關于建筑節(jié)能設計的探討

1、關于建筑節(jié)能設計的探討【摘要】我國是能源短缺的國家,但建筑能耗卻是同等氣候條件下發(fā)達國家的23倍。高能耗不利于建筑可持續(xù)性發(fā)展,需要我們重新研究節(jié)能設計策略,充分挖掘建筑節(jié)能的潛能。國家最新出版居住建筑節(jié)能設計標準對原有標準做了新的修訂,并提出更高的要求。節(jié)能型建筑已成為今后城市建設的發(fā)展方向,但從建筑節(jié)能設計的實際情況分析,仍存在一些容易被忽視的問題有待進一步深化認識?！娟P鍵詞】建筑節(jié)能;規(guī)劃節(jié)能;體型系數(shù);單體通風;熱橋1 規(guī)劃與節(jié)能設計規(guī)劃節(jié)能是指在規(guī)劃設計當中充分考慮建筑與外部環(huán)境的關系,以節(jié)能作為指導規(guī)劃設計的主要原則,充分利用自然資源,實現(xiàn)從總體上為建筑節(jié)能創(chuàng)造先決條件的設計方法。

2、在以往的規(guī)劃設計中,設計人考慮的是容積率、日照間距、空間形態(tài)、以及建筑與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)等問題,而很少從節(jié)能的角度來指導設計,規(guī)劃節(jié)能對于居住建筑尤為重要。合理群體規(guī)劃布局。在設計中,第一要充分考慮夏季有利的主導風向(通風致涼和避免冬季不利的主導風向(避風保暖,綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素,合理安排群體布局和建筑朝向。如大連地區(qū)是東北地區(qū)最暖和的地方,具有海洋性特點的暖溫帶大陸性季風氣候。南北朝向的建筑物在夏季所受到的太陽輻射也相對東西朝向建筑要少很多,可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量;而在冬季時,建筑受到太陽輻射的情況剛好與夏季相反,從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗。第二居住建筑的間距應在滿足當?shù)匾?guī)劃

3、部門的日照間距要求上適當加大。增加建筑物的間距可有利于居住區(qū)內(nèi)的空氣流動風量增大、風速提高,從而使建筑物與空氣的熱交換增加,有效降低建筑物的溫度,從而降低建筑能耗。這需要規(guī)劃師在節(jié)約土地與合理的建筑間距之間找到最佳的平衡點,優(yōu)化節(jié)能設計。第三居住建筑群的組合應充分考慮整體的節(jié)能效果,以有利于居住區(qū)內(nèi)的自然通風。具體應注意以下兩點:1按照夏季盛行風向作為建筑的主要朝向,排列建筑物應遵循南小北大、南低北高的原則,確保居住區(qū)內(nèi)建筑對自然風的共享性。2減少采用封閉式建筑組合。2 建筑單體的體型系數(shù)與節(jié)能設計建筑體型系數(shù)是影響建筑能耗主要因素,合理控制建筑體形系數(shù),是建筑節(jié)能的一項措施。體形系數(shù)就是指建

4、筑物與室外大氣接觸的外表面積f0(m2和其所包圍的體積v0(m3的比值。體形系數(shù)用公式表示為s=f0v0式中:s為建筑物的體形系數(shù);f0為建筑物的外表面積/m2;v0建筑物的外表面積所包圍的體積/m3。建筑物外表面積越大,散熱面就越大。其耗熱量隨體型系數(shù)的增長而增加。因此,嚴格控制體型系數(shù)對節(jié)能建筑設計很重要。2.1建筑體型系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關。以住宅樓為例,每增加一個聯(lián)列單元,建筑物就減少一面山墻,其外墻面積就縮小,也就相應減小。2.2適當增加建筑物層數(shù),可降低體型系數(shù),建筑物層數(shù)增加的過程中,外圍面積的遞增比不上所包圍的體積的增加,即體積略大于面積的增率。因此,在功能使用許可、經(jīng)濟允

5、許的條件下,適當增加建筑物層數(shù)對控制體型系數(shù)是有利的。2.3 當單元平面(標準層面積相同時,適當增加建筑物進深(面寬減少,體型系數(shù)會相應減小,在功能許可、技術條件允許時,建筑平面接近正方形對建筑節(jié)能是有利的。2.4 建筑物平面空間組合集中緊湊,減少凹凸變化,可使體型系數(shù)減小。3建筑單體的通風與節(jié)能設計平面的通風設計應注重以下幾個問題:第一,平面設計盡可能按有利于空氣的貫穿進行考慮。房間的門窗位置應合理安排,窗戶的朝向應有利于形成穿堂風,從而增加房間內(nèi)的空氣流動,利于室內(nèi)換氣。第二,從通風的角度來講,窗戶可通風面積的大小是決定室內(nèi)風速的關鍵,但前提是必須要保證進風口和出風口的同時存在,才能由于正

6、負風壓的作用而形成空氣的流動。這樣也有利于室內(nèi)保持較為穩(wěn)定的風速和均勻的流場,提高人體舒適度。第三,窗戶的開啟形式對通風面積和氣流的流場均產(chǎn)生較大的影響。如推拉窗與平開窗比較(相同窗戶面積,平開窗的最大通風面積是推拉窗的兩倍,通風效果明顯優(yōu)勝。上懸窗與平開窗對比,兩者的最大通風面積相同,但由于兩窗的窗葉開啟形式不同,所引導空氣產(chǎn)生不同的流場,造成的通風效果也明顯不同。因此,從通風的角度考慮,對于有利于建筑通風的窗戶應盡可能采用提高通風面積的形式,窗戶開啟的角度和位置要慎重考慮。第四,當建筑內(nèi)部不具備形成穿堂風的情況下,有必要通過導風板的設計盡可能增加形成空氣流通的條件。4 熱橋問題與節(jié)能設計建

7、筑圍護結構中的一些部位,在室內(nèi)外溫差的作用下,形成熱流相對密集、內(nèi)表面溫度較低的區(qū)域。這些部位成為傳熱較多的橋梁,故稱為熱橋。建筑圍護結構對建筑保溫起到?jīng)Q定性的作用,但其中的熱橋問題往往是人們所最容易忽略的。當代建筑由于追求造型的變化,立面上的凹凸進退增多,突出墻體、屋面的構件也越來越多,外飄窗得到了廣泛的使用,這些設計手法豐富了建筑造型,卻無形中增加了熱橋的產(chǎn)生,對建筑節(jié)能帶來不利的影響。產(chǎn)生熱橋的原因主要有兩個:一是因為該部位的傳熱系數(shù)比相鄰部位的傳熱系數(shù)大得多,熱阻小,保溫性能較差;二是因為該部位的受熱面積遠小于其散熱面積,從而失熱過多,內(nèi)表面溫度較低。圍護結構中鋼筋混凝土梁、柱、板的相

8、互交接處,挑出的陽臺板與主體結構的連接處,外墻與外墻、內(nèi)墻、以及窗戶的連接處,以及突出屋面的女兒墻、排氣孔與屋面交接部位等,都是圍護結構中熱橋形成的主要部位。在寒冷的季節(jié),室內(nèi)的熱能就會通過熱橋大量地流失。不妥善處理好這個問題,對于建筑節(jié)能會造成很大的影響。因此,在需要考慮冬季保溫的地區(qū),必須要做好外墻、屋面以及門窗的保溫以及構件自身的物理性能應滿足節(jié)能標準的要求。在防止熱橋產(chǎn)生的構造處理方法上,墻體的外保溫比內(nèi)保溫更為有效,可避免室內(nèi)外溫差加大,保持較為穩(wěn)定的室溫和舒適度,防止保溫層受潮,避免熱橋的產(chǎn)生。其它的如屋面、外墻角、挑出構件與主墻體的連接位等熱橋部位,應嚴格按照國家規(guī)范要求加強建筑

9、局部的保溫措施,防止熱散失。從總體上講,防止熱橋的產(chǎn)生就要平衡建筑圍護結構的傳熱,控制各組成部分的傳熱系數(shù)相接近,保證各部位的傳熱均勻。這就需要建筑師熟悉各種建筑材料的物理性能,在設計時對用材要仔細研究,合理配置,從根本上減少熱橋的產(chǎn)生,最終達到節(jié)能的目的。5結語當然,建筑節(jié)能是一個復雜的系統(tǒng)工程,涉及方方面面的問題。上文提及的四方面問題只是其中的一部分,它們往往不被重視甚至被忽視,這會造成許多的設計漏洞,使建筑物能耗增加。筆者希望同行們能多加指正,集思廣益,共同探討建筑節(jié)能設計的新方法,在今后的設計中多研究、多嘗試、多積累、多總結,在有限的條件下將建筑功能與藝術和技術更好地結合,使建筑設計的各個