节能技术在现代建筑空间设计中的重要作用

    摘要:我国是世界上最大的发展中国家,近年来,我国正进入大规模建筑的时代,节约能源成为今后建筑发展的必然趋势。为了贯彻实施可持续发展观,从根本上缓解我国经济发展与能源资源供应的矛盾,必须提倡建筑节能,保证我国能源资源的合理利用与节约,实现经济的可持续发展。本文在建筑节能的基础上,对建筑空间的设计及建筑节能进行了初步探索。

  关键词:建筑工程,空间,节能设计

  0前言

  在现代建筑工程中,所谓建筑节能就是指建筑在选址、设计、建造和使用的过程中,通过合理的规划设计提高制冷、通风、照明、采暖、给排水及管道系统的运行效率,利用节能型的建筑材料和可再生能源降低建筑能源的消耗,实现能源合理有效地利用,以及加强建筑物节能设备的运行管理,执行建筑节能标准,保证建筑物室内热环境质量和使用功能。建筑节能的主要途径有墙体节能、屋面节能、夜间通风、门窗节能、利用太阳能等。

  1当前我国的建筑耗能情况

  我国的节能工作起步相对比较晚,我国建筑采暖耗热量跟和气候条件接近的发达国家相比:外窗为人家的1.5~2.2倍,外墙为4~5倍,门窗透气性为3~6倍,屋顶为2.5~5.5倍,总耗能是发达国的3~4倍。跟他们相比,我国的能源浪费比较严重。而造成这种能源浪费比较严重的原因是,首先节能意识比较淡薄,在建造房屋时,极少考虑房屋建成后的使用过程中的日常运行能耗,只在乎初始投资,不重视建筑节能,而且初始的房屋设计不合理,保温标准偏低,致使能源的大量流失和浪费。如果我国继续这样发展,建筑能耗将给我国的经济造成负担。

  2建筑空间的节能设计

  (1)选址的合理设计

  建筑规划阶段,建筑选址既要考虑当地的土质、气候、地形、水质及周围环境条件等多种因素,又要考虑建筑的体量、间距、朝向、体型、绿化配置等因素对建筑节能的影响。建筑物最好以南北方向,这样冬天阳光能够射入屋内,减少围护结构的散热;夏天则通风好,减少太阳直射,这样能够使建筑物在整个生命过程中保持适宜的气候环境,同时又不破坏整体生态环境的平衡,实现了建筑节能。

  (2)外部环境的合理设计

  在建筑物选址确定之后,应根据其微气候特征,利用周围的自然条件,满足建筑功能的需求,改善区域环境的微气候。例如在建筑周围适当的布置树木、花草、植被,既能美化环境,又能有效地净化空气、遮挡风沙,而且到了夏天还能遮阳,降低环境的温度以及减少噪音;另外还可以制造人工环境,比如国外就有在建筑南边建造游泳池,利用水来平衡环境温度。冬天水面可以反射太阳光,增加温度;夏天水可以湿润周围的空气,也是一项节能措施。

  (3)体型的设计和合理规划

  合理的建筑规划和体型设计包括对建筑体型、建筑日照、建筑整体体量、建筑形体组合及朝向等方面的确定。必须使建筑物能有效地适应当地恶劣的微气候环境。比如沿海地区,气候湿热,最重要的节能措施就是在建筑体型设计上利用建筑的背阴面与向阳面的不同气压,形成风洞,引入自然通风,使自然风在风洞中回旋,即使在无风时也能形成通风,得到良好的通风效果,从而达到节能的目的。而蒙古包在风沙比较多的气候草原地区,它圆锥形屋顶,圆形平面能够抵御风沙、减少建筑的散热面积,有效地适应草原的气候。另外还应注意建筑间距及减少建筑物的外表面积,适当的控制建筑体形系数。

  (4)建筑各部位的节能设计

  首先是屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的最重要部分,为了实现屋顶保温、隔热等功能,一般采用坡屋顶或者设置保温隔热屋面;其次楼板层的节能设计,这个主要是利用楼板层结构中空空间,可将循环水管布置在其中,然后对楼板吊顶造型加以设计。这样就能够冬季利用热水循环取暖,夏季利用冷水循环降低室内温度;最后建筑物围护结构细部的节能设计,建筑围护细部的节能设计对建筑物的整体节能非常重要。可以在热桥部位采取可靠的断桥与保温措施;门、窗框和墙体之间的缝隙要采用高效保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂,留下缝隙,影响门、窗的热工性能;外墙出挑构件(如空调室外机搁板、凸窗、靠外墙阳台栏板、阳台、)和附墙部件(如附壁柱、装饰线)等适宜采取隔断热桥和保温措施;全玻璃幕墙的隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙,应填充保温材料。

  (5)建筑空间的合理设计

  合理的空间设计是既要充分满足建筑物的使用功能,又要对通过对建筑空间进行合理平面分隔及竖向分隔,达到改善室内采光、保温、通风等微气候环境节能的目的。

  3节能途径

  (1)墙体的节能

  墙体是建筑外围护结构的主体,主要功能为防水、承重、隔热、防潮和保温。因此墙体所用材料的保温性能直接关系到建筑的耗热量。我国墙体所有的材料主要为实心粘土砖,而单一墙体用料一般很难同时满足隔热和保温要求。当今在节能的前提下,复合墙体越来越受到人们的青眯,因此,在建筑设计上要进一步推广和运用空心砖墙及其复合墙体技术。另外,在具体的设计中,应根据墙的不同朝向,采用不同的传热系数,在每面墙上增加不同厚度的保温层。

  (2)窗户的节能

  ①控制好窗户和墙的比例,尽量避免东西方向开大窗;②加强住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透消耗热能;③改善住宅门窗的保温性能,提高窗户的遮阳功能;④选择合适的玻璃或者在窗户外贴透明的聚酯膜。

  (3)屋面的节能

  屋面节能措施主要有:

  ①屋面保温层不适宜选用导热系数较高、密度较大的保温材料;②屋面保温层不适宜选用吸水率比较大的保温材料,防止屋面湿作业时保温层因大量吸水而降低保温效果。目前,高效保温材料已经开始广泛应用于屋面,大多数采用膨胀珍珠岩、玻璃棉、岩棉等松散材料作为屋面的保温层的做法,这样就提高了屋面的隔热保温性能,防止了大量辐射的侵入,减少了空调的耗能。而且这种保温材料价格低廉、便于施工,也不污染环境;使保温工程更好地发挥。

  (4)利用太阳能

  地球拦截的太阳辐射能相当于当前全球电力消费量的1 500倍。而在现有的经济条件和技术下可供开发利用的太阳能,只占了其中很小的一部分。因此,开发和利用太阳能有着巨大的潜力。在建筑上利用太阳能的主要方式有:太阳能供热水、被动式太阳能采暖、太阳能发电以及主动式太阳能采暖与空调等等(如图1所示)。我国太阳能资源相当丰富,如果充分的利用这些太阳能资源,不但可以大大地节省常规能源,而且完善了城市化建设的节能。

  

  (5)利用夜间通风

  夜间通风的原理就是只要室外空气温度比室内空气温度低,就可以在夜间引入室外的冷空气,通过建筑维护结构的蓄热材料与冷空气接触换热,冷却建筑材料,达到降温的目的。夏天人们为了获得舒适的室内环境,一般都需要空调制冷,而此时夜间室外空气温度要比白天低得多,此时的室外冷空气就是可利用的自然冷源,正好可以利用夜间室外的冷空气进行通风,降低室内温度,实现节能。

  (6)采暖系统及空调系统的节能

  (7)提高围护结构节能的科技含量

  围护结构的热传导和冷风渗透是造成建筑物的能耗的最主要的2个因素。试验证明,建筑采暖热耗的1/3以上都是住宅围护结构消耗的,很明显,假如我们加强建筑围护结构的保温热性能,就可以减少夏季室外传入室内的热量和冬季室内传出室外的热量,从而也减少了空调为保持室内舒适环境所提供的采暖和制冷能量,降低了能耗。此外,还要考虑建筑围护结构的热容性和吸热性指标,从墙体、窗户、顶、门等围护结构入手,在设计中找出他们的经济热阻,重视其热工特性。

  (8)合理地选用建筑节能材料

  4结语

  建筑节能既是一项全方位的综合性的系统工程,又是一项长远而且艰巨的任务。我国的建筑节能有着巨大的潜力,我们要根据我国的国情,建立建筑节能体系,从规划、设计、建筑、绿化等方面充分利用现有的资源,寻求人与环境、节能、经济之间的最佳平衡;加强建筑科学技术各学科间的协作、配合,逐步完善建筑节能设计标准;提高建筑节能意义的宣传,强化全民的节能意识,鼓励节能;从建筑节能立法开始,认真贯彻执行国家的建筑节能文件;尽可能地利用环境资源,提高资源利用率,限制建筑耗能,创作既符合建筑学原理,又符合节能要求的优秀建筑。为中国建筑业、能源业做出贡献,同时也促进我国经济的可持续发展。

  参考文献:

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