试议建筑方案创作阶段的节能设计

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  摘 要:近年来我国建筑业发展速度很快,面对日益加重的建筑能耗问题,如何采取有效的建筑节能方法,是当前我国实现建筑节能、可持续发展的必要措施。本文根据笔者多年的建筑设计经验,对建筑方案创作阶段的节能设计问题进行了探讨。
  关键词:建筑 节能 设计 节能技术 新能源
  中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
  节能设计是一项非常复杂的系统工作。作为建筑设计人员,要充分了解我国当前建筑设计的现状,加大对建筑节能设计的研究,结合建筑设计的实际情况,不断的在实践中总结,在设计中探索,在建筑方案创作阶段,要将节能设计的观念融入到建筑设计的每一个细节中去。目前我国正在提倡可持续发展的战略,为使能源得到最合理的利用,在建筑设计中融入节能的概念,可以改善我国能源紧缺的现状,并为国民经济的健康发展做出贡献。
  一、住宅建筑节能设计的重要性分析
  1.有助于提高人们的生活品味。经济的繁荣促进了人们生活水平不断提高,随着国民的素质提高,对生活有了新的品质要求,对住宅要求条件越来越高,绿色环保,生态节能型住宅建筑已经日渐成为了一种新的住宅需求,通过加强对住宅的节能设计,可以大幅减少各种有害有毒建筑材料的使用,更加注重住宅的温度,湿度,光线,外部景观和内部设施的设计完善,不仅仅很大程度上降低了住宅能耗,节约了住宅运营成本,更很大程度提高了住宅建筑的舒适度,提高了居民的生活品位。
  2.有利于缓解资源压力,构建和谐社会。我国整体上而言,能源资源蕴藏量很大,能源资源的种类比较齐全,但是伴随着我国经济的高速发展和城市化进程的不断加快,对各种能源资源的开采力度不断加大,各种能源的消耗量日渐上升,但目前我国已经面临着严重的能源危机,在各种能源消耗中,住宅建筑能源消耗占据着庞大的比例,加强住宅建筑的节能设计,大幅度降低住宅建筑的能耗,将会大幅度缓解我国的能源压力,为建设节约型社会注入新的活力。
  二.节能建筑设计的原则
  第一,资源利用率要达到最高标准。在建筑设计过程中要充分考虑到能源、土地、水等各种建筑材料等,尽可能实现高效率地利用,尽可能的节约能源。
  第二,对环境的负面影响要达到最小化,这包括在建设过程中防止开发对土壤、空气和水的污染、尽量使用支持地区经济发展的本地建材,减少因运输对环境的影响、在建筑选材中,充分考虑建材的循环使用、尽量利用既有建筑,提高建筑的使用率。
  三、建筑节能设计中的存在的问题
  我国的领域未来的发展就是走节能环保的路线,利用先进技术立足于我国不同的节能特点,在设计阶段通过技术集成化的解决手段,达到不断降低能源需求。随着我国城市化进程的加快,建筑市场也在快速发展,为适应当前经济的发展步伐并将各类先进技术融入建筑设计中,节能技术在建筑设计中越来越受到重视。多型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向,相关的指引、标准和法规也相继出台,建筑节能设计已成为今后建筑设计的重要组成部分。但在目前的建筑节能设计中有一些问题与建筑节能有密切关系,但又容易在设计中被忽视。它们涉及到建筑规划、建筑通风、建筑外遮阳等方面,对这些问题进行深入探讨有着重要的现实意义。
  近些年来,我国经济发展面临的巨大的能源压力和环境危机。要全面贯彻落实科学发展观,贯彻落实建设生态文明的发展理念,全面促进我国社会经济生态的和谐发展,就必须加强我国建筑的节能设计,减少我国住宅建筑能耗,提高能源利用效率,缓解我国的能源压力,促进整个资源节约型环境友好型社会的建设进程。
  四、住宅建筑节能设计措施探讨
  1.严格建筑节能设计图纸审查
  施工图纸审查中心对报送的施工图纸进行审查时, 除对图纸的设计深度、国家强制性条文执行情况进行例行审查外, 更重要的是要对照经有权部门批准的项目可行性研究报告, 审查其设计内容是否全面, 是否符合建筑节能可持续发展的要求;对总平面图、容积率及建筑物的层数、层高以及总高度等进行审查, 看其是否与立项审批时的总体规划一致; 在材料选择方面是否符合低材耗、高性能、可循环利用的要求。
  对照节能设计标准对各个子系统的设计和材料选择进行审查, 如对建筑围护系统进行审查时, 审查外墙是否采用了保温材料、外窗与墙的面积比、屋面的透明率等是否符合节能设计标准; 对供热采暖、制冷空调和通风系统进行审查时, 主要审查设计的热源、管网、散热设备、热交换回收装置、温控及热计量设备等选择和配置是否适当; 对太阳能及其它可再生(清洁)能源系统进行审查时主要审查太阳能光热、光电设施, 风能, 水源热泵, 地源热泵等选取利用是否适当; 对绿色照明及家电系统进行审查时, 主要审查是否采用了高效节能荧光灯、发光二极管照明、电子镇流器、符合能效标准的节能家用电器等方面。
  施工图设计文件审查机构应把建筑节能设计作为审查工作的重点, 按照建筑节能强制性标准进行审查, 在施工图审查报告中增加节能审查内容, 对不符合工程建设强制性标准的施工图,不得颁发施工图审查合格证书, 把好建筑节能设计审查关。
  2.屋面节能设计
  进行屋面的节能设计,首要是进行保温材料的选择,不可以密度太大,导热系数太高,也不宜使用吸水率較大的保温材料,可以选用一些新型的高效保温材料,比如采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境:芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。
  3.做好住宅建筑的给排水节能设计
  (一)雨水在住宅建筑给排水系统中的应用主要是在雨水来临之时,采取一定的装置系统,采用合理科学的方式,将雨水收集起来,集中净化处理,并采取科学手段进行雨水的存贮,通过一定的方法进行处理后,根据净化后不同的水质,做出不同的应用选择,比如可以将雨水收集处理后,当天气干旱时候进行绿化用地的浇灌,城市水池,喷泉的补水,进行洗车,清洗路面等多种用途,绿色建筑中,通过各种方式将雨水收集净化,可以用于洗浴,冲洗卫生间,浇灌花木等。既可以节省各种用水成本,有实现了水资源的多元化利用。
  (二)在住宅建筑给排水设计中,可以采用小容积的水箱大便器。在建筑用水中,大便器冲洗的水量占据着着很大的比例,因此,要推进节水措施,必须加强节水型大便器的研究和推广。在进行绿色建筑给排水设计中,在满足居民生活需求,提高生活质量的基础上,推广安装小容积大便器,推进节水进程。比如可以推进两档水箱的应用,与节水型便器相比,两档水箱的便器冲洗也更干净、更卫生、更合理。
  五、建筑设计中的被动式节能技术
  节能规划。生态小区的规划设计一般要考虑朝向、主导风向、选址以及间距等多方面因素。节能规划设计就是对气候、大气环流以及太阳辐射等决定因素进行分析,合理布局建筑,从而形成良好的微气候环境。
  建筑平面,体型的设计。建筑平面设计力求简单和平整,最大限度避免不必要的凹凸面的出现。建筑平面设计与建筑体型有一定的关系。建筑体型系数是指建筑物与大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体型系数对建筑能耗的影响很明显。体型系数由0.4减少到0.3,外围护结构的传热损失可以减少25%。体型系数大的建筑由于体量的凹凸变化,从外观上可能更能满足人们对建筑审美的要求。但是这并不意味着体型系数越大建筑就越美观。建筑设计首先应该从建筑功能和节约能源的角度出发,而不应该片面追求建筑的形式美。
  六、建筑设计中的主动式节能技术
  随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,人们对生活环境的要求越来越高,单纯的靠自然条件的调节已不能满足人们对室内环境的要求,而更多的依靠暖通空调设备来调节室内的微环境。传统的暖通空调技术虽然能满足人们的要求,但却大量浪费了原本就紧缺的能源,因此,新的节能技术和新的节能设备的应用是暖通发展的一个方向。
  空调节能设计。
  ①空调的节能设计在大空间建筑中体现的较为充分。此类建筑有体积大、维护结构传热量大、空调负荷较大等特点。因此,合理的气流组织设计,使得空间内空气的分布既要满足了人体舒适性要求,又保证了空调系统的节能。例如从建筑节能的角度出发,体育场馆类大空间建筑的气流组织形式总体上有从顶棚上送风→喷口侧送风→座椅下送风的趋势,并由单一形式向多种形式过渡(多种形式相互配合、相互补充),由单一分区向多分区过渡。为实现大空间建筑的节能,在工程设计中除应选择高效节能的设备外,设备的合理配置也非常重要。大空间屋顶高达十几米,而人员活动的范围均在2m以下,在此类设计中如果合理调整送风区域、采用低位送风空调或者层流空调将会收到明显的节能效果。然而考虑到人体的舒适性以及施工的可行性,在实际的工程中多采用低温地板辐射的供暖模式。
  ②在建筑设计中,应该通过合理的建筑布局以及内部功能的空间组织,充分利用热压和风压的原理优先采用自然通风。自然通风可以在不消耗常规能源的前提下调节室内环境,达到人体的舒适要求。自然通风有利于减少建筑能耗,降低环境污染。但是在一些大空间或者进深较大的建筑中,要做到完全的自然通风几乎是不可能的。因此建筑空间的加大必然会增加通风管道的长度,同时管道的沿程阻力也比较大,势必额外增加投资,而且效果也不甚理想。在这种情况下,常常采用机械辅助式的自然通风。系统通过一套空气循环管道,采用一些节省能源的处理手法,比如利用深层土壤冬暖夏凉的特点。在冬季,利用深层土壤的热稳定性对空气进行初步预热,以及对排出室内空气热量的再回收和利用等;在夏季,通过与土壤的热交换对空气进行降温。同时,系统并辅助一定的机械装置把控制在一定风速内的空气送到室内达到通风的目的。
  新能源和可再生资源的利用。
  新能源是指除了常规能源之外的生物质能,太阳能,风能,地热能以及海洋能等一次能源。自从二十世纪八十年代以来,暖通空调技术得到了很大的发展。比如空气热源式热泵技术,水源式热泵技术,太阳能热水系统,太阳能空调系统,以及很多的新能源产品在建筑中的應用。在新能源中,太阳能以其独特的优势在建筑领域得到了广泛的应用。随之而来的太阳能系统与建筑设计相结合的问题越来越得到了重视。因此,新能源系统在建筑中应用应该遵循以下几项原则:
  ①对已建建筑和旧建筑进行更新和改造时,采取统一协调原则。对已建成建筑和旧建筑进行更新和改造时,不仅仅要考虑建筑立面的改造,更重要的是考虑节能设备和技术的应用(因为旧建筑的建筑能耗更大),同时也需要与建筑设计及规划人员进行协调,沟通,从建筑的结构和整体环境出发,进行统一的设计、安装。
  ②对于新建的建筑,应该采取一体化设计原则。在建筑设计的初期阶段,与结构和设备人员进行协调,对新设备,新技术等涉及到的因素当成建筑设计的一部分,综合考虑,统一设计。避免在建筑物建成之后再按照传统的方式进行设备的安装。
  ③节能新技术与建筑结构技术相结合。新技术的产生对传统建筑结构形式产生了挑战。以太阳能系统在建筑中的应用为例。在美国,太阳能建筑称为建筑物一体化设计。太阳能系统与建筑物及建筑构件真正的结合起来,使之成为建筑与建筑构件的一部分。将太阳能系统作为建筑构件元素来考虑。比如:与墙体,阳台,屋面瓦,窗户等建筑构件有机地结合在一起进行整合设计。因此,太阳能产品与建筑构件一体化设计是太阳能建筑的主要发展目标。
  七.结语
  建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程,建筑节能设计涉及建筑技术、材料技术、能源技术、智能技术、仿生技术、废物再利用等技术的应用,也涉及设计、施工、管理、政策法规等诸多部门,是一项全方位的、综合性的系统工程。一个成功的节能建筑设计需要全方位,多层次加以考虑。
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