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摘要:新世紀迎來了經濟、社會、技術快速發展的新紀元,相應的能源消耗也在不斷的增大,在人類面臨能源短缺的情況下,節能減耗就顯得尤為重要。有關研究表明,我國的建筑能耗總量呈現逐年上升趨勢,在能源消費總量中所占比例由上世紀的10%上升到了27.6%,約占我國總能量的25%-40%。因此在世界范圍內的能源問題日益緊迫、建筑耗能逐漸增長的今天,節能的意義十分重大。
關鍵詞:住宅建筑,建筑節能,設計
前言
與發達國家相比,我國是人口眾多、資源相對不足的國家,在現代建筑設計與施工中必須遵循可持續發展的戰略,而能源和環境是可持續發展戰略中的重中之重。在貫徹實施的同時一定要注意節約能源、保護環境。所以在建設總體規劃和單體設計中,應科學合理的結合建筑的周圍環境綜合考慮建筑的朝向、平面形狀、空間布局、外觀體型、間距層高等方面。以此達到全面應用節能措施,最大限度減少建筑物能耗量,獲得理想的節能效果的目的。
一、節能住宅建筑的規劃設計
(一)建筑朝向和平面形狀
相同形狀的建筑物,南北朝向的要比東西朝向的冷負荷小。所以在建筑物內設置空調房間是,應盡量選用南北朝向的房間。建筑物的平面形狀,在體積一定的情況下,應采用外圍護結構表面積小的。因為表面積越小,負荷越小,能耗越小。
(二)建筑綠地有助于減少居住建筑物的能耗
綠化對居住區域氣候條件起著十分重要的作用,它能改善氣溫,調節碳氧平衡,減弱溫室效應,是改善居住區微小氣候,改善建筑室內環境,減少建筑能耗的有效措施。
二、居住建筑節能設計的措施
(一)提高外墻隔熱與保溫的主要性能
墻體是建筑物的圍護結構和主體部分,是建筑室內外熱交換的主要介質,建筑節能50%,其中就有約25%是通過建筑圍護結構外墻的保溫隔熱性能來實現的。因此提高墻體的隔熱與保溫效能對于提高節能減排效率有重要的意義。由于不同地區有不一樣的氣候差異,所以對建筑物外圍的維護結構在傳熱效能方面的要求也不一樣。在寒冷地區建筑的外圍護結構具有較小的傳熱系數,所以就要利用導熱系數較小的隔熱材料,進而改善建筑內部的熱環境。
根據建筑結構的位置以及材料的不同,采用的保溫技術也不盡相同,而在這其中最為有效且最簡單的就是外墻的保溫技術。外墻圍護的保溫不等于隔熱,隔熱的主要作用在于減緩在外墻圍護結構所吸收的熱量向室內傳遞的速度。外墻隔熱系統主要功能就是保溫,因此,外墻作為外圍護結構必須要具有相當的時延,從而維持表面溫度在較低的情況下,也能有效地降低室內的熱量。例如,可以在建筑的防熱表面利用平滑的淺色裝飾材料,或者應用可以吸收太陽輻射率較小的材料。一般來說,屋面的能耗會占到墻體能耗相當的比例,所以,必須要重視墻體保溫隔熱的性能。
(二)利用太陽能清潔資源
由于太陽能是一種潔凈天然無污染的可再生能源,是21 世紀居住建筑設計上廣泛推廣的節能設計之一。在高速的經濟發展當中,電力、煤礦、石油等方面的供應已經隨著需求量的增大變得日益緊張,而太陽能作為新能源,應該由“補充能源”向“替代能源”發展。特別在建筑太陽能熱水器的應用,得到廣大消費者的認可。這也推動了太陽能技術的發展,在一定程度上解決了目前能源緊張的問題。現今太陽能產品的制造技術已經越來越成熟和完善,所以太陽能有很好的經濟效益前景。但是由于我國的太陽能產品的應用和以零散安裝為主,整體上影響了建筑結構、熱水溫度不穩定等因素。所以,在設計時應將太陽能熱水器設備納入到建筑設計之中,特別是在廚房衛生間內要預留太陽能設置位置。如果太陽能熱水器能夠充分加以推廣應用,就可以大大節省常規能源,也是建筑節能的發展方向。
(三)利用自然通風節能
在一般的建筑當中,自然通風主要是通過氣流傳熱,而空氣流動主要通過建筑物的門、窗等開口位置所具有的空氣壓力差傳熱。出現空氣壓力差的因素主要體現在兩方面,一方面就是風壓的作用,另一方面就是熱壓的作用。熱壓一般是取決室內外的空氣溫差,也就是空氣的容重差以及高度差。解決熱壓現象主要可以根據合理的空間布局、合理設計門窗等方法,同時,在建筑的設計當中必須要設置相當數量高窗與低窗結合,從而可以提高進出口的高差,當熱空氣有所上升時,則由高窗進行排出,而涼風則會進入室內,從而發揮出煙囪效應。因此利用自然環境使室內達到最大的舒適度,減少空調等能源的消耗。但是,當設計中應用煙囪效應時,則必須要把天井設計在其中,或是在樓梯間以及走廊的屋頂設置一個排風的天窗等,從而也可以增加自然通風量。
(四)對室內布局的合理設計
1. 合理的室內布局有利于室內的自然通風和采光。但由于在建筑面積、體形系數以及建筑節地等方面有所限制,所以不是每個房間都能具有良好的通風和采光。我國的建筑節能計算主要是通過建筑進行研究的,所以在不同的房間里所應用的性質以及應用的時間也有所不同,此外,對室內的舒適要求也會存在一定的差異。因此,在設計布局時,必須要確立先后的順序,也就是先從起居室再到主臥室、次臥室以及工作室,最后才是廚房、衛生間。
2. 門窗的設計一直是建筑圍護隔熱、保溫以及節能中最為薄弱的一個環節,但是外門窗又是耗熱的重要渠道,它既是太陽輻射的得熱部件,又是主要的失熱部件,傳熱系數約為墻體的3~4 倍,是節能的重點部位,所以增加建筑材料玻璃在熱工方面的性能,增加室內面積的合理布置從而提高利用率,合理確定窗墻面積比是節能的重要措施之一。
外墻門窗設計除滿足自然通風外,設計中應該強調東西南北開窗有別,不同功能房間開窗有別。面對冬季主導風向的立面,應盡量減少開窗面積。設置外窗部位,應提高外窗的密封性能(如選用膠條密封而不是毛條),選用好的窗型(如平開窗氣密性相對較好),門窗配件,提高窗框的隔熱性能(如采用塑料型材、鋁合金斷熱型材、玻璃鋼型材、鋁木復合材料等),減少窗框的外露面積,采用保溫隔熱性能好的玻璃(如中空玻璃、鍍膜玻璃等)。根據國內外大量應用經驗證實,采用雙層玻璃塑料鋼窗是較好的選擇。外門窗除了采光,通常也是建筑自然通風的渠道。所以,外門窗的開啟也是夏季通風節能的必要條件。夏季迎風面可作為主要的開窗部位,引進自然風,增加夏季的滲透通風。但同時,外門窗的設計應減少冬季寒風的滲透,有利于室內保溫,改善生活環境的舒適度。對于向陽的地方,可采用凹式開窗設計,外加遮陽板及鍍有特種金屬的熱反射窗簾,這種設計既美觀又兼有較好的遮陽效果。
3. 設置廚房與衛生間的排風口時,必須要全面考慮到主導風向以及對鄰室的影響,從而防止出現油煙的污染以及發生強風的倒灌現象。在進行設計時,必須要正對進風口和出風口的位置,防止出現通風的流線轉折,從而提高房間的通風率。
結束語
在建筑設計中,今后發展的趨勢就是充分合理利用當地的自然資源,結合人、建筑、環境與經濟、節能等多方面,提高建筑的整體效益。尤其以我國建筑能耗大的現狀,所以必須要結合我國的建筑國情以及地區的具體實際情況,從而綜合地應用節能技術的各種措施,選用合理的設計方案,全面規劃,達到節能的效果。建筑行業全面節能勢在必行,而建筑設計是其中一個很重要的環節。因此,做好建筑設計的節能環保工作,實現建筑設計的經濟效益和社會效益的雙豐收,同時,緊跟世界先進建筑水平,不斷完善自身,讓我國的建筑節能技術走向世界。
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本文選自國家級期刊《中國住宅設施》。《中國住宅設施》是由建設部主管,中國房地產及住宅研究會主辦,住宅設施委員會承辦的住宅設施領域唯一的中央級專業性科技類期刊,集經濟、技術、信息于一體,深入、生動、及時、全面的反映住宅設施市場動態及國內外住宅設施發展狀況。期刊宗旨:以建筑勘察設計企業管理為核心,堅持科學與嚴謹的原則,強調理論性與實踐性并重、知識性與可讀性并重,圍繞為勘察設計和建筑企業改革與發展,面向基層,注重實用,全方位、多視角觸及建筑領域,發布權威信息,宣傳和交流建筑企業改革與管理、建筑設計與技術、建筑施工與材料等方面的新成就、新經驗、新知識、新成果、新技術,推介管理經驗與技術成果,探索建筑業建康發展的新理論、新方法,為我國社會主義城鄉建設和發展服務,為廣大建筑業職工和讀者服務。
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