建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究

時(shí)間:2022-12-19 03:06:57

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建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究

1我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展及現(xiàn)狀

上個(gè)世紀(jì),由于經(jīng)濟(jì)原因以及觀念滯后,我們?cè)诮ㄔO(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)沒(méi)有給予足夠重視,設(shè)計(jì)理念、手段、措施都相對(duì)落后,特別是在采暖保溫,隔熱降溫的設(shè)計(jì)上,更是傳統(tǒng)保守,導(dǎo)致產(chǎn)生了大量的耗能建筑。統(tǒng)計(jì)顯示,我國(guó)每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億平方米,其中城鎮(zhèn)每年新建建筑面積為9億平方米至10億平方米,80%以上為高耗能建筑。既有建筑近400億平方米,95%以上是高能耗建筑。改革開(kāi)放使得中國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展,也是人民對(duì)生活目標(biāo)的追求發(fā)生了巨大改變。這就促使建筑行業(yè)為適應(yīng)人民觀念的更新而發(fā)生重大變革,而這種變革最大的體現(xiàn)就是建筑業(yè)的飛速發(fā)展,這種飛速發(fā)展帶來(lái)的結(jié)果就是建筑能耗的巨量增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),民用建筑能耗占全社會(huì)總能耗的30%左右,并且該占比還在不斷地上升,建筑節(jié)能已成為節(jié)能減排的重點(diǎn)對(duì)象。建筑節(jié)能這幾年越來(lái)越受到人們關(guān)注,國(guó)家也越來(lái)越重視節(jié)能減排所帶來(lái)的巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)利益。本世紀(jì)初,國(guó)家出臺(tái)了節(jié)能設(shè)計(jì)相關(guān)的法規(guī)和規(guī)范,對(duì)建筑節(jié)能提出了明確的目標(biāo)要求;2005年新了公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB50189-2005),2006年了綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)(GB/T50378-2006),2008年出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》,2010年了居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ26-2010),2015年對(duì)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了升級(jí)換版。建設(shè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)初期就引入節(jié)能設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)全過(guò)程嚴(yán)把節(jié)能指標(biāo);政府審批環(huán)節(jié)也對(duì)節(jié)能指標(biāo)嚴(yán)加管控;項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中對(duì)建筑材料、施工工藝、施工過(guò)程嚴(yán)把節(jié)能關(guān),以保證建設(shè)項(xiàng)目真正達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)正在逐步進(jìn)入精細(xì)化、集約化社會(huì),節(jié)能降耗、減少排放是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。與節(jié)能減排和新能源有關(guān)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政策規(guī)劃等也會(huì)繼續(xù)不斷的推進(jìn)更新,節(jié)能要求也會(huì)越來(lái)越高,節(jié)能設(shè)計(jì)也會(huì)越來(lái)越專業(yè)化、精細(xì)化。節(jié)能所帶來(lái)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益日益顯現(xiàn)。

2節(jié)能設(shè)計(jì)理念

理念決定方向。對(duì)的方向要有新的理念。首先,我們要明確節(jié)能理念下的幾個(gè)關(guān)系:(一)舒適與節(jié)能。舒適是人們?cè)谑褂媒ㄖ矫孀非蟮哪繕?biāo)。在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們不能單純?yōu)樽非蠊?jié)能而放棄舒適,也不能為追求舒適而加大能耗,最好是在兩者間尋求最佳鍥合點(diǎn),做到二者有機(jī)結(jié)合。(二)氣候與節(jié)能。我國(guó)幅員遼闊,南北氣候差異較大。冬季北方相對(duì)寒冷,需要采暖保溫;夏季南方相對(duì)炎熱,需要通風(fēng)隔熱,因此,在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,要充分考慮氣候因素,設(shè)計(jì)要做到適時(shí)宜且節(jié)能。(三)技術(shù)與節(jié)能。節(jié)約能源需要依靠高理論研究164|2017|11技術(shù)水平,但高技術(shù)水平和高經(jīng)濟(jì)水平是相互依存的??紤]到國(guó)情國(guó)力,在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合較為經(jīng)濟(jì)適用且節(jié)能效果明顯的技術(shù)手段,避免一味為追求節(jié)能效果而采用高成本技術(shù),與節(jié)能理念背道而馳。(四)發(fā)展與節(jié)能。建筑節(jié)能可以促進(jìn)建筑業(yè)健康快速發(fā)展。隨著國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能要求提高,建筑結(jié)構(gòu)體系、建筑圍護(hù)材料、門窗材料、照明、空調(diào)、供排水等建筑物的基本組成部分都將發(fā)生巨大變革,相關(guān)的建筑工藝、建筑手段也將發(fā)生變化,行業(yè)所產(chǎn)生的內(nèi)需也急劇加大,這給行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。

3節(jié)能設(shè)計(jì)措施

3.1合理利用土地資源。我國(guó)雖然幅員遼闊,但人均可利用土地面積相對(duì)較少,因此,在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),我們要從分考慮對(duì)土地資源的高效綜合利用。要通過(guò)專業(yè)技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念提高土地利用率,同時(shí)還要控制好土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,避免較大的建筑容積率和建筑密度。能夠有較寬松的綠化用地營(yíng)造優(yōu)美環(huán)境,改善微氣候。3.2充分利用建筑朝向。我們?cè)谶M(jìn)行建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),要從分考慮建筑朝向?qū)ㄖ?jié)能所帶來(lái)的影響。在北方,要考慮建筑物主要朝向以南北向?yàn)橐?,這樣可以利用冬季陽(yáng)光給建筑物帶來(lái)的日照效果,控制室內(nèi)采暖溫度,以減少供熱能耗,節(jié)約煤、氣資源。在南方,要結(jié)合季候主導(dǎo)風(fēng)向布置建筑位置,使得建筑物通風(fēng)良好,降低室內(nèi)溫度,以減少隔熱降溫所需能耗,節(jié)約供電能耗。3.3緩解熱島效應(yīng)。夏季,城市“鋼筋混凝土森林”經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的日照,導(dǎo)致水泥化建材吸收大量熱能在夜晚釋放出來(lái),加之城市自身生活所產(chǎn)生熱量的散發(fā),形成城市熱島效應(yīng)。要通過(guò)技術(shù)手段緩解熱島效應(yīng)需要耗費(fèi)巨大能源,同時(shí)產(chǎn)生的能量又會(huì)加劇熱島效應(yīng),形成惡性循環(huán)。最節(jié)能且最有效的手段是通過(guò)綠化減緩熱島效應(yīng)。數(shù)據(jù)表明,在綠化率達(dá)到30%以上時(shí),熱島效應(yīng)明顯緩解,綠化率達(dá)到60%以上時(shí)熱島效應(yīng)幾乎就不會(huì)存在。因此,在規(guī)劃設(shè)計(jì)中,我們?cè)诔浞掷猛恋刭Y源的同時(shí)還要盡可能加大綠化面積,諸如屋頂綠化、垂直綠化等,在美化環(huán)境的同時(shí)起到節(jié)能降耗的的作用。我國(guó)很多地區(qū)規(guī)范要求綠化率需大于30%以上也是基于這種考慮。3.4良好的構(gòu)造設(shè)計(jì)。建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì)除了滿足其作為建筑組成部分的基本功能要求之外,還要進(jìn)一步對(duì)墻體、門窗、樓板、屋面等進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),以此滿足建筑在營(yíng)造舒適環(huán)境的同時(shí)兼顧建筑節(jié)能要求。例如:在墻體設(shè)計(jì)時(shí)采用新型節(jié)能墻體材料,同時(shí)根據(jù)節(jié)能加權(quán)計(jì)算設(shè)計(jì)墻體保溫材料厚度及做法;在門窗設(shè)計(jì)時(shí)采用隔熱性、密閉性能良好的門窗材料,如新型隔熱鋁合金、塑鋼材料等,窗戶采用低溫輻射LOE玻璃加隔熱真空層,玻璃上貼隔熱反射膜等;屋面設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇輕質(zhì)屋面保溫材料,既要密度小、吸水性能弱,還要保溫效果好,以達(dá)到在滿足節(jié)能保溫的同時(shí)減輕建筑物重量,減少結(jié)構(gòu)投入,起到綜合節(jié)能的效果。3.5控制好節(jié)能計(jì)算指標(biāo)。評(píng)判建設(shè)項(xiàng)目是否滿足節(jié)能要求、達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn),有著嚴(yán)格的規(guī)范要求和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果。在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),首先依據(jù)建筑物的性質(zhì)判定節(jié)能設(shè)計(jì)所采用的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)規(guī)范,確定建筑物的節(jié)能目標(biāo)(節(jié)能50%或65%),然后利用專業(yè)的節(jié)能計(jì)算軟件,創(chuàng)建建筑三維模型,輸入各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),如:建筑類型、建筑所處位置氣候區(qū)劃、建筑朝向、體形系數(shù)、節(jié)能計(jì)算的建筑面積及建筑表面積、各朝向門窗洞口比例,外墻及屋面構(gòu)造做法、門窗類型、各種相關(guān)建筑材料等等。通過(guò)加權(quán)計(jì)算得出建筑物耗熱量指標(biāo),以此來(lái)判定建筑物是否達(dá)到節(jié)能要求,同時(shí)還要合理控制建筑造價(jià)。因此,對(duì)建筑節(jié)能各項(xiàng)指標(biāo)的合理控制是做好節(jié)能設(shè)計(jì)的重要保障。3.6充分利用清潔能源。太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮茉词墙ㄖ镏芯衫玫那鍧嵞茉?。我?guó)幅員遼闊,有著非常豐富的太陽(yáng)能資源。尤其我國(guó)西藏、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原的總輻射量和日照時(shí)數(shù)均為全國(guó)最高,屬太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)。例如甘肅地區(qū)年降雨量少、空氣干燥、晴天多,充分利用太陽(yáng)能為建筑供暖、供熱水、供電、甚至能夠提供建筑物所需的全部能量。太陽(yáng)能既是一次能源,又是可再生能源,是取之不盡,用之不竭,廣泛存在的天然能源。其優(yōu)點(diǎn)是豐富、潔凈、安全、價(jià)廉,對(duì)生態(tài)平衡沒(méi)有任何影響。利用太陽(yáng)能的建筑可分為主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑和被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑。主動(dòng)式太陽(yáng)能利用由于設(shè)計(jì)復(fù)雜、造價(jià)高,很少應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)。而被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑因?yàn)楸粍?dòng)系統(tǒng)本身不消耗能源,設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,是建筑利用太陽(yáng)能的主要方式。風(fēng)能是地球上重要的能源之一,風(fēng)能的利用有風(fēng)力發(fā)電和利用風(fēng)能促進(jìn)室內(nèi)換氣通風(fēng)等方式,而后者是建筑利用風(fēng)能的主要方式。風(fēng)能的利用與建筑內(nèi)部平面和空間組合及建筑形態(tài)密切相關(guān)。水平通風(fēng)即人們通常所說(shuō)的“穿堂風(fēng)”。利用建筑在迎風(fēng)面和背風(fēng)面的空氣的壓力差在建筑內(nèi)部產(chǎn)生空氣流動(dòng),降低表面溫度,促進(jìn)室內(nèi)氣流循環(huán),改善室內(nèi)熱環(huán)境,滿足人體舒適度。利用土壤的蓄熱性能,在建筑物與室外環(huán)境之間設(shè)置一定厚度的土壤作為維護(hù)結(jié)構(gòu)?;蚶玫匦伟淹寥雷鳛榻ㄖ囊劳校梢栽诮ㄖc室外環(huán)境之間形成一個(gè)過(guò)渡區(qū)域,一方面減少外界不利環(huán)境對(duì)建筑室內(nèi)溫度的影響,另一方面,可以防止室內(nèi)熱量向外散失。在地下埋設(shè)一定截面的管路系統(tǒng),通過(guò)空氣熱壓通風(fēng)和風(fēng)壓通風(fēng),將室外空氣引入室內(nèi),利用土壤的恒溫和恒濕性能,使空氣保持恒定的溫度和濕度,調(diào)節(jié)室內(nèi)微氣候。

4結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能關(guān)系到國(guó)計(jì)民生,子孫未來(lái),而且它具有較強(qiáng)的時(shí)效性,不能一蹴而就,不能急功近利。建筑節(jié)能未來(lái)的發(fā)展是走綠色化進(jìn)程的道路。建筑節(jié)能不是單一的建設(shè)周期節(jié)能,是建筑的全生命周期過(guò)程,尤為重要的是運(yùn)行期間的節(jié)能,是系統(tǒng)幾十年耗能運(yùn)行的調(diào)控。所以我們說(shuō)建筑節(jié)能未來(lái)的重點(diǎn)應(yīng)更注重在運(yùn)行調(diào)控管理過(guò)程當(dāng)中的能效提升,既能保證用戶室內(nèi)的舒適度或工藝要求,同時(shí)能夠提高能效、減少能耗,這樣才能達(dá)到真正的節(jié)能效果??傊?,建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的研究對(duì)我們來(lái)講是一門還有很大的提升和發(fā)展空間的課題,為了完成這個(gè)目標(biāo),作為建筑設(shè)計(jì)工作者,要努力學(xué)習(xí)先進(jìn)節(jié)能經(jīng)驗(yàn),鉆研先進(jìn)節(jié)能技術(shù),開(kāi)發(fā)利用新的節(jié)能材料,認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),不斷提高節(jié)能設(shè)計(jì)水平,真正做到全生命周期節(jié)能的綠色建筑。

參考文獻(xiàn):

[1]《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》2016年修訂

[2]《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005)

[3]《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26-2010)

[4]《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50378-2015)

[5]《城市環(huán)境規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法》,齊康,中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[6]文中表格摘自:《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26-2010)

作者:李智勇 單位:西安建筑科技大學(xué)