摘 要:在現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展的進(jìn)程中,能源一直是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),因而節(jié)約能源問題應(yīng)得到各行各業(yè)的高度重視,應(yīng)當(dāng)成為全社會(huì)共同關(guān)注、共同努力的問題。國民生活水平的提高,使得建筑能耗在整個(gè)能耗中的比重越來越大。建筑節(jié)能是指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建 (改建、擴(kuò)建)、改造和使用過程中, 執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),采用節(jié)能型的技術(shù)、藝、設(shè)備、 材料和產(chǎn)品,提高保溫隔熱性能和采暖供熱、 空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率,加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理,利用可再生能源,在保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的前提下,減少供熱、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應(yīng)的能耗。
關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能 建筑能耗 設(shè)計(jì)
目前,我國建筑用能浪費(fèi)極其嚴(yán)重, 而且建筑能耗增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國能源生產(chǎn)增長的速度,如果聽任這種高耗能建筑持續(xù)發(fā)展下去, 國家的能源生產(chǎn)勢(shì)必難以長期支撐此種浪費(fèi)型需求, 從而不得不被迫組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造, 這將要耗費(fèi)更多的人力物力。在建筑中積極提高能源使用效率,就能夠大大緩解國家能源緊缺狀況, 促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的長期可持續(xù)發(fā)展。
一、建筑節(jié)能概念分析
建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分。建造過程中的能耗,包括建筑材料、建筑構(gòu)配件、建筑設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)輸以及建筑施工和安裝中的能耗;使用過程中的能耗,包括房屋建筑和構(gòu)筑物使用期內(nèi)采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家用電器、電梯和冷熱水供應(yīng)等的能耗。
我們一般把建筑節(jié)能的范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗, 因此, 通常意義上講的建筑能耗主要指建筑使用能耗。
三、建筑節(jié)能的主要技術(shù)途徑
建筑節(jié)能的主要技術(shù)途徑有兩種, 一種是減少能源總需求量; 另一種是利用新能源。
(一) 減少能源總需求量
據(jù)統(tǒng)計(jì),空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的 65%。目前,我國的采暖空調(diào)和照明用能量近期增長速度己明顯高于能量生產(chǎn)的增長速度,因此,減少建筑的冷、 熱及照明能耗是降低建筑能耗總量的重要內(nèi)容,一般可從以下幾方面實(shí)現(xiàn):
1、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)
在建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí), 根據(jù)大范圍的氣候條件影響, 針對(duì)建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征, 重視利用自然環(huán)境 (如外界氣流、 雨水、湖泊和綠化、地形等)創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候,以盡量減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴。具體措施可歸納為以下幾個(gè)方面:
⑴合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)(主要方法為:在建筑周圍布置樹木、 植被、 水面、 假山、 圍墻等);
⑵合理設(shè)計(jì)建筑形體(包括建筑整體體量和建筑朝向的確定),在建筑設(shè)計(jì)中, 原則上應(yīng)減少建筑物外表面積, 適當(dāng)控制建筑體型系數(shù), 即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比, 減少建筑面寬,以改善既有的微氣候;在建筑的平面布局方面, 朝向的選擇很重要。 冬季應(yīng)有適量的陽光射入室內(nèi),避免冷風(fēng)吹襲;夏季則盡量減少太陽直射室內(nèi)及外墻面, 并有良好的通風(fēng)。 可見, 從節(jié)能和熱環(huán)境考慮,建筑物以南北向或接近南北向?yàn)楹茫?避免東西向, 若不能都為南北向, 主要房間宜設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽的部位, 減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。
在建筑設(shè)計(jì)中, 原則上應(yīng)減少建筑物外表面積, 適當(dāng)控制建筑體型系數(shù), 即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比, 減少建筑面寬,加大進(jìn)深或增加組合體。
2、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)
建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部分(屋頂、 外墻、 門和窗、 遮陽等設(shè)施)的設(shè)計(jì)對(duì)建筑能耗與用戶所處熱舒適環(huán)境有根本的影響。一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的 3%~6%, 而節(jié)能卻可達(dá) 20%~40%。通過改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能, 在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi), 在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失, 使建筑熱環(huán)境得以改善, 從而減少建筑冷、 熱消耗。
⑴屋面節(jié)能
屋頂?shù)谋亍?隔熱是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)之一。 屋面保溫層的節(jié)能措施要點(diǎn),其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、 導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料,以免屋面重量、 厚度過大; 其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料,以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果, 如選用吸水率較高的保溫材料, 屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。
屋面隔熱降溫的方法有: 架空通風(fēng)、 屋頂蓄水或定時(shí)噴水、 屋頂綠化等。我國南方夏季日照時(shí)間長, 而且太陽輻射強(qiáng)度大,為防止大量輻射熱侵入室內(nèi),應(yīng)在屋頂設(shè)高效隔熱層, 這是減少空調(diào)耗能的一個(gè)重要構(gòu)造措施。
⑵墻體節(jié)能
墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,其功能主要是承重, 防水、 防潮、隔熱、 保溫。 一般的單一墻體材料往往難以同時(shí)滿足保溫、 隔熱要求,因而在節(jié)能的前提下,應(yīng)進(jìn)一步推廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。 復(fù)合墻體越來越成為當(dāng)代節(jié)能墻的主流。其一般做法是,用磚或鋼筋混凝土作承重墻, 并與絕熱材料復(fù)合。
⑶窗戶節(jié)能
窗戶也是薄壁的輕質(zhì)構(gòu)體,是耗熱的薄弱環(huán)節(jié)。 普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的 50%以上, 改善其絕熱性能是節(jié)能的重點(diǎn)工作之一。并且應(yīng)區(qū)別不同朝向控制窗墻比, 盡量避免東西向開大窗, 提高窗戶的遮陽性能 (可用固定式或活動(dòng)式遮陽) 。另外,要重視屋檐、 挑檐、 遮陽板, 窗簾、 百頁窗等構(gòu)造措施, 這對(duì)于調(diào)節(jié)日照、 節(jié)省能源是十分有效的, 尤其是玻璃幕墻建筑, 必須考慮良好的遮陽、 遮光條件。
3、提高終端用戶用能效率
高能效的采暖、 空調(diào)系統(tǒng)與削減室內(nèi)冷熱負(fù)荷的措施并行, 才能真正地減少采暖、 空調(diào)能耗。 首先, 根據(jù)建筑的特點(diǎn)和功能, 設(shè)計(jì)高能效的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng), 例如: 熱泵系統(tǒng)、 蓄能系統(tǒng)和區(qū)域供熱、 供冷系統(tǒng)等。 然后, 在使用中采用能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督和調(diào)控室內(nèi)的舒適度、 室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況。
(二) 利用新能源
在節(jié)約能源、 保護(hù)環(huán)境方面, 新能源的利用起至關(guān)重要的作用新能源通常指非常規(guī)的可再生能源, 包括有太陽能、地?zé)崮堋?風(fēng)能、 生物質(zhì)能等。
⑴太陽能
太陽能是常被建筑利用的可再生能源,它資源豐富,既可免費(fèi)使用,又無需運(yùn)輸,對(duì)環(huán)境無任何污染。太陽能與建筑結(jié)合為人們有效利用可再生能源提供了一個(gè)理想途徑。主動(dòng)式太陽能建筑通過高效集熱裝置來收集獲取太陽能,然后由熱媒將熱量送人建筑物內(nèi)的建筑形式。而太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍,由于將太陽能轉(zhuǎn)化為溫度不太高的熱水,只要用簡單的裝置即可實(shí)現(xiàn),因而被廣泛采用。太陽能熱泵采暖系統(tǒng)是利用集熱器進(jìn)行太陽能低溫集熱,然后通過熱泵,將熱量傳遞到溫度為35℃~5o℃的采暖熱媒中去。被動(dòng)式太陽能建筑指太陽能向室內(nèi)的傳遞不借助于機(jī)械動(dòng)力,而完全由自然的方式傳遞。
⑵地?zé)崮?nbsp;
由于較深的地層在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度,遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度,又低于夏季的室外溫度,因此可以利用地內(nèi)的能量來為人類服務(wù)。目前應(yīng)用最多的是地源熱泵。它可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙,且效率更高。此外,冬季通過熱泵把大地中的熱量升溫后對(duì)建筑供熱,同時(shí)使大地中的溫度降低,即蓄存了冷量,又可供夏季使用;夏季通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地,對(duì)建筑物降溫,同時(shí)在大地中蓄存熱量以供冬季使用。大地起到一個(gè)蓄能器的作用,進(jìn)一步提高空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。
⑶風(fēng)能
利用風(fēng)能可以發(fā)電,同時(shí)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式降溫。建筑上一般采用小型或微型風(fēng)力發(fā)電機(jī),只要有能使樹葉搖動(dòng)的微風(fēng)就能使發(fā)電機(jī)工作。它非常適合夜間建筑亮化照明等用途。建筑的自然通風(fēng)可以改善室內(nèi)熱舒適和空氣質(zhì)量。夏季,利用自然通風(fēng)進(jìn)行被動(dòng)式降溫可減少空調(diào)能耗,防止“建筑綜合癥”的發(fā)生,而冬天則可以驅(qū)除室內(nèi)多余潮氣和污染物,以減少采暖能耗。
四、結(jié)束語
總之,建筑節(jié)能是一項(xiàng)全方位的綜合性的系統(tǒng)工程,建筑節(jié)能研究是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題,涉及方方面面的問題。因此在設(shè)計(jì)中要多研究、多嘗試、多積累、多總結(jié),在有限的條件下將建筑功能與藝術(shù)和技術(shù)更好地結(jié)合,使建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都能體現(xiàn)出既符合建筑學(xué)原理,又符合節(jié)能原則的優(yōu)秀建筑。