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从多方入手
慕尼黑国际博览集团举办的中国电子高峰论坛,主题是:能源与环保在电子信息产业的机遇与挑战。来自国家发改委经济运行局的官员与电源厂商―Fairchild、英飞凌、安华高、泰科电子、台达等济济一堂。大家认为:政府的环保政策与执法力度是加速能源有效利用和节电的关键,RoHS等法规大大限制了铅等有害物质的排放。各厂家推出了各种元器件方案,例如提高能效方面,高压有新型的IGBT,低压的电源管理器件;节电领域用LED代替荧光灯;电源设备采用变频、新包装材料等;对整个系统,材料使用得越少,使用能源也就越少。
同时,要积极开发新能源,如太阳能、风能等。在公司业务管理上,建议各公司设立专门的节能经理;从采购开始,整个价值链都应提倡节能,业界应有独立的第三方提供节能的解决方案。总之,能源效率和环境问题,是我们这一代人以及子子孙孙的事情,节能可能短期上使成本有所提高,但是从长期来说,对整个社会是非常有利的事情。
功率器件显身手
目前,我国已经成为了世界第二大耗电国家(美国第)。到2030年,我国对能源的需求会翻一番。现代的能源是以电的形式出现的,如果合理地采用电力电子器件,可以节省25%~30%的电能。
在慕尼黑电子展期间,英飞凌召开了新闻会,汽车工业及多元化电子市场业务部总监李立杨表示,节能的空间很大,通过使用高效的电力电子器件,可使节能的提升空间很大。他说,在电方面,50%以上的能源用在工业,其能耗主要在电机;另外还有照明,家用电器,通信等。通过使用电子电子器件,电视的待机功耗可以降90%,照明可以节省25%,电机控制可以节省30%~40%。另一种节能产品是电磁炉,相比于煤气、天然气,热效率更高,今天已发展成一个几十亿元的市场。在此领域,英飞凌等公司开发出反向导通RCIGBT,不仅效率高,还节省成本。
关键词:商务建筑;制冷功能;节能环保
Abstract: with the development of economy and society, more and more attention to energy conservation and environmental protection, especially in business building fields. To satisfy the business building refrigeration function at the same time, how to realize the green refrigeration and energy conservation and environmental protection problem has become the developers and users issues of concern. Based on the business building refrigeration function and the realization of the function of saving energy and environmental protection as the object, the paper analyzes present business building refrigeration function of saving energy and environmental protection against the existing problems, and to the questions some Suggestions to solve them.
Keywords: business building construction; Refrigeration function; Energy conservation and environmental protection
中图分类号: TB657文献标识码:A文章编号:
当今世界对能源的需求越来越大,各国对能源节约问题也越来越重视。我国是一个能源消耗大国,节能是我国的重要国策之一。在所有能耗中,建筑能耗又占有很大比重,在我国,建筑能耗(包括建材生产、建造能耗、生活能耗、空调能耗等)约占中国建筑总能耗的三分之一左右,建筑业的二氧化碳排放量占中国碳排放量同样达到43.7%,且我国建筑中能达到国家新建建筑节能50%标准的建筑也只占同期建筑总量的10%。我国节能工作与发达国家相比起步较晚,尤其在商业建筑领域,能源浪费十分严重,做好我国建筑领域尤其是商务建筑领域的节能环保显得至关重要。
一、我国商务建筑制冷系统节能现状
能耗问题严重制约着我国经济集约化的发展,而商业性建筑作为建筑中的重要方面,在能源消耗中充当着主力军。随着改革开放和经济发展,我国商业建筑的面积日趋增大,据统计目前已经建成大约2000多幢高级宾馆和写字楼,800多家大型商场,设有中央空调系统的建筑面积约1.5亿平方米。商业建筑能源消耗约占总能源消耗的15%-20%,其中空调能耗占商业公共建筑总能耗的50~60%,重视商务建筑节能环保已经成为社会发展的应有之义,促进商务建筑实现在制冷系统中的节能环保是实现节能环保中的重要一环。如何在繁华的都市中心建造节能型商业建筑,对于我国建筑行业发展具有重要意义。
从我国目前商业建筑的使用状况来看,一般情况下,大型商业建筑(存在使用特殊设备的建筑除外),主要的能耗主要集中在中央空调系统、照明系统、冷热水系统、动力系统以及其他方面。从这些使用系统进行区别,设计商业建筑制冷功能的系统则就占了中央空调系统、冷热水系统以及动力系统和其他方面这四个维度。就上海地区而言,据调查,照明系统能耗仅为10%—20%,而空调系统和其他动力系统能耗综合达到70%—90%,而其中设计制冷功能的能耗达到一半左右,制冷功能所表现出的能耗相当可观,如果对其加以控制,将会实现很大程度上的节能环保功能,控制商业建筑制冷功能能耗在商业建筑设计中是必须进行详尽考虑的。
二、商务建筑制冷功能节能的重要意义
1.商务建筑制冷功能节能任务艰巨
《中国建筑节能年度发展研究报告2010》中对我国各类建筑能耗进行了调研,并给出了写字楼、商场、宾馆的能耗调研结果,其中商场的空调系统能耗占比达到50%,而酒店空调能耗占比达到44%,从制冷功能角度而言,其中蕴含巨大节能潜力。
由于商业建筑本身所具备的多种功能,其是区别于其他建筑群体的综合性建筑,且其在使用中往往会出现租赁、销售、外包等多种形式,因此在管理中会存在很多困难,要促进商业建筑的节能减排工作存在复杂性。同时,对于商业建筑制冷功能在南方、北方的区别,节能现状也是有所不同,在协同考虑各地的资源条件、经济社会条件,实现商业建筑节能设计任务艰巨。
2.节能环保是经济、社会发展重要举措
国家对节能减排的大力推进,是当前到2015年节能服务行业发展的巨大力量。节能服务在建筑、交通、空调、注塑机等多个领域内市场空间巨大,建筑中仅中央空调系统就占到建筑能耗的40%左右。
“十二五”期间,公共建筑被确定为节能降耗主要领域。按照日前公布的《财政部、住房城乡建设部关于进一步推进公共建筑节能工作的通知》要求,国家将启动一批公共建筑节能改造重点城市,住建部已初步确定全国近40座城市作为“十二五”期间公共建筑节能改造重点城市,要求每个城市未来两年内完成改造建筑面积不少于400万平方米。
三、商务建筑制冷系统节能环保存在的问题
1.空调制冷系统能耗高、技术落后
空调制冷系统的能耗主要表现在两个方面,一是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗;二是为了给房间送风和输送空调循环水,风机和水泵所消耗的电能。
一般情况下,中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50%左右,对于商场和综合大楼可能要高达60%以上,中央空调成为商业建筑制冷系统能耗的关键点,但是目前我国大部分商业建筑中央空调系统设备技术较为落后,多为老旧设备,大部分未能达到国家能耗标准要求,而且大部分情况下中央空调的存在将会增加其他方面的负荷,进一步增加商业建筑能耗。
2.商务建筑制冷系统节能设计存在缺陷
目前我国关于商业建筑的设计重点考察的因素是其外观、内置功能的满足,较少考虑到关于商业建筑制冷系统节能方面的问题,虽然近年来我国在这一方面有所改善,但情况仍不容乐观。商业建筑制冷功能的实现有赖于制冷系统完整的发挥其功能,从外墙设计、内部通风管道设计、门窗设计、顶层设计以及空调系统等的设计都对其作用的发挥有很大影响。但是我国商业建筑设计很少能将各种因素综合进行考量,从而形成良性的循环系统,致使在制冷系统能耗方面存在很大缺陷。
四、商务建筑制冷功能与节能环保“双赢”建议
实现商务建筑制冷功能与节能环保的“双赢”是促进经济、社会发展的重要方面,也是促进能源解决、发展低碳社会的重要举措。为实现商务建筑制冷功能和节能环保的“双赢”,本文在商业建筑节能领域提出以下几点建议:
1.改善空调系统控制,提高设备技术含量
目前,中央空调系统主机和水泵等设备的选型都大于系统实际负荷需求,造成大量的能量浪费。尽管目前针对中央空调节能改造的手段很多,可以采用中央空调自动控制技术、主机房模糊变频控制技术以及新风换气技术等现代化技术对中央空调制冷设备进行良性控制,根据商业建筑实时负荷,调整主机和其他空调设备,在保证室内温度和湿度的前提下,尽可能地节约能源提高设备的技术含量,选用高能效的空调主机,从根本上解决能耗问题,实现节能和环保突破。
2. 提高商业建筑管理人员节能意识
商场应提高管理人员对于制冷系统节能的敏感意识,配备专职的节能管理人员。节能管理人员应该掌握商场内部的能源利用情况,善于发现问题并解决问题,提高能源利用效率。另外,也可请一些有资质的物业管理公司代为管理,因为专门的物业管理公司既有管理经验,也可以提高能源效率。
3.注重设计,实现制冷功能的系统性
注重商业建筑前期建筑设计,对商务建筑的设计需要从系统的角度出发,在设计商业建筑制冷系统时,综合考虑“护结构、暖通空调系统、室内环境系统、建筑给排水系统、建筑电气系统、楼宇自动控制系统以及可再生能源利用和循环利用”等各个方面的因素,并重点将空调系统作为中心设计关键点,以此实现节能环保和制冷功能的“双赢”。
参考文献
1.付小平等.中央空调系统运行管理(第2版).清华大学出版社,2008
2.薛志峰,江亿.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析.暖通空调,2004
【关键词】工程机械;环保节能减排;能源
引言:
工程机械的环保节能减排理念是根据工程机械的市场价值进行延伸及发展的,这样对于提高工程机械的市场竞争力也有着非常重要的意义,在机械工作的过程中需要在保证机械工作效率及工作质量的同时又能够更好的实现机械的环保节能减排效果,特别是在工业建设不断发展的过程中,工程机械的环保节能减排理念也会受到越来越多的重视。当前,工程机械的优化设计发展也需要以环保节能减排理念来作为基础,并且在机械生产过程中对于机械组成部件的改良及机械设计的创新都有着直接的影响,所以实现工程机械的环保节能应用对于我国工程机械未来的发展也有着深远的意义。
1 工程机械环保节能减排的重要意义
1.1 社会发展的必然要求
在进行工业生产的过程中,工程机械的各项工作需求也有所增加,大量的原料投入也造成了大量的废弃物排放,这对生态环境的影响是相对较大的,并且在机械生产时,各项污染物的排放也对机械自身的使用带来了一定的负担。而在机械环保节能减排技术发展的过程中,更多的部件设计能够取代原料的投入,这也就大量的降低了污染物的排放。同时,环保节能环保理念的应用也更好的保护了生态环境,这对于社会的发展进步也有着非常重要的作用。
1.2 对于我国能源利用的意义
特别是在我国能源使用日趋紧张的前提下,工程机械的环保节能减排更好的降低了对资源的消耗,同时对于我国工业未来的长远发展也奠定了重要的基础。工程机械在运行过程中必然会消耗大量的能源,同时也会产生大量废弃物污染。所以在能源的消耗问题上采用了环保节能减排后,对于能源的利用率也相应的有所提高,并且降低了废气污染物的排放,从而有效的失效了环保节能减排的优化。所以可以看出,工程机械中环保节能减排的应用也将是未来发展的一种必然趋势。
2 优化工程机械环保节能减排理念的几点措施
2.1 机械选型时的环保节能减排
环保节能减排的理念作为机械生产的重要指标在未来需要更多的加以重视,然而以往人们在工程机械生产过程中只重视机械设备的可靠性而忽略了环保节能减排的理念,在对工程机械的选择上也没能以环保节能减排为基本前提,很多机械设备的使用对于机械的排放量及排放物种等都没有明确的说明。所以在机械选型时,要对机械排放的综合性能有一定的了解,包括一氧化碳、碳硫化合物以及对大气污染较为严重的物质等,不仅要对这些污染物的排放加以严格的控制,同时也要做好对机械污染物排放选择。
2.1.1 尽量选择能耗低的产品
选择工程机械产品时候还需要注意的是在保证机械产品能够达到标准的使用要求后,尽可能的选择能耗相对较低的产品,这不仅能够提高成本的投入,对于环境的保护也有着重要的作用。很多工程机械在生产时会消耗大量的自然资源,而在此基础上,能够降低能源的消耗对于环境的破坏也会有所降低,所以未来工程机械的创新研究也主要表现在了对能源动力的创新上,同时,工程机械对能源的依赖也会相应的有所降低,从长远来看这也必然将会产生深远的影响。
2.1.2 选择环保型发动机
发动机对于工程机械而言就相当于人的心脏,是工程机械的核心部件,也是对环境影响最为严重的部件,所以发动机应是选择工程机械的重要参考标准。在选用发动机时,尽量选择能耗低、噪声小及效率高的环保型增压柴油机,从发动机制造技术上减少其对于环境的损害。再者发动机中的喷油设备是影响发动机功效的关键技术,所以在选择时尽量选择高压共轨喷油型的发动机,现阶段高压共轨喷油技术是最为先进的发动机喷油技术,不仅能够智能控制喷油量,还能提高喷油压力,从而提高雾化程度,促进燃料与空气的融合,使燃料最大程度的使用,一方面提高燃料的使用效率,另一方面降低污气体的排放。
2.2 机械施工中的环保节能减排
机械施工过程中的环保节能减排是工程机械环保工作的重要组成部分,主要是在施工过程中,要事先对工程机械可能造成的环境污染DD主要是水土污染,进行充分的估计,然后有针对性的制定出相关的措施。对于生活、生产产生的垃圾,包括废水及废油要制定严格的处理方案。对于机械本身而言,如果是在寒冷的条件下进行施工,机械发动机内部液体比如剂等受温度影响比较严重,容易出现冻结的现象,油一旦冻结其作用就会严重下降,机械自身磨损就会增加,不仅会影响机械的正常使用,还会增加燃料消耗,所以寒冷天气下如果不采取相应的处理措施,对于环境及生产都是极大的损害。
所以在进行施工前要事先对机械进行预热处理,每次使用完毕要将水箱的冷水放完,对于工程机械的动力组成部分:发动机、变速器等工作部件要及时更换剂。再者要特别注意机械设备中的液压清洁度,要定期清除油液中的垃圾物,如果工程机械使用频率增加,液压油的更换频率也要提高。冬季施工机械内部元件的摩擦力会增加,所以采用科学的手段降低摩擦力是非常必要的。
3 结束语
工业生产中环保节能减排的理念不仅能够更好的提高资源的使用效率,并且对于改善人们的生存环境也有着中重要的作用,环保节能减排不仅是一项口号,在生活中的各个方面都有着重要的应用。在工程机械的角度来看,环保节能的应用对于工程机械未来的发展也将产生深远的影响,并且对于工程机械设计的改进及创新也奠定了重要的基础。
参考文献:
[1]王海川. 公路路基施工管理的重点及措施分析[J]. 交通世界(工程技术),2015,03:34-35.
关键词:节能 环保 建筑给 排水 设计引言
近年来,随着城市化进程的进一步加快,房地产业也迎来了繁荣时期。能源供应紧张、缺水是一个全球性的大问题。能源紧缺、能耗大不仅大大制约我过经济的发展,也将人民生活构成威胁。人民生活及从事工艺、游乐、环境卫生、绿化、给水、排水、消防、热水、会用水等消耗的能源。占建筑能耗的10%-30%,对于建筑给水排水专业在节能中的作用及普遍存在问题,在社会还没有得到相应的重视,因此作为从事一个建筑给排水专业的工作人员,应该清醒地认识到本专业在建筑节能环保中的重要作用,正真把节能环保放在重要的位置,节能环保问题,已经成了建筑行业可持续发展的关键性问题。建筑给水排水设备作为建筑内部结构的重要组成部分,设计人员在设计时除了要满足人们可居住性和舒适性的要求外,更应该从节能环保角度予以考虑。本文对住宅建筑给水排水的节能环保措施提出了一些看法,与大家共同探讨。
一、充分利用外网的水压进行建筑内部给水系统设计时,外网水压、水量能经常满足用水要求时,尽量利用外部给水管网水压直接进行供水。在外部管网水压不能满足整个建筑的要求时,则建筑物下几层应利用外网水压直接供水,上层可设置加压和流量调节装置供水[1]。设计人员进行设计时,不能忽略外网能够提供的水压,不能因为设有水池,而放弃使用外网的可资用水头,这将造成能源的浪费,不可取。
二、竖向分区要合理《建筑给水排水设计手册》规定,高层建筑生活给水系统的竖向分区,应根据使用要求、设备材料性能、维护管理条件、建筑层数合理确定。一般最低卫生器具给水配件处的静水压力宜控制在以下范围内,旅馆、饭店、公寓、住宅、医院和功能类似的其他建筑:300~350 kPa;其他建筑:350~450 kPa。进行设计时,严格控制系统的超压出流,否则,流出水头太大,一是使水流喷溅,造成水资源的浪费;二是易产生水锤,引起噪声,这些噪声对人虽没有直接生理危害,但能干扰人们交谈、工作、学习和休息;三是对用水设施的冲刷,使用水设施易被磨损,使用寿命短,将造成资源的浪费。
三、合理选择管材
(一)给水管材建筑内部常用的给水管材有:镀锌钢管、塑料管、复合管。镀锌钢管应用在建筑内部已有近百年的历史,20世纪90年代以前大多数建筑内部的给水管材选用的都是镀锌钢管,但由于镀锌钢管自身的缺陷,在使用中易产生腐蚀、生锈、结垢、泄露、堵塞、滋生细菌、微生物等弊病,一方面能造成水质的二次污染,另一方面破坏了用户的居住环境,干扰正常的生活,并能导致水资源的重大浪费[2]。根据国家有关规定,镀锌钢管已被定位淘汰产品,从2000年6月1日起,新建住宅建筑给水系统中,禁用镀锌钢管。这样可以节省大量钢材,节约能源。给水塑料管作为一种新型化学管材,在全国已被广泛地推广应用,加快了民用建筑“以塑代钢”的步伐,它具有耐腐蚀、不结垢、无污染、安装方便、使用寿命长的优点,解决了水质的二次污染,且价格比较便宜,是建筑给水理想的优质管材[3]。二者的缺点,受到了工程界的青睐。但由于价格偏高,工程的初期投资偏大,鉴于目前我国的经济发展水平,建筑给水系统广泛使用复合管有困难。随着复合管技术的完善和发展,复合管在建筑给水排水中的推广应用将具有很强的生命力。
(二)排水管材建筑内部常用的排水管材有:UPVC塑料管、柔性接口机制排水铸铁管。UPVC塑料管具有质量轻、耐腐蚀、安装方便、投资省和节能的优点,在建筑排水系统中得到了广泛的应用,解决了钢材短缺问题,响应了国家“以塑代钢”的发展要求。但由于塑料管立管噪声大、易老化、防火性能差等缺点,因此在高层和超高层排水管材优先选用柔性机制排水铸铁管。
四、变频调速供水变频调速供水装置是采用离心式水泵配以变频调速控制装置,通过改变电机定子的供电频率来改变电机的转速,从而使水泵的转速发生变化。调节水泵的转速,可以改变水泵的流量、扬程和功率,使出水量适应用水量的变化,实现变负荷供水[4]。变频调速供水的最大优点是高效节能,占地面积小,避免了水箱水质二次污染,高层建筑给水设计时,优先选用变频调速给水方案,采用变频调速装置比一般供水设备节电10%~40%。
五、合理确定用水定额进行建筑内部给水系统计算,确定最高日用水量、最大小时用水量时,用水定额选取要合理,如果选择过大,通过用水量估算水池(水箱)体积将过大,生活用水在水池中停留时间过长。当水中余氯耗尽后,随着有害生物的生长繁殖,会使水腐败变质,造成水质的二次污染。
六、控制给水系统流速《建筑给水排水设计规范》规定,生活给水管道的水流速度不宜大于2.5 m/s,干管水流速度一般采用1.2~2.0 m/s,支管水流流速一般采用0.8~1.2 m/s。流速过大易产生水锤,引起噪声,损坏管道或附件,并将增加管道的水头损失,使管道内给水系统所需压力增大,选定泵的型号时将选择大型号的水泵,造成能源的浪费,同时增加电耗。设计人员进行设计时,应根据规范要求,合理确定管径,合理选择流速[6]。
七、推广采用节水型卫生器具与水龙头节水型卫生器具与水龙头,除具有节水效果外,其节能效果也是比较显著的,我国大力提倡使用节水型卫生器具与水龙头,比如,重庆、上海、北京等城市,装修房全面使用节水卫生器具与水龙头。2002年,第一本《节水型卫生器具安装图》的问世,为我国的节水工作落实提供了方便,对我国的节水事业起到有力的推动作用。对于中小型城市,政府部门可以与生产企业合作,适当提高补贴,促使居民装修时使用节水型卫生器具与水龙头,减少水资源的浪费。
八、中水回用中水回用是再生利用的主要形式,是缓解城市水资源紧缺的有效途径,是开源节流的重要措施。建筑中水系统是典型的水资源的可持续利用装置,是介于建筑物内上水和下水之间的水处理和供给系统,将建筑物内的污水、废水加以收集、处理,实现生活污水、废水的重复利用,既节省水资源,又保护环境,具有明显的经济效益和社会效益[7]。
九、大力推广使用太阳能热水器太阳能作为一种可再生的洁净能源,被越来越多的应用于热水供应系统中。江苏地区的一些示范小区率先采用太阳能热水集中供应系统,其承压运行、分户供水、智能化系统已经成了住宅小区的新卖点。另外,据有关方面统计:用电热水器洗澡的费用约为0.62元/次,而利用太阳能热水器的费用仅0.31元/次[8]。使用太阳能热水器,在节约电能的同时,也减少了燃煤发电废气的排放量。
十、结语
节能环保工作是未来社会生活中永恒的主题,它涉及建筑给水排水系统的各个环节。建筑给水排水设计工作者,设计时要符合节能环保的要求;公民,应提高环保意识,节约用水;政府,应加强监管职能和引导职能,加强宣传教育,使公民对实施住宅建筑给水排水节能环保工程普遍认同和支持,形成全社会节能环保的氛围,只有这样,节能环保才能落到实处,推动循环经济和谐发展。
参考文献
[1]王增长.建筑给水排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[2]张勤,徐立新.新型建筑给水管材的选用与施工[J].重庆建筑大学学报,2001(23):61-65.
[3]李玉华,苏德俭.建筑给水排水工程设计计算[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[4]李柯,张立娜.建筑给排水设计中节水节能措施的探讨[J].建筑技术,2009(10):154.
[5]曹辉.建筑给排水噪音的防治[J].能源及环境术,2009(13):21-21.
1依托科技
建筑节能主要包括两个方面内容:①节约,即提高供暖(空调)系统效率和减少建筑本身所散失的能源;②开发,即开发利用新能源。
1.1减少能源散失
就减少建筑本身能量的散失而言,首先要有高效、经济的保温材料和先进的构造技术来有效地提高建筑维护结构的整体保温、密闭性能;其次为了保证良好的室内卫生条件,既要适当的通风又要设计配备能量回收系统,只有这样才能做到有效减少建筑维护结构向室外散失的能量。
1.1.1外窗
外窗是建筑维护结构中耗能最大的一个方面,如果处理不当的话,它将成为冬季热量损失和夏季冷量损失的大漏洞,会直接造成能源的浪费和开支的增加。因此,随着科技的发展,外窗的透光材料已经从普通的单层3mm玻璃发展到使用镀膜、中空玻璃,透光材料的改进大大提高了外窗的保温、隔热性能。例如:LOW-E玻璃的使用,不仅能阻止室内热量的外泄,吸收太阳辐射能量,降低采暖负荷,节省采暖费用,更重要的是它可以大大减少玻璃表面与室内空气的温差,提高室内舒适质量。另外,由于木材短缺和其耐久、防火性能的不足,外窗框已较少单独使用木材制作。取而代之的是耐久、防火性能更好的合金及复合材料,如铝合金、塑钢、塑木、铝木复合窗框等。为了提高合金窗框的隔热性能和配合中空玻璃的使用,导致了带隔热桥型材断面的出现。所有这些新材料的应用,都极大地减少了建筑能耗,提高了室内的舒适性。
1.1.2遮阳系统
在欧洲某些夏季炎热地区,外遮阳帘是建筑物的必备设施,它的构造简单,使用方便,遮阳效果非常好,它不仅可以遮挡直射辐射,还可以遮挡漫射辐射。从而使室内温度尽量少受太阳辐射热能的影响,降低制冷负荷,提高舒适度和节省制冷开支。
1.1.3护墙
众所周知,节能住宅分外保温墙体、内保温墙体两种。但目前较多采用外保温墙体,因为外保温墙体具有施工方便、保温层不受室外气候侵蚀的优点,同时可以避免产生热桥,保温效率高,所以较之内保温具有一定的优越性。另外,外保温还有减少保温材料内部结露的可能性、增加室内的使用面积、房间的热惰性比较好、室内墙面二次装修和设备安装不受限制、墙体结构温度应力较小等优点。有关人员作过这样一个试验:在一间穿上外保温“新衣”、建筑面积16m2的节能样板房内,开上一天一夜空调,可以比传统住宅节电5℃左右,保温效果是传统住宅的一倍。另外,围护结构采用浅色外表面,可反射夏季太阳辐射热,减少壁面得热。
1.1.4节能新风系统
在节能建筑中,由于外窗具有良好的呼吸与隔热作用,护结构具有良好的密封性和保温性,使得人为设计室内新风和污浊空气的走向成为舒适性中必然要考虑的一个问题。目前流行的下送上排式通风系统,就能很好地解决这个问题。将新鲜空气由地面的墙边送入,将污浊空气由屋顶排出。其优点首先是新鲜空气能够直接送到人体的口、鼻处。因为人体是新鲜空气所能接触到的最热的热源,所以它顺着人体爬升到口、鼻处是必然的结果。其次是因人体呼出的气体是室内最热的气体,所以不存在呼出的污浊气体与新鲜空气交叉混合的可能,而只能是升至屋顶从排气口排除室外。其三是节能,它利用排除气体的冷、热与将要送入室内的新风进行热量交换,以减少新风加热或制冷处理的能耗。
1.2新能源的使用
在节能建筑设计中,除了考虑减少建筑能源散失外,还要充分考虑到在建筑采暖、空调及热水供应中利用工业余热、采用太阳能、地热能、风能等绿色能源。以地热能为例,地源热泵以大地为热源和热汇,通过埋入地下的换热器与大地进行冷热交换,实现建筑空调和热水供应的目的。与地面上的环境空气相比,地热源温度较为恒定,可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。在冬季,地源热泵将大地中的低位热能提高向建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相当,冷暖负荷基本相同,用同一系统,可以充分发挥地下蓄能的作用。此外,地源热泵可与太阳能联用以便改善冬季运行条件。由于地源热泵系统中的埋地换热器在地下进行吸放热,减小了空调系统对地面空气的热及噪音的污染,并且不向外界排放任何废气、废水、废渣,是一种理想的“绿色技术”,符合当前可持续发展的要求。
在日本的居住小区中比较普遍地应用了太阳能,它大多属于被动式太阳房系统。通过屋顶吸阳板高效率地采集太阳能,通过自身的太阳能电池自动控制系统,根据房内需要自动地向室内输入热(冷)风并供应热水。有太阳能装置的住宅还可配置同电力网的切换装置,在用电低峰时,可充分利用太阳能供暖、供水,而在用电高峰时,则可利用太阳能将电能切换到电力网中,以提高太阳能的利用效益。居住小区太阳能利用不仅可以节省电能,同时也可以改善、保护和优化环境,是一种新的绿色能源,也是小区建设中符合可持续性发展节能的一个方向。
2因地制宜
我国地域辽阔,南北东西各地气候差异悬殊。我国第Ⅰ建筑气候区的东北地区和第Ⅵ建筑气候区的青藏高原及第Ⅶ建筑气候区的我国西北部地区,冬季严寒漫长,第Ⅱ建筑气候区的华北地区,冬季气候寒冷且持续期长,夏季湿润炎热。第Ⅲ建筑气候区的长江中下游及以南的大部分地区,冬季湿冷,夏季闷热。因此,住宅建筑设计中,气候是一个不容忽视的要素,顺应当地气候条件,这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用。
2.1平面布局
我国传统民居的布局从北至南都选择了合院式这一基本平面布局,这种虚实相间的屋-院序列空间不仅有效地利用了基地面积,达到了人与自然的交融,还综合解决了日照、通风、防噪等问题。而院落与屋宇的比例,因各地气候的不同,由北向南呈递减之势,这是对由“纳阳”向“遮荫”的转变所做出的反应:北方院大于屋,纵长方形的主院是合院建筑的中心;而南方地区多以高敞的厅堂为主,窄小的方形天井是主厅空间上的延伸,纵横交错的廊及檐下空间不仅构成了整组建筑的交通网络,更控制、导引着气流的运行。
2.2屋顶坡度变化
在住宅建筑中另一个对气候做出反应的明显例证是屋顶坡度的变化:北方较为平缓,向南逐渐加大,至江浙地区为最,而到了东南沿海复又减缓,控制建筑上这种“形式”变化的主要因素是降雨量的改变,而沿海地区又综合考虑了台风的影响。
2.3外饰面材料
建筑外饰面材料的选取也具有明显的南北差异,在我国由北至南,涂料的使用比例逐步下降,面砖的使用比例逐步上升。例如,北京的居住建筑绝大部分以涂料为主,而香港则绝大部分以面砖为主。这种现象的出现主要是由于气候原因:香港地处我国南部,属于亚热带海洋性气候,湿热多雨,年降水量比较大,因此要求居住建筑的外饰面材料具有良好的耐水性和自洁性,能够在雨水的冲刷下长时间地保持不渗漏、不变形、不褪色、易于清洁,因此,在南方外饰面材料选取面砖就明显优于涂料,成为理想的选择。
3以人为本
不管节能住宅也好,生态住宅也好,所有这些设计观念的更新归根结底都是为了保障人的利益,即提高人们的生活质量,满足人们对居住环境舒适性的要求。所以在建筑设计中,我们始终要坚持“以人为本”的设计思想。
3.1朝向设计
在我国早期的城市住宅设计中,多以卧室为中心,卧室是住宅中的主要居住空间。当时的住宅,卧室是住宅中唯一的主要空间。在住宅的空间设计中,显然要将所有的卧室置于日照通风条件最佳的位置,置于南向,为住户提供最好的享用自然能源的环境。但是,随着人民生活水平的提高,人们在住宅中的活动空间也发生了根本的变化,住宅中的卧室不再是多功能的,已被更合理地理解为休息区,主要功能是供睡眠、休息兼存放衣物,要求轻松宁静,有一定的私密性的空间。白天人们工作、学习、外出,即使在家各种起居活动也不在卧室中。因此以夜间睡眠用为主,白天多是空关着的卧室,向南还是向北,有无直接日照,对于建筑节能而言差别不大。在满足通风采光,保证窗户的气密性和隔热性的要求下,卧室不向南并不影响建筑节能。起居活动已从原来的卧室中分离出来,厅或起居室成了住宅中的主要活动空间。白天的日照、阳光对于起居活动中心的“厅”来讲,更有直接的节能意义。对于上班族来讲,由于实行双休日制度后,白天在家的天数增多了,约占全年总天数的1/4,对于老年人、婴幼儿来讲,则多数时间是呆在厅里的,即便学生,寒暑假、星期天在家,主要活动空间也是在厅里,所以现在住宅中,厅的面积远比一个卧室大。白天,厅的使用频率比卧室高得多,起居厅已是住宅中的活动中心,是现代住宅中的主要空间。所以如果起居厅向南,白天的阳光照着在起居厅活动的人们,其节能效应是不言而喻的。如果是南向起居厅,室内的自然热环境较好,可以大大地节约采暖和空调的耗能。
3.2自然通风
建筑空间设计中,如果要充分利用自然通风的话:①要掌握温差通风,即“烟囱效应”的建筑应用,为了加强建筑通风,在建筑空间设计时,结合一些功能目的(楼梯间、中庭),设计具备“烟囱效应”的空间体系,利用该空间达到拔风作用,以强化室内通风;②在标高处理上,尽可能产生正高差,避免逆高差的形成;(正高差:即出风口高度大于进风口高度,使室内气流呈上升趋势,这是符合室内外温差所造成热压之通风规律的,其上升力与通风走向相同,将有效强化通风质量;逆高差:即出风口高度低于进风口高度,热压与通风走向相反,对空气流动造成不利因素,会削弱通风质量。)③应该考虑将进风口朝向夏季主导风向,前部无人遮挡(构件物、乔木等),满足以最直接、最通畅的室外风速值所引成的风压作用于进风口,提供最大风速的目的;④充分利用建筑构件的有效导风,通过挡风板的合理布局,可以人为引起负压力,以加强进风口的正压作用;通过遮阳板的留槽设计,其改变风走向的作用也是一种导风的方法。
3.3节水
在节水方面。要充分考虑废水利用的问题:①雨水利用,建筑物屋面和地面的雨水经过收集、处理、储存、回用等过程,可以归入中水系统;②一般的生活用水后经过简单处理以后,也可以归入中水系统。中水可重复使用于冲厕、绿化浇灌、洗车和景观用水等。
3.4绿化
绿色系统具备防晒、防尘、降温、调节气候、提高空气负氧离子浓度、减少二氧化碳含量,保障居住区温度、湿度和风速等生态功能,有利于降低居住区的噪音。采取有效措施发展阳台绿化、屋顶绿化和攀悬植物,扩充宅前绿地,改善绿地种植质量,将会产生有效的节能作用。绿化要见缝插针,哪怕是一小块地、一旮角都可以用绿色加以点缀。在绿化中,新材料的应用也不容忽视。在日本,就采用了可以大幅度降低荷载重量的轻质人工土壤,对建筑物屋顶进行绿化。在屋顶施行绿化,具有使绿化保持持续性的巨大效果,另外,除了土壤的隔热效果(根据水分含量而不同)外,由于植物的蒸腾作用和绿荫效果,从而能够发挥出很高的隔热效果。间接地还能减少冷暖空调的费用,提高了建筑物的保温隔热性能,具有节能的作用。