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关键词:建筑能耗;建筑节能;设计
中图分类号:TU201.5 文献标志码:B 文章编号:1672-4011(2016)02-0003-02
1建筑能耗的基本内容
1.1建筑能耗
建筑能耗主要指非工业建筑耗费的能源,如公寓、小区、花园、商城、旅馆、地铁、体育馆等建筑,它是众多民用建筑耗费能源的总称,民用建筑建设使用过程中,会以照明、供冷、供水、供电等形式不断耗能,能源消耗是民用建筑提供各种服务的基础,见表1。
1.2全球建筑能耗近况
在当今,建筑能耗是能源消耗的主要方式之一,它极大影响了全球能耗量。建筑用能的规模与国家经济实力呈正比关系,经济实力越强,建筑用能比例越大。建筑用能需要国家支付庞大的能源费用,不是一般发展中国家可以承担的,所以基本上建筑能耗较多的国家综合国力较强。如发达国家的典型代表美国,全球近20%的能源是美国消耗的,而其中近一半的能源消耗属于建筑耗能。美国、中国的人均建筑能耗位列第一、第二,美国是因为建筑耗能较多导致数据庞大,但是我国是因为13亿的人口导致数据庞大。但是我国城镇人口人均建筑用能数量远远低于美国。
1.3中国建筑能耗近况
以下是建筑运行需要的能耗量:全国总发电量中的近1/5属于城镇建筑能耗,全国非发电用煤量的近3/10用于偏冷城镇的供暖,全国商品能耗超过1/5的部分属于建筑能耗。经分析,不同类型的建筑能耗,除了农村住宅建筑能耗最低外,其他三种建筑能耗差别较小。但这三种建筑按平均单位面积能耗量比较,能耗量差距较大,从低到高为住宅能耗量、采暖能耗量及商业和公共建筑能耗量。
1.4中国住宅建筑能耗分析
城镇住宅用能(不包括采暖)是指除严寒和寒冷地区采暖能耗外,城镇住宅所消耗的能源。2011年我国的城镇住宅能耗为15350万tee,占我国建筑总能耗的22.34%。该类建筑的各终端用能用途能耗相关数据分别占住宅总能耗的10.4%,18.5%,22.2%,31.1%,9.5%和8.3%(见图1~2)。
2建筑节能的定义
建筑节能从广义来看,泛指建筑全寿命周期内的能耗降低。建筑全寿命周期是指建筑从收集原材料、设计施工、安装使用、维护保养直至拆毁的过程,该过程涉及到建筑配件的加工、现场施工等环节,可以通过合理技术和手段,降低该过程中能源的消耗。这种定义包含较广的建筑节能范围。但是狭义的建筑节能仅需要在运营过程中实现能耗降低。这一阶段建筑能耗量占总体能耗量的近80%,本文论述的整体内容参考广义的建筑能耗,但是在论述个体建筑群或者绿色建筑时,通常以狭义的建筑节能进行研究。
3绿色建筑
其定义如下:在建筑使用期限范围内,尽可能地避免资源浪费(节约能源、土地、水资源及材料)、避免环境遭受破坏及降低污染程度,从而让人们拥有一个更加健康、适宜且高效的生活环境,实现建筑与自然谐调。
4《绿色建筑评价标准》
GB/T50378-2014《绿色建筑评价标准》(以下简称为《绿标》),在国内对建筑进行标准评价时,其把绿色建筑当作核心内容,把“星级绿色建筑评价标识”当作统一标识。这个评价标准遵循“四节一环保”基本原则,在确定某绿色建筑是否达到标准时,主要考虑土地、能源、水、材料的节约使用情况及建筑外部环境质量情况、建筑管理等6个指标。对“绿色化程度”进行界定时,6个指标中又分成3个等级,分别是控制、一般等级和优选项。对所有参加评价的建筑来说,控制项是必不可缺少的前提条件,接下来才是根据符合后两项的条件要求,从而确定建筑的级别是属于一星、二星、三星。从这个标准来看,其把绿色建筑进行了类型划分,包括两种类型,一是公共建筑类型,二是住宅建筑类型。本文重点对后一种类型作出研究。
5绿色建筑的评价要求
1)节约土地和室外空间。其控制项有:建筑对环境造成的影响情况、建址情况、平均每人使用土地的指标情况、建筑每天阳光照射情况、建筑小区绿化情况及平均每人绿地面积情况、有无场地污染情况和施工情况。一般项有:旧建筑循环使用情况、物理声、风、热环境等情况、公共设施设备建设情况、绿化植物适植性情况及品种、数量情况、公交情况、水渗透情况等;优选项有:地下及废弃空间使用情况等。2)能源节约和使用。其控制项有:热工性情况、集中供热供冷情况、以户为单位进行集中暖气供应计算测量及室内温度调控情况等;一般项有:通风情况、光照情况、设备最大化程度运用情况、室内照明情况、能源循环使用情况等;优选项有:最大程度上使用建筑综合能源节约比率及可再生能源循环运用的比率等情况。3)水资源节约和使用。大力倡导推行“开源”“节流”策略,最大程度上运用水资源,尽可能实现节约,在对废水进行处理的基础上循环使用,采取控制水使用量、阶梯供应水资源、循环用水、加大雨水利用率等手段,尽可能实现水资源的最大程度使用。4)材料资源节约与使用。申报的建筑项目有没有降低用料量,最大程度上使用本地原料及减少高能耗用料量,尽可能加大可循环可再用原料量,降低纯粹只起点缀作用的构件用量等,从而最大程度上降低用料对环境、资源产生的负面影响。因为这部分仅是降低纯粹只起点缀作用的构件的用料量和建筑设计存在关联,和其他指标基本上没有关联,本文对其他指标不再进行讨论。5)室内环境质量。该部分在居住建筑方面的控制项指标主要涉及每套户型对日照和采光的要求、室内背景噪声要求以及围护结构隔声性能要求、居住空间的自然通风能力、室内空气污染物浓度的要求;一般项主要包括建筑视野情况、围护机构防结露性能、建筑的耐高温热工性能、采暖系统和空调系统的调控能力、建筑外遮阳使用情况、建筑室内通风换气装置设置情况等相关内容;优选项主要指标有建筑室内新型功能材料的相关要求。6)运营管理。运营管理阶段要求合理处理建筑、住户以及自然三者之间的关系,达到满足住户对空间环境的建筑安全性、舒适性要求,同时又能达到保护周边自然环境的要求。运营管理部分的评价指标主要有物业对节能、节水、节材、绿化、垃圾、智能化系统等方面的管理。由于该部分主要评价的是建筑使用情况部分的内容,与建筑设计关联不大,本文对其讨论和研究较少。
6建筑节能的主要方式
1)主动式节能方式。指的是在建筑的运营阶段由于使用高效低能的建筑设备和建筑电气而减少的建筑用能。2)被动式节能方式。是指减少甚至取消建筑设备和建筑电气,采用非设备化的方式减少建筑用能。这种节能方式是通过直接利用现有的气候和环境,即风力、太阳能、环境温湿度、植被、场地地形等条件与建筑设计融合来减少与外界的热交换,从而达到降低建筑能耗的目的。“被动式”和“主动式”是针对建筑对能源的使用方式以及降低方式提出来的,不同的方式对建筑降低能耗的措施也不同。
7目前绿色建筑设计存在的问题
1)生硬套用绿色建筑技术。我国依照《绿标》审核申报的绿色建筑,但是当下众多绿色建筑仅仅是为了满足绿色建筑的评价标准,生搬硬套地使用绿色建筑技术,不能以合理、科学的手段实现绿色建筑技术的应用。比如《绿标》中将遮阳设置纳入到绿色建筑技术中,但是很多建筑完全不需要使用遮阳设置,可是为了符合评价标准,设计人员还是生硬地使用类似的绿色建筑技术,甚至没有系统、整体地设计建筑就整合应用多种绿色建筑技术,导致绿色建筑设计非常不科学。2)投入设备过多。建筑需要依靠建筑设备提供相应的服务,根据建筑服务的需求量决定建筑设备的投入量。但是很多时候建筑服务需要的设备数量往往和实际提供的设备数量存在偏差。建筑设备提供过多或过少的情况,都属于建筑资源的不合理应用。投入设备过多,浪费建筑设备资金,同时导致预估能耗的偏差;投入设备过少,会降低建筑的服务能力。3)设计师的惯性设计理念。在如今,众多设计师不能跟着时展更新自己的设计理念。绿色建筑和绿色建筑技术都属于新时代的建筑理念,但是很多设计师仍然用传统的思维方式进行绿色建筑的设计。认为设计师在建筑设计中不需要考虑节能减排,而应当由电气工程师等完成节能减排的目标,将设计“绿色建筑”理解为“绿色化”的建筑设计,缺乏创造性的思维去设计新时代下的绿色建筑。4)不能因地制宜设计绿色建筑。“具体问题,具体分析”“因地制宜”是设计绿色建筑的参考原则。每个地区自然环境、气候不同,这就要求设计师能够将绿色建筑融合到当地环境中。但是我国目前的绿色建筑基本按照统一的模式设计建设,没有体现以上参考原则,缺乏特色。
8建筑节能设计的基本特征
按照建筑节能设计中考虑内容的不同,可以总结它的两个基本特征。首先,是建筑节能设计的需求差异导致需要考虑地区性差异,这是它的第一个基本特征。建筑节能设计地区不同,地区内不同的环境、自然气候、地域特色以及不同的风俗习惯,都会导致建筑形式和建筑节能设计的不同。其次,自然气候不断变化,建筑能耗也随之变化,这就要求注重过程控制,这是它的第二个基本特征。每个地区季节的变化、天气的变化都会影响当地的温度、紫外线照射等,这会导致建筑能耗的变化。而且,即使是相似地区、类似环境下,建筑使用者的需求不同也会引起建筑能耗的差异。本文以建筑节能设计的两个基本特征展开讨论,从各种绿色建筑技术(可再生能源系统、自然通风技术等)为论述点进行更加详细的研究。
参考文献:
[1]祁会祥.谈绿色建筑和建筑节能设计[J].山西建筑,2014,40(32):205-207.
关键词:绿色建筑;节能设计
我国的经济和社会正保持着高速发展的态势,处于工业化和城镇化快速发展阶段,工业的增长、居民消费结构的升级,特别是城镇化进程的快速发展,对能源、经济资源的需求将更加迫切。这样,我们不得不正视我国能源(特别是不可再生能源)、土地、水、原材料等资源严重短缺而实际利用效率低、环境污染严重且仍在不断加剧的事实。因此中国要走可持续发展道路,发展绿色建筑与节能建筑是刻不容缓的。
1.绿色节能建筑发展存在问题
一是全社会没有充分认识到节能建筑与绿色建筑工作的重要意义,缺乏节能建筑与绿色建筑的基本知识和主动意识。二是对节能建筑与绿色建筑缺乏有效的激励政策进行引导和扶植。三是缺乏可操作的强制各方利益主体必须积极参与节能、节地、节水和保护环境的法律法规。四是建筑节能、节地、节水、节材和环境保护的综合性的标准体系还没有建立。五是缺乏有效的行政监管体系。所以我国要发展绿色建筑与节能建筑的必须扫除以上障碍,解决影响绿色建筑与节能建筑发展问题。
2.绿色建筑节能设计方法
2.1政策支持
建筑部在政策上提出以下几点:①强制性地执行现有的法规和节能标准。通过建立新闻披露制度和市场清除制度,对不执行国家建筑节能设计标准的设计单位和建筑单位进行披露,并给予一定的处罚直至清除出建筑设计市场。②建立一整套经济激励制度,唤起全民的节能意识。比如说对绿色建筑与节能建筑的税收和收费给予优惠制度,经济手段和提高主动意识双管齐下,全民动员,使大家意识到推行绿色建筑和节能建筑不仅受惠于当代,而且惠及下一代。③引进并开发先进的节能技术。在发达国家,推行建筑节能、推广绿色建筑方面已经有比较长的历史,已经建立了相对完善的技术体系、零部件的供应体系和评价体系,我们国家应该借鉴和采用这些成熟技术、体系。④加强发展节能与绿色建筑的培训宣传工作。
2.2对建筑进行节能设计
2.2.1建筑护结构的节能设计
(1)屋顶节能设计
对屋顶使用高效保温材料、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。对屋顶进行绿化设计,在节约能源和调节气候,增加绿化率和建筑节能上起到很大作用。
(2)建筑外墙节能设计
在所有的建筑设计中必须进行必要的保温和隔热设计,特别是要求在农村地区做节能设计的宣传。比如陕西省关中地区绝大部分农用建筑的外墙都用240mm厚砖墙,这样的建筑无论在冬天还是在夏季如果没有相关的采暖和降温措施室内外温度相差不大,必须通过其它方法满足人们在室内使用的要求。
(3)门、窗节能设计
建筑的门、窗是用来通行、通风和采光之用,在建筑节能设计中也是重点处理的位置。因为建筑的通风、采光好了可能其面积就要相应的增大,这样与外界的交换就会变多,特别是最近几年在居住建筑中比较流行的大落地窗和外飘窗,这些对室内的保温和隔热都带来很大困难。因此我国相继出现了一些地方性强制性规范。天津住宅节能设计标准明确规定:新建住宅南向玻璃与墙面的比例绝对不能大于50%,而北向则不能高于30%。所以建筑门、窗别是户门、阳台门及外窗必须进行合理的节能设计,要在设计中提高门、窗的保温和隔热能力,增加门、窗的密封性,减少通风次数,同时要减少门、窗的面积及透明程度,以保证建筑能耗的降低。
2.2.2建筑节能设计中利用可持续能源
(1)太阳能的利用
在太阳能比较丰富的地区,所有的建筑都应该用太阳能,如果此建筑用热水的量比较大,就在其屋顶建筑足够其使用的太阳能热水器,也在相邻用热水量不大的建筑屋顶建太阳能热水器,以补充用量大的建筑。在这些地区的农村也应该全部用上太阳能电池,以供照明用电,并将此太阳能电池连入国家电网,剩余部分可以卖给国家,不足部分从国家来购买,这样也可以增加大众的节能意识。同时加快技术开发建太阳能建筑,在实践较成功的情况下,进一步在全国可用的地区进行推广。
(2)风能的利用
我国风力资源十分丰富,据国家气象局提供的资料显示:中国陆上50m高度可利用的风力资源为5亿多千瓦,海上风力资源也超过5亿千瓦,储量居世界首位,远远超过可利用的水能资源的3.78亿千瓦,与储量相比,我国风能资源利用在庞大的能源消费中不值一提。据统计,截至2004年末,我国风力发电总装机容量为76万千瓦,仅占全国电力装机总量的不足千分之二。在亚洲,印度以300万千瓦居首位,我国仅为印度的不到四分之一。所以我国应该尽最大可能的开发我国的风能资源,可以进行丰富与贫乏地区平衡,也可以将地方性风能发电设施与国家电网相结合,采用多余的电能卖给国家、缺少的电能从国家电网中买入的方法,尽可能实现风能丰富地区的建筑所需电能自给。
(3)水能的利用、节约淡水资源及雨水回收利用
我国淡水资源不算太少,居世界第六位。而人均水量仅及世界人均水平的1/4强,属于贫水国家之列。因此我国在建筑设计中必须考虑如何利用中水,这样可以节约大量的淡水资源。同时在建筑设计中也应该作雨水回收及处理设计,可以用雨水冲厕所、清洗,对于特别缺水的地区进行技术开发争取将雨水处理到可饮用。这些可以减缓我国淡水资源极其缺乏的到来的时间。
2.2.3加强节能设计法律、法则执行力度
我国要加快相关节能设计与绿色设计的法律、法规、规范的强制性执行。1986年8月1日建设部颁布第一个《节能设计标准》至今天,我国先后又在1996年7月1日建设经修订颁布了新的《民用建筑节能标准(采暖居住建筑部分)》;2001年10月1日施行《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》;2001年1月1日施行《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》;2001年6月1日施行《采暖居住建筑节能检验标准》。
2003年10月1日施行《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》,在2005年4月4日了国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005,自2005年7月1日起实施。根据这些规范,我国主要的大城市也制定了相对实施细节,但许多地区只是形成的标准,可执行却不到位,国家应该在这些方面加强强制性执行力度,并采取一些措施保证其执行,也有相应的检查落实机构及政策的出台。
关键词:绿色建筑;设计原则;节能设计
中图分类号:S611文献标识码: A
一、绿色建筑
我们能够将绿色建筑称作可持续发展的建筑或者是生态的建筑。在建筑的经济学方面,绿色建筑能够充分的发扬其具有的经济方面的效益、环保方面的效益以及社会方面的效益。在设计方面,绿色建筑遵从环境的准则,运用集成的方式进行方案。将建筑当作完整的一个系统,对建筑之间的距离、建筑的形状、建筑的围护结构以及建筑的结构进行概括的思考。绿色建筑在运用的过程中,能够将资源有效节约,能够将污染有效削减,能够使环境得到有效维护,创立高效、适用以及健康的空间供我们居住。因而绿色建筑能够说是有机的一个整体,在建筑方案、施工、维护以及运用的过程中自始至终的存在着,涵盖了建筑的生命周期。绿色建筑寻求的是人、建筑以及天然之间的共通和谐。要精确的看待绿色建筑,不要片面的寻求方法技术以及表面,要根据运用的需求以及环境的条件将施工技术进行判定,对仿照分析的东西要充分运用,科学合理的选择方法以及技术。
二、绿色建筑设计的原则
1、确保人的健康
建筑设计应遵从以人为本的准则。绿色建筑设计的重要任务是在降低能源消耗的前提下确保使用者的健康,要确保室内空气质量、热环境、噪音和电磁场辐射等综合环境问题。尽可能地选用低毒或无毒材料,如使用无毒或低毒性涂料,建材中甲醛或Voc含量最少的材料,选用陶瓷、硬木等硬装饰地面等。{选用材料时尽量减少劣质品、地毯、涂料、密封膏、织物等潜在的对健康不利的污染物,合理安排自然通风,设置进风口和必需的出风口。改进室内热环境,提高人体舒适性。合理进行天然采光,即满足人类健康的需求,又满足视觉美学的需求,同时达到节能的作用,选用吸声材料来提高建筑的隔音效果。
2、最大限度降低能耗
在建筑设计中,不只需重视使用过程中的节能,还应思考包含在建筑材料本身中的能源消耗量。在满足使用功能和构造安全的前提下,应尽量选用能耗低的建筑材料,以及钢材、铝材这些回收利用率较高的建筑材料,实现建筑的可持续的同时也一定程度上减少了建筑垃圾的产生量。尽可能的选用地方性的材料,削减运送过程中的能耗和污染。
3、减少建筑使用过程中的能耗
建筑使用过程中会消耗很多的能耗,应关键从建筑自身来做好节能计划。可通过建筑体形设计达到节能作用,如总体布局、平面形状、体形系数和朝向等要素,都与建筑的节能有很大关系。合理设计建筑的墙体、门窗、房顶及有效遮阳,加强围护结构的保温隔热功能,也对建筑节能有着重大意义。
三、对节能设计的思考
1、对建筑进行合理的选址
在进行建筑的选址工作时,要结合建筑所在地的文化背景、交通、经济发展、未来的发展趋势等要素进行充分的剖析,对建筑地址的自然环境要充分利用,使建筑选址的工作能够做到量体裁衣,达到合理以及经济的效果。在进行计划的工作时,对夏天以及冬季主导风向进行充分考虑,对建筑的朝向以及建筑的规划进行合理科学的组织。例如,某区域在夏天相对炎热,主导的风向是东南风,冬季相对温暖,主导风向是西北风,在对建筑进行设计的时候,通常情况下将独立的建筑以及低层的建筑在南面进行设计,将高层的建筑在北面进行设计,这样能够达到夏天自然通风的目的,同时对冬季的西北风能够起到抵挡的效果。
2、建筑平面设计
合理的朝向设计能使建筑从阳光中获取更多的能量,住所通常需要平行布置,并且朝向南面,并且彼此之间要留出足够的间隔保证冬季的日照时间。建筑物表面积与其体积的比值直接影响建筑能耗的大小,体形系数越大,单位建筑空间的散热面积越大,能耗就越高。在相同体积时松散的布局方式要比集中布局的建筑热耗大,从节能的角度宜首选高层和中高层建筑。详细设计时减少建筑外墙面积、控制层高。建筑层高固定时,对于确定的建筑面积,都有与之相合适的最佳节能楼层数。尽量减少体型的凹凸造型,选用规则的平面方式,合理的建筑布局可以充分利用现场的资源来减少建筑耗能以及改善室内环境质量,仔细划分建筑内的使用功能区,使不需要窗户的功能区域尽量安排在建筑物的北面,使具有相似使用功能的功能区域尽量位于同一区域。
3、建设水资源循环利用系统
运用符合绿色建筑要求最大限度的节约资源、保护环境和减少污染的可持续发展理念,是绿色建筑设计的重要组成部分。充分运用有限的水资源节省出等量的自来水,不只减少污染,又减轻了城市污水处理厂的工作负担。水资源综合利用:绿色建筑中“水系统”指在满足建筑功能、用水水量、水质需要的前提下,将水景观、水资源综合运用、污染操控、生态修复技术等集成一体的水环境系统,它将建筑给水、污水处置与中水再利用、排水、雨水再利用、水景、生态等子系统有机地结合起来。生态现象水景规划应遵照整体性水资源的可持续运用及水资源的再生及循环性的准则,以节水及防止环境污染为基本目标,对雨水资源收集并加以运用,通过雨水收集系统后处理,悉数用来补偿现象水。也可将生活中的优质排水经处置系统处理后,以补充景观水,通过现象用水综合处理系统得到进一步净化。所以在绿色建筑节能设计要点中,这一项是肯定不能少的。
4、资源再利用
大量选用低能耗可再生环保型材料,削减木材的使用,废物回收处理是资源再利用的重要方面,设置一些经过特别设计的废料箱、隔间或斜槽,用于收集指定的可再生垃圾,包含那些可以混合的有机废料,使之变为发电质料。建筑资源在建筑出产中应充分运用,如建材出产废料、建材包装废料、旧建筑运用利用、建筑设施公用、施工废弃物减量,拆除废弃物再利用等。
5、将立体的绿化与建筑相结合
在绿化中,一种非常重要的方法即是立体的绿化,它能够将生态环境进行有效改善,同时能够将绿化的现象进行充分展现。在绿色建筑中,将立体的绿化与建筑相联系,能够使绿化的空间层次以及立体现象的艺术效果进行丰富的展现,使绿化量有效增加,将热岛效应有效减少,将噪音、有害气体以及尘土有效减少,将生态环境有效改善。绿色建筑中,能够经过墙面的绿化、栅门的绿化、房顶的绿化以及门庭的绿化等完成立体的绿化,将立体的绿化与建筑进行有机结合。
6、满足经济适用性原则
一般认为绿色建筑比一般建筑的出资成本要高,这也是其被推广的障碍之一。从长远来看,假如加强绿色建筑的管理,采纳综合性的规划,可大大减少建筑的建造和后期运转的费用,获得较好的经济效益和社会效益。事实上,绿色建筑因为动力、资本的节约会大大下降建造和运用成本,其自适应性设计也会明显减少后期的维护和改造费用,并减少环境成本,其综合效益是非常可观的。在绿色建筑设计中应挑选环境性和经济性平衡的建筑材料,并树立整体建筑体系出资优化的概念,从设计、建造和使用方面,全局思考其经济效益。
7、采用灵活多适的设计手法
建筑设计中应充分预见到用户的不同需要,采用适应性、灵活性计划战略策略,加强建筑的使用寿命和运用效益,以提高资源利用率,削减寿命周期的能源消耗和环境影响。例如,设计两栋居处建筑,在材料和技能都相同的情况下,设计者选用不相同户型,一栋自适应性差,可能在若干年后无法满足使用功能,无法改造只能拆除重建,而另一栋由于可以灵活转换户型而得到更长时间的使用,相比之下,在相同的周期内,后者消耗的资源和产生的污染比前者要少许多。
8、太阳能
太阳能是可再生的能源,它的储量非常丰富,我们可以免费的使用,并且不用对其进行运输,对环境也没有污染。在使用太阳能方面,主要是太阳能发电以及太阳能集热。在太阳能集热的方面,具有相对成熟的技术,材料以及设备的价格相对较低,使用较为广泛。将太阳能集热与建筑相结合,使建筑可以与环境达到统一以及调和。在太阳能发电的方面,主要是将太阳能通过半导体进行转换,使之成为电能,从目前的状况来看,花费的成本相对较高。
四、结束语
随着全球经济化开展的脚步加速,人们的生活水平不断提高,能源消耗面临着很大的挑战,对于这一严峻形势,有必要采取相关决策进行处理,绿色建筑设计和绿色节能建筑既重视了经济效益和社会效益的提高,又兼顾到了生态环境的保护,在很大程度上对社会开展起着积极意义。有必要一直坚持可持续开展(开展改为发展)战略,坚持以人为本,重视经济与生态的有效结合,推进社会全方面发展和人们生活水平的大幅度提高。
参考文献
[1]徐宏,孙明来.关于绿色建筑设计及节能改建分析[J].科技致富向导,2014,11:121+205.
[2]王策.基于绿色建筑节能设计的几点思考[J].科技风,2014,02:157+159.
关键词:绿色;建筑;能源利用;节能设计
Abstract: Building as artificial natural product, is an extension of human strain means natural environment climate. Building plays a climate "filter" role, through the use of various climatic factors and defensive in nature, to create a good indoor climate conditions for human.
Key words: green; building; energy; energy-saving design
中图分类号:S210.4 文献标识码:A文章编号:2095-2104
前言
我国是能源短缺的国家,而且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,需要我们重新研究节能设计策略,充分挖掘建筑节能的潜能。本文从建筑设计入手,综合分析地区气候特征,充分利用有利的气候条件和防御不利气候因素影响。达到降低不可再生能源消耗,促进我国建筑可持续发展。
1、有效利用能源技术
建筑节能设计就是从分析地区的气候条件出发,将建筑设计与建筑微气候,建筑技术和能源的有效利用相结合的一种建筑设计方法,也就是说在冬季最大限度地利用自然能来取暖,多获得热量和减少热损失;夏季最大限度地减少得热和利用自然能来降温冷却。
地区气候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“气候条件”。此外,还需注意区域的“微环境”;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;合理控制窗墙比。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。
2、从细部构造设计入手
有效利用隔热保温、遮阳和自然通风等被动式节能技术,改善建筑室内微环境。
2.1外墙体的隔热保温与遮阳
目前,我国正提倡新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术,外保温的优点:建筑室内温度受室外温度波动影响小,有利于主体结构保护和避免热(冷)桥的产生。常用的建筑外墙保温材料有保温砂浆、聚苯板、聚氨酯和墙体自保温四大体系。其中,保温砂浆和聚苯板市场占有率较大,但保温性能较差;聚氨脂保温性能较好,但传统的聚氨酯硬泡板材不适用于复杂立面墙体保温。市场新出现的聚氨酯现场发泡喷涂保温材料,具有良好的保温性和憎水性,方便施工,适用于设计各种复杂外墙体保温和无接缝施工。外墙体遮阳,主要用于热工性能要求更高的墙面,在保温层外侧设计钢结构支撑体系,干挂板材(如陶土板),可以遮挡夏季阳光直接辐射到墙体,同时后侧流动的空气层能迅速带走热量,起到很好的遮阳隔热效果。
2.2玻璃门窗的隔热保温与遮阳
外墙玻璃门窗是阻挡夏季太阳辐射热进入室内和冬季室内热量散失的最薄弱环节,其能耗是同面积墙体的4倍,屋顶的5倍,对建筑能耗影响较大。除控制窗墙比外,需增加玻璃门窗的热工性能:一是设计选用单层或多层中空或低辐射玻璃和经热断桥处理的门窗型材,同时加强窗墙间、框扇间的接缝气密性设计。二是增加外墙玻璃门窗遮阳设计,防止夏季太阳辐射热透过玻璃门窗直接进入室内而耗能。由于遮阳位置和方式不同,主要有:①水平式外遮阳,适用于接近南向外窗,遮挡高度角较大、从窗口上方射来的阳光。②垂直式外遮阳,适用于东北向、西北向外窗,遮挡高度角较小、从窗口两侧斜射过来的阳光。为克服传统固定式遮阳在采光、自然通风、视野等方面的矛盾,上述两种遮阳方式在生态节能建筑中较多地采用活动百叶遮阳,可根据光线变化自动调节百页角度遮阳,不影响自然采光和通风如下图。③活动内遮阳,主要有遮阳卷帘和遮阳百页等。相比外遮阳,更灵活,更便于用户根据季节天气变化调节使用。
2.3“可呼吸”玻璃幕墙
它一般由双层玻璃幕墙构成,在两层幕墙间形成一定宽度的空气夹层,并配有可调节的百页。在冬季,双层幕墙间的空气夹层形成一个利用太阳能的玻璃温室,有利于建筑的保温采暖;在夏季,则利用热压通风和百页遮阳,达到降温的目的。
2.4屋面隔热保温与遮阳
在夏季,屋面日照时间长,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℃。在冬季,屋顶对外散失热量,又增加了室内的空调热负荷。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。①蓄水屋面,就是利用屋面蓄水层蒸发带走太阳辐射热(蓄水层深度一般保持在200mm为宜),从而有效地减弱屋面的传热量和降低屋顶内表面温度(可比一般屋面低2~4℃),具有明显的隔热效果。②种植屋面,是一种生态节能型屋面,不仅能够提高屋面的隔热保温性能,还能增加城市绿地面积,改善城市气候环境。实验数据表明,种植屋面使屋顶外表面最高温度下降32.4℃,内表面最高温度下降2.0℃,具有较好的隔热保温性能。屋面遮阳,主要采用遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘板等,有效遮挡太阳直接辐射屋面,同时也能结合立面造型,创造出有性格的建筑形象。
2.5自然通风
风压与热压是实现自然通风的两种手段,二者互为补充、密不可分。风压通风是利用建筑的迎风面与具有良好外部风环境的地区,选择有利通风的建筑朝向、控制建筑进深、“引导”自然通风等,可实现良好的风压通风效果。热压通风,是利用热空气上升,从建筑上部排风口排出污浊的热空气,从建筑底部吸入新鲜的冷空气,实现建筑内部的自然通风。一般在不良的外部风环境地区,或进深较大的建筑,多利用热压或热压风压兼用,实现自然通风。在设计中,可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空间(如楼梯间、中庭),结合拔风井、风塔等构造,创造出满足热压式自然通风进出风口的高差。福斯特设计的德国议会大厦玻璃穹顶,既是采光的“光庭”,更是热压式自然通风的“风塔”。 2.3从环境控制技术入手,合理利用太阳能、地源热泵等主动式节能技术,开发运用可再生能源。
3、太阳能技术
太阳能是我们取之不尽、用之不竭的可再生能源。我国的太阳能资源丰富,大部分地区太阳辐射量大,具有开发利用太阳能的优良条件。目前主要的太阳能利用方式有:①被动式太阳能热水系统,利用太阳能集热器或真空管吸收太阳辐射热,为用户提供生活热水。此系统结构简单、经济适用,在我国的城市与农村得到了广泛的运用。②主动式太阳能系统,在太阳能居室采暖方面具有更大的选择性,但需要外在能源启动运行,并需借助电扇或泵等装置来转换和传递太阳能,以此获得生活热水或提供居室供暖。③太阳能光伏发电系统,是利用太阳能光伏电池板吸收太阳能,并将太阳能转化为电能,提供室内设备用电或接入市政电网送电。与被动式太阳能热水系统相比,主动式太阳能系统和太阳能光伏发电系统在生态节能建筑中使用较多,但建设成本较高。
4、地源热泵技术设计
利用地下水、深层土壤和水库、湖泊等深水层受自然季节气候影响小、温度相对保持稳定的特点,通过水作为媒介,与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换提供热泵的冷热源。冬季地能作为“热源”,从地下或水中“取”出来,供给室内采暖。夏季作为“冷源”,供室内致冷,同时将室内热量释放到地下水、土壤或地表水中,贮存起来作为冬天采暖的“热源”。地源热泵系统根据换热方式的不同分为:土壤源热泵系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统等。因不同工程的地质条件、地表环境、地表土壤、场地状况等有所不同,需因地制宜地选择设计不同的换热方式。如南京工程学院新建的图书馆,就利用基地200m处天印湖这个有利条件作为冷热源,设计地表水热泵系统为图书馆提拱制冷和采暖所需的能量,具有良好的生态节能效果。
在生态建筑和低能耗建筑中,太阳能技术和地源热泵技术往往采用联合运行的方式,可以克服自身技术存在的局限性,提高资源利用效率。
5、结论
建筑节能设计是建筑可持续发展的重要手段。在我国现阶段,主要提倡大量使用节能新技术。注重太阳能、风能、地能等可再生自然能技术的研究和开发,降低可再生能源的利用成本,逐步从大城市与经济比较发达地区向全国推广运用,实现我国建筑节能既定目标。
参考
1.宋德萱.节能建筑设计与技术.上海.同济大学出版社.
【关键词】绿色建筑;节能设计;能源利用
中图分类号: TU201.5文献标识码:A
0.引言
绿色建筑节能,是指建筑整体寿命周期中每一个组成部分节能的总和,是建筑在场地选定、计划、实施和运用环节中,通过对节能型的建筑材料、设备和产品的应用,以建筑节能标准进行执行,对建筑物所使用的节能设备有效使用管理,对设计建筑围护构架热功效进行全面完善,对建筑照明、通风、给排水和管道系统等的运行效率进行合理增强,同时结合使用可再生能源,以建筑物使用功能、室内环境条件得到确保为基础,节约建筑能源输出,科学、合理地使用能源。受现阶段我国建筑设计中能源耗费度过大影响,绿色建筑节能设计要点与能源利用越来越受到重视。
1.我国绿色建筑节能设计与能源利用现状
近年来,建筑节能工作越来越得到我国相关各个部门的重视,节能颁发的各类标准为节能工作的开展提供了有利契机。例如,透明屋顶的比例、建筑物体形系数及围护结构传热系数限值等相应规定,这样使得建筑能耗大户有了执行标准,投资者也不会不顾节能标准而一味降低建筑造价,以致于夏季拉闸限电现象的发生。虽然如此,但我国建筑节能设计与能源利用现状中还是存在着一些不足问题。
1.1绿色建筑节能效果不佳
工程师在对绿色建筑进行节能设计时,对建筑的布局布置等曾按照国家规范要求进行考量,但在进行建筑采暖设计时,由于没有按照建筑节能设计计算所得的耗热量指标确定采暖设备的数量,从而导致节能建筑在使用过程中,节能效果不明显。
1.2绿色节能建筑不被接受
由于节能建筑通常采用的是新型节能材料及节能设备,从而直接导致了其成本与售价均呈现升高趋势。而在市场竞争激烈的今天,节能建筑如要存活并发展下来,关键是取决于其自身的优势。
1.3建筑节能标准执行率不足
由于我国各个地区的气候经济条件存在一定的差异,而目前的节能标准还未真正细化到对各地经济条件进行充分的考虑,从而致使各地标准在执行过程中还存在着一定程度的不足。从整体上来看,南方地区的新建建筑执行相应的建筑节能标准的比例相对较低,尽管目前大部分的新建建筑施工图设计在建筑节能设计审查制度的严格执行下,能够达到相应的标准要求,但建筑建成后能达到节能标准的比例仍然很低。
2.绿色建筑节能设计与能源利用有效措施
2.1墙体保温系统
墙体保温系统是指结合相关建筑构造,通过运用节能型墙体材料、配套砂浆使墙体热工性能等指标与标准的墙体保温的隔热系统相匹配。
2.1.1主墙体结构
墙体保温系统中主墙体结构部分在保温隔热时通常使用抹灰砂浆,且要与砌体所需的技术相吻合。当填充的墙体厚度呈增加状态,可将墙体材料当作保温隔离层置于梁柱等相应热桥位置。
2.1.2窗口构造
窗口构造的节能设计步骤:①对遮阳措施进行相应设置,在我国颁布的节能标准中显示:夏热冬暖、夏热冬冷地区中,制冷负荷较大的外窗通常设计成外部遮阳进行放置。②对不同朝向的建筑窗墙面积比进行有效的控制。③在寒冷地区设计的外门适合设置门斗等形式,以便能够达到减少冷风渗透的效果,其他地区则采取保温隔热的方式进行节能。④尽力通过自然通风的方式进行节能设计,必要时可根据需要,对门窗的通风换气进行合理组织。⑤为能改变单一节能的观念,建筑门窗时须选择高性能的建筑门窗和幕墙技术。
2.2遮阳系统设计原则
2.2.1因地制宜
对于遮阳系统的节能设计,首先考虑的因素便是地域差异。在南方沿海地区的夏季,遮阳节能设计可以忽略冬季对太阳辐射的遮挡,以固定遮阳为主,但仍然以活动方式为主。相对在北方地区的夏季,遮阳手段要将冬季对太阳热能的利用进行有效考虑,常规情况下采用软百叶、布篷、竹帘等可拆除的遮阳方法。但在长江中下游地区,得全面兼顾夏季和冬季的要求,通常采用活动式遮阳节能措施[1]。
2.2.2平面布局
遮阳系统的平面布局主要取决于太阳高度角的大小程度。在太阳高度角较大的南向窗口,及北回归线的南面,低纬度的地区附近的北向窗口,均可设计成水平遮阳布局。当太阳的高度角为较小状态时,阳光由窗口侧着斜射进北、东北及西北向附近的朝向窗口,通常设计成垂直遮阳的布局格式。当太阳的高度角为中等状态时,阳光会由窗口的前方斜射进来,其西北、西南及东北、东南向窗口,通常遮阳系统布局设置为综合的遮阳方式。而在太阳的高度角呈较小状态,出现阳光正向射入窗口的情况时,东西向附近的窗口,通常设计成挡板式遮阳布局。
2.2.3功能性差异
遮阳系统功能差异主要因其位置的区别,其主要位置有外遮阳、内遮阳两种形式,因其位置不一,其取得的节能效果也不同。外遮阳与内遮阳进行对比的话,外遮阳的效果要优于内遮阳。一方面是因为它能够减少透过玻璃的日照量,从而达到削弱温室效应的效果。另一方面,优势外遮阳是在室外,因此,其设计及选材方面都有着特殊的要求:遮阳系统所用材料必须耐久性强,同时为使内外空间相融洽,在设计节能措施过程中要充分考虑这样形式与室内空间及外立面设计的相互配合。内遮阳的隔热效果不如外遮阳,由于其位于室内,安装使用及维护都十分方便,因而不分地域性[2]。总之,不论是外遮阳还是内遮阳,其效果都各有独到之处,而一旦将两者遮阳系统结合起来,既能达到良好的节能效果,又能拥有很强的灵活性。
3.绿色建筑节能设计与能源利用发展趋势
3.1自然通风设计
绿色建筑节能中,通常使用自然通风设计的节能技术,它的实现原理能够划分为下列几类形式:热压产生自然通风、风压产生自然通风、风压和热压共同产生自然通风以及机械辅助式自然通风等形式[3]。
3.2传统遮阳设计
传统的遮阳技术主要是基于自然生态的保护,通常有固定的遮阳设施共建筑师选用,包括水平式、综合式以及格栅式等[4]。除此之外,还有可调节遮阳系统、植物遮阳系统及玻璃镀膜遮阳系统。
3.3科学技术设计
建筑节能中高科技技术应用主要体现在减少能源消耗及提高能源使用效率、外墙、门窗及屋顶等节能技术上。如建筑师在建筑设计上不仅能够有效的利用太阳能取暖、太阳能热水器还能将太阳能转化为电能,并将光电产品与建筑构建合为一体[5]。
4.结语
综上所述,市场经济背景下,建筑市场竞争十分激烈,绿色建筑节能设计要点与能源利用在建筑企业发展上要更严格的被要求,要紧随市场变化,了解市场动态,结合建筑工程实际情况运用规范的节能设计要点与能源利用,将创新管理合理运用到建筑工程中,提高技能设计与能源利用水平,更有效的完成建筑工程目标。
【参考文献】
[1] 管蓓蕾,李朋.节能技术在建筑设计中的应用与发展[J]. 科技资讯. 2011(13)
[2] 陈华敏,钟愈平,黄和平.基于AHP和“3R”原则的节能建筑评价指标体系的构建[J]. 生态经济. 2009(05)
[3] 李乂,王润霞,程铁信.天津市新建住宅建筑节能实证研究[J]. 天津城市建设学院学报. 2010(02)