建筑节能设计.doc

浅析建筑节能设计 以重庆大学建工新村一号楼为例摘要：本文首先阐述了建筑节能的作用和地位，对我国建筑节能技术现状进行了简单的分析。通过对重庆市重庆大学建工新村一号楼调查研究，从自然采光、通风和保温隔热等方面对普遍住宅建筑进行分析，并给出相应的节能技术措施。关键词：建筑节能 采光 通风 保温隔热一、引言建筑意味着创造空间，带给人们适宜的空间环境。事实证明，人生有大部分时间都是在建筑里度过，所以建筑能耗占到了社会总能耗的30%左右。建筑节能技术是通过采用合理的建筑设计和选用符合节能标准的节能技术、工艺、材料和产品等，在保证相同的室内热舒适环境条件下，减少建筑能耗的建筑设计技术。从经济发展、环境保护等方面分析，建筑节能对人们起着至关重要的作用。所以，无论在可持续发展的思想中还是在生态建筑的设计理念中，建筑的节能都是最本质的问题。二、我国关于建筑节能技术的现状我国是世界上建筑市场最大的国家，从建筑节能技术上讲，与发达国家相比还处于初级阶段，正是由于这种落后的趋势，使我国可以直接采用世界上最新技术、产品和标准来对建筑进行更好的控制，避免了走弯路，实现跨越式发展。2001年，世界银行在中国促进建筑节能的契机的报告中提出，从20002015 年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期，预测到2015年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的。 据建设部科技司的分析， 到2000年底， 全国新增的300亿平方米房屋建筑面积中， 城市新增130亿平方米。如果这些建筑全部在现有基础上实现50%的节能，则每年大约可节省1.6亿吨标准煤。有关数据显示，在400多亿平方米的既有建筑中，城市建筑总面积约为138亿平方米左右，普遍存在着通风效果差、采光不均衡、围护结构保温隔热性和气密性差供热空调系统效率低下等问题，节能潜力巨大。尽管近几年，我国建筑师也开始运用绿色设计思想，建造了不少的生态建筑典范。但是，我国建筑节能本身仍存在大量的问题：2.1目前，我国能达到节能设计标准的建筑相对较少我国城乡建设发展迅速，每年全国建成的房屋面积约20亿平凡米，其中能达到节能标准的微乎其微，绝大多数建筑的节能功效较差。据全国政协人口资源环境委员会建筑节能专题调研组披露，我国目前既有的400多亿平方米城乡建筑中99属于高耗能建筑。单位建筑面积能源消耗为发达国家的3倍多。2.2人们生活水平提高，耗能急剧增加随着我国经济的不断发展，人们生活水平的提高，人们对工作、生活环境的舒适度也不断提高。冬季需要供热取暖，夏季用空调来降温，室内照明和通风等要求导致建筑耗能迅速增加，目前的节能技术几乎满足不了人们的耗能需求。以占我国城市建筑总面积约60%的住宅建筑为例，冬季取暖是住宅建筑中能耗一重要方面。采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米，2000年的采暖季平均能耗约为25公斤标煤/平方米， 如果在现有基础上实现50%的节能， 则每年大约可节省0.5亿吨标煤。空调是住宅能耗的另一个重要方面， 我国住宅空调总量年增加约1100万台，空调电耗在建筑能耗中所占的比例迅速上升。根据预测，今后10年我国城镇建成并投入使用的民用建筑至少为每年8亿平方米，如果全部安装空调或采暖设备，则10年增加的用电设备负荷将超过1亿千瓦， 约为我国2000年发电能力的1/3。如果我国大部分新建建筑按节能标准建造并对既有建筑进行节能改造，则可使空调负荷降低 40%70%，有些地区甚至不装空调也可保证夏季基本处于舒适范围。2.3人们对建筑节能的认识不足以及相对管理体制、节能工作发展的不适当人们对工作生活舒适环境要求提高时，但没有意识到无形中对环境的破坏和对不可再生资源的浪费。而相对的管理体制不健全，也没有大范围的提升人们对于建筑节能的重视度。为了加快节能建设和使建筑节能有序发展，应编制建筑节能的规划和实施计划等。在新建住宅中，要严格执行国家关于夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、民用建筑节能管理实施办法民用建筑热环境与节能设计标准， 使建筑能耗满足规定的标准要求， 通过行政立法，把推广建筑节能从一种号召性行为转变为一种强制性行为，以全面启动全国建筑节能工作，并加强落实和监督管理。2.4建筑节能科学技术研究进行缓慢，许多节能关键技术需要突破由于建筑节能新产品相对于传统的建筑材料来说，初次购买的价格会偏高，所以在国内很多建筑节能新产品得不到及时的推广和运用，导致不能促进研究迅速的进行。以建筑供暖为例，北京市在执行建筑节能设计标准前,一个采暖期的平均能耗为30.1瓦./平方米，执行节能标准后，一个采暖期的平均能耗为20.6瓦平方米，而相同气候条件的瑞典、丹麦、芬兰等国家一个采暖期的平均能耗仅为11瓦/平方米。因此，在我国目前的情况下，首先要提高人们对建筑节能的认识，鼓励建筑节能技术的发展，继续研究和开发节能成熟的节能产品，推进我国建筑节能技术的发展。三、实例分析本文所选建筑位于重庆市。如图，圆圈区域为建筑所在位置（重庆大学B区建工新村1号楼）。该建筑是重庆大学教工宿舍的典型代表，通过分析该建筑能耗以及可采取的建筑节能技术，提高人们对建筑节能技术的认识和支持。重庆属于湿热地区气候，冬暖夏热，雨量充沛。重庆雾多，有“雾都”之称，也是中国日照最少的城市之一。通过对地理环境的分析，位于重庆的居住建筑应主要考虑其采光、通风以及散热、防潮等。通过对居住建筑能耗进行分析，发现居住耗能也以日间照明、冬季供暖、夏季空调和通风为主。所以本文对调查建筑节能主要从以下几个方面分析：3.1采光设计3.1.1人们对室内自然采光的需求一方面，自然采光本来就是人们的生理需求，他对人们的心理和生理健康十分重要。另一方面，随着人类对环境认识的深化，人们也越来越重视处于工作、居住空间的质量。在满足了人们对生活上量的需求以外，回归自然成为了现代人的追求，从而，自然采光的建筑空间也越来越得带人们的重视和社会的认可。3.1.2采光技术的应用被调查建筑采用了天井设计形式，如图，达到了良好的室外采光效果。但由于建筑为居住所用，大部分情况下，对外的门都是关着的。而对于室内的采光并没用做相应的技术措施，仅仅通过简单的侧窗来实现室内采光需求，因此，产生了一系列问题，例如：自然光分布不均匀，大部分自然光只能透过侧窗照在侧窗附近的空间，而距离侧窗以一定距离外的空间几乎见不到自然光线等等。对于采光的问题，提出一下集中解决方案：3.1.2.1在侧窗处采用反光板可将客厅的侧窗一分为二，形成上部采光窗和下部观景窗，两窗之间部分安装一块采光板，采光板最好采用铝制材料。如图2：夏天太阳高度角较高，光线可被室外反光板直接阻挡，避免阳光直射，减少了室内热增益。对反光板下部的观景窗起到良好的遮阴作用，增加夏日居住的舒适度。同时，室外反光板经过热衰减的光线，通过采光高侧窗反射入室内天花板，提高室内深处的光照度。冬天太阳高度角较低，光线可以进入室内，增加室内所需的热量。进入室内的光线通过反光板将光线反射到天花板上，提高了室内远离侧窗的空间照值度。使用采光板时也要注意几个问题，如上部采光窗的玻璃可见光透过率比景观窗高，反光板的上部应采用浅色且光滑适当的表面等等。3.1.2.2导光棱镜窗的应用分析调查建筑的外部空间，可明显的看出该建筑与其周围建筑间距较小，户型内厨房和卫生间尤为明显。所以大多数情况下，自然光线很难进入。加之厨房和卫生间本身就是室内相对比较潮湿的空间，所以该建筑大部分厨房和卫生间都容易发霉。根据这一情况，可将厨房的上部侧窗采用导光棱镜窗，利用棱镜的折射作用，改变入射光的方向，使太阳光照射到房间深处。3.2通风设计建筑通风设计主要包括建筑周边的气压分布，进入窗户的气流方向，门窗的尺度、位置和构造以及相对关系等。开窗的位置和面积设置适当，可保证室内的气流达到一定速度和流畅均匀。一般而言，窗户和门的开口应设在相对的两个墙面，可形成穿堂风，通风效果达到最好。而该调查建筑窗户主要设置在北边或者南边，与其相对的一面只有一个入户的门不设窗户，加之重庆本身风力较小，所以表现出很差的通风效果。对于通风问题，可参考以下几种节能技术进行弥补：3.2.1改变窗户的形式调查建筑大多采用传统的老式窗户如图，不但减小了窗户的使用面积，而且这种纱窗的使用对通风要求也有一定的阻碍作用。可在客厅和卧室中采用大面积的节能材料，达到良好的通风效果。3.2.2适当的增大窗口面积有资料验证表明，室内的平均气流取决于窗户开口的尺寸，在窗户开口相同的情况下进风口与出风口大小一致时通风效果最好。但现有的调查建筑不能满足这一要求，所以，应适当的扩大出风口的面积，提高室内气流速度，以达到较好的通风效果。3.2.3增加翼墙在建筑的适当位置增加翼墙，可改善通风效果，同时增加了建筑的艺术感。3.3隔热保温技术对于重庆冬冷夏热这一气候特征，决定了该地区建筑能耗的形成很大部分为夏季空调能耗和冬季采暖能耗。调查建筑没有采用建筑节能技术对其进行良好的隔热保温效果。通过研究分析，建筑的保温隔热主要集中在建筑墙体和建筑门窗的隔热保温功效上，而该建筑的墙体采用的是传统的实砖加混泥土材料，门窗的选择也是老式的木质材料，门逢间和窗户逢间隙较大，不利于建筑的保温隔热。所以对于保温隔热技术提出以下几点建议：3.3.1节能门窗、节能玻璃的使用门窗作为建筑物表面围护结构的一部分，直接影响到建筑的节能状况，提高门窗的保温隔热性能是降低建筑长期耗能的重要途径之一。改善住宅门窗的保温隔热性能，满足防火防盗需求的情况下，可在户门和阳台门的空腹内填充聚苯乙烯或岩棉板，以增加其绝热性能；窗户最好采用铝包木窗、钢塑复合窗或塑料窗，且增加单块窗的面积，尽量减小窗间缝隙，这样可以防止传统老式木材中的间隙透风和纯金属窗产生的冷桥。玻璃材料的应用，可选择节能玻璃，主要有中空玻璃、吸热和反射玻璃、泡沫玻璃、太阳能玻璃等。3.3.2墙体的保温隔热技术应用墙体的材料以及构造都对建筑的保温起着关键的作用。调查建筑没有对墙体进行保温隔热节能设计，其采用实心粘土砖材料既没有保温隔热效果，又浪费了土地资源。所以在目前节能建筑中应采用轻便的墙体节能材料。目前适用于节能建筑的新型材料主要有：加气混凝土切块、混凝土小型空心切块、陶粒空心切块、粘土空心砖和多孔砖。能提高外墙热工性能的技术构造措施也有：单一外墙构造选用保温隔热性能较好的能满足建筑节能设计标准的墙体材料做外墙；采用复合墙体构造在主体外墙增加保温材料形成复合墙体，复合墙有分为内保温、夹心保温和外保温。 3.4其他节能技术对建筑节能仔细分析发现，单方面的对建筑材料和构造的改善，对建筑节能不能达到最佳效果。植物的应用对改善建筑周边小气候也起着十分重要的作用。如图，建筑南北两面和西面都有高达的常绿乔木进行良好的遮阳，同时改善了周边的小气候。但对于夏天而言，浓密的树冠对建筑的通风起到了负面影响，而冬天，常绿乔木的树叶和树枝阻挡了阳光的照射。为了避免夏季的强烈西晒，可在建筑的西墙进行垂直绿化，利用藤本植物的茎蔓、吸盘、吸附根、卷须、钩刺等攀附在墙面上，注意墙面不能太光滑。通过进行垂直绿化避免西墙温度过高，能够在短时间内覆盖整个墙面，发挥遮阴作用；绿屋顶的采用也能很好的改善小气候，我们暂且把屋面绿化分为三种类型密集型屋面、半密集型屋面和生态屋面。根据不同的建筑屋顶类型设计。在绿屋面的设计中应选用物候性强，寿命长，观赏性好，根系穿透力弱且易维护的植物，在节能的同时又达到良好景观视觉效果。总之，建筑的节能技术是目前缓解生态环境破坏、不可再生资源利用和社会经济危机的一个重要手段。我们必须清楚的认识建筑能耗给社会带来的种种压力，同时必须合理的认识和利用建筑节能技术，促进建筑节能技术在我国的快速发展。