建筑節(jié)能設(shè)計研究

時間:2022-12-19 03:06:57

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建筑節(jié)能設(shè)計研究

1我國建筑節(jié)能設(shè)計發(fā)展及現(xiàn)狀

上個世紀(jì),由于經(jīng)濟原因以及觀念滯后,我們在建設(shè)項目的規(guī)劃和設(shè)計階段對節(jié)能設(shè)計沒有給予足夠重視,設(shè)計理念、手段、措施都相對落后,特別是在采暖保溫,隔熱降溫的設(shè)計上,更是傳統(tǒng)保守,導(dǎo)致產(chǎn)生了大量的耗能建筑。統(tǒng)計顯示,我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億平方米,其中城鎮(zhèn)每年新建建筑面積為9億平方米至10億平方米,80%以上為高耗能建筑。既有建筑近400億平方米,95%以上是高能耗建筑。改革開放使得中國的經(jīng)濟得到了飛速發(fā)展,也是人民對生活目標(biāo)的追求發(fā)生了巨大改變。這就促使建筑行業(yè)為適應(yīng)人民觀念的更新而發(fā)生重大變革,而這種變革最大的體現(xiàn)就是建筑業(yè)的飛速發(fā)展,這種飛速發(fā)展帶來的結(jié)果就是建筑能耗的巨量增長。數(shù)據(jù)統(tǒng)計,民用建筑能耗占全社會總能耗的30%左右,并且該占比還在不斷地上升,建筑節(jié)能已成為節(jié)能減排的重點對象。建筑節(jié)能這幾年越來越受到人們關(guān)注,國家也越來越重視節(jié)能減排所帶來的巨大社會效益和經(jīng)濟利益。本世紀(jì)初,國家出臺了節(jié)能設(shè)計相關(guān)的法規(guī)和規(guī)范,對建筑節(jié)能提出了明確的目標(biāo)要求;2005年新了公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB50189-2005),2006年了綠色建筑評價標(biāo)(GB/T50378-2006),2008年出臺了《中華人民共和國節(jié)約能源法》,2010年了居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(JGJ26-2010),2015年對公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行了升級換版。建設(shè)項目在設(shè)計初期就引入節(jié)能設(shè)計理念,設(shè)計全過程嚴(yán)把節(jié)能指標(biāo);政府審批環(huán)節(jié)也對節(jié)能指標(biāo)嚴(yán)加管控;項目建設(shè)過程中對建筑材料、施工工藝、施工過程嚴(yán)把節(jié)能關(guān),以保證建設(shè)項目真正達到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。中國正在逐步進入精細化、集約化社會,節(jié)能降耗、減少排放是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。與節(jié)能減排和新能源有關(guān)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政策規(guī)劃等也會繼續(xù)不斷的推進更新,節(jié)能要求也會越來越高,節(jié)能設(shè)計也會越來越專業(yè)化、精細化。節(jié)能所帶來的社會效益和經(jīng)濟效益日益顯現(xiàn)。

2節(jié)能設(shè)計理念

理念決定方向。對的方向要有新的理念。首先,我們要明確節(jié)能理念下的幾個關(guān)系:(一)舒適與節(jié)能。舒適是人們在使用建筑方面追求的目標(biāo)。在建筑規(guī)劃設(shè)計過程中,我們不能單純?yōu)樽非蠊?jié)能而放棄舒適,也不能為追求舒適而加大能耗,最好是在兩者間尋求最佳鍥合點,做到二者有機結(jié)合。(二)氣候與節(jié)能。我國幅員遼闊,南北氣候差異較大。冬季北方相對寒冷,需要采暖保溫;夏季南方相對炎熱,需要通風(fēng)隔熱,因此,在規(guī)劃設(shè)計階段,要充分考慮氣候因素,設(shè)計要做到適時宜且節(jié)能。(三)技術(shù)與節(jié)能。節(jié)約能源需要依靠高理論研究164|2017|11技術(shù)水平,但高技術(shù)水平和高經(jīng)濟水平是相互依存的。考慮到國情國力,在規(guī)劃設(shè)計過程中,我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合較為經(jīng)濟適用且節(jié)能效果明顯的技術(shù)手段,避免一味為追求節(jié)能效果而采用高成本技術(shù),與節(jié)能理念背道而馳。(四)發(fā)展與節(jié)能。建筑節(jié)能可以促進建筑業(yè)健康快速發(fā)展。隨著國家對建筑節(jié)能要求提高,建筑結(jié)構(gòu)體系、建筑圍護材料、門窗材料、照明、空調(diào)、供排水等建筑物的基本組成部分都將發(fā)生巨大變革,相關(guān)的建筑工藝、建筑手段也將發(fā)生變化,行業(yè)所產(chǎn)生的內(nèi)需也急劇加大,這給行業(yè)的發(fā)展帶來了機遇。

3節(jié)能設(shè)計措施

3.1合理利用土地資源。我國雖然幅員遼闊,但人均可利用土地面積相對較少,因此,在規(guī)劃設(shè)計時,我們要從分考慮對土地資源的高效綜合利用。要通過專業(yè)技術(shù)知識和先進的設(shè)計理念提高土地利用率,同時還要控制好土地開發(fā)強度,避免較大的建筑容積率和建筑密度。能夠有較寬松的綠化用地營造優(yōu)美環(huán)境,改善微氣候。3.2充分利用建筑朝向。我們在進行建筑規(guī)劃設(shè)計時,要從分考慮建筑朝向?qū)ㄖ?jié)能所帶來的影響。在北方,要考慮建筑物主要朝向以南北向為宜,這樣可以利用冬季陽光給建筑物帶來的日照效果,控制室內(nèi)采暖溫度,以減少供熱能耗,節(jié)約煤、氣資源。在南方,要結(jié)合季候主導(dǎo)風(fēng)向布置建筑位置,使得建筑物通風(fēng)良好,降低室內(nèi)溫度,以減少隔熱降溫所需能耗,節(jié)約供電能耗。3.3緩解熱島效應(yīng)。夏季,城市“鋼筋混凝土森林”經(jīng)過強烈的日照,導(dǎo)致水泥化建材吸收大量熱能在夜晚釋放出來,加之城市自身生活所產(chǎn)生熱量的散發(fā),形成城市熱島效應(yīng)。要通過技術(shù)手段緩解熱島效應(yīng)需要耗費巨大能源,同時產(chǎn)生的能量又會加劇熱島效應(yīng),形成惡性循環(huán)。最節(jié)能且最有效的手段是通過綠化減緩熱島效應(yīng)。數(shù)據(jù)表明,在綠化率達到30%以上時,熱島效應(yīng)明顯緩解,綠化率達到60%以上時熱島效應(yīng)幾乎就不會存在。因此,在規(guī)劃設(shè)計中,我們在充分利用土地資源的同時還要盡可能加大綠化面積,諸如屋頂綠化、垂直綠化等,在美化環(huán)境的同時起到節(jié)能降耗的的作用。我國很多地區(qū)規(guī)范要求綠化率需大于30%以上也是基于這種考慮。3.4良好的構(gòu)造設(shè)計。建筑的構(gòu)造設(shè)計除了滿足其作為建筑組成部分的基本功能要求之外,還要進一步對墻體、門窗、樓板、屋面等進行節(jié)能設(shè)計,以此滿足建筑在營造舒適環(huán)境的同時兼顧建筑節(jié)能要求。例如:在墻體設(shè)計時采用新型節(jié)能墻體材料,同時根據(jù)節(jié)能加權(quán)計算設(shè)計墻體保溫材料厚度及做法;在門窗設(shè)計時采用隔熱性、密閉性能良好的門窗材料,如新型隔熱鋁合金、塑鋼材料等,窗戶采用低溫輻射LOE玻璃加隔熱真空層,玻璃上貼隔熱反射膜等;屋面設(shè)計時合理選擇輕質(zhì)屋面保溫材料,既要密度小、吸水性能弱,還要保溫效果好,以達到在滿足節(jié)能保溫的同時減輕建筑物重量,減少結(jié)構(gòu)投入,起到綜合節(jié)能的效果。3.5控制好節(jié)能計算指標(biāo)。評判建設(shè)項目是否滿足節(jié)能要求、達到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn),有著嚴(yán)格的規(guī)范要求和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎銛?shù)據(jù)結(jié)果。在進行節(jié)能設(shè)計時,首先依據(jù)建筑物的性質(zhì)判定節(jié)能設(shè)計所采用的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)規(guī)范,確定建筑物的節(jié)能目標(biāo)(節(jié)能50%或65%),然后利用專業(yè)的節(jié)能計算軟件,創(chuàng)建建筑三維模型,輸入各項設(shè)計數(shù)據(jù),如:建筑類型、建筑所處位置氣候區(qū)劃、建筑朝向、體形系數(shù)、節(jié)能計算的建筑面積及建筑表面積、各朝向門窗洞口比例,外墻及屋面構(gòu)造做法、門窗類型、各種相關(guān)建筑材料等等。通過加權(quán)計算得出建筑物耗熱量指標(biāo),以此來判定建筑物是否達到節(jié)能要求,同時還要合理控制建筑造價。因此,對建筑節(jié)能各項指標(biāo)的合理控制是做好節(jié)能設(shè)計的重要保障。3.6充分利用清潔能源。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮茉词墙ㄖ镏芯衫玫那鍧嵞茉?。我國幅員遼闊,有著非常豐富的太陽能資源。尤其我國西藏、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原的總輻射量和日照時數(shù)均為全國最高,屬太陽能資源豐富地區(qū)。例如甘肅地區(qū)年降雨量少、空氣干燥、晴天多,充分利用太陽能為建筑供暖、供熱水、供電、甚至能夠提供建筑物所需的全部能量。太陽能既是一次能源,又是可再生能源,是取之不盡,用之不竭,廣泛存在的天然能源。其優(yōu)點是豐富、潔凈、安全、價廉,對生態(tài)平衡沒有任何影響。利用太陽能的建筑可分為主動式太陽能建筑和被動式太陽能建筑。主動式太陽能利用由于設(shè)計復(fù)雜、造價高,很少應(yīng)用于建筑設(shè)計。而被動式太陽能建筑因為被動系統(tǒng)本身不消耗能源,設(shè)計相對簡單,是建筑利用太陽能的主要方式。風(fēng)能是地球上重要的能源之一,風(fēng)能的利用有風(fēng)力發(fā)電和利用風(fēng)能促進室內(nèi)換氣通風(fēng)等方式,而后者是建筑利用風(fēng)能的主要方式。風(fēng)能的利用與建筑內(nèi)部平面和空間組合及建筑形態(tài)密切相關(guān)。水平通風(fēng)即人們通常所說的“穿堂風(fēng)”。利用建筑在迎風(fēng)面和背風(fēng)面的空氣的壓力差在建筑內(nèi)部產(chǎn)生空氣流動,降低表面溫度,促進室內(nèi)氣流循環(huán),改善室內(nèi)熱環(huán)境,滿足人體舒適度。利用土壤的蓄熱性能,在建筑物與室外環(huán)境之間設(shè)置一定厚度的土壤作為維護結(jié)構(gòu)?;蚶玫匦伟淹寥雷鳛榻ㄖ囊劳校梢栽诮ㄖc室外環(huán)境之間形成一個過渡區(qū)域,一方面減少外界不利環(huán)境對建筑室內(nèi)溫度的影響,另一方面,可以防止室內(nèi)熱量向外散失。在地下埋設(shè)一定截面的管路系統(tǒng),通過空氣熱壓通風(fēng)和風(fēng)壓通風(fēng),將室外空氣引入室內(nèi),利用土壤的恒溫和恒濕性能,使空氣保持恒定的溫度和濕度,調(diào)節(jié)室內(nèi)微氣候。

4結(jié)語

建筑節(jié)能關(guān)系到國計民生,子孫未來,而且它具有較強的時效性,不能一蹴而就,不能急功近利。建筑節(jié)能未來的發(fā)展是走綠色化進程的道路。建筑節(jié)能不是單一的建設(shè)周期節(jié)能,是建筑的全生命周期過程,尤為重要的是運行期間的節(jié)能,是系統(tǒng)幾十年耗能運行的調(diào)控。所以我們說建筑節(jié)能未來的重點應(yīng)更注重在運行調(diào)控管理過程當(dāng)中的能效提升,既能保證用戶室內(nèi)的舒適度或工藝要求,同時能夠提高能效、減少能耗,這樣才能達到真正的節(jié)能效果??傊?,建筑節(jié)能設(shè)計的研究對我們來講是一門還有很大的提升和發(fā)展空間的課題,為了完成這個目標(biāo),作為建筑設(shè)計工作者,要努力學(xué)習(xí)先進節(jié)能經(jīng)驗,鉆研先進節(jié)能技術(shù),開發(fā)利用新的節(jié)能材料,認真總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),不斷提高節(jié)能設(shè)計水平,真正做到全生命周期節(jié)能的綠色建筑。

參考文獻:

[1]《中華人民共和國節(jié)約能源法》2016年修訂

[2]《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005)

[3]《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26-2010)

[4]《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50378-2015)

[5]《城市環(huán)境規(guī)劃與設(shè)計方法》,齊康,中國建筑工業(yè)出版社

[6]文中表格摘自:《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26-2010)

作者:李智勇 單位:西安建筑科技大學(xué)