【摘要】从建筑节能与建筑设计、围护结构设计、周围环境设计这三个方面综合考虑建筑节能的一些技术手段,从设计的角度提出建造节能建筑的新思路,以引导人们进一步重视建筑节能,提高资源利用率,改善生态环境。
【关键词】建筑节能；居住建筑；建筑设计
近年来,随着社会经济和城市建设的飞速发展,能源短缺和建筑耗能逐年上升的问题日益严重,人们开始对影响我们工作、生活的一个重要问题——能源问题投入了更大的关注,能源问题已经成为当今可持续发展战略中的一个重要环节。尤其是建设节能型建筑已成为今后城市建设的重点发展方向,随着国家相关的法律、法规和标准的相继出台,建筑节能设计也已成为房屋建筑设计的重要组成部分。下文从建筑规划设计、围护结构、环境设计三个方面论述对居住建筑节能的影响。
1 建筑节能与规划设计
建筑的规划设计是建筑节能设计的重要内容之一。在规划设计中应从分析建筑所在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结合起来。在冬季最大限度地利用日照,多获得热量,避开主导风向减少建筑物和场地外表面热损失;夏季最大限度地减少并利用自然能来降温冷却,以达到节能的目的。因此,建筑的节能设计应综合考虑日照、主导风向、夏季的自然通风、朝向、间距等因素。
在建筑总平面布置和设计时,应争取不使大面积围护结构外表面朝向冬季主导风向,在迎风面尽量少开门窗或其他孔洞,减少作用在围护结构外表面的冷风渗透,处理好窗口和外墙的构造形式与保温措施,避免风、雨、雪的侵袭,降低能源的消耗。尤其是严寒和寒冷地区,建筑的规划设计更应利用日照并避开冬季主导风向。
2 建筑节能与围护设计
无论是冬季保温还是夏季隔热,都主要是通过墙体、屋顶、门窗等围护结构的传热及空气渗透。在建筑围护结构设计中主要应注意以下几点。
2.1 墙体节能
一般外墙体在建筑的外围护结构中占的比例最大,建筑外围护结构的热工性能直接影响居住建筑采暖和空调的负荷与能耗。所以减少围护结构的传热系数作为提高外墙保温性能的主要措施。如采用各种新型的保温砖块、混凝土小型空心砌块、加气混凝土等作为围护结构的墙体材料。建筑墙体保温宜首选外墙外保温技术。外保温构造不仅能防止冷(热)桥的产生,而且能降低建筑物主体结构温度应力,同时有利于房间的热稳定性。目前常用的外墙外保温材料有聚苯颗粒保温砂浆、聚苯板、挤塑聚苯板和硬质聚氨酯板等。
2.2 屋面节能
屋面在整个建筑围护结构面积中所占的比例虽然远低于外墙,但对顶层房间而言,却是比例最大的外围护结构。
若屋面保温隔热性能太差,对顶层房间的室内热环境和建筑采暖空调能耗的影响是比较严重的,因此,在设计中采取以下措施以提高屋面的热工性能:
2.2.1 应选用导热系数小、蓄热系数大的保温隔热材料,同时要注意不宜选用密度过大的材料,防止屋面荷载过大。
2.2.2 保温隔热材料品种多,选择时应根据建筑物的使用要求,屋面的结构形式,环境气候条件,防水处理方法和施工条件等因素,经技术经济比较后确定。
2.2.3 应根据节能建筑的热工要求确定保温隔热层厚度,同时还要注意材料层的排列,排列次序的不同也影响屋面的热工性能,提倡采用倒置式屋面。
2.2.4 屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料,以防屋面湿作业时,因保温层大量吸水而降低保温效果,如果选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔,以排除保温层内不易排出的水分。
2.3 门窗节能
我们在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其主要措施有:
2.3.1 控制窗墙比。窗墙比是指住宅窗户洞口总面积(包括阳台门透明部分的洞口面积)与同朝向建筑立面面积的比值。建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东西向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2.3.2 提高门窗的气密性等级。设计选用的外门窗(包括阳台门)应有良好的气密性,其气密性等级不低于国家标准gb/t7107建筑外窗气密性性能分级及检测方法规定的4级水平。外门窗框与门窗洞口之间的缝隙,应采用聚氨酯等高效保温材料填实,并用密封膏嵌缝,不得采用水泥砂浆填缝。
2.3.3 合理选择窗体材料。目前,窗框材料木、塑料、塑钢、断桥隔热铝合金隔热保温性能优于钢、铝合金。但木、塑料非现代建筑所青睐。断桥隔热铝合金由于造价较高,使得塑钢成为应用最为广泛的窗框材料,同时采用复合层玻璃(如中空玻璃窗)等方法可以提高门窗的节能效果。
2.3.4 住宅外门及阳台门。住宅外门及阳台门在节能设计中可采用具有保温、隔声、防盗等功能的多功能户门及夹板门等。夹板门一般中间填充玻璃棉或矿棉等作为保温材料,节能效果较好。
3 建筑节能与周围环境设计
3.1 建筑绿化设计。合理的绿化可以调节温度,尤其是降低夏季温度,树木枝叶形成浓荫可以遮挡太阳辐射和地面、墙面与相邻物的反射热。经过测试,夏季林地及草坪的气温要平均低于普通场地气温2℃~3℃。同时在中午至下午3时的升温速率四周有绿化房间明显优于无绿化房间。不同的建筑绿化布置方法对节能均能起到一定效果。如:临街绿化、楼间绿化、楼旁绿化、屋顶绿化、墙体绿化等,尤其是屋顶绿化和墙体绿化对房屋内温度有直接影响。在树种选择上以种植由高大常绿乔木与灌木组成的足够量的绿化带,从生态角度改善居住环境。所以,合理的绿化在创造健康舒适的居住区气候的同时,可以从总体上降低建筑的运行能耗,减少污染。
3.2 建筑外遮阳设计。建筑外遮阳能有效地阻隔部分太阳光直接照射到建筑物的外围结构,特别是防止太阳辐射穿过窗户直接进入室内,从而有效降低室内温度,达到节能的最终目标。在实际设计中,要合理选择外遮阳方式。建筑外遮阳的设置与建筑物的朝向都有着密切的关系。对窗户遮阳而言,栅格遮阳是较好的选择,挡板式遮阳、帘式遮阳、百叶遮阳等方式对于窗户遮阳都有非常好的效果。对于建筑墙体和屋面的遮阳,栅格遮阳和绿化遮阳是较为有效的方法。同时要合理设置遮阳板,避免影响室内空气的流动速度。
3.3 合理利用再生资源。太阳能是生态环保的可再生能源,在建筑物的设计中应为太阳能提供必要条件。太阳能热水器是住宅建筑中简单有效应用广泛的一种手段,建筑设计时,要充分考虑太阳能热水器与建筑结合的因素,统一考虑搁置位置,处理好与外立面的关系。在建筑结构、给排水设计方面统一考虑,这样不但能使集热器与建筑达到完美结合,还可以解决好防水、布置管道等难题。随着太阳能技术的不断发展成熟,太阳能技术将发挥更大的优势,为建筑节能作出更大的贡献。
4 结语
建筑节能是关系到国家经济全局、影响长远建设、影响能源安全的重要问题,我们必须引起足够的重视,按照以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,把建筑用能大量节省下来,以提高资源利用率,改善生态环境,使人和自然更加和谐,为国家长远发展创造良好条件。