建筑節(jié)能設(shè)計體系革新
時間:2022-04-12 10:29:00
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隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化建設(shè)進程的迅速推進,人們對建筑設(shè)計的要求逐漸提高,同時對建筑節(jié)能的意識也隨之增強。建筑、能源和環(huán)境之間的矛盾越來越激烈,建筑節(jié)能與建筑設(shè)計之間關(guān)系也日益緊密。優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計不但成為世界建筑行業(yè)改革的大趨勢,同時也成為我國建筑行業(yè)獲得新發(fā)展的迫切需要。然而,我國建筑的節(jié)能設(shè)計研究與國外相比還存在很大的差距。建筑節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計的前進道路阻力依然很大。作為能源消耗量極大的國家,節(jié)能降耗、優(yōu)化設(shè)計是我國的一項長期的戰(zhàn)略決策。隨著人們對環(huán)境問題、生存狀況問題的進一步思考,優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計體系將會成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的一個新方向,它對實現(xiàn)我國資源環(huán)境與人民生活水平的健康協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1優(yōu)化與創(chuàng)新建筑節(jié)能設(shè)計體系的重要性
1.1建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的理念闡釋
建筑是一個復(fù)合體,它涉及許多專業(yè)和領(lǐng)域。完整的建筑應(yīng)當(dāng)包括從規(guī)劃方案到設(shè)計施工,包括運營使用的年份,直至最后不再使用的整個過程。建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計主要針對的是建筑結(jié)構(gòu)以及建筑性能的設(shè)計與規(guī)劃。在方案設(shè)計中,建筑師需要對建筑的方位、體型、朝向進行優(yōu)化設(shè)計,同時必須對建筑材料也進行優(yōu)化,對建筑的外墻、戶墻、樓板、玻璃、屋面、窗框的設(shè)計等進行嚴格的量化與優(yōu)化。從而實現(xiàn)建筑設(shè)備能效的提高,達到實現(xiàn)建筑材料的使用價值,盡可能地減少能源消耗的目標。
1.2優(yōu)化設(shè)計對建筑節(jié)能的重要性
隨著我國城市化建設(shè)進程的迅速推進,我國的建筑能耗逐年上漲,建筑行業(yè)的能耗已占我國能耗總量的47%左右,我國節(jié)能減排任務(wù)日益艱巨,建筑節(jié)能現(xiàn)狀令人擔(dān)憂。在我國,現(xiàn)有建筑面積為426億m2。每年新建的21億m2的建筑中,90%以上依舊是高能耗建筑。國家“發(fā)改委”2007年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,我國每年21億m2新建建筑中只有7%為節(jié)能建筑。而這些新建建筑中,有相當(dāng)一部分還在執(zhí)行原來的節(jié)能水平較低的設(shè)計標準,從而遺留下很大的能耗負擔(dān)和治理困難,給我國的國民經(jīng)濟帶來巨大的負擔(dān)。因此,在我國建筑耗能居高不下、節(jié)能技術(shù)水平依然較低的情況下,我們必須用新的節(jié)能理念對建筑進行優(yōu)化設(shè)計。通過優(yōu)化設(shè)計努力尋求能源保障與經(jīng)濟發(fā)展的最佳結(jié)合點,從而使我國的建筑行業(yè)的能耗達到最佳經(jīng)濟狀態(tài),這是極為必要的,也是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
2建筑節(jié)能的優(yōu)化與創(chuàng)新思路的應(yīng)用體現(xiàn)
2.1建筑材料方面的設(shè)計體現(xiàn)
(1)新型玻璃保溫窗戶的設(shè)計與應(yīng)用。隨著科技的進步,設(shè)計師在進行建筑窗戶保溫設(shè)計時,有了更多選擇。例如,使用防紫外線膠片制作的光學(xué)變色玻璃,可以阻擋98%以上的紫外線。電子玻璃則可以自動改變照射到它表面的光的強度和透明度。
(2)陽光照明技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用。建筑在設(shè)計時必須引入足夠量的天然光,這是考慮人體健康等原因的需要。當(dāng)建筑物進深較大時,僅靠建筑側(cè)窗的采光量不能很好地滿足內(nèi)部采光要求,這就要通過一定的技術(shù)手段把太陽光引入到建筑內(nèi)部。采光擱板主要是為解決大進深建筑內(nèi)部的采光而設(shè)計的,它從某種意義上滿足了建筑需要引入足夠量的天然光的這一需求。如圖1,采光擱板一般由棱鏡或反射板組成,它的入射口起聚光的作用。采光擱板一般設(shè)在窗的頂部,與它相連的傳輸管道截面為矩形或梯形,內(nèi)表面具有高反射性的反射膜,這一部分一般情況下設(shè)置在房間吊頂?shù)膬?nèi)部,尺寸大小可與管線、結(jié)構(gòu)等相配合。采光擱板使建筑窗體附近的照度進一步增加,從而有效地提高了建筑內(nèi)部的照明度以及光線的均勻度,是建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中的典例。
2.2建筑構(gòu)造方面的設(shè)計體現(xiàn)
(1)熱環(huán)境的合理分區(qū)。在建筑節(jié)能設(shè)計中,應(yīng)當(dāng)考慮建筑熱環(huán)境的不同,根據(jù)熱環(huán)境質(zhì)量要求相似或類同的建筑相對集中布置的情況進行合理的建筑分區(qū)。這樣,對熱環(huán)境質(zhì)量要求較高的建筑,我們可以根據(jù)設(shè)計需要,將它們設(shè)置在溫度較高的區(qū)域;而那些對熱環(huán)境質(zhì)量要求較低的建筑,就可以集中設(shè)置于平面中溫度相對較低的區(qū)域,從而最大限度利用太陽輻射,達到保持建筑內(nèi)部溫度的要求,同時又降低了建筑的供熱能耗,節(jié)約了能源。
(2)工程構(gòu)造流程的設(shè)計。建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計,主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分功能的同時,通過對建筑各部位(樓板、屋頂、門窗、墻體等)的結(jié)構(gòu)、造型等方面進行進一步的設(shè)計。在設(shè)計中,當(dāng)建筑模型設(shè)計好之后。我們首先要進行建筑功能、建筑類型和建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)定,以及其他一些必需的設(shè)置,然后進行建筑圍護結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)造。如圖2,當(dāng)完成建筑物的以上構(gòu)造設(shè)定和能耗計算后,就可以進行節(jié)能檢查并得出數(shù)據(jù)檢查的結(jié)論,從而對建筑物相應(yīng)規(guī)定性指標的檢查和設(shè)施性能的權(quán)衡評估。
3現(xiàn)階段阻礙建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)因素
3.1主管部門對建筑節(jié)能設(shè)計監(jiān)控不當(dāng)
建筑節(jié)能設(shè)計是一個系統(tǒng)性的設(shè)計問題,它不是簡單地用幾項節(jié)能設(shè)備或節(jié)能技術(shù)進行一次累加,要從真正意義上實現(xiàn)建筑節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計就必須定量化和準確化。然而在很長一段時間里,主管建筑節(jié)能設(shè)計的相關(guān)部門對設(shè)計節(jié)能成果缺乏必要的考核與評價,同時也缺乏對建筑設(shè)計方案節(jié)能方面的系統(tǒng)的審查要求。例如,有的主管部門僅憑圖紙會審然后發(fā)現(xiàn)一些表層的問題,或者對一些新材料、新設(shè)備或建筑空間的布置等并非實質(zhì)的條款做一些規(guī)定。這明顯是對建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計監(jiān)控方面的不夠盡職。
3.2建筑內(nèi)部設(shè)備的用能設(shè)計不合理
建筑設(shè)計所營造的環(huán)境應(yīng)該盡量地體現(xiàn)人性化的設(shè)計理念。然而,許多現(xiàn)行諸多建筑內(nèi)部環(huán)境的設(shè)計卻沒有很好地顧及人的感受以及與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)。例如,辦公、家用、工業(yè)和商業(yè)等建筑內(nèi)不切實際地使用過高的裝飾標準,忽視了建筑設(shè)計時所指定的節(jié)能標準。濫用材料和設(shè)備,在針對建筑周邊的環(huán)境變化和設(shè)施使用要求的可調(diào)節(jié)性與適應(yīng)性等方面缺乏普遍的認識,造成耗能量多、能效低、舒適感差。這些情況,完全與當(dāng)初的設(shè)計標準相悖,成為建筑節(jié)能設(shè)計進行優(yōu)化與創(chuàng)新過程中不可避免的障礙。
4優(yōu)化與創(chuàng)新建筑節(jié)能設(shè)計體系的措施
4.1提高建筑師的節(jié)能設(shè)計意識
建筑節(jié)能的設(shè)計體系是由多個環(huán)節(jié)組成的。這其中就包括暖通空調(diào)設(shè)計、建筑設(shè)計、水電設(shè)計等方面。在整個建筑行業(yè)中,建筑設(shè)計是建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在,而建筑師則處于統(tǒng)籌整個建筑前期規(guī)劃的重要地位,是協(xié)調(diào)各專業(yè)工種之間的配合能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建筑師的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計意識必然會影響到其他工種的工作狀態(tài)?;谝陨险J識,在建筑設(shè)計中優(yōu)化和創(chuàng)新節(jié)能設(shè)計理所當(dāng)然地成為建筑設(shè)計師的職業(yè)責(zé)任。因此,應(yīng)當(dāng)要求建筑設(shè)計師在設(shè)計階段對所設(shè)計的建筑進行建筑能耗分析,以評價建筑設(shè)計方案是否合乎節(jié)能環(huán)保的要求。必須考慮建筑設(shè)計方案是否滿足節(jié)能設(shè)計的要求在很大程度上決定了建筑是否達到了節(jié)能、環(huán)保、低碳的目標。
4.2提高建筑空間設(shè)計的合理性
在充分滿足建筑使用功能需求的情況下,對建筑空間進行合理地分隔的做法被稱為合理的空間設(shè)計。合理的空間設(shè)計能夠改善建筑內(nèi)部保溫、采光、通風(fēng)等微氣候條件,從而達到節(jié)能減排的目標。例如,建筑節(jié)能設(shè)計標準要求窗戶面積不宜過大,窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素,其中就包括不同的地區(qū)四季的日照情況、建筑內(nèi)外空氣溫度、建筑內(nèi)部采光設(shè)計標準以及外窗開窗面積與建筑能耗等相關(guān)因素。新的建筑節(jié)能設(shè)計標準要求:北朝向的窗墻面積比不應(yīng)超過0.24,南朝向的窗墻面積比不應(yīng)超過0.34,東、西朝向的窗墻面積比不應(yīng)超過0.31。一般來說,普通窗戶的保溫隔熱性能要比外墻差許多,窗墻面積比越大采暖和空調(diào)能耗也越大。這就造成已經(jīng)建好的或者正在建設(shè)的建筑的窗墻面積比遠遠超過標準要求。因此,從提高建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的角度出發(fā),我們必須進行合理的建筑空間設(shè)計。事實也證明,這種需求已逐漸形成一種建筑設(shè)計的必然趨勢。
4.3在設(shè)計中擴大新能源的應(yīng)用范圍
可再生能源包括風(fēng)能、太陽能、生物能、地?zé)崮芎秃Q竽艿龋瑢Νh(huán)境無害或有很小的危害。且這種資源分布范圍很廣,利用方便。因此,可再生能源的開發(fā)和利用成為近幾年各領(lǐng)域中的熱點研究項目。如何在建筑行業(yè)中適宜地開發(fā)和利用可再生能源也成為時展的一種客觀要求。例如,太陽能作為一種天然的潔凈能源,我們完全可以把它在建筑節(jié)能設(shè)計上進行廣泛地推廣。我們可以通過建筑設(shè)計手段和技術(shù)手段,加強對太陽能資源的采集與應(yīng)用。可以設(shè)計出較好的裝置,利用太陽能為建筑提供自然照明,使建筑接受較多的陽光照射。這樣就可以做到:在冬天,為建筑采暖提供熱能補充;在夏天,為建筑起到除濕的作用。太陽能的推廣與應(yīng)用,也必然會成為建筑節(jié)能新的發(fā)展方向。
5結(jié)語
綜上所述,節(jié)能設(shè)計在整個建筑設(shè)計過程中起著非常重要的作用。建筑節(jié)能設(shè)計是否合理直接影響建筑能耗的多少,節(jié)能設(shè)計方案的好壞也直接關(guān)系到整個建筑施工計劃的進行。因此,我們必須綜合考慮建筑物體形、朝向、平面布局以及門窗等因素對建筑能耗造成的影響。通過技術(shù)和材料等方面的節(jié)能設(shè)計等綜合措施,優(yōu)化與創(chuàng)新建筑節(jié)能設(shè)計體系。逐漸將建筑的高耗能狀況改變?yōu)榈湍芎牡慕ㄖl(fā)展模式。最終實現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計體系的優(yōu)化與創(chuàng)新,創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的人居環(huán)境。
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