摘要:节能的重要意义已逐步受到建筑师的重视,先进的节能建筑设计技术不仅能使建筑本身具有良好的节能效果,还能使设备的功率和能耗大大降低,达到双重节能的目的。如何在建筑设计中更好地利用自然能源,提高建筑中能源利用效率,是建筑师需要探讨的课题。文章介绍了我国常用的建筑节能技术,对当前建筑工程节能具有很好的借鉴意义。
关键词:建筑节能;能源利用;设计技术;平面布局;太阳能技术
中图分类号:TU241文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)06-0095-02
建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。目前大部分的建筑节能措施主要是针对建筑的围护结构,而建筑选址、规划布局、建筑体型、自然通风和采光及新能源利用等一系列手段所产生的节能效应,及由此产生的指导原则和要求,长期以来却被人们忽视。围护结构的节能设计固然重要,但是建筑的节能不仅仅是围护结构的节能,单一的方式并不能够全面的解决节能问题。随着新材料、新技术的发展,现有的节能技术和方法已不能满足新的要求。并且,在办公建筑中,随着人们对办公环境舒适度要求的提高,现有的节能措施已明显不足。故需要研究一套符合时代要求的理论来支持新时代的建筑节能设计。
一、建筑节能现状
建筑节能一词的词义先后经历了三个阶段。第一个阶段叫“建筑节能”;第二个阶段叫“在建筑中保持能源”,即减少能量在建筑中的损失;第三个阶段叫“提高建筑中能源利用效率”。其中第三阶段的叫法更为积极。这表明,人们对建筑节能的认识已从单纯的抑制需求、减少能耗量,发展为提高能源的利用率,即利用相同的能耗,为人们提供更为健康舒适的生活和工作环境。我国建筑节能工作大体经历了四个阶段:
第一阶段:能源的节约,即减少能源消耗,尽可能少用能源;第二阶段:能源守恒,即尽可能在建筑中保持能源,减少能源的流失;第三阶段:提高能源利用效率;第四阶段:减少各种有害气体对环境的负面影响,是建筑节能具有了保护地球环境的更高层次的意义。
我国建筑节能工作起步较晚,始于80年代初,根据先居住建筑后公共建筑,先北方后南方,先城镇后农村的原则,我国先后制定和颁布了一系列的节能技术法规和标准规范。随着新材料、新技术的发展,现有的节能技术和方法已不能满足新的要求。并且,在办公建筑中,随着人们对居住环境舒适度要求的提高,现有的节能措施已明显不足。故需要研究一套符合时代要求的理论来支持新时代的建筑节能设计。
目前,我国居住建筑的节能策略主要有以下几个方面:通过有效的组团规划、单体设计,从朝向、间距、体形上保证建筑物有足够的太阳辐射,并组织有利的自然通风;减小建筑物的体形系数及外表面积,加强外围护结构的保温隔热性能,以减少能量损失;提高门窗气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量;改善采暖和空调系统的运行效率和管理手段,减少设备能耗。
二、建筑节能设计
(一)合理设计建筑平面布局
合理的建筑平面布局使建筑在使用上带来极大的方便,同时也能有效的提高室内的热舒适度,并有利于建筑的节能。从建筑热工环境角度来看,建筑平面布局的设计主要考虑以下两个方面:合理分区与设置温度阻尼区。
门窗的保温隔热能力较差,门缝隙是冷风渗透的主要通道。在我国一些地区,门窗所消耗的能量约占采暖能耗的1/2以上,改善门窗的保温性能,是建筑节能的关键。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。
(二)使用纳米透明隔热涂料
纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。纳米透明隔热涂料可采用喷涂或刷涂技术涂与各类建筑物的玻璃上。在夏季,能抑制65%太阳能辐射不进入室内,并能保证透光率达到70%,能使室内温度低于室外温度达到4℃～7℃,测试表明,夏天开空调时,空调的耗电量可从原来303度降低到208度,可节电20%～30%左右;在冬季,隔热涂膜的特殊金属膜呈透明型、引进可视光,长波长的暖气能在室内反射,使室内的暖气(远红外线)约90%不外流。
(三)注重墙体节能
多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果又好,因此,发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。
(四)太阳能技术
我国具有丰富的太阳能资源。太阳能以其清洁、储量巨大、成本低、无地域限制和能源质量高等众多优点成为可再生能源利用的首选资源。太阳能建筑的技术应用包括了被动应用、主动应用和综合应用等多种途径。就发展最快的太阳能光热利用而言,也将包括低温利用、中温利用和高温利用等多层次能源效率利用形式;太阳能光伏发电技术虽然其成本高,但随着技术成本不断降低,也将在太阳能建筑上得到更大的发展。
1.太阳能光热技术。太阳能热水器是光热利用最成功的领域。普遍存在的由每个家庭分散独立安装的太阳能热水器,安装和使用方式对其性能和外观造成了很大的影响。太阳能热水器没能与建筑完美的结合,给景观和安全带来了不利效果,甚至出现了先安后拆的现象,给太阳能热水器产业的进一步发展造成很大障碍。所以提倡集体安装、统一设计对于住宅楼利用太阳能热水器是非常必要的。
2.太阳能采暖技术。太阳能用于建筑物供暖有两种方式:被动式太阳能采暖系统和主动式太阳能采暖系统。
被动式太阳能采暖系统是太阳能采暖中最简单的一种形式,通过建筑的朝向和周围环境的合理布置,以及建筑材料和结构构造的恰当选择,使建筑物在冬季能够充分利用太阳赋予的热量,以达到采暖的目的。
主动式太阳能采暖系统是使用常规能源,利用水泵或风机等动力设备,将热水或热空气从太阳能集热器输送到储热器或采暖房间内,系统中的各部分均可控制而达到需要的室温。
3.太阳能空调技术。太阳能空调的实现有两种方式,一是先实现光-电转换,再用电力驱动常规制冷机进行制冷;二是利用太阳的热能驱动进行制冷。
从太阳能系统和制冷热源工作温度的高低来分,目前国内外太阳能空调系统大致可以分为三类:高温型、中温型和低温型。国外实用性系统多为中温型,也有高温型的实验装置,国内目前只有后两种。
(五)采暖规划设计
采暖建筑节能规划设计技术主要通过合理选择建筑选址、分区、建筑布局、道路走向、建筑方位朝向、建筑体形、间距,适当利用季风方向、太阳辐射和建筑外部环境达到改善建筑气温舒适度,节约能量。在这种思想引导下,很多成型的建筑美观却不节能。因此,建筑选址时。建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量,就会相应的增加。所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。在建筑布局中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向。
三、结语
大力推广节能建筑是我国建筑业近年来一直努力的目标。先进的节能建筑设计技术,能使建筑本身具有良好的节能效果,还能使设备的功率和能耗大大降低,达到双重节能的目的。除此之外,还需要上级主管部门的政策支持及相关开发商、施工单位的通力合作。各种新材料、新技术、新设备的开发和利用也是重要支撑之一。只有全社会行动起来,我国建筑节能的目标才能最终实现,建筑业的可持续发展也才能实现。
参考文献
[1]蒙晓哲,周红涛.建筑节能现状分析及思考[J].陕西综合经济,2007,(4).
[2]宋润平,郝进业,李克强.浅谈建筑节能与节能检测[J].陕西建筑,2008,(8).
[3]王玉玲,朱江雁.浅谈住宅建筑节能设计[J].新疆化工,2006,(1).
[4]石中玉,孙建红.浅谈建筑节能设计[J].山西建筑,2009,(25).
[5]李智耿,肖立.居住建筑节能设计有关问题的探讨[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2009,(3).
[6]毛继东.浅谈建筑节能[J].陕西建筑,2008,(12).
[7]宋德萱.节能建筑设计与技术[M].上海:同济大学出版社,2003.