基于建筑节能的创新建筑设计初探

1、基于建筑节能的创新建筑设计初探    摘要：随着人们对建筑节能认识的不断加深，建筑节能已是建筑技术进步的一个重大标志，也是建筑界实施可持续发展战略的一个关键环节。文章首先阐述了建筑节能的定义，结合我国现阶段的建筑节能的实际情况，提出了建筑节能的必然性，分析了未来的发展趋势，最后分别从建筑总体规划、围护结构、外窗、屋面以及新能源的利用等探讨了创新建筑设计。 关键词：建筑节能，设计，探讨 引言 近几年，随着城市建设的高速发展，新建的建筑大量的涌现，建筑能耗逐年大幅度上升。在面临能源短缺的今天，建筑能耗已是我国能源消耗的大户，能源问题与环境问题一样，都是影响中

2、国经济和谐发展的关键因素。当前的节能工作非常迫切，如果新建建筑仍不考虑节能，这些建筑将在未来几十年里无节制地消费大量能源，将给我国的经济、能源、环境保护造成巨大的损失。就目前建筑能耗发展的趋势，它将成为中国能源消费的主体之一，建筑设计将全面走进节能时代，建筑节能工作任务巨大，刻不容缓。因此，如何在住宅建筑设计中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，则是建筑师需要探讨的课题。 1当前我国建筑节能设计现状 国内外建筑师采用多种形式和方法来节能，具体节能技术措施有以下几个方面：（1）在规划设计上有利于节能的建筑朝向和平面形状。限制建筑物的体形系数；限制建筑物的窗墙比。（2）改善外围护结构

3、的热工性能。（3）改善窗户设计，减少能耗。（4）利用自然条件减少能耗。（5）新能源的开发利用 2建筑的建筑节能设计创新策略 2.1建筑总体规划的节能设计 建筑与周围环境的关系，建筑能否积极有效的利用当地的自然气候条件和环境资源，能否在其周边形成适宜的微气候以及能否节约传统能源的消耗，在很大程度上都取决于总体规划设计时所作的考虑。大自然在周而复始的运行中，为我们提供了丰富的“免费”能源一一阳光、水、土地、风等等。因此对于利用自然资源的研究正受全球范围的广泛关注，并在一定程度上得以应用。在节能建筑规划设计中，外部环境所起的作用应放在重要位置考虑。由土壤、绿化、水及空气等组成的外部环境提供了多种多样

4、的可能性，可以用来减少建筑设备的数量或功率，同时节省能源和运行费用。 （1）充分利用场地资源。场地的选择是基于场地的方位、风速和风向、地表结构、植被、土壤、水体等都影响其整体状况的考虑。在现代高层建筑设计中，由于场地大多处于城市中心区，因此场地的选择必须服从于城市规划的宏观调控，很难保证有最好的外部自然环境，但是我们仍然应该计算资源利用的程度和对现有自然系统干扰的程度，这些都是支持建筑开发所必须的，其目的在于在建筑建造过程中和建筑开始使用后尽量减少资源的消耗。在可能的地方，公共的场地市政设施走廊应该沿着曾经受到干扰的地区或新修的道路或人行构筑物集中，这样既能尽量减少不必要的场地清理和挖沟，又为

5、不断的维修提供方便。 （2）充分利用自然采光系统。新的采光技术主要解决了三方面的问题：大进深建筑内部的采光问题；提高采光质量;天然光稳定性的问题。这些新的采光技术往往利用光的反射、折射和衍射等特性，将天然光引入，并且传输到需要的地方。具体总结起来主要有以下四种较先进的采光技术。设计时应注意：提高人在室外活动时的舒适感最大限度地满足在使用室外公共休闲场所，如广场、座位区和休息区时人的舒适感，还可通过设计道路、景观和附属结构来使太阳的加热效果和荫凉、气流、湿度的制冷效果最大，使场地的微气候冬暖夏凉。 （3）利用自然通风。自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，它具有节能、改善室内热舒适性和提高室内空

6、气品质的优点，是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。采用自然通风方式的根本目的就是减少空调制冷系统的能源消耗。而这一过程有两点至关重要的意义：第一、自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，实现有效被动式制冷第二、自然通风可以提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人的生理和心理健康。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风，空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”。而自然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需求。 （4）利用现有的水和地热资源。柏林国会大厦改建中一个重要的节能策略就是地下蓄水层(

7、地下湖)的循环利用。柏林夏日很热而冬季很冷，设计充分利用自然界的能源和地下蓄水层的存在，把夏天的热能贮存在地下给冬天用，同时又把冬天的冷量贮存在地下给夏天用。国会大厦附近有深、浅两个蓄水层，浅层的蓄冷，深层的蓄热，设计中把它们充分利用为大型冷热交换器，形成积极的生态平衡。 （5）利用植物调节微气候。物在夏天可提供阴影和蒸发作用，在冬天可防风。以正确方式布置的植被会在盛夏的烈日下形成自然荫凉，使得建筑外墙避免被暴晒而降低制冷量，减少外部的热反射和眩光进入室内。同时，由排列整齐的植物产生的狭管效应能引导并放大夏日微风，带走大量热量23。有绿色植被的墙体或者屋面，可以通过叶片的吸收和反射作用降低燥热

8、。叶片吸收热量的40%通过叶片周围通风散失，42%通过蒸腾作用散失，其余的通过长波辐射传给环境。 2.2建筑单体建筑节能设计 （1）透光型围护结构创新节能设计 改善透光型围护结构的保温性能：在门窗等构件中采用新技术，如在门的空腹内填充聚苯乙烯或岩棉板，以增加其隔热性能；窗与玻璃幕墙都可设置双层玻璃或三层玻璃。2)透光型围护构件还可以采用新型透光性材料，如窗及玻璃幕墙可积极采用中空玻璃、Low-E镀膜玻璃及低辐射玻璃等。 EPS板薄抹灰外墙保温系统也是最近几年的创新之处，已经得到了广泛的应用。小高层剪力墙采用欧文斯科宁挤塑聚苯板外保温系统，外墙的传热阻值超出国家规范76%，北墙超出省标42%。另

9、外，EPS板外墙外保温系统自重轻，厚度薄，施工方便，节能效果显著，无污染，具有良好的经济效益和社会效益。该系统能改善室内热环境，彻底解决了房屋外墙主体部位内表面冬季结露的问题。同时其边角料可以回收利用。 （2）外窗节能设计 目前，门窗则采用多层窗、中空玻璃、低辐射玻璃、填充惰性气体等新型玻璃材料，增强门窗的保温隔热性能及气密性。不少地方采用阻断型铝合金中空玻璃窗（包括阳台封闭开启系统），样窗检测K=2.6w/(m2k)，保温性能比标准提高了二级。但为了提高节能效率，设计中仍然控制了窗墙面积比。选择隔热断桥铝合金门窗，隔热铝合金型材门窗的热传导性比非隔热铝合金型材门窗降低4070%。采用中空玻璃

10、，提高保温性能和隔声效果。采用独立的密封结构，推拉窗采用双胶条双毛条四密封结构；平开窗利用等压原理，采用一道硬密封和两道软密封三密封结构，具有优良的气密性和水密性。配置高档附件，造型优美，操作灵活，安全可靠，有利于门窗的隔热效果 （3）屋面的创新节能设计 屋面是建筑物外围护结构之一，提高屋面的保温隔热性能，对减少夏季空调耗能，改善室内热环境是极其重要的。目前，广泛推广的绿色生态建筑屋面是具有创新性的屋面节能设计。绿色生态屋面包括种植屋面、蓄水节能屋面、日光节能种植温室屋面以及一些生态屋面绿化系统等。种植屋面不仅在建筑与景观设计上采用创新技术，增加城市的绿地面积和休闲场地,美化城市；还可以使用各

11、种具有创新技术的新型建筑材料，大幅度降低屋面建筑能耗的同时，减少温室气体的排放，改善城市空气环境。蓄水节能屋面除了简单的进行屋面蓄水达到节能的效果外，还可以充分利用屋面蓄水的功能，比如建造屋面游泳池、屋面养殖水塘等。生态屋面绿化系统是采用各种新技术统筹规划的绿化系统，具有使用、管理方便简洁的特点。 2.3太阳能的利用 众所周知，太阳能是人们最早开发利用的可再生能源，也是取之不尽、用之不竭的洁净能源。所以太阳能与建筑结构及节能的结合，也成了我国有关建筑主管部门关注的课题，成为太阳能企业和房地产业关注的焦点。太阳能热水器是最普遍的太阳能光热应用，现代的小区利用住宅建筑斜坡面排列集热板、管道，辅助加

12、热，户式分配和检修通道，统一设计，同步施工。在冬季能满足三口之家洗澡热水使用。而且技术也在不断的创新，如太阳能热水器的紫金超限涂层技术和“Tri-tube管中管”技术，突破性地提升了太阳能的吸热和传热效率，增加了能源的利用效率。分体式太阳能技术的应用更是推进了太阳能建筑一体化进程，该技术将太阳能光伏光热综合利用技术和建筑节能有机结合，提高了太阳能的综合利用效率，极大地降低了建筑能耗。凭借该核心技术将太阳能光热、光电、制冷、温屏节能玻璃与建筑完美结合建造的零排放别墅，节能率达到65%。国外通常采用的是太阳能光电系统，该系统是将太阳光能通过光伏板组件转化为电能。太阳能光伏板组件主要应用在幕墙和屋顶

13、等外围护结构上。在烈日炎炎的夏天，利用太阳能产生的电源就可以在局部范围内满足照明、空调制冷的用电等需求，起到综合节能的效果。 2.4中水回用系统 中水回用系统的核心就是分质排水与处理回用：选用优质杂排水(包括沐浴排水、盟洗排水、洗衣排水).集中排入小区的中水处理设施通过生物接触氧化法工艺及一级人工湿地水质进化技术处理后用于绿化浇灌、道路喷洒.日产生中水约180立方米，中水回用率达到36%；经过二级人工湿地处理后用于人工湖补水等；其余生活污水进入化粪池后排入城市下水道系统。以北京某一住宅小区为例，小区总用地面积16公顷，总建筑面积54万平方米，总居住人数20000人，绿化面积4.8公顷，道路面积1公顷。最高日总用水量3721立方米，其中冲厕、绿化用水、道路浇洒用水量为930立方米，占总用水量的25%，这一部分用水则完全可以利用中水。 3结语 总之，推动建筑向节能、绿色、智