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關鍵詞:建筑設計;節能建筑;設計方案
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
一、節能建筑設計必要性分析
能源問題是一直困擾著我國國民經濟發展的重要因素。尤其是近幾年,我國建筑行業發展速度極快,建筑所消耗的能源資源以及水資源也是越來越大,為了進一步與國家低碳環保以及能源資源節約政策相結合,在實際的建筑設計中,建筑設計單位以及設計人員應該盡量的做到保護環境以及節約資源,更好地滿足現實需求。因此,進行節能建筑設計是必要的,是社會發展以及時展的需要。首先,社會主義發展需要,我國處于并長期處于社會主義初級階段,這是我國的基本國情,加上我國又是世界第一人口大國,社會以及經濟發展對于能源資源的利用是十分巨大的,在這種情況下建筑行業進行節能建筑設計的必要性也就可以想而知,進行節能建筑設計可以更好地處理經濟發展與環境保護以及資源能源利用,實現人與自然的和諧相處,其次,時展的需要。隨著時代的發展和科技的進步人們,對于發展方式的概念越來越清晰,目前世界各國的發展已經不再是一味的向自然索取,粗放型的發展模式,人們已經意識到節約資源與能源的重要性了,因此,新形勢下我國進行節能建筑的設計是適應潮流的體現,更是造福子孫后代的創舉。建筑工程的根本宗旨是,不斷推進城市化進程,在滿足基本建筑要求的情況下,盡量節約建筑資源,減少對環境的破壞,以最少的資源消耗,最低的環境污染,建設最好的城市建筑,構建和諧城市、和諧自然和諧社會。
二、節能建筑設計現狀分析
隨著人們觀念意識的提高,我國對節能建筑設計越來越重視,相關的設計標準也在逐漸完善,但是,在實際的工作中,節能建筑設計的現狀并不容樂觀。隨著城市化進程的加快,我國建筑行業得到了較快的發展,在發展過程中對能源的消耗量也在逐漸的增加,并沒有根據國家相關的標準做好節能設計。目前,我國建筑設計中的能源消耗量還是比較大的,比如,我國的建筑采暖耗熱量主要來自外墻、屋頂、外窗、等,但是外墻消耗量是相同條件發達國家的4到5倍,屋頂所造成的能源消耗量為發達國家的2.5到5.5倍,而外窗大致為1.5倍到2.2倍,從總體耗能量上來看,大約是西方國家的3到4倍。
三、建筑設計中節能建筑設計方案
(一)建筑節能材料
合理選用建筑節能材料也是全面實現建筑節能的一個重要方面。建筑材料的選擇應遵循健康、高效、經濟、節能的原則。一方面,隨著科技的發展,大量的新型高效材料會不斷被研制出來并應用到建筑設計中去,更好地起到了節能作用。如新型保溫材料、防水材料在墻體、屋面構造中的應用,達到了更好的保溫防潮效果;新型隔熱玻璃和框體材料在建筑外門窗中的應用,起到了更好的隔熱降耗效果;采用可調節的鋁材遮陽板,達到遮陽的目的。當地的實際情況,發掘出一些地方節能材料,更好地應用到建筑節能中去。
(二)建筑內部單體的設計
所謂單體設計,指的就是對建筑物內部各組織結構的設計。各構件也要注重節能的因素,從而使內部空間得到合理分隔,減少占地面積。主要考慮一些新型的可再生原材料,加強設備的節能選擇與設計,從而更好地利用建筑周圍的小氣候條件,使室內的建筑性能得到徹底的改善與優化。建筑物的各部分要進行全方位的構造節能設計,要在符合建筑物基本的組合性能外,對各部分的選材、造型、結構等進行深加工設計,比如墻體、門窗、樓板以及頂棚等,在保證外部自然條件良好的情況下,對室內的節能進行更為合理的設計。
(1)樓板的節能設計
要根據其結構的余出空間,對樓板的造型加以精心設計,像吊頂的節能設計。可以把循環的水管架設到其內部,天氣炎熱的時候,可以使用冷水系統循環使室內的溫度有所降低;天氣嚴寒的時候,就可以運用熱水系統循環進行采暖,提高室內的溫度。這一方法對能源的需求極低,同時調節效果又很高,是一種不錯的建筑節能技術。
(2)房頂、頂棚的節能設計
房頂是一個建筑物的頂端,它和外界環境直接接觸,與大氣環境的關系最為密切,因此,要對屋頂進行節能設計。房頂的節能設計策略主要有加強屋面的保溫效果、運用坡屋頂的方式以及根據實際需要,架設隔熱性能較好的保溫層面,如蓄水屋面、隔空散熱屋面以及種植屋面等等,都可以起到良好的節能效果。
(3)門窗的節能設計
建筑的門窗如果設計不合理,就會大量流失能源,有數據顯示,有超過30%的能源都是通過門窗而損耗的。對此,要合理設計門窗,做好門窗的節能工作。可以從以下幾點進行考慮:首先,控制好門窗的朝向面積比例,陽面的門窗面積要大,以保證充足的陽光照射進來;其次,安設必要的遮陽設備,我國大部分地區都普遍使用大的玻璃幕墻,會造成一定的光污染,應該在外部采取一定的遮陽措施;再次,要保證通風的良好性能,使換氣可以隨時進行,盡量使用自然通風的方式,而不是借助空調;最后,寒冷地區的建筑要使用門斗,減少外門流進過多的冷風,還要采取一定的聚熱保溫措施,保證建筑在冬季時符合供暖的標準。另外,要運用高性能的幕墻以及門窗,充分使用可再生、無污染的新型清潔能源,比如地熱能、風能、太陽能等,使這些節能的新產品替代傳統的產品。
(三)空調節能設計
空調的節能設計在大空間建筑中體現的較為充分。此類建筑有體積大、維護結構傳熱量大、空調負荷較大等特點。因此,合理的氣流組織設計,使得空間內空氣的分布既要滿足了人體舒適性要求,又保證了空調系統的節能。例如從建筑節能的角度出發,體育場館類大空間建筑的氣流組織形式總體上有從頂棚上送風噴口側送風座椅下送風的趨勢,并由單一形式向多種形式過渡(多種形式相互配合、相互補充),由單一分區向多分區過渡。為實現大空間建筑的節能,在工程設計中除應選擇高效節能的設備外,設備的合理配置也非常重要。大空間屋頂高達十幾米,而人員活動的范圍均在2m以下,在此類設計中如果合理調整送風區域、采用低位送風空調或者層流空調將會收到明顯的節能效果。然而考慮到人體的舒適性以及施工的可行性,在實際的工程中多采用低溫地板輻射的供暖模式。在建筑設計中,應該通過合理的建筑布局以及內部功能的空間組織,充分利用熱壓和風壓的原理優先采用自然通風。自然通風可以在不消耗常規能源的前提下調節室內環境,達到人體的舒適要求。自然通風有利于減少建筑能耗,降低環境污染。但是在一些大空間或者進深較大的建筑中,要做到完全的自然通風幾乎是不可能的。因此建筑空間的加大必然會增加通風管道的長度,同時管道的沿程阻力也比較大,勢必額外增加投資,而且效果也不甚理想。在這種情況下,常常采用機械輔助式的自然通風。系統通過一套空氣循環管道,采用一些節省能源的處理手法,比如利用深層土壤冬暖夏涼的特點。在冬季,利用深層土壤的熱穩定性對空氣進行初步預熱,以及對排出室內空氣熱量的再回收和利用等;在夏季,通過與土壤的熱交換對空氣進行降溫。同時,系統并輔助一定的機械裝置把控制在一定風速內的空氣送到室內達到通風的目的。
(四)整體及外部環境的節能設計
建筑整體及外部環境設計是在分析建筑周圍氣候環境條件的基礎上,選址、規劃、外部環境和體型朝向等設計,獲得一個良好的外部微氣候環境,達到節能降耗的目的。建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中,既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境,為建筑節能創造條件,同時又要不破壞整體生態環境的平衡。合理的外部環境設計,在建筑位址確定之后,應研究其微氣候特征。根據建筑功能的需求,應通過合理的外部環境設計來改善既有的微氣候環境,創造建筑節能的有利環境,在建筑周圍合理布置樹木、植被,既可有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪,從而減少空調能耗。
結語
伴隨著我國的城市化的飛速發展,建筑能耗所占社會商品能源總消費量的比例也持續增加,對國民經濟發展和人民的正常工作生活的影響日益突出。節能建筑不光在環境保護方面起著重要的作用,在社會效益和經濟效益方面的作用更是不容忽視。從長遠利益來看,未來人們的生活方式和能源行為必須隨著節能建筑設計的發展做出相應的調整和改變,同時還要加強宣傳力度和教育力度,在條件有限的基礎上把建筑節能與技術、藝術很好的結合在一起,使其各個方面都能體現節能的原則,努力創造低成本、高效率的節能建筑。
參考文獻
[1]王佳,徐麗麗.對建筑設計中節能建筑設計的分析[J].黑龍江科技信息.2013(16)
【關鍵詞】建筑方案設計;節能探索
一、建筑群整體布局與規劃
隨著時代的更迭、經濟的進步,城市的面貌也有了很大的改善,形態各異的高樓與住宅小區拔地而起,成為城市一道與眾不同的風景。在建設項目當中,選址是一個至關重要的環節,涉及文化、經濟與政治等多方面的因素,應盡可能選擇一些適合人類生存、符合自然規律的區域。以小區建設為例,工程師在選址時應盡量繞開溝底、洼地與山谷等地,其主要原因是影響室內的換氣、通風,且交通也不甚便利,不僅如此,當寒冬來臨時,還會形成霜凍效應,影響居住的舒適度。雖然目前的科技手段能夠完全消除這些負面因素,然而,卻不利于開展節能設計工作。就選擇這個問題,我國古代工匠的經驗值得我們借鑒,如:“坐南朝北”、“背山面水”以及“陰抱陽”等,均是在“天人合一”的思想觀念之下總結而來的實踐經驗,并建設了大量風景優美、簡約大方、舒適度較高的城市。與古人的智慧相比,我們所掌握的知識與經驗還遠遠不夠,那么則更應該延續他們在建設方面的精神及原則,由此一來,才能設計出更多、更好的建筑。
從布局上來看,為了融入節能元素,可采用自由式、斜列式、錯列式等形式,而非并列式與周邊式布局,以免影響自然通風與換氣。若具備一定的經濟及地理條件,可通過引入山谷風或水陸風,來改善夏季炎熱的氣候環境,提高人們居住的舒適度。
二、單體建筑方案中的節能設計
以單體建筑為例,可供參考的節能措施的種類較多,具體可從下述幾方面入手,即:
(一)復合界面在建筑節能設計中的作用
從本質上來看,建筑界面是離析、選擇不利或有利氣候的關鍵,被專業學者稱之為膜效應,是表達建筑理念的工具,也是對氣候防及用的辯證統一。而眾所周知,建筑節能工作的開展,離不開對自然氣候的防與用,這也是節能設計探索工作中的核心所在。
建筑界面即二維面,是實體與媒介空間交界之處。而建筑復合界面則與之不同,是指城市和建筑之間的空間。基于宏觀的角度來看,它是處于城市私密空間與公共空間之間的“二維表皮”;然而,若從微觀的角度來看,建筑復合界面本身也是一個獨立的空間,可供人們娛樂與活動。所以,與建筑界面相比,建筑復合界面對建筑節能的意義更為重大,對氣候的把控也更為精準。其主要構成形態有下述幾種,即玻璃體、異型屋蓋、檐廊空間、曲凹空間、階臺狀空間、架空空間以及柱廊空間等,下文筆者簡單的介紹一下復合界面的幾種構成形態。
1.柱廊空間,具有緩沖、延續內外空間的作用
通過對建筑界面的垂直分解和水平分解形成了復合界面。縱觀古今中外的設計歷史,我們發現柱廊空間是常用的設計原色,諸如:哥特式后現代建筑和現代建筑;故宮建筑群以及古希臘的雅典衛城,為了起到延續內外空間的作用,均摻雜了柱廊元素。柱廊一般被分為兩種類型,即局部柱廊與圍廊,其作用是緩沖室外大環境和室內微環境對建筑的影響,效果較為顯著。通過對柱廊深度、寬度以及高度進行專業性設計,不僅有助于調節室內氣候,加強陽光等自然資源對建筑物的作用,還能美化環境,促進節能設計目標的實現。
2.架空空間,具有促進空間流通的作用
通過調查,筆者認為,架空對建筑節能方面的影響是多方面的。首先,架空具有改善、調節建筑周邊生態環境、促進空氣流通、增強綠化程度等作用,通過調節建筑內小氣候來達到節能的目的;其次,架空建筑底部可修建地下停車庫,不僅能夠減少通風、照明能耗,還可降低土地資源的占用率,有利于節能設計工作的開展。
(二)中庭在節能設計工作中的作用
1.中庭的熱工特征
中庭具有煙囪效應與溫室效應這兩個熱工特征。所謂的煙囪效應,一般是指因為空間高度而形成了熱壓力差,促進中庭內氣流的流動;而溫室效應通常是指陽光透過建筑表面積蓄的太陽熱能。在設計過程中,設計師只要合理利用中庭這兩個顯著的熱工特征,便會收到意想不到的節能效果。
2.中庭的基本剖面形式
據總結,中庭的基本剖面形式包括Λ字形、V字形與矩形。Λ字剖面的中庭,在陽光直射的氣候區,可利用上部樓層達到遮陰的作用;V字形剖面的中庭,每層均設計為退臺形式,如此一來,便可獲取更多的太陽能,可在一定程度上減弱煙囪效應;矩形剖面的中庭具有通風好、加強建筑物采光的作用。
(三)玻璃幕墻和外窗的節能設計
1.幕墻與外窗比例的控制
為了提高建筑施工的質量與效率,《民用建筑節能設計標準》這一文件中嚴格的規定了幕墻與外窗的面積比,具體為:“南向、西向與動向、北向的窗墻比應控制在35%、30%與20%之內”。東西向應避免建筑吸收過多的陽光;南向房屋能夠更好的接收太陽輻射,達到殺菌的作用;北向則易遭受冷空氣、寒流的侵襲,所以,在設計過程中,北向為次要空間,南向則為主要空間,如此一來,不僅能夠增強室內的光線強度,還可提升居住舒適度。幕墻與外窗的比例要適當,若比例過大,將會加大采光所用能耗,若比例過小,室內采光少,促使周遭環境過于灰暗。因此,控制幕墻與外窗的比例十分重要,可綜合多方面能耗制定設計方案,以期達到最佳設計效果。
2.幕墻的有效使用
在使用幕墻時,應注意以下幾個問題,即:幕墻的可設計于樓梯間、建筑的主里面或南面,不僅能夠促使建筑形象更為豐潤,還不會過多影響建筑能耗。幕墻可與遮陽桿件、實體墻復合使用,能夠減少對空間的占用率。除此之外,可通過減少窗芯、擴大玻璃面積、采用大窗扇、縮短窗扇縫隙長度來增加固定窗扇及玻璃所用面積,具有加強建筑節能效果的作用。
三、結語
筆者結合自身多年的工作經驗,總結了關于建筑節能方面的意見與建議。當然,文中所列不過鳳毛麟角,本文的撰寫旨在拋磚引玉,希望能為相關領域提供一定的理論依據。此外,還需注意的問題時,節能措施可謂是一個綜合運用的動態過程,即便是文中所提供的幾個方法,也應通過反復調節方可取得成效,設計師與建筑施工負責人應給予這一問題高度重視。
參考文獻:
[1]魏春雨,主編.營造[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.122~124.
關鍵詞:建筑設計;探究;建筑節能措施;分析
1 關于建筑設計模塊節能型方案的分析
1.1 為了更好的滿足建筑可持續建設的應用需要,進行節能方案的優化是必要的,這是新時代背景下建筑設計的重要應用趨勢,以此保證我國建筑節能事業的正常開展。這需要引起相關建筑設計人員的重視,以滿足當下時代的發展應用需要,實現建筑節能設計體系的優化,有效提升建筑節能效益。這就離不開建筑節能設計工作體系的優化,需要實現其內部各個工作模塊的協調。
通過對我國發展國情的分析,其能源應用是非常豐富的,我國人口眾多,人均資源少,這就影響了建筑能耗情況的積極控制,如果不能進行有效的節能性的控制,很有可能會出現大量能源被浪費的情況,這就需要引起相關人員的重視,展開建筑能耗模塊的優化,以滿足現階段的高能耗建筑的發展需要,保證一系列的能源的積極利用,實現環境節能性與經濟效益的結合,實現建筑耗能的控制。
1.2 在日常工作模塊中,影響其建筑能耗的因素是非常多的,比如照明模塊、家電模塊、熱水模塊等的影響,都影響了建筑施工模塊的正常開展,通過對其設計水平的優化,更有利于工程質量的提升,這也與其建筑能耗程度是密切相關的,以此提升其建筑施工的效益,以滿足當下社會的發展應用需要,保證其建筑設計節能措施體系的健全,滿足現階段的建筑節能設計的應用需要。保證對環境污染性的控制,進行建筑物能耗水平的控制,保證其能耗成本的優化,以適應當下建筑業的應用需要,保證企業的核心競爭力及其市場競爭力的優化,保證企業的良好轉型,這就需要展開建筑設計節能體系的健全。
2 建筑設計模塊中建筑節能方案的優化
2.1 為了提升節能效益,展開建設節能設計體系的優化是必要的,這就需要展開節能部位的深入分析,配合當下工作的開展,進行建筑節能設計程序的協調,進行各個部位的節能設計工作的優化,確保建筑物的圍護結構的優化,保證其整體保溫隔熱性的優化。這就需要針對其不同的季節工作需要,展開建筑屋面節能設計模塊的優化,這就需要節能設計人員進行建筑屋面節能內容的優化保證建筑屋面的節能性的提升,進行保溫層的積極設計。
為了做好建筑設計的節能工作,進行相關策略的協調優化是必要的,比如針對其屋面的節能設計模塊展開積極設計,保證保溫材料的密度及其吸水率的控制,從而實現建筑屋面的自身重量的控制,進行排氣孔設置模塊的優化。這也需要進行保溫材料的積極選取,進行新型的節能環保材料的應用,進行傳統性的保溫材料的避免,保證高效節能環保材料的應用,該材料具備良好的經濟效益,環保性比較好,其施工也比較簡單,更加有利于建筑屋面節能設計模塊的增長開展。通過對建筑屋面節能設計體系的健全,更有利于實現屋面保溫隔熱性能的優化,還能增加綠化率,有助于城市氣候的改善,而蓄水屋面則是設計蓄水層,并始終確保水深在20cm左右,主要是利用蒸發制冷的機理,達到降低屋面溫度的目的。
2.2 在建筑圍護結構優化過程中,要注重對墻體工作模塊的控制,進行良好的隔熱保溫材料的應用,避免其單一性的材料外墻的應用,保證保溫材料設計模塊的有效開展,保證其保溫夾層的復合墻體的積極應用。目前常用的有內保溫、外保溫、內外混合保溫等方法。需要說明的是,內保溫由于熱橋給保溫產生的影響較大,導致產生結露現象,混合保溫對建筑結構卻存在著嚴重的損害,因而我們對其使用的范圍已經逐步被淘汰,外墻的外側設計保溫層,在保護墻體自身的同時還能外隔熱,具有明顯的優勢,在可選擇的情況下應首選外保溫隔熱。
從不同種節能措施來看,應用良好的材料是非常必要的,這需要展開其保溫效果的優化,針對其室外溫度的變化情況展開主體結構的優化,保證其外墻保溫材料的積極應用,進行相關材料應用體系的健全,比如進行聚氨脂的應用,其具備良好的保溫性能,非常有利于外墻體的保溫工作及其無接縫施工工作的開展。
外墻體遮陽也是墻體保溫的主要部分,主要用于熱工性能要求更高的墻面。通常是在保溫層外側設計鋼結構支撐體系然后干掛板材,避免夏季陽光直接輻射到墻體,同時后側流動的空氣層能迅速帶走熱量,起到很好的遮陽隔熱效果。
2.3 在建筑物節能模塊中,門窗也是一種重要的能耗控制部位,其占據了建筑物能耗的相當大的比例,為了更好的進行建筑物的節能控制,進行其通風模塊、日照模塊、采光模塊等的控制是必要的,實現門窗面積的積極控制,進一步的提升門窗的氣密性,確保門窗的保溫功效的優化,進行傳熱損失的積極控制,保證節能降耗性控制。這就需要展開建筑門窗設計體系的健全,保證良好的節能型方案的應用,實現窗墻比的積極設計及其控制,保證門窗面積其建筑立面單位面積比例的控制。北向與東向和西向以及南向的窗墻比通常分別不得高于25%、30%、45%;做好門窗氣密性的保護,并盡可能地提高其氣密性,以達到減少冷空氣滲透的目標進而降低其熱量損耗,通常情況下,建筑外門窗的氣密性應大于等于6級,玻璃幕墻的氣密性應大于等于3級;加強新型環保節能材料的應用,以最大化的減少熱量的損失,從材料上確保門窗的節能環保性。
為了提升建筑物的節能性,展開節能措施體系的健全是必要的,這就需要筆者根據自身的工作實踐,展開建筑節能設計體系的優化,積極做好相關的科學規劃建設工作,進行建筑物節能性的優化。尤其是要做好設計模塊的相關工作,進行朝向、道路布局等的控制。從而從根本上確保建筑節能設計的有效性;在設計過程中,必須具有科學系統完善的照明節能施工方案,盡可能地選用節能設備,做好節能光源的選擇,科學確定照明線路,合理有效地設計和布置開關,加強自然光照明的應用。
2.4 通過對建筑采暖節能工作模塊的優化,更有利于建筑物的熱量的控制,這離不開室內采暖保溫措施的應用,需要進行采暖管網的積極控制及其合理規劃,保證室外供暖管長度的控制,實現管道保溫性能的優化,保證熱量模塊的優化,這也需要展開不同供暖模塊的應用,進行建筑材料的積極節約,保證其能耗的控制,這也需要進行太陽能的積極利用,保證太陽能設備的積極優化,保證其電能資源的有效節約,實現其能源的有效節約。綜上所述,對建筑設計中的建筑節能措施進行分析具有十分重要的意義。作為新時期背景下的建筑設計人員,必須充分認識到此項工作的重要性,在日常工作中加強自身專業技術知識的學習,并切實加強建筑節能措施的應用,以最大化的提高建筑的節能功效,減少能耗,為達到經濟環保一體化的現代新型智能建筑的建設目標奠定堅實的基礎,最終實現節能減排的宏偉目標。
3 結束語
通過對建筑設計模塊中的建筑節能方案的優化,更有利于當下建筑物節能模塊的開展,更有利于其綜合效益的提升。
參考文獻
[1]李強.建筑設計中的建筑節能探討[J].科技致富向導,2012.
[2]劉子昂.探究建筑設計中的建筑節能措施[J].黑龍江科技信息,2012.
關鍵詞:住宅建筑;節能設計;方案
中圖分類號:TU2
一、引言
住宅區的規劃應根據當地的氣候特點,因地制宜,使建筑群的規劃布置和建筑物的平面布置有利于自然通風,保留自然水域面積,增加植被綠化,減少硬化地面,形成小區微氣候。規劃中還應注意盡可能爭取最有利的建筑朝向,采用南北向或接近南北向,使建筑冬季可以增加太陽輻射熱,夏季可以減少太陽輻射熱,且與當地夏季的主導風向一致。建筑物的單體設計應控制其體型系數,將體型系數控制在一個較低的水平上,以減少其圍護結構的傳熱損失,降低建筑能耗。夏熱冬暖地區居住建筑的平面布置還應有利于組織夏季涼爽時間的穿堂風。
二、影響建筑能耗因素
影響建筑能耗最主要的原因是建筑圍護結構保溫隔熱性能的優劣,我國現有居住建筑圍護結構的熱工性能普遍較低,直接影響了室內熱舒適度。比如處于夏熱冬暖地區,夏天普遍需要空調,建筑整體的耗能量大。因此,我國制定的三個地區的居住建筑節能設計標準,都把提高建筑圍護結構的熱工性能作為核心內容,這也是建筑節能的最有效手段。
三、建筑節能的方法
建筑圍護結構主要包括屋頂、外墻和外窗三個部分:屋頂采用高效的保溫隔熱屋面,其傳熱系數、熱惰性指標應滿足標準規定,有條件的可采取屋頂綠化等措施,降低夏季太陽輻射得熱,外墻應研究并推廣具有低熱轉移值的外墻材料,采用新型節能墻體材料,如加氣混凝土砌塊等,建筑外墻的熱功能性應滿足標準的規定。南方地區建筑外墻保溫隔熱措施還包括外墻表面采用淺色設計,以反射太陽輻射熱,一般東、西面外墻采用構架或爬藤植物遮陽,還可采用中空墻體結構,形成隔熱的空氣間層等;外窗,建筑圍護結構熱功性能最薄弱的環節是窗戶,在建筑能耗方面,鋁、鋼、塑窗散熱量平均約占建筑護結構總散熱量的50%。因此,控制窗墻比,提高窗戶的保溫隔熱性能,是提高建筑護結構節能指標的有效途徑。一方面,在保證居室采光通風條件的前提下,控制窗墻比,減少外墻傳遞的熱量;另一方面,推廣應用新型節能門窗,滿足節能和使用要求。根據研究表明,建筑節能大致有以下幾個方法:l屋面節能;2墻體節能;3門窗節能;
(一)屋面節能
我國的可利用能源是極為有限的,這已經引起了我國的高度重視提高建筑圍護結構的保溫性能是降低建筑能耗的關鍵。屋頂作為一種建筑物層室內溫度圍護結構所造成的室內外溫差傳熱耗熱量,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,這也是減少空調能耗,改善室內熱環境的一個重要措施。在建筑圍護結構中,屋頂所占面積較小,能耗約占總能耗的8%~10%。因此,加強屋頂保溫節能對建筑造價影響不大,節能效益卻很明顯。主要有下面三種方法:
1、倒置式屋面
傳統屋面工程中通常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的,這類保溫材料如果吸濕后,其導熱系數將陡增。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,使構造復雜化。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,故應在防水層上加做保護層,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于自然風干狀態下的含水率: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。正因為存在這些問題,現在工程中經常采用倒置式屋面,所謂倒置式屋面,就是將傳統屋面構造中的保溫層與防水層顛倒,把保溫層放在防水層的上面。這種保溫層強調“憎水性”保溫材料,如擠塑聚苯板等。倒置式屋面能夠最大程度減少上述不利因素的影響,保證屋面的節能效果。
2、屋面綠化
(1)屋面綠化對周圍環境的影響。建筑屋頂綠化可明顯降低建筑物周圍環境溫度0.5~4℃,而建筑物周圍環境的溫度每降低1℃,建筑物內部空調的容量可降低6%。對低層大面積的建筑物,由于屋面面積比墻面面積大,夏季從屋面進入室內的熱量占總圍護結構的熱量的70%以上;綠化屋面外表面最高溫度比不綠化的屋面外表面最高溫度(60℃以上)可低20℃以上。而且城市中心地區熱氣流上升時,能得到綠化地帶比較涼爽空氣流的自然補充,達到調節城市氣候的效果。同時不論北方或南方,種植屋面保溫效果都很明顯,特別是干旱地區,入冬后草木枯死,土壤干燥,保溫性能更佳,保溫效果隨土層增厚而增加。而增加種植屋頂有很好的熱惰性,不隨大氣氣溫驟然升高或驟然下降而大幅波動。綠色植物可吸收周圍的熱量,其中大部分用于蒸發作用和光合作用,所以綠地溫度增加并不強烈,一般綠地中的地溫要比空曠廣場低10~17.8℃。
(2)綠化屋面的荷載及植被。屋頂綠化與地面綠化的一個重要區別就是種植層荷重。應根據屋頂的不同荷載以及植物配置要求,制定出種植層高度。種植土宜采用輕質材料(如珍珠巖、蛭石、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,可能會導致屋頂鋼筋硅板產生塑性變形裂縫,從而造成滲漏。所以必須嚴格按照規范確定覆土層厚度。
3、淺色坡屋面
現在大部分的住宅依然采用平屋頂,在太陽輻射最強的中午時間,太陽光線對于坡屋面是斜射的,而對于平屋面是正射的,深暗色的平屋面僅反射不到30%的日照,而非金屬淺色的坡屋面至少反射65%的日照,而且平屋面的防水較為困難,且耗能較多。若將平屋面改為坡屋面,在坡屋頂內鋪釘玻璃棉氈或巖棉氈,不僅可提高屋面的熱工性能,還有可能提供新的使用空間(頂層面積可增加約60%),也有利于防水,并有檢修維護費用低、耐久之優點。在中小型建筑如居住、別墅及城市大量平改坡屋面中被廣泛應用。
(二)墻體節能
墻體是建筑護結構的主體,墻體的節能設計直接影響到建筑的耗能。根據保溫隔熱材料在圍護結構的使用部位不同,分為內墻保溫隔熱材料和外墻保溫隔熱材料;根據節能保溫材料的狀態不同分為板材(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,使用地區和范圍比較故其可以在外墻外保溫工程中使用,也可以在外墻內保溫工程中使用。板材保溫隔熱材料的保溫主體可以是發泡型聚苯乙烯板、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保溫隔熱材料。
1、單一保溫隔熱材料,是保溫工程應用的主體。如:發泡型聚苯乙烯板、擠出型聚苯乙烯板、巖棉板、玻璃棉板等。2、系統保溫隔熱材料是指將單一保溫材料與其他輔助材料復合而成為一個系統,稱為系統保溫隔熱材料現有的系統保溫材料有如下幾種:(1)外墻外保溫系統:發泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+耐堿玻纖網布+含有膠粘劑的聚合物砂漿(2)內保溫系統:發泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+紙面石膏板、GRc保溫板(發炮型聚苯乙烯板與水泥砂漿復合)、巖棉夾心保溫板、增強水泥聚苯保溫板等。
(三)門窗節能
門窗往往是建筑圍護結構中保溫、隔熱和節能的薄弱環節。提高建筑玻璃材料的熱工性能,目的是控制窗或幕墻表面溫度冬季過低、夏季過高,節省采暖或制冷能耗。由于玻璃的傳熱能力比磚墻大許多,所以充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。改善門窗絕熱性能的首要措施是增加窗玻璃層數,在內外層玻璃之間形成封閉空氣層。同時在窗上加貼透明聚酯膜也是個有效的方法;還可以加設門窗密封條提高門窗氣密性。
當前使用的幾種節能玻璃材料主要有鍍膜玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃。鍍膜玻璃主要有太陽能熱反射玻璃、低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃。從國內外玻璃材料圍護結構的節能設計來看,通常主要采用以下幾種方法:
1、根據建筑的性質、使用功能以及建筑所處的氣候環境條件來設計窗、幕墻,對建筑的窗墻比應有一定的控制。因為窗戶面積率直接影響建筑的采光及采暖空調的能耗,一般窗墻比應控制在0.3左右。尤其在嚴寒地區和炎熱地區,在設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。根據不同地區選擇不同的熱反射玻璃、Low-E復層玻璃(中空玻璃)以及保溫玻璃等材料。
2、根據建筑日照設計原理,合理設計窗戶遮陽措施,減小玻璃面的日照面積,降低夏季空調能耗。在進行遮陽設計時要考慮各個地區氣候特點,對于冬冷夏熱地區冬季需要日照、夏季需要遮陽,應采用活動式遮陽措施。在設計遮陽構造時要結合玻璃門窗、幕墻建筑的整體藝術效果,材料與顏色進行考慮,而且形式要簡單、美觀,便于清洗、安裝。
四、結語語:
關鍵詞:建筑電氣設計節能
中圖分類號:TS958文獻標識碼: A
隨著近年來我國建筑工程在電氣設計中逐漸向著節能化方向迅速發展,建筑電氣設計的節能已經直接影響到整個建筑工程的投資、工期安全和質量等各個方面。 因此電氣設計人員應當負有高度的榮譽感和責任心,通過將自己專業的水平充分而細致地發揮出來,從而完美地做好建筑電氣設計中包括節能在內的各方面的工作 。
1. 建筑電氣設計節能的原則
隨著人口的增加,工業的迅速發展,人民生活水平的不斷提高 ,能源的消耗急劇增加 ,能源危機迫在眉睫。 因此, 對各行各業提出了節能的要求 ,節約二次能源 ---電能, 也就成為建筑電氣節能設計的焦點。 建筑電氣設計節能應堅持以下三個原則:
1.1滿足建筑物的功能。
滿足照明的照度、 色溫、 顯色指數; 滿足舒適性空調的溫度及新風量 ,也就是舒適衛生; 滿足上下、 左右的運輸通道暢通無阻; 滿足特殊工藝要求, 如娛樂場所的一些電氣設施的用電 ,展廳的工藝照明及電力用電等等。
1.2考慮實際經濟效益
節能應按國情考慮實際經濟效益, 不能因為節能而過高地消耗投資, 增加運行費用, 而是應該讓增加的部分投資, 能在幾年或較短的時間內用節能減少下來的運行費用進行回報。
1.3節省無謂消耗的能量
節能的著眼點, 應是節省無謂消耗的能量 。首先找出哪些地方的能量消耗是與發揮建筑物功能無關的 ,再考慮采取什么節能措施。 如變壓器的功率損耗, 傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗 ,又如量大面廣的照明容量, 宜采用先進技術使其能耗降低。
因此, 節能措施也應遵循實用、 經濟合理、 技術先進的原則。
2建筑電氣設計中節能措施的應用
在現代建筑工程項目的電氣設計中,節能措施的應用要綜合考慮各方面的因素,并注重經濟性、實用性與節能性的有機協調。目前,在國內的建筑電氣設計中,應用的節能措施主要包括以下幾方面:
2.1供配電系統的節能設計
在建筑工程供配電系統的節能設計中,應根據各種用電設備的特點、用電負荷容量與負荷等級等,在保證供配電系統安全、穩定運行的基礎上,盡量降低供配電系統的運行損耗。在設計中應重點考慮以下幾方面的問題:1)供配電系統的結構形式盡量簡單、可靠,相同電壓等級的供電系統中,變配電的級數應不宜超過兩級,以盡量減少因變配電等級過多而造成的電能損耗;2)合理選擇建筑工程的供電電壓,在同等情況下,供電電壓越高,其能耗越小。在國內民用、工業及商業建筑中,用電設備的電壓等級通常為220/380V,但是在一些大型建筑中,為了達到盡量控制空調主機能耗的目的,一般選用10kV的制冷設備;3)變電所的位置應盡量靠近負荷中心,尤其是低壓配電間要布置于電氣豎井附近,并保證供電網絡的合理分布。低壓供電半徑應控制在200-300m之間,以保證供電線路的電壓損失在允許值內,從而減少線路的電壓損失,提高供配電系統運行的經濟性;4)根據供配電系統的實際負荷情況,應注意變壓器容量、臺數的合理選擇,變壓器的負載率應控制在0.7-0.85之間,并且按照經濟運行的基本原則,靈活投切變壓器,從而減少損耗;5)根據供配電系統的實際運行環境,適當提高供配電系統的功率因素。在確定用電設備的選型與調速控制方案后,必須進行供配電系統的無功功率補償,以提高其功率因素,盡量減少線路和變壓器的損耗。
2.2照明設計中的節能措施
在各類建筑工程中,照明是節能設計的重要部分,按照照明的種類進行劃分,主要包括:正常照明、保安照明、障礙照明、藝術照明、事故照明與疏散照明等。在建筑照明設計中,照明功率密度是評價其節能效果的主要指標。結合國內建筑照明設計的現狀,應從以下幾方面入手應用節能措施:1)合理選擇光源,盡量選用高效的電光源是照明節能設計的關鍵。光源的發光效率要高,而電能消耗則要盡量降低,以保證照明設備每瓦電發出更多的光通量。例如:在辦公室、會議室、教室、儀表車間等建筑的照明設計中,可以采用≤26mm的細管徑直管形熒光燈;而在一些高層建筑中,應采用高壓鈉燈或金屬鹵化物燈,也可以采用大功率的細管徑熒光燈;2)合理選擇光源用電附件,在走廊、大廳、樓梯等公共場所,可以選用透光率較高的吸頂燈;而在民用建筑中,推薦選用蝙蝠翼式燈具,因為其控光性能較為合理。另外,節能型電感鎮流器的合理選用也是十分重要的,與傳統的40W電感鎮流器相比,其具有工作時噪聲小、壽命長、溫度低等特點,從而實現照明節能的效果;3)不斷改進各種燈具的控制方式,在走廊、門廳、樓梯間、電梯等公共場所,照明設備應采用集中控制方式,并且根據建筑的實際使用條件與天然采光狀況,應用分區或分組控制的方式,以實現照明節能的目標。
2.3空調系統的節能設計
在工業、商業及民用建筑工程中,空調系統的能耗較大,其用電量約占建筑總能耗的70%左右。因此,在建筑工程空調系統的設計中,必須注意以下節能措施的應用:1)優化控制熱交換系統的溫差與流量,以減少電能的消耗;2)合理控制定風量全空氣系統的各類空調機組;3)盡量優化空調系統中的冷凍水與冷卻水系統,使得其在運行所消耗的電能不斷較少;4)合理控制冰蓄冷系統與水蓄冷系統,保證制冷、蓄冷系統始終處于高效運行的狀態,從而降低電能的損耗。另外,在建筑空調系統的電動機選型、調速方法、臺數控制等方面,也要注重節能措施的合理應用。
2.4合理利用太陽能技術與產品
在建筑電氣設計中,太陽能技術與產品的合理利用不但可以達到節省資源與減少廢氣排放的效果,而且減少了建筑使用中的電能消耗。目前,國內外在建筑電氣節能設計中,主要是利用較為先進的太陽能光伏發電系統,將入射的太陽輻射能直接轉換為建筑使用中所需的電能,為照明設備提供一定的用電負荷。另外,在很多建筑的外墻、樓頂等處安裝新型太陽能板,可以滿足建筑內熱水的供應需求,而且可以通過太陽能蓄電設備,將多余的電能進行儲存,以滿足建筑中其他電氣設備的能源需求。
在建筑電氣設計中 ,有關節能的內容發展的潛力很大, 前景也很好。 據不完全估計, 如果能夠徹底實施我國所要求的一系列節能措施,其所能夠節約的能源是非常巨大的 ,每年節約的能源可以幾乎相當于整個長江三峽發電站半年的發電量。 這顯然也能夠幫助國家分擔其每年在電力建設上面的巨額投資壓力, 所以建筑電氣專業的設計人員應當在滿足建筑功能要求的前提條件下 ,盡可能地應用各種符合技術指標并且行之有效的節能措施。
參考文獻:
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(1)對于像體育館、禮堂等人員較為密集,設備散熱量較大的場所和地方,在季節過渡時候可以進行空調降溫,這時候可以采用相應的全空氣低速風道雙風機系統。系統可以將室外的新風同一部分回風進行混合,進行過濾、冷卻或者加熱處理之后進而排送到相應的比賽大廳。對于面積較大的場館可以進行區域的劃分,劃分為多個相應的通風空調系統區域,這樣能夠有效進行空調系統的調節以及能量的控制。在貴賓室,休息室以及其他輔助房間適宜采用相應的風機盤管加新風系統。
(2)一般而言,大空間建筑物有著較長的閑置時間,使用率相對較低,在相應的采暖地區,為了達到相應的節能目的可以結合空調送熱風與散熱器值班采暖的方式。值班采暖溫度可以按照 5"C或 1O℃進行考慮,在活動舉辦或者開展期間,可以由空調系統進行熱量的補充。
(3)在進行建筑物氣流組織的選擇時候,應該依據建筑物的類型和建筑結構形式。大部分的體育館以及大型的禮堂屋項結構為往家或者桁架結構,平均層高能夠達到LOM,在體育館的最高處能夠達到25M。在進行體育館的氣流組織設計時候,一般選擇高速射流噴口進行頂送或者側送,在座椅下或者場地下進行機械回風,在建筑物的項部進行排風;而在禮堂選擇的氣流組織為噴 口、旋流風口或者散流器進行項送、在建筑場地下進行回風、在禮堂的舞臺上空進行排風。
(4)在布置空調機房時候要遵循施工簡單、維護方便的原則,同時還要經濟合理。空調機房時暖通空調系統的的核心部分,因此要要對空調機房的位置、面積進行嚴格的控制。空調機房每個所承擔的空調系統的面積要控制在500M2以內,不宜過大。這樣能夠有效地控制系統的通風量,滿足相應的管道尺寸要求。空調機房的位置應該選擇地點為靠近空調房 間、外墻,遠離那些對于振動以及噪聲有著較高要求的房間,同時還要避免在建筑物的核心筒位置進行設置。機房的建設高度應該根據空調機組的高度以及相應的檢修空間來進行確定,一般凈高的范圍要在4~6M。
(5)禮堂等建筑有著較高的噪聲振動要求,因此,在進行通風空調系統的設計過程中要對消音減震等問題進行著重的考慮。其中暖通空調系統中的冷水機組、風機、空調機組以及水泵是主要的噪聲以及震動源。在進行暖通空調的設計過程中應該遵循下面的幾個原則:一是設備房間要遠離那些有著較高噪聲要求的房 間;二是,選擇消聲設備要遵循的原則為:噪音低,質量好,風速較低,同時靠近機房的位置。三是,設置相應的減振墊以及軟接頭等;四是,合理進行風機的風壓的計算,進而合理確定風管以及風口的風速,這樣能夠避免由于風速過高原因產生二次噪音。
二、大空間建筑暖通空調設計的難點
(1)高大空間建筑防火難度大,對采暖、通風和空調系統的要求更高。例如,大空間建筑往往需要在主體建筑或裙房內布置一些象燃油或燃汽鍋爐房、自備發電機房、空調機房和汽車庫等一些危險性較大的空間。這方面應在設計中有所體現。
(2)大空間建筑往往高度較大,這將加重采暖系統的垂向失調,同時由于系統水靜壓力較大,直接影響到室外管網的水力工況,其系統的形式及與室外管網的連接與多層建筑有較大差異。
(3)高大空間建筑設計往往需要有單獨的熱源,以滿足空調、采暖、制冷、熱水供應等方面的需求。由于用地緊張和其他一些原因,有些大空間建筑需要在地下室內或屋頂上設置鍋爐房。從目前發展趨熱來看,這種設計方式越來越多,這使得大空間建筑的熱源設計變得更為復雜。
(4)大空間建筑的空調設計氣流組織因溫度梯度較大,需采用合理的送風方式。上送下回方式為從頂棚送風下部回風,現工程多采用可調節風量和射程的風口,提高冬季的送風風速;側送下回方式送風口高度大多在3米左右,需要結合建筑裝修設計布置風口位置以達到室內美觀,同時需要精確的空調氣流組織計算。
三、大空間建筑暖通空調設計的節能方案
(1)方案設計。現在非常流行的空調設計方案是:在低能耗,高室內環境品質的前提下,風量可調的置換式送風系統、冷輻射吊頂系統、結合冰蓄冷的低溫送風系統以及去濕空調系統。為了平衡高層辦公樓中設備、照明等主要熱源形成的輻射熱量采用輻射形式供冷。冷輻射吊項應結合置換式送風,將新風采用下送風方式送入室內,既保證室內空氣品質,又保證良好的室內熱環境。而采用空調去濕方案,首先可以保證室內空氣品質;其次采用去濕保證了綠色建筑對室內濕度控制在 60%以下的要求。
(2)蒸發冷卻技術。蒸發冷卻空調技術是一種綠色仿生空調技術,包括間接蒸發冷卻(IEC)和直接蒸發冷卻(DEC)。該系統采用水作為制冷劑,實現空調運行對環境無污染,另外,蒸發冷卻系統的COP 值比機械制冷大得多,且它的制冷不消耗壓縮功能,它是一種節能環保型綠色空調技術。
(3)具備良好的通風系統。新風的作用某些建筑由于裝修材料含有揮發性有害物質造成室內空氣污染。因此,綠色建筑中的暖通空調應該具備良好的通風系統,實現合理的自然通風,因為新風在室內的流動對健康是必不可少的。
(4)免費供冷空調系統。免費供冷(FREE COOLING)技術通過水系統來利用自然冷源。它也稱冷卻塔供冷,是一種節能降耗的系統形式。免費供冷的實現方式是:當室外空氣濕度溫度下降到某值以下時關閉冷水機組, 以流經冷卻塔的循環冷卻水直接或間接向空調系統供冷,提供建筑空調所需要的冷負荷。在空調系統中,冷水機組的能耗占有極高的比例,如用冷卻塔供冷技術可少開或不開冷水機組,其節能效率將會是顯著的。
關鍵詞:公共建筑,節能設計,廣州
中圖分類號:TU3 文獻標識碼:A
1.公共建筑能耗現狀
在社會能耗的三大板塊中,建筑能耗幾乎占總量的一半,在當代,公共建筑隨經濟發展日益增多,耗能量巨大。建筑能耗除除建設過程中消耗的大量資源、能源還包括使用過程中的空調系統能耗、照明系統能耗、冷熱水供應能耗以及其它動力系統能耗,同時對環境也產生很大影響(如圖1)。據統計顯示,僅空調系統一項的年消耗能源費用就高達150元/平方米。其中,用戶部分是很難統一調節的,因此,在經濟、環境允許的條件下,建筑設計建造過程中盡可能有意識地采用節能技術、手段是必要的。
一個建筑適宜的節能設計是在不過多提高建造成本的基礎上進行的,以總體上降低能源消耗量為最終目的,同時也不能犧牲舒適度和降低綜合性能。
2. 廣州中國出口商品交易會新館節能設計基準
廣州處于我國東南沿海區域,在熱工分區上屬于夏熱冬暖地區。該地區為亞熱帶濕潤季風氣候,屬于濕熱型氣候。氣候特征表現為夏季炎熱漫長,冬季溫和短促,表現極不明顯,與北方相比甚至可看做是無冬季,長年高溫高濕;氣溫的年較差和日較差都小;太陽輻射強烈;雨量充沛。《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)規定了該區內公共建筑在建筑、熱工、空調、采暖、通風和照明設計等方面應當采取的節能措施和應該控制的建筑能耗,使其與未采取節能措施前的建筑能耗相比,在至少保證原有的室內熱舒適環境的前提下,全年空調和采暖總能耗減少50%。
為使建筑師有更加廣闊的創作空間,綜合評價建筑整體的節能特性,不拘泥于建筑圍護結構各個局部的熱工性能,該標準引入了“圍護結構熱工性能權衡判斷”的方法,將所設計的實際建筑與一個作為能耗基準的節能參照建筑(參照建筑是一個與所設計建筑在形體、結構等方面完全一致,圍護結構滿足標準的基本節能要求的假想建筑,作用是為所設計的實際建筑定下了空調采暖能耗的限值)作比較,當實際建筑物的能耗不超過參照建筑時,就判定實際建筑是符合節能設計指標要求的。
在模擬中引入兩種對比建筑:
基準建筑:二十世紀八十年代左右做建的不節能建筑,作為節能的對比建筑;
參照建筑:與本工程所設計的實際建筑在形體、結構、朝向等方面完全一致,圍護結構滿足《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)規定性指標要求的,屬于節能50%的建筑。用以判斷本工程實際建筑圍護結構設計是否滿足標準要求。
3.節能設計過程
根據規范規定的要求,對設計方案進行了圍護結構(含屋頂、各個朝向的鋼筋混凝土墻、填充墻、窗戶以及遮陽措施等)的熱工計算,計算結果如下表所示:
通過計算,由上表得出初始設計方案的圍護結構不滿足《標準》規定性指標的要求,需要進行圍護結構熱工性能權衡判斷。依據權衡判斷結果提出修改建議。在進行權衡判斷時,用能耗計算軟件DeSTⅡ計算參照建筑和設計方案全年的空調采暖負荷,進行能耗模擬。標準按照《公共建筑節能設計標準(GB50189-2005)》的推薦設置參照建筑和設計方案空調系統中的公共參數:
室內環境:冬季為20℃,夏季為26℃,采暖空調系統運行時間為7:00~18:00;
室內負荷:加以考慮人員、燈光以及設備的散熱負荷;
采暖空調季節:1月1日~12月31日。
建筑能耗模擬分析流程如下圖所示(其中,參照建筑的建筑形式、結構與朝向都與設計方案相同):
按照規范的規定指標和建筑中的實際參數,分別在逐時能耗模擬軟件中設置參照建筑和設計方案建筑這兩個模型的建筑構件,其熱工性能等參數如下表。
從表中可以看出,設計方案的采暖空調總能耗小于參照建筑的采暖空調總能耗,滿足《公共建筑節能設計標準》中的規定指標,節能約為50%。
4.節能技術手段
公共建筑的節能設計是在不影響正常使用的條件下實施手段簡單,成本低,節能效益可計量,投資回收期短、回報高。在本項目中主要涉及到以下技術、手段:
中央空調低成本改造技術――空調能耗占公共建筑總能耗的百分比能達到40%~60%。應用中央空調自動控制技術,或主機房模糊變頻控制技術,以及新風換氣技術,能夠在空調系統部分有效節約能源且成本較低。
建筑物給排水系統節能――在公共建筑內安裝節水器具(如節水型馬桶、紅外感應型水龍頭、節水型淋浴器,或者安裝節水閥)和利用冷卻塔的排污水沖廁和進行綠化灌溉的空調冷卻水節水技術。
照明節能技術――節能照明燈具(如T8型熒光燈)的使用和應用照明自動控制系統,如自動定時或感應開閉燈光,根據照度自動調整亮度,變換預設的場景亮燈模式等,有效地節電節能。
電氣節能――安裝改善電力品質設備,可有效改善公共建筑的用電質量,節能效率可達8%~15%。大能源消耗電梯扶梯部分,采用電梯動能回饋節能,其變頻調速器通過電動機將電梯減速,或是轎廂和對重平衡塊的質量差帶來的電梯運行時的機械能轉變成電能存儲在變頻器直流環節的大電容中,通過有源能量回饋器將大電容中儲存的電量極少消耗地回送電網,從而達到節電目的;扶梯節能控制,即在扶手電梯的入口處增加載客感應器,通常節能效率為20%~60%。
結語
我國經濟的發展使得大型的公共建筑也如雨后春筍般地出現,能源消耗大戶急劇增多,城市能源匱乏、環境惡化。在目前節能減排的倡導下,公共建筑的節能設計或改造成為城市發展研究的關鍵點之一。需要強調的是,公共建筑節能設計并不是獨立地設計建造綠色節能型建筑,而是在普遍的建筑中,在經濟、環境允許的條件下,有意識地盡可能多地采用節能部分設計,降低能源消耗速度,優化人居環境,推動城市的可持續發展。本文以廣州中國出口商品交易會新館為例對公共建筑的節能設計過程、方法、技術等低成本建造模式進行探討,以期為以后的建筑節能與綠色城市建設提供一定的參考。
參考文獻
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【關鍵詞】建筑規劃;建筑節能;設計
目前,能源損耗較大以及環境污染是限制經濟建設的一大因素,社會一直大力倡導節能環保的先進理念。在建筑行業中,能源損耗尤其嚴重,因此,在建筑規劃設計中建筑節能設計能有效控制能源損耗,迎合了節能環保的現念,是現代建筑設計發展的的必然趨勢。建筑節能設計相關科目較多,涉及領域全面,是一項綜合性極強的系統性工程。我國目前與發達國家在建筑行業方面存在一定的差距,隨著城市化進程不斷加快,人口密集度逐步增大,人民對生活質量的要求越來越高,建筑節能成為國家經濟發展的重要任務,我們必須高度重視建筑節能設計,不斷探索建筑節能設計的先進技術并投入到社會建設工作中,在加快國家經濟建設步伐的同時達到可持續發展戰略目標。
1 建筑規劃設計與建筑節能的聯系
1.1 設計方案影響工程建設直接能耗
在建筑設計中,能源消耗直接受到建筑和結構方案的影響,例如,在建筑方案的平面布置中需要考慮技術、經濟、分析等多方面因素,其中包括采用內廊式還是外廊式、進深與開間的確定,立面形式如何選擇、層高與層數的確定、基礎類型如何選用、結構形式如何選擇等。在我國建筑設計中,住宅建筑每平方米會使用55kg鋼材,相對于發達國家要高出1/5作用的用量,而水泥用量要高出80kg,其中發達國家每立方米混凝土水泥用量大概為140kg,我國則需要220kg左右。據相關統計,采取技術經濟合理的設計方案不僅降低能耗5%~10%甚至更高,同時依然能夠滿足功能要求。
1.2 設計方案影響建筑使用能耗
建筑工程相當復雜,涉及到多方面領域,其中包括規劃、設計、施工、運營使用以及最后的拆除重建等,是一個以技術、專業綜合形成的復合體。傳統的建筑節能包涵內容較為片面,只是簡單指出了建筑施工中減少成本,忽略了運營使用等方面,而現代建筑節能涵蓋了相關建筑工作的全部內容。在各類建筑當中,我們以住宅為例,我國住宅建筑相比于發達國家,在同等技術條件下,能源消耗是其2~3倍,體現出建筑使用壽命較短的問題。因此,我們在建筑節能工作中必須提升設計理念、豐富設計內容、優化設計效果,達到低能耗的環保效果。在建筑方案當中,應提高對建筑設計的要求,在建筑類型、朝向、總體面積、方位等方面充分利用包括光照、風向等自然資源,同時,在建筑材料的選擇上應結合實際,優化建筑外墻、樓板、分戶墻、玻璃等,在不影響建筑功能的條件下提高建筑質量,減少建筑能耗。建筑設計無法一次性完成,設計師應結合模擬實際的建筑情況,進行不斷的優化和調整,逐步完成初步的建筑設計方案,在模擬建筑實際情況時,以取暖設備為例,應考慮空調和取暖設備的裝機功率,由于空調或取暖設備在品牌、型號、安裝、費用、能耗等方面等各有不同,對于不同的建筑存在不同的適應性,同時在初步投資和實際投資方面存在差異性,設計師應正確計算出模擬量和實際量之間的差值,為建筑使用者提供正確的設計方案。北京奧運場館的設計就很好的融入了這個理念,其根據當地實際自然環境,并未完全運用空調和新風系統,很好的解決了通風問題的同時還達到了節能環保的目的。在場館中運用了美國先進的節能空調系統,利用熱回收技術將回收的熱能量通過空調冷水機的回收裝置運用到其他熱量系統,例如將回收的熱能加熱游泳池水以及生活用水,節能率達到10%。
2 建筑規劃設計中建筑節能的有效措施
2.1 建筑整體環境與外部環境的節能設計
建筑整體環境和外部環境的節能設計師以整體綜合設計概念為出發點,在設計過程中考慮到能源分析、環境、設備等因素,與相關專家配合進行設計工作。在建筑項目規劃設計工作中,為實現自然生態運用效率最大化,創造良好的人工環境和自然環境,需要在最大程度上利用資源環境優勢。在建筑工程投入使用后,通常空氣流通情況以及光照情況是影響用戶使用質量的關鍵因素。因此,建筑節能設計中應重視優化建筑空氣流通情況和降低光照,結合實際自然氣候規律,在房屋方向、房屋間距以及房屋排布方式上做到合理規劃。具體內容為以下幾點:首先,建筑的主要朝向應與當地夏季的主導風向保持一致,如此利于自然通風,使得舒適度在一定程度上得到提高。同時,建筑朝向應以南北方向設置為主,可以節省夏季空調的用量,因為在陽光輻射方面南北朝向的建筑物在夏季相比東西朝向的建筑要少很多;而在冬季時,建筑受到太陽輻射的情況剛好與夏季相反,從而降低了建筑取暖保溫所需的能耗。此外,房屋建筑間的間隔應該大于當地所規定的日照間距標準,如此能夠提升空氣流通質量,加快室內的空氣流通,有利于建筑與空氣的熱交換,在一定程度上可以有效控制建筑物的溫度,降低能源消耗。在建筑項目中,為提高每個建筑單位的節能效果,確保建筑群整體節能,應科學合理布置建筑群中每個建筑單位。
2.2 建筑單體的節能設計
建筑設計必須在方向、外觀及空間布局等方面滿足規范化設計要求。能源的消耗在很大程度上受到朝向設置的影響,合理的朝向設置能夠有效降低建筑對于能源的消耗。在夏季,太陽照射建筑物,所產生的熱量增大,大大增加了制冷負荷,在冬季,取暖負荷也會相應大幅度增加。因此,建筑朝向設置應考慮當地氣象條件、地理環境、建筑用地等方面因素,以達到降低能源消耗基本出發點,減少夏季熱量吸收,提高冬季日照量,采用最佳朝向的設置方案。同時,應優化房間空氣流通,滿足室內空氣流通需求。根據長期建筑設計實踐經驗,南北朝向的設計方式在我國各個地區的房屋建筑工程中受到普遍采用,不過在部分建筑設計時,由于各種制約因素,南北朝向設計方案不能被使用,因此,就要綜合考慮當地的實際地理環境,做到因地制宜,以滿足節能與功能使用的要求。同時,合理的空間設計能夠實現建筑空間內保溫、通風、采光等方面的優化,達到節能的目的。
2.3 建筑物部位節能
建筑部位節能是指構造設計中建筑的組成部分在滿足其基本功能的條件下,通過對各部位如屋頂、樓板、墻體、門窗等在造型結構、材料等方面進行優化設計,使得建筑外部環境因素得以充分利用,以達到優化室內環境與節能的效果。在建筑部位節能中,材料的選擇時最關鍵因素。健康、高效、經濟、節能是選用建筑材料的基本標準與原則。隨著科技的發展,建筑設計中應用到越來越多的新型材料,節能的效果更加明顯。例如,應用新型保溫材料、防水材料于墻體、屋頂中,使得保溫防潮效果明顯提升;此外,新型透光玻璃在門窗中的應用,在增強透光效果的同時減少了熱量吸收,透光隔熱效果更好。新型材料的開發在一定程度上促進了建筑節能設計的發展,降低了建筑節能設計的難度。
3 總結
目前,建筑節能工作不同以往,其包含了從建筑初步規劃設計到建筑拆除重建整個過程的內容。相比傳統建筑節能內容要廣泛得多,同時目標也要高出許多。建筑節能是一項十分重要且持久的工作,我們應加大研究力度,進行更多嘗試,積累過往經驗,有效結合經濟建設與和諧發展的特點,對于節能環保工作提出更高的要求。
參考文獻:
[1]鄧愛英.淺談建筑節能與建筑規劃設計[J].山西建筑,2011(3).
關鍵詞:建筑節能 規劃設計 節能設計
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
前言
我國是世界第一人口大國.盡管地廣物博.但是人均占有資源比例十分少。根據數據顯示,建筑資源能耗已經從2O世紀7O年代的10%到近幾年的27.45%,隨著發展越來越快,建筑資源能耗將達到35%,而目前發達國家只達到了30% 龐大的資源消耗使得我國資源能耗節能迫在眉睫.如何實現建筑節能需要建筑設計師在進行規劃設計時不斷改進設計方案。
1、規劃設計對建筑節能的直接影響
對于工程施工來說.最重要的是規劃設計。在設計過程中.充分利用周邊環境來降低建筑消耗能源.達到建筑節能的最終目的 在施工過程中.利用節能建筑材料進行施工.達到節能環保效果。不斷改善設計方案.根據周圍環境的變化.達到最合理的設計方案,利用有限的建筑能源材料達到最大的經濟效益
2、建筑規劃設計中建筑節能的一些方法
2.1整體及外部環境的節能設計
整體及外部環境的節能設計指的是建筑設計師從整體概念出發,與環境專家、能源分析師等進行密切配合。在進行建筑規劃設計時,利用周圍環境的優勢.創造出良好的人工環境.進行兩者間的調節控制:比如:建筑施工周圍環境如果是潮濕寒冷的,在施工過程中可以利用耐冷耐濕的建筑材料進行施工,可以增加建筑物的使用壽命:利用周圍自然環境給施工建筑創造良好的室內氣候.減少對空調等的使用依賴。
達到建筑節能的效果首先應該從規劃設計上考慮節能設計.根據建筑和周圍環境的關系.從規劃設計上實現整體的節能設計效果。
太陽輻射和空氣流動這兩大因素直接影響到建筑居住區的氣候環境和建筑舒適性.因此在施工設計中.必須考慮到太陽輻射和空氣流動方向.通過降低太陽輻射和增加建筑的通風效果是規劃設計節能中主要方向之一。在規劃設計中.必須考慮好建筑的朝向、間距以及相互組合關系.建筑主要朝向應該為夏季空氣流動方向(我國北方建筑朝向主要是坐北朝南)。這樣在夏季時.空氣的流動可以減少室內的悶熱感,節省空調的使用時間次數;冬季時,太陽光照射進室內.給室內帶來溫熱的感覺.也可以減少空調暖氣的使用 根據空氣流動性設計建筑物之間的間距.使空氣的流動性加大.給建筑帶來最佳的自然通風效果。在規劃設計上,應該從整體節能上考慮
2.2單體的節能設計
單體的設計應該從建筑朝向、建筑體型和空間設計上考慮錯誤的建筑位置朝向會增大夏季的制冷負荷.而冬季則會降低制熱負荷。朝向選擇應該根據地理位置、地理環境、當地氣象條件和建筑面積等全面進行考慮.以節約土地使用率為前提.達到最大的節能效果。雖然整體上我國建筑朝向為南北方面,但有的因地理位置等各方面的因素影響,建筑朝向并不是南北方向。所以在實際設計中.應該因地制宜
在進行建筑形體大小形狀設計時.應該根據空調能耗大小進行設計,根據周圍環境的因素,合理設計建筑空間的大小。對建筑形體形狀的設計,也應該考慮周圍空氣流向的變化.對建筑的凹凸面進行合理設計.避免建筑體型變化過多。影響建筑的整體性能。在設計時。根據整體因素對建筑的高低、長寬以及內部空間大小進行合理設計,達到整體節能效果
對建筑進行單體設計時,在考慮使用功能前提下,根據采光效果、通風效果.對建筑的單體空間進行合理設計 平面設計是對空氣流動性進行設計.達到最佳的建筑通風效果:剖面設計指的是在大進深的建筑物中部設計若干個垂直貫穿建筑的空間.此空間不僅要高于建筑物屋面.還要設置相應的出風口
2.3建筑各部位的節能構造設計及選用建筑節能材料
在建筑的整體設計完善以后.就要對建筑的基本組成部位進行設計,主要包括為:屋頂、樓板、門窗等主要部分,充分利用周圍自然環境.在設計時.達到最大的改善室內氣候效果.減少其他制冷和制熱的設備使用率。
在建筑材料選用上.首先必須考慮的是環保性.保證建筑材料對人體的安全性:其次應該考慮經濟型.爭取最小的經濟投入得到最大的經濟效益:最后考慮的就是節能型.考慮選用的建筑材料其節能性和節能效果。一些施工企業為達到最大利潤.在選用建筑材料商.選用最垃圾的建筑用材,從而建筑的安全性、經濟性、環保性和節能性都達不到最大的效果 隨著科技的發展.大量高科技的新型高效材料被研制生產出來并成功被使用.且材料的整體性也較為理想 在陰雨天氣較多的環境,應該使用防水性比較好的材料:在比較寒冷的北方,應該使用保溫性較好的材料:在較為炎熱的地方.應該使用隔熱性較好的材料 所以.根據不同的環境、不同的地理環境,選用理想的建筑材料,以達到最大的效果。
3、結束語
在資源越來越緊缺的環境下.節能已經勢在必行.節能方面主要表現在人們的方方面面上.就拿日常的衣食住行來說:吃的方面不可以浪費糧食.并保證食品安全性.加大對食品加工的監察力度:穿著上說減少小作坊、小工廠的出現.因為其制作的衣服,質量達不到,衣服經不住穿.嚴重浪費資源:出門行路上可以走路、騎車或是坐公交,減少私家車的出行率.這樣減少了汽油資源的使用.也保護了空氣環境的清新:而對于建筑方面,應該在規劃設計、建筑材料上進行節能設計 建筑節能是一項長期艱巨性的任務.我國的建筑設計師應該不斷研究不同的設計方案.以達到最節能的設計方案;在選用材料上,應該選用節能材料,并且還要考慮環保性、經濟型等因素,以達到最大的節能環保性。
參考文獻
[1]鄧愛英.淺談建筑節能與建筑規劃設計[J].山西建筑,2011(3).
[2]耿前欣.試論建筑節能與建筑規劃設計[J].城市建設理論研究(電子版),2012(8).