淺析建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

張永飛

(大連松巖建筑設(shè)計(jì)院有限公司)

1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

1.1 建筑綜合環(huán)境規(guī)劃

建筑選址、朝向、間距以及相互組合關(guān)系是整體綜合環(huán)境規(guī)劃的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。合理的選址和布局對建筑節(jié)能的影響很大，應(yīng)綜合考慮氣候、地質(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等相關(guān)因素加以確定,適宜的外部環(huán)境能使建筑在其整個生命周期中保持良好的微氣候環(huán)境，為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，同時維持整體生態(tài)環(huán)境的平衡,主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，使住宅區(qū)內(nèi)風(fēng)速流暢，有效加強(qiáng)建筑物與空氣的熱交換，提高居住的舒適度。由于太陽高度角和方位角的變化規(guī)律，我國大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜，與東西朝向的建筑物相比，南北朝向的建筑物在夏季可以減少太陽輻射的熱，冬季可以增加太陽輻射的熱，從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗，是最有利的建筑朝向。

1.2 單體節(jié)能設(shè)計(jì)

合理的建筑體形能夠減少建筑物與外界的熱量交換，在其他條件相同時，建筑的體型系數(shù)- 外表面積和外表面積所包的體積之比.對建筑能耗的影響非常顯著，其值越大，單位面積散熱量越大，對節(jié)能不利。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，應(yīng)將體形系數(shù)控制在一個較低的水平上，但體形系數(shù)還與建筑造型、平面布局、采光通風(fēng)等緊密相關(guān)，體形系數(shù)過小將對建筑使用功能造成一定影響，因此應(yīng)權(quán)衡利弊，合理確定。合理的空間組織設(shè)計(jì)應(yīng)在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑平面進(jìn)行豎向、橫向的合理分隔，以改善室內(nèi)的保溫、通風(fēng)、采光等環(huán)境，達(dá)到節(jié)能、舒適的目的。

1.3 墻體的節(jié)能設(shè)計(jì)

墻體能夠達(dá)到保暖的效果，就能夠?qū)崿F(xiàn)能量的損耗減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的。墻體保溫分為內(nèi)保溫和外保溫兩種，相對于墻體內(nèi)保溫而言，墻體外保溫的保溫效果更理想，可完全避免熱橋，還可以起到保護(hù)墻體的作用，延長墻體的使用壽命，因此采用墻體外保溫是在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下較好的選擇。對于加強(qiáng)墻體的外保溫設(shè)計(jì)，最直接有效的方法就是采用節(jié)能型建筑材料， 利用高效保溫隔熱材料附著或填入墻體內(nèi)來實(shí)現(xiàn)墻體熱阻的提高，在一定程度上能有效地避免室外氣候變化對墻體內(nèi)部溫度變化的影響，使結(jié)構(gòu)主體壽命延長-也有利于消除或減弱冷、熱橋的影響，避免室溫發(fā)生較大的波動。同時，墻體的節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)適應(yīng)氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施，能夠改善微氣候環(huán)境條件的特殊構(gòu)造也應(yīng)作為考慮的重點(diǎn)。

1.4 屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)

屋頂作為一種外圍護(hù)結(jié)構(gòu),其造成的室內(nèi)外溫差耗熱量,比任何一面外墻或地面的耗熱量都要大。所以對屋頂采取節(jié)能設(shè)計(jì)顯得尤其重要。因?yàn)槲覈幵趤啛釒У貐^(qū),在夏季,日照時間長,太陽輻射強(qiáng)度大,頂層室內(nèi)溫度比下層室內(nèi)溫度一般要高出2～4℃。因此提高屋面的保溫隔熱性能,可抵抗夏季室外熱作用的影響,減少建筑的空調(diào)耗能。另外采用屋頂保溫對整個建筑的造價(jià)的影響不是很大,而產(chǎn)生的效益卻很明顯。屋頂屋面節(jié)能設(shè)計(jì)有幾種形式:倒置式屋面、蓄水屋面、架空屋面、屋面綠化，其中最常采用的是具有發(fā)展前途的倒置式屋面。

倒置式屋面將傳統(tǒng)屋面構(gòu)造中的保溫層與防水層倒置,而將保溫層放置在防水層的上面,倒置式屋面是相對于傳統(tǒng)屋面而言的。倒置式屋面采用的是不易吸濕的‘憎水性’材料,可以使得屋面構(gòu)造簡單化,減少造價(jià),延長下層防水層的壽命,其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。

蓄水屋面是在剛性防水屋面上蓄一層水,是一種較好的隔熱措施。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用水蒸發(fā)時帶走水層中的熱量,消耗曬到屋面的太陽輻射熱,從而有效減少了屋面的傳熱量、降低屋面溫度,是一種較好的隔熱措施。架空屋面是將架空隔熱間層設(shè)于屋面防水層上,架空層內(nèi)的空氣可以自由流通,將層內(nèi)的熱量不間斷的排除,達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。屋面綠化可明顯降低屋頂環(huán)境溫度,減少室內(nèi)空調(diào)能耗,而且可以調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)貧夂?吸收灰塵和噪聲,吸收周圍有害氣體,殺滅空氣中的各種細(xì)菌,使得空氣清潔,增進(jìn)人體健康?？紤]到屋面荷載,屋面需種植耐熱、抗旱、耐貧瘠、抗風(fēng)類植被,以淺根系的多年生草本匍匐類、矮生灌木植物為宜,如麥冬草、彩葉草、假連翹等。

1.5 門窗節(jié)能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時要控制窗墻面積比,若單純從建筑物內(nèi)部采暖和空調(diào)能耗來考慮,窗墻面積比越小越好,但是過小,又會影響到室內(nèi)采光和通風(fēng)。外窗用玻璃常采用傳熱系數(shù)小的普通中空玻璃,目前又出現(xiàn)了比普通中空玻璃保溫節(jié)能效果更好的鍍膜玻璃,主要有熱反射鍍膜玻璃,低輻射鍍膜玻璃(Low-E玻璃),Low-E玻璃和中空玻璃相結(jié)合的Lo w-E中空玻璃。窗框及窗體材料的導(dǎo)熱系數(shù)直接影響到外窗的傳熱系數(shù),目前工程中應(yīng)用較多的是斷橋鋁合金窗框、PVC塑鋼窗框。外窗密封材料采用高效、保溫、隔聲好的彈性材料(比如發(fā)泡的聚氨酯等可膨脹材料)作填充料,能達(dá)到較好的節(jié)能效果。外窗結(jié)構(gòu)形式目前在建筑工程中最常用的是平開窗、推拉窗、固定窗。

2 建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

變配電所盡量靠近負(fù)荷中心,減少配電半徑,從而可減少供電電纜的一次投資;調(diào)整三相負(fù)荷使其盡可能平衡,增加諧波濾波器消除線路上的諧波電流,從而可減少線路損耗。合理選擇變壓器數(shù)量和容量,提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù),比如可以將現(xiàn)有變壓器更換成高效節(jié)能變壓器,可采用的辦法是增加新型功率因數(shù)補(bǔ)償電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償。

2.2 建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑照明設(shè)計(jì)中應(yīng)以“綠色照明”理念為指導(dǎo),選用節(jié)能型的照明電氣產(chǎn)品。建筑照明設(shè)計(jì)涉及光源的選擇和照明控制系統(tǒng)。隨著能源危機(jī)的到來,自然采光重新被重視起來,自然采光節(jié)約能源,降低建筑能耗,若設(shè)計(jì)合理,可為人們提供一個健康舒適的活動空間;若自然采光不能滿足人們的光照要求,應(yīng)該采用人工照明,人工照明的光源選擇要考慮節(jié)能問題,一個高效的光源在任何一個燈具里面,可能效率有所不同,但本質(zhì)是不變的。所以光源的選擇是考慮節(jié)能的一個方面。

2.3 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì),全國空調(diào)用電量占總用電量的30%以上。作為建筑內(nèi)部重點(diǎn)耗能設(shè)備,中央空調(diào)系統(tǒng)的耗電一般要占整座建筑電耗的60%以上。所以在諸多類型的節(jié)能項(xiàng)目中,中央空調(diào)節(jié)能被視作最重要、最有價(jià)值的節(jié)能課題之一,所以對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造是節(jié)電降耗的重要途徑。中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造可采用先進(jìn)的模糊智能閉環(huán)控制及現(xiàn)代變頻技術(shù),實(shí)時調(diào)節(jié)空調(diào)水系統(tǒng)流量,使其跟隨負(fù)荷的變化而變化,降低水泵能耗的40%～70%。優(yōu)化空調(diào)主機(jī)運(yùn)行環(huán)境,維持主機(jī)高效運(yùn)行,降低主機(jī)能耗10%～30%。目前,較先進(jìn)的空調(diào)技術(shù)還有中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)(變頻-VRV、變水量-VWV、變風(fēng)量-VAV),中央空調(diào)系統(tǒng)的余熱回收技術(shù),獨(dú)立除濕空調(diào)技術(shù),冷輻射型空調(diào)技術(shù),另外還有地源熱泵技術(shù)、水源熱泵技術(shù)、空氣熱泵技術(shù)、燃?xì)鉄岜眉夹g(shù)等等。

3 結(jié)語

我國的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)還處于一個起步階段，當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)仍然需要花更多的精力去研究探索，作為建筑行業(yè)發(fā)展的新方向，探索節(jié)能設(shè)計(jì)是順應(yīng)時代發(fā)展的重要方向，作為設(shè)計(jì)師，通過不斷的努力和探索，促進(jìn)建筑行業(yè)長久穩(wěn)定的發(fā)展，

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