付超
摘要:隨著時代的進(jìn)步,環(huán)境的變化,節(jié)能環(huán)保的理念也開始滲入到住宅建筑設(shè)計中。由于住宅建筑設(shè)計中節(jié)能設(shè)計問世的時間不是很長,因此,如何完美的處理住宅建筑設(shè)計的節(jié)能設(shè)計問題成為了研究的重點課題。本文將從以下幾個方面來具體的闡述如何做好現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計工作。
關(guān)鍵詞:住宅建筑;設(shè)計;節(jié)能
一、前言
隨著我國住宅建筑設(shè)計理論的不斷更新,節(jié)能環(huán)保也開始成為了設(shè)計中的重點理論。住宅建筑設(shè)計中的要素比較多,如何將節(jié)能理念更好的應(yīng)用于設(shè)計中成為了住宅建筑設(shè)計的重點之一。
二、我國住宅建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀
從實際中看,我國的住宅建筑節(jié)能設(shè)計起步落后于西方國家,且能源浪費(fèi)情況嚴(yán)重。如:我國的建筑采暖、外墻的耗熱量為同氣候條件的發(fā)達(dá)國家的4~5倍,外窗能耗為1.5~2.5倍,門窗透氣能耗為3~6倍,屋頂能耗為2.5~5.5倍,綜合能耗為3~4倍。形成這種現(xiàn)狀的原因為:
1、設(shè)計結(jié)構(gòu)的過程中沒有節(jié)能的意識,導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)的不合理,提高了能耗;
2、投資過程中過于注重利潤,而忽視了后期使用的能源消耗和費(fèi)用支出;
3、某些設(shè)備在運(yùn)行中效率偏低,運(yùn)行管理不到位;
4、外圍結(jié)構(gòu)保溫的技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛,傳統(tǒng)的保溫材料導(dǎo)致了建筑設(shè)計的保溫標(biāo)準(zhǔn)很難實現(xiàn)。所以,在我國的住宅建筑的能耗一直居高不下,嚴(yán)重阻礙了節(jié)能減排的進(jìn)程,而高能耗的住宅也越來越不適應(yīng)城市的發(fā)展和居民生活水平的提升。
三、被動式節(jié)能技術(shù)對建筑設(shè)計的影響
1.節(jié)能規(guī)劃
對于住宅設(shè)計,應(yīng)考慮多個方面,比如建筑的方位、間距、朝向等等。其中,節(jié)能規(guī)劃是住宅設(shè)計的一個重要方面,在設(shè)計的過程中,需要分析本地區(qū)的環(huán)境、大氣流向以及陽光輻射等氣候條件,只有樓房以上幾個要素的設(shè)計比較合理,才能為用戶提供較好的氣候環(huán)境,才能適合人們居住,具體而言,包括以下幾個方面:合理的設(shè)計應(yīng)使樓房之間保持恰當(dāng)?shù)木嚯x,從而使各個樓層獲得足夠的日照,在夏天,充分利用主導(dǎo)風(fēng)向以及通風(fēng)條件,促進(jìn)整個建筑的熱量散失,在冬天,避免主要房間對著主導(dǎo)風(fēng)向,降低能量的損耗。
2.減少樓房的凸凹設(shè)計
為了節(jié)約能源,在設(shè)計建筑平面的過程中,應(yīng)盡量追求簡單與平整,減少樓房的凸凹設(shè)計,保證建筑體型系數(shù)的合理性。建筑體型系數(shù)是指:建筑的外表面積與建筑體積的比值。建筑體型系數(shù)在很大程度上影響著樓房的能耗情況。一般而言,如果建筑設(shè)計的體型系數(shù)較大,凸凹變化比較明顯,這樣的設(shè)計符合人們的審美要求,但是美觀程度并不是與建筑體型系數(shù)成正比的,當(dāng)建筑體型系數(shù)過大時,房子并不美觀。對于建筑設(shè)計,不能只是單純的追求表面美,更重要的是考慮建筑的能耗節(jié)約功能。
3.節(jié)能新技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合
新的節(jié)能技術(shù)的研發(fā),改變了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)。比如,在科技水平較高的美國,太陽能已經(jīng)于建筑結(jié)構(gòu)融為一體,使太陽能成為整個建筑設(shè)計的一部分。比如,很多建筑物在設(shè)計過程中,將太陽能作為建筑的構(gòu)成元素之一,使太陽能與整個建筑的墻體、陽臺甚至是窗戶巧妙地結(jié)合起來,這樣也有效地實現(xiàn)了能耗的節(jié)約。太陽能與整個建筑的有效合一將是以后太陽能行業(yè)的主要奮斗方向。
四、住宅建筑節(jié)能處理對策
建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括屋頂、外墻和外窗三個部分,根據(jù)研究表明,建筑節(jié)能大致有以下幾個途徑:屋面節(jié)能、墻體節(jié)能、門窗節(jié)能。
1、屋面節(jié)能
屋頂作為一種建筑物外圍層室內(nèi)溫度圍護(hù)結(jié)構(gòu)所造成的室內(nèi)外溫差傳熱耗熱量,大于任何一面外墻或地面的耗熱量。因此,提高屋面的保溫隔熱性能,對提高抵抗夏季室外熱作用的能力尤其重要,這也是減少空調(diào)能耗,改善室內(nèi)熱環(huán)境的一個重要措施。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,屋頂所占面積較小,能耗約占總能耗的8%~10%。因此,加強(qiáng)屋頂保溫節(jié)能對建筑造價影響不大,節(jié)能效益卻很明顯。主要有下面三種方法:
(一)倒置式屋面
倒置式屋面是與傳統(tǒng)屋面相對而言的。所謂倒置式屋面,就是將傳統(tǒng)屋面構(gòu)造中的保溫層與防水層顛倒,把保溫層放在防水層的上面。倒置式屋面的定義中特別強(qiáng)調(diào)了“憎水性保溫材料。工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛙石、礦棉巖棉等都是非憎水性的,這類保溫材料如果吸濕后,其導(dǎo)熱系數(shù)將陡增。因此普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層,在保溫層下做隔氣層,從而增加造價,使構(gòu)造復(fù)雜化。其次,防水材料暴露于最上層,加速其老化,縮短了防水層的使用壽命,故應(yīng)在防水層上加做保護(hù)層,這又將增加額外的投資。再次,對于封閉式保溫層而言,施工中因受天氣、工期等影響,很難做到其含水率相當(dāng)于自然風(fēng)干狀態(tài)下的含水率,如因保溫層和找平層干燥困難而采用排氣屋面的話,則由于屋面上伸出大量排氣孔,不僅影響屋面使用和觀瞻,而且人為地破壞了防水層的整體性,排氣孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落,反而使雨水灌入孔內(nèi)。
(二)屋面綠化
屋面綠化對周圍環(huán)境的影響。建筑屋頂綠化可明顯降低建筑物周圍環(huán)境溫度0.5~4℃,而建筑物周圍環(huán)境的溫度每降低1℃,建筑物內(nèi)部空調(diào)的容量可降低6%。對低層大面積的建筑物,由于屋面面積比墻面面積大,夏季從屋面進(jìn)入室內(nèi)的熱量占總圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱量的70%以上;綠化的屋面外表面最高溫度比不綠化的屋面外表面最高溫度(6O℃以上)可低20℃以上。
綠化屋面的荷重及植被。屋頂綠化與地面綠化的一個重要區(qū)別就是種植層荷重。應(yīng)根據(jù)屋頂?shù)牟煌芍匾约爸参锱渲靡螅贫ǔ龇N植層高度。種植土宜采用輕質(zhì)材料(如珍珠巖、妊石、草炭腐殖土等)。種植層容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以減輕荷重.若屋頂覆土厚度超過允許值時,可能會導(dǎo)致屋頂鋼筋砼板產(chǎn)生塑性變形裂縫,從而造成滲漏。所以必須嚴(yán)格按照規(guī)范確定覆土層厚度。
2、墻體節(jié)能
墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體.所以墻體的節(jié)能設(shè)計直接影響到建筑的耗能。根據(jù)保溫隔熱材料在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用部位不同,分為內(nèi)墻保溫隔熱材料和外墻保溫隔熱材料;根據(jù)節(jié)能保溫材料的狀態(tài)不同分為板材(固體)保溫隔熱材料和漿體保溫隔熱材料。
廣義上講,板材保溫隔熱材料,使用地區(qū)和范圍比較廣.故其可以在外墻外保溫工程中使用,也可以在外墻內(nèi)保溫工程中使用。板材保溫隔熱材料的保溫主體可以是發(fā)泡型聚苯乙烯板、擠出型聚苯乙烯板、巖棉板、玻璃棉板等不同材料。板材保溫隔熱材料又可分為單一保溫隔熱材料和系統(tǒng)保溫隔熱材料單一保溫隔熱材料,是保溫工程應(yīng)用的主體。如:發(fā)泡型聚苯乙烯板、擠出型聚苯乙烯板、巖棉板、玻璃棉板等。
系統(tǒng)保溫隔熱材料是指將單一保溫材料與其他輔助材料復(fù)合而成為一個系統(tǒng),稱為系統(tǒng)保溫隔熱材料現(xiàn)有的系統(tǒng)保溫材料有如下幾種:
(一)外墻外保溫系統(tǒng):發(fā)泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+耐堿玻纖網(wǎng)布+含有膠粘劑的聚合物砂漿:
(二)內(nèi)保溫系統(tǒng):發(fā)泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+紙面石膏板、GRC保溫板(發(fā)炮型聚苯乙烯板與水泥砂漿復(fù)合)、巖棉夾心保溫板、增強(qiáng)水泥聚苯保溫板等。
3、門窗節(jié)能
(一)根據(jù)建筑的性質(zhì)、使用功能以及建筑所處的氣候環(huán)境條件來設(shè)計窗、幕墻,對建筑的窗墻比應(yīng)有一定的控制。因為窗戶面積率直接影響建筑的采光及采暖空調(diào)的能耗,一般窗墻比應(yīng)控制在0.3左右。尤其在嚴(yán)寒地區(qū)和炎熱地區(qū),在設(shè)計大面積采用玻璃門窗和幕墻時,要選擇采光、隔聲熱工性能良好的新型玻璃材料。根據(jù)不同地區(qū)選擇不同的熱反射玻璃LOW-E中空玻璃以及保溫玻璃等材料。
(二)根據(jù)建筑日照設(shè)計原理,合理設(shè)計窗戶遮陽措施,減小玻璃面的日照面積,降低夏季空調(diào)能耗。在進(jìn)行遮陽設(shè)計時要考慮各個地區(qū)氣候特點,對于冬冷夏熱地區(qū)冬季需要日照、夏季需要遮陽,應(yīng)采用活動式遮陽措施。在設(shè)計遮陽構(gòu)造時要結(jié)合玻璃門窗、幕墻建筑的整體藝術(shù)效果,材料與顏色進(jìn)行考慮,而且形式要簡單、美觀,便于安裝、清洗。
五、結(jié)束語
綜上所述,在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計的過程中,要更加注重引入一些節(jié)能設(shè)計的理念,使用較為先進(jìn)的節(jié)能設(shè)計的處理辦法,從而盡可能的提高住宅建筑節(jié)能設(shè)計的科學(xué)性。
參考文獻(xiàn):
[1]梁理常.對建筑節(jié)能設(shè)計的思考[J].科技信息,2009.14.
[2]何家禮.建筑節(jié)能設(shè)計分析探討[J].今日科苑,2009(8).10.