安全隐患。因此,笔者认为,可以选用中置百叶式铝合金窗作为遮阳措施。这种窗具有操作方便、抗风压强、夏季隔热和冬季可以受到太阳辐射等优点。
3.2.4 太阳能和空气源热泵系统的利用
本项目通过采用太阳能热水系统和空气源热泵系统,其节能效果较为明显。太阳能热水系统主要是通过太阳能集热器,吸收太阳辐射,而加热循环水。而空气源热泵热水系统主要是通过热泵机组从空气中取热,并进行压缩以提高取热热量。太阳能和空气源热泵系统作为建筑的辅助热源,可以联合制取热水。
4 结束语
总之,在住宅建筑节能设计中,不仅要考虑到居住环境的舒适度,确保建筑环境质量。而且要从住宅建筑整体布局,绿化节能设计,建筑结构、门窗及过渡空间等方面实施节能措施,以达到节能降耗的目的。
【参考文献】
关键词:住宅小区;建筑节能;节能设计
一、住宅小区节能设计理念
技术的进步使得空调、暖气等采暖制冷设备广泛应用于住宅建筑中,住宅小区建筑一瞬间成为高能耗建筑。据统计表明,我国能源消费总量所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的30%左右,加之我国大部分地区气候条件多为冬冷夏热,煤炭采暖,空调制冷等设备产生的巨大建筑耗能量,对城市生态环境和住宅居住环境造成了一定程度的污染,严重影响到居民的身心健康。种种副作用的出现和能源的日益匮乏,使得人们对建筑节能的意识逐步提高,对节能设计的要求也随之不断完善。
节能设计是指在少使用或不使用采暖、制冷设备的前提条件下,尽可能采用自然通风,合理建筑总体规划、加强墙体节能、外门窗节能等措施,让室内气温一年四季维持或接近在人体舒适范围之内。在进行建筑节能设计时,首先要符合我国现行国家标准《住宅设计规范》要求;其次对住宅小区的节能、绿化生态设计要尊重当地居住生活习惯,适应当地的气候特征,以发展地方建筑文化为基础合理节能设计;最后,要统筹全局着眼于城市总体规划战略,从经济性、全局性、地方性出发,结合建筑市场运作,把节能技术和绿色生态建筑相融合,形成一整套住宅产业化技术。总之,在进行住宅小区节能设计时,要始终将“统筹城市总体规划战略,发展地方建筑文化,采用新技术、新工艺、新材料等生态节能措施,达到人与自然的和谐统一”,作为建筑节能设计的理念,方能长久服务社会,造福黎民。
二、住宅小区建筑总体节能规划
住宅小区建筑总体规划设计应与单体建筑相协调,与节能设计相配合,应统筹考虑建筑宏观因素,如朝向、方位、日照间距、通风、绿化等, 充分利用当地的天然热源、自然风等来实现小区内每栋住宅单体夏季都有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,通过利用自然能源来满足建筑通风、采光与采暖的要求,达到建筑节能的目的。其中自然通风就是实现建筑节能的有效手段之一,它可以大大减少空调、暖气等设备带来的高能耗,改善室内热环境,降低建筑物的实际使用能耗。特别是高层住宅建筑群内部易受到回旋涡流的作用,容易出现死角,不利于室内的自然通风,所以调整好建筑单体之间的组合,使每栋建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外,避免出现滞流区,十分重要。同时在总体节能规划时,建议可以合理利用雨水回收系统,透水地面砖等节能、环保技术以及配套设备(能源供应、小高层给水、公共照明、电梯等)采取节能措施,大力推广部分太阳能热水供应系统等先进技术,可以形成全方位的住宅建筑节能体系,能够实现低能耗、高舒适的住宅居住环境。
三、住宅建筑平面节能设计
实践证明:建筑平面的巧妙设计能够获得良好的节能效果。我国地处北半球,太阳方位角和高度角的变化规律使得南向成为最佳节能的建筑朝向,而且南朝向的建筑与我国夏季盛行的东南风可成垂直关系,容易形成自然通风中的最佳“穿堂风”,避开冬季寒冷的西北风。故建筑平面宜设计成南北向,而且将居民长时间活动的居住空间,如客厅、主卧等设于南向位置,可以很好地利用自然环境,达到室内环境的最大舒适度,为住户节约空调和采暖的能耗。同时将平面功能比较次要的卫生间、电梯、楼梯、机房等布置于日照、通风条件较差的北向或长时间接受太阳辐射的东西向,可避免冬季西北风灌入,起到很好地保暖节能效果。
四、住宅建筑体型节能设计
建筑设计中,减少建筑物外表面积,适当控制建筑体型系数(即建筑物外表面积与其所包围的体积之比),减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,也是节能措施之一。从建筑外观形态上来讲,建筑体量大小和平面是否紧凑是影响能耗的两大因素。所以节能设计时建筑体型的平面、立面凹凸通常不宜变化较大,特别是背阴面北侧墙体的凹凸变化和外墙面积的增大均不可过大。总体来说进深大的建筑比进深小的好,长的建筑比短的好,外观整齐的建筑比凹凸变化的好。换言之就是,建筑体型系数越小,护结构的传热损失越小,对建筑节能越有利,对其适当控制可达到有效节能的目的。
五、建筑构造节能设计
对建筑构造节能的设计,个人认为选择成本适宜、保温隔热性能好的维护结构、节能材料及节能技术是实现建筑节能的关键。
①墙体节能设计:墙体是住宅建筑护构造的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国住宅小区一般由剪力墙结构组成,故大力推广保温隔热性能较好的烧结多孔砖和加气混凝土砌块以及复合墙体技术是实现节能设计的重要措施,因为使用此种保温材料能够有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。
②门窗节能设计:门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,应尽量减小住宅门窗洞口的面积,控制住宅窗墙比;提高外门窗的气密性,减少冷风渗透;保证门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。具体可设置北向、东西向、南向的窗墙比不超过20%、30%、35%。设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。所有外窗及阳台封闭门窗采用喷涂铝合金型材、塑料窗等,避免金属窗产生的冷桥。也可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃等诸多措施,均可起到减少能耗损失达到有效节能的目的。
③屋面保温隔热节能设计:建议小区屋面采用“倒置式隔热保温屋顶”技术,采用XPS 保温板放置在屋面的防水层上,此板在屋面上长期与水汽接触时,能保持恒定的低导热和高抗压性能。
六、住宅建筑绿化节能设计
绿化住宅建筑对节能降耗的功效也是不容忽视的,它可以有效改
善小区的微气候。
①屋顶绿化:即在屋顶种植空中花园,不但美化家园,让人赏心悦目,还能为住户提供户外活动和交往的空间,更重要的是兼具了很好的保温隔热效果。
②西墙绿化:植物具有调节气温的作用。在日照强烈的墙面,种植植物可以吸收太阳热量,减少传入室内的热源。故最简单的做法就是在建筑西墙上种植爬墙虎,来遮挡阳光直射墙面,通过叶面蒸发带走部分能量,减少温室效应。
③阳台绿化:阳台绿化也是绿化系统中的重要环节。具体做法是根据阳台外沿尺寸的大小,在充分考虑到住户操作安全方便和易于组织花槽排水后,设计适当宽度和深度的花槽,由住户自行种植或放置花盆,来美化室内环境,有效调节气温。
关键词:节能;设计;墙体;门窗
前言:在我国,建筑能耗占总能耗的27%以上,每年还在以1个百分点的速度增加,而现代住宅建筑数量非常庞大,从节能设计的角度有效控制其能量的消耗,节约使用能源,成为设计工作的重要环节。现代住宅建筑的节能设计应从建筑平面布置及体型系数、墙体等护结构、外门窗构造、太阳能利用等方面采取合适、合理的设计构造措施,做到既保证室内环境舒适,又最大限度控制能量流失,从而确保实现建筑物的使用要求和节能效果。
一、科学的规划布局与合理的建筑设计
1、基地选址与节能
建设的基地应选择在向阳、避风的平地和山坡上,这是建筑节能、提高采暖效率的先决条件。同时建筑选址应尽量远离交通主干道,避免噪声污染。如果建在噪声声源处,应有绿化隔声带等保护措施。
坡地对建筑节能的影响,主要是日照得热和通风两个方面,效果因坡向和坡度大小而不同。若坡向为南向或接近南向,则利于冬季太阳得热,提高容积率。若坡向与夏季主导风向一致(60°范围内),则利于夏季的自然通风。若坡向为北向或接近北向,为减少建筑物之间对日照的遮挡,建筑宜以点式为主。
2、建筑朝向
建筑应在最佳建筑朝向范围内选择。由于不同朝向上太阳辐射强度变化比较大,因此建筑规划时要考虑合理的朝向,尽可能增加太阳辐射量,建立自然采光系统。
3、日照间距和建筑密度
一定的日照间距是建筑充分得热的前提。日照间距是指一年中冬至日,满足北向底层房间获得日照时南北房之间的外墙间距。在实际设计中不宜只为满足日照间距而选择不利朝向,牺牲日照质量,必须研究在保证节能效益的前提下提高建筑密度。在规划布局中适当调整建筑朝向,调节建筑布局和外形均可达到在满足日照要求的基础上增加建筑密度,如利用斜向日照将北侧错台式、正南向行列式布置改为交叉错排行列式布置。
二、建筑围护结构墙体设计
墙体传热在建筑物总体传热中所占的比例最大。高层建筑实现节能,还必须研制新型墙体材料,提高外墙的保温节能性能。适用于高层建筑的新型墙体材料主要有蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块和复合墙体等。以复合墙体为例,复合墙体往往采用承重材料与高效保温材料(如岩棉板或聚苯板等)组成。复合墙体较好地发挥了两种材料的特点,既不会因组成墙体材料的强度过低导致墙体所需尺寸过厚,又具有良好的保温隔热效果。因此,我国新建高层建筑目前已基本上采用了复合墙体的方式。
1、膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统
膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统是由自熄型模塑聚苯板、锚栓(必要时使用)、粘结胶浆、抹面胶浆和耐碱网布及涂料等材料复合而成,置于建筑物外墙外侧的保温及饰面系该系统冬季能避免产生热桥,大大减少室内热能通过外墙损失;夏季能大大减少由阳光辐射外墙而传导至室内的热能,进而使暖气、空调的能耗下降。该墙体重量轻、节能效果明显。
2、挤塑聚苯保温体系
挤塑聚苯保温体系的结构与膨胀聚苯薄抹灰保温体系相同,只是将自熄型模塑聚苯板换成了自熄型挤塑聚苯板.它适用于各种形式主体结构的外墙外保温,特别适宜于在严寒地区/寒冷地区和夏热冬冷地区使用。
3、现浇混凝土模板 内置外墙外保温系统
现浇混凝土模板内置(聚苯板)外墙外保温系统简称c L结构体系,该体系适用于现浇混凝土剪力墙结构的高层建筑,CL建筑结构体系可使建筑物全生命周期内不需要对保温层进行维修,解决了外墙粘贴、外挂保温层而产生的裂缝隐患及寿命短等问题。
三、门窗节能
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、提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透
如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
3、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,可设置双玻璃或三玻璃,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,保证南方地区室内自然通风和降低北方地区室外冷风的直接渗透。
4、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,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
四、屋顶节能设计
新疆地区冬季寒冷,夏季干旱雨少,日照时间长,春季风沙又大,不宜采用架空通风隔热层或通风坡屋顶的构造形式,由于屋顶围护结构外表面受到的太阳辐射强度和日照时数以水平面为最大,所以屋顶隔热保温尤为突出和要重。经过设计计算选用120mm厚阻燃型膨胀聚苯板(EPS)则K≈0.274W/(m2・K)是合理的经济厚度。冬季可以避免室内的热量散发,夏季又避免了太阳辐射热直接照射屋面传导到室内,同时具有隔热保温效果明显、构造简单、施工方便、造价较低等优点。
五、其它节能降耗措施
1、降低夏季空调能耗
夏季室内外温差较小,根据人们在非寒冷季节通风换气的生活习惯,窗的开启面积要适当,保证卫生需求,应不低于1.0次/h。当室外温度低于室内温度时,应该主要依靠通风换气排除室内产热能和进人的太阳辐射热。试验表明,增大通风换气次数对降低夏季空调能耗效果明显,而且达到1.0次/h通风换气并不困难,只要建筑平面布局合理,窗的开启面积适当,是完全可以满足的。
2、充分利用太阳能资源
太阳能作为一种天然的洁净能源,也是住宅建筑设计上广泛推广的节能设计之一。从近年来的能源使用和发展情况来看,煤、电、油的供应紧张已经不容忽视,太阳能应该由补充能源向“代替能源” 发展。特别是太阳能热水器经过20年的发展,产品的生产研发技术日趋成熟,越来越受到消费者的青睐。另外,从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看,太阳能热水器也具有较大的成本优势。然而由于各方面原因,目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主,存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳人到建筑设计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中,预留太阳能设置位置,特别是在厨房、卫生间内要综合太阳能热水器管道系统。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用,就可以大大节省常规能源,这是建筑节能的一个重要发展方向。