建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的意義與措施

張?zhí)鹛?/p>

1 建筑節(jié)能的意義與現(xiàn)狀

隨著中國城市化進(jìn)程的向前發(fā)展，我國建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，大量增加的城市房屋需要大量的建造和運(yùn)行使用能源，尤其是建筑的采暖和空調(diào)耗能。當(dāng)前我國的建筑總能耗已達(dá)全國能源總消耗量的45%，建筑節(jié)能已刻不容緩，深入持久地開展建筑節(jié)能意義十分重大。

早在20世紀(jì)70年代，建筑節(jié)能概念就被正式提出，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家在建筑節(jié)能方面已取得顯著成效，我國建筑節(jié)能起步較晚，建筑節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，例如同樣氣候條件下的采暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能與發(fā)達(dá)國家相比，外墻傳熱系數(shù)是發(fā)達(dá)國家的3.5倍～4.5倍，外窗為2倍～3倍，屋面為3倍～6倍，門窗空氣滲透為3倍～6倍，單位建筑面積采暖能耗是發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的3倍以上，建筑節(jié)能水平的提高十分緊迫。

2 建筑節(jié)能發(fā)展的對(duì)策

目前，國家已開始重視節(jié)能增效，出臺(tái)了相關(guān)政策和制度來鼓勵(lì)節(jié)能研究、開發(fā)、應(yīng)用，并制定相應(yīng)的法律法規(guī)來約束和規(guī)范節(jié)能工作，使節(jié)能減排事業(yè)面臨前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn);同時(shí)，研究的不斷深入和技術(shù)的進(jìn)步也為節(jié)能提升創(chuàng)造了條件，從而使我們能更好地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

2.1 政策上

1)應(yīng)大力宣傳節(jié)能理念、建筑節(jié)能的重要意義，提高人們的節(jié)能意識(shí);2)在節(jié)能建筑的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)和建設(shè)方面，加大資金投入，建立和完善建筑節(jié)能的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策;3)編制和完善建筑節(jié)能規(guī)劃和實(shí)施計(jì)劃，嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)落實(shí)和監(jiān)督管理。

2.2 技術(shù)上

1)建筑工作者應(yīng)積極學(xué)習(xí)建筑節(jié)能知識(shí)，在設(shè)計(jì)中按照不同工程、不同部位采取相應(yīng)的節(jié)能措施;2)建筑師應(yīng)率先執(zhí)行有關(guān)建筑節(jié)能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并與結(jié)構(gòu)師、設(shè)備師密切協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的真正統(tǒng)一;3)學(xué)習(xí)國外先進(jìn)節(jié)能理念的同時(shí)，應(yīng)該從傳統(tǒng)建筑模式、風(fēng)格(如京津的四合院、陜北的窯洞)中尋找節(jié)能啟示、借鑒節(jié)能方法、豐富節(jié)能理念;4)提倡利用自然能源(太陽能、地?zé)?、地道風(fēng))和自然氣候環(huán)境，創(chuàng)造自然節(jié)能建筑;5)深入研究與開發(fā)應(yīng)用節(jié)能建材、節(jié)能設(shè)備，尤其是高新技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合研究，使節(jié)能技術(shù)成果得到最廣泛的推廣應(yīng)用;6)重視建筑材料的選擇，加大新型保溫材料、防水材料、透光隔熱玻璃(如Low-E玻璃)等新型節(jié)能材料和技術(shù)的使用;7)建立節(jié)能研究檢測中心、實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)自主國情的節(jié)能分析系統(tǒng)，為建筑節(jié)能提供理論條件基礎(chǔ)。

3 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的實(shí)施

早期建筑由于節(jié)能在建筑設(shè)計(jì)過程中重視不足、易被忽視及缺少統(tǒng)一規(guī)劃與布局等原因，造成建筑在建設(shè)之初就不具備節(jié)能基礎(chǔ)，要改變這種現(xiàn)狀，就必須重視和加強(qiáng)工程之初的節(jié)能設(shè)計(jì)。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)就是從建筑整體綜合設(shè)計(jì)概念出發(fā)，與環(huán)境、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、能源分析緊密配合，在規(guī)劃和設(shè)計(jì)中充分利用自然環(huán)境、創(chuàng)造良好人工環(huán)境，針對(duì)建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.1 建筑外部環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)

每個(gè)建筑周圍的外部環(huán)境、地質(zhì)、水文、氣象條件不盡相同，通過選址、外部環(huán)境和體型朝向等設(shè)計(jì)，形成良好的外部氣候環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)外部環(huán)境節(jié)能。1)建筑選址:主要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颉⑺|(zhì)、地質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來確定，既要使建筑在整個(gè)大環(huán)境內(nèi)保持適宜的微氣候環(huán)境，又不能破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡，如:建筑基地不宜選在山谷、洼地及凹地處，以避免冬季形成“霜洞”效應(yīng)，導(dǎo)致底層或半地下層建筑為保持室內(nèi)溫度而增加能量消耗，而應(yīng)盡量選在向陽、避風(fēng)地段上，為建筑爭取日照創(chuàng)造條件。2)微氣候環(huán)境改善:根據(jù)不同建筑功能的需求，應(yīng)研究其微氣候特征，通過合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)來改善原有的微氣候環(huán)境，如:在建筑周圍布置樹木、植被或采用垂直綠化，既能有效遮擋風(fēng)沙、凈化空氣、綠化環(huán)境，還能遮陽、降噪;在建筑附近設(shè)置水面，既能平衡環(huán)境溫度、降風(fēng)沙、收集雨水，又能就近解決消防用水問題。3)建筑樓群布局:結(jié)合特定地點(diǎn)的自然環(huán)境因素、氣候特征和建筑物功能、人的行為活動(dòng)特點(diǎn)等，通過樓體排布的方案組合，建立自然—人工生態(tài)平衡系統(tǒng)，挑選規(guī)劃方案的原則為:a.通過建筑的手法來充分利用和爭取日照:多排多列樓棟布局中，采用錯(cuò)位布置，利用山墻空隙爭取日照;點(diǎn)條組合布局時(shí)，點(diǎn)式住宅布置在朝向較好位置，條式布置其后，以爭取日照;b.合理組織氣流，避免風(fēng)漏斗出現(xiàn)，減少建筑熱損失;c.利用建筑外界面的反射輻射，應(yīng)對(duì)夏季的炎熱氣候。4)體型設(shè)計(jì):為有效應(yīng)對(duì)外部惡劣的微氣候環(huán)境，對(duì)建筑體量及建筑形體組合等方面的確定，節(jié)能建筑的形態(tài)要求:體型系數(shù)(外表面積/體積)小、夏季日輻射得熱少、冬季避寒風(fēng)有利，但滿足此三項(xiàng)需要的建筑形體常不一致，綜合多種因素考慮:a.進(jìn)行居住建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少立面的凹凸，以減少體型系數(shù);b.對(duì)當(dāng)?shù)叵募練鉁亍⑷蛰椛湔斩?、建筑朝向、各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況和局部風(fēng)環(huán)境情況，需要具體權(quán)衡得熱和失熱，優(yōu)化組合找到一個(gè)平衡點(diǎn)，選擇較好朝向，盡量避免東西向日曬，使冬季能獲得充足日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽輻射。5)建筑間距、朝向、通風(fēng):a.日光既作為熱源，也提供室內(nèi)的日照水平，而保證住宅室內(nèi)具有足夠的日照量，決定了建筑間的最小間距，綜合考慮建筑群體的布置，采用斜屋頂在滿足日照的前提下則可以縮小住宅間距;b.朝向的選擇需要考慮多重因素:冬季具有適量和一定質(zhì)量的日光照入室內(nèi)，炎熱季節(jié)盡量減少太陽直射室內(nèi)及居室外墻面;c.通風(fēng)要求夏季通風(fēng)良好、冬季避免冷風(fēng)吹襲，合理布置建筑物，冬季降低冷風(fēng)風(fēng)速，減少建筑物和場地表面熱損失，節(jié)省能耗;夏季可以組織良好的通風(fēng)，在建筑物之間及建筑內(nèi)部形成良好的過堂風(fēng)。6)綠化環(huán)保設(shè)計(jì):建筑區(qū)綠化要綜合考慮綠化覆蓋率、人均公共綠地指標(biāo)和生物多樣性、植被的生態(tài)效應(yīng)等諸多因素，可以采取:喬灌草相結(jié)合，以喬木為主;多布置立體綠化，見縫插綠;步行道、停車坪、水體護(hù)岸和水底地面不宜一概“硬化”，給大地以透水透氣的余地;屋頂綠化改善建筑屋面的熱工性能。

3.2 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及細(xì)部的節(jié)能設(shè)計(jì)

1)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑保溫起到?jīng)Q定性的作用，其中的熱橋問題更是不容忽視。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土梁、柱、板的相互交接處，外墻與外墻、內(nèi)墻以及窗戶的連接處，保溫門窗中的金屬門框，以及凸出屋面的女兒墻、排氣孔與屋面交接部位等，都是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱橋形成的主要部位。廣泛使用的外飄窗、凸出墻體和屋面的構(gòu)件等建筑造型設(shè)計(jì)手法，都產(chǎn)生了大量的熱橋，對(duì)建筑節(jié)能非常不利。解決熱橋問題的方法:降低熱橋部位的傳熱系數(shù)，使之比相鄰部位的傳熱系數(shù)低，增強(qiáng)保溫;增大熱橋部位的受熱面積，使之大于散熱面積，降低失熱。具體來說:a.針對(duì)建筑中使用較多的鋁合金門窗，應(yīng)根據(jù)熱工計(jì)算選用新型的斷熱型鋁合金門窗或鋁塑復(fù)合門窗，且應(yīng)同時(shí)配置三玻中空玻璃或Low-E中空鍍膜玻璃等，以降低該部位的傳熱系數(shù)。b.屋面、外墻角、挑出構(gòu)件與主墻體的連接等熱橋部位，應(yīng)嚴(yán)格按照國家及各地的節(jié)能規(guī)范要求加強(qiáng)建筑局部的保溫措施，熟悉各種建筑材料的物理性能，根據(jù)傳熱系數(shù)合理配置，減少熱橋的產(chǎn)生。c.對(duì)于建筑物透明結(jié)構(gòu)部分，通過設(shè)計(jì)控制合適的窗墻面積比、選擇合適的窗戶結(jié)構(gòu)、采用遮陽技術(shù)和鍍膜技術(shù)等，防止冬季室內(nèi)熱輻射通過透明結(jié)構(gòu)的損失、增加太陽能對(duì)室內(nèi)的滲透，防止夏季室外熱量向室內(nèi)滲透、減少室內(nèi)冷氣損失。2)細(xì)部節(jié)能:a.屋頂:作為建筑物與室外大氣接觸的重要部分，可以采用坡屋頂、加強(qiáng)屋面保溫、設(shè)置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面)來達(dá)到屋面節(jié)能的目的。b.樓板吊頂:通過造型設(shè)計(jì)將循環(huán)水管布置在其中，冬季利用熱水循環(huán)取暖、夏季利用冷水循環(huán)降低室內(nèi)溫度，也可以達(dá)到節(jié)能的目的。c.外圍墻體:現(xiàn)在常采用墻體外保溫構(gòu)造，但近幾年因保溫材料安全性能不夠?qū)е碌幕馂?zāi)事故造成了重大的人身傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，新的《民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理通知》已要求建筑外保溫更改設(shè)計(jì)、選用不燃材料(如巖棉外保溫材料)，注重保溫的同時(shí)又保證安全。d.門窗:作為建筑耗能的主要散失部件，對(duì)寒冷地區(qū)建筑的外門宜設(shè)門斗或采取其他減少冷風(fēng)滲透的措施，其他地區(qū)建筑外門也應(yīng)采取保溫隔熱節(jié)能措施;控制建筑窗墻面積比;選擇高性能的建筑門窗和幕墻技術(shù);增加建筑外部及內(nèi)部的遮陽措施，特別是可調(diào)節(jié)的活動(dòng)遮陽設(shè)施，對(duì)建筑節(jié)能效果顯著。

4 結(jié)語

建筑節(jié)能是一項(xiàng)全方位、綜合性的系統(tǒng)工程，需要我們強(qiáng)化全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)、逐步完善建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、健全建筑節(jié)能管理體系、大力推廣建筑節(jié)能適用技術(shù);全面的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)需要綜合考慮建筑的節(jié)能需求、提高建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平、制定切實(shí)可行的節(jié)能方案、深入完整地實(shí)施節(jié)能措施，才能真正實(shí)現(xiàn)建筑的高效節(jié)能。

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