淺談建筑物設(shè)計中的節(jié)能問題
關(guān)鍵詞: 建筑物設(shè)計,建筑物節(jié)能,節(jié)能設(shè)計
一、建筑物節(jié)能的重要性
當前，世界范圍內(nèi)的煤炭、石油、天然氣三種傳統(tǒng)能源正日趨枯竭，人類在以后將不得不轉(zhuǎn)向開發(fā)成本較高的水利、生物能、風力、地熱、太陽能以及核能，而我國在能源方面面臨的問題更嚴重。我國的能源發(fā)展主要有四大問題：①人均能源擁有量和儲備量較低;②能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，約占75%。全國年煤炭消耗量已超過1 3億噸;③能源資源地區(qū)分布不均，主要表現(xiàn)為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的能源短缺與農(nóng)村商業(yè)能源的供應不足，由此造成西氣東送、北煤南運和西電東送;④能源的利用效率較低，能源終端利用率僅為33%，這比發(fā)達國家要低1 0%。同時，隨著城市建設(shè)高速發(fā)展，我國建筑物能耗正逐年大幅度上升，已達到全社會能源消耗的32%，再加上每年的房屋建筑物材料能耗約1 3%，現(xiàn)在建筑物總能耗已經(jīng)達到了全國能源消耗總量的45%。當前我國建筑物面積約為400億m2，其中絕大部分是高能耗建筑物，并且每年新建的建筑物近20億m2， 95%以上仍然是高能耗的建筑物。如果我國繼續(xù)實行節(jié)能水平比較低的設(shè)計標準，將會留下很沉重的能耗負擔與治理困難。因此建筑物行業(yè)的全面節(jié)能是勢在必行。全面的建筑物節(jié)能將有利于促進能源資源的節(jié)約與合理利用，并緩解我國能源資源供應和經(jīng)濟社會發(fā)展之間的矛盾;有利于循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展;有利于保護環(huán)境、保障國家的能源安全、提高人民群眾的生活質(zhì)量和科學發(fā)展觀的貫徹落實。
三、在建筑物設(shè)計中貫徹建筑物節(jié)能
1.整體和外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計
建筑物整體和外部環(huán)境的設(shè)計是在綜合分析建筑物周圍的氣候環(huán)境后，通過選址、規(guī)劃以及外部環(huán)境與體型的朝向等設(shè)計，使建筑物能夠獲得一個較為良好的外部微氣候環(huán)境，來實現(xiàn)節(jié)能降耗。
(1)合理的選址
建筑物的選址主要是由當?shù)氐耐临|(zhì)、氣候、地形、水質(zhì)和周圍環(huán)境條件等綜合狀況來確定。在建筑物設(shè)計中，不僅要使建筑物在整個生命周期中保持較為適宜的微氣候環(huán)境，以為建筑物節(jié)能來創(chuàng)造條件，還要不破壞整體環(huán)境的平衡。
(2)合理的外部環(huán)境設(shè)計
在確定建筑物位址之后，應當研究其微氣候特征。依據(jù)建筑物功能需求，應該通過外部環(huán)境設(shè)計來改善微氣候環(huán)境，并創(chuàng)造建筑物節(jié)能的環(huán)境，主要方法包括:①在建筑物的周圍合理布置植被和樹木，既可以有效地凈化空氣、遮擋風沙，還能降噪、遮陽，減少空調(diào)能耗;②創(chuàng)造人工的自然環(huán)境，例如在建筑物的附近建造水面，利用水平衡環(huán)境溫度、減少風沙和收集雨水等。
(3)合理的體型設(shè)計和規(guī)劃
合理的體型設(shè)計和建筑物規(guī)劃能有效適應惡劣的微氣候環(huán)境。包括對建筑物體型、建筑物整體體量和建筑物日照、建筑物形體組合和朝向等方面的確定。對沿海濕熱的地區(qū)，引入自然通風能有效的實現(xiàn)節(jié)能，在規(guī)劃布局方面，可以通過建筑物背陰面和向陽面形成不同氣壓，即便在風也能形成通風，在建筑物體型的設(shè)計上形成風洞，使自然風在里面回旋得到很好的通風效果，以此達到節(jié)能的目的。朝向和日照選擇的原則是冬季獲得足夠的日照同時避開主導風向，夏季利用自然通風同時防止太陽輻射。但建筑物的方位、朝向和建筑物總平面的設(shè)計應該考慮多種因素，建筑物受地形、社會歷史文化、道路、城市規(guī)劃、環(huán)境等條件制約，要想讓建筑物物的朝向均能滿足夏季防熱與冬季保溫是比較困難的。因此，只能權(quán)衡各個因素，找一個平衡點，選擇這一地區(qū)建筑物最佳朝向與較好朝向，應盡量避免東西向太陽曬。
2.單體節(jié)能設(shè)計
單體節(jié)能設(shè)計，主要通過對建筑物物各部分節(jié)能構(gòu)造設(shè)計、建筑物內(nèi)部的空間合理分隔設(shè)計，和一些新型建筑物物節(jié)能材料與設(shè)備的設(shè)計和選擇等，更好的利用建筑物物外部的氣候環(huán)境條件，來達到節(jié)能以及改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的目的。
(1)建筑物各部位節(jié)能構(gòu)造設(shè)計
建筑物各部位節(jié)能構(gòu)造設(shè)計，除了滿足其作為建筑物基本組成部分的要求外，通過對建筑物的各部位(樓板、屋頂、門窗、墻體、梁柱等)的結(jié)構(gòu)、造型、材料等方面進一步優(yōu)化設(shè)計，充分的利用建筑物材料自身特性，減少能耗并改善室內(nèi)的微氣候環(huán)境，達到節(jié)能的效果。具體講有以下四個方面：
1)屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計。屋頂是建筑物和室外大氣接觸的重要部分，也是建筑物室內(nèi)和外部空間發(fā)生能量交換，造成室內(nèi)的能量損失的重要部位之一。通常我們主要采取以下幾種節(jié)能措施:①屋面設(shè)保溫層;②采用坡屋頂;③根據(jù)不同地區(qū)的需要，設(shè)置保溫隔熱屋面，包括蓄水屋面、架空隔熱屋面、種植屋面等。
2)樓板的節(jié)能設(shè)計。主要是利用樓板結(jié)構(gòu)的中空空間，及對房間頂板吊頂造型設(shè)計利用。例如將循環(huán)水管布置在預制樓板的中空孔內(nèi)或者現(xiàn)澆板面上，這樣，夏季可利用冷水循環(huán)來降低室內(nèi)溫度，冬季則利用熱水循環(huán)來取暖。
3)建筑物外圍墻體的節(jié)能設(shè)計。墻體是建筑物的室內(nèi)和外部空間接觸面積大，容易造成室內(nèi)的能量損失的部位。墻體的節(jié)能設(shè)計，除適應不同地區(qū)獨特的氣候條件，做好墻體保溫、隔熱、防潮等措施外，還要體現(xiàn)在改善微氣候環(huán)境的特殊構(gòu)造上，例如被動式太陽房內(nèi)各種蓄熱墻體例如水墻設(shè)計、寒冷地區(qū)夾心墻體設(shè)計和國外采用較多的導風墻體設(shè)計。
4) 建筑物圍護結(jié)構(gòu)細部的節(jié)能設(shè)計。建筑物圍護結(jié)構(gòu)細部的節(jié)能設(shè)計對建筑物的整體節(jié)能也是非常重要的，應從以下幾個各部位著手:①熱橋部位應當采取可靠的保溫和“斷橋”措施，熱橋部位主要是指建筑外的維護結(jié)構(gòu)中傳遞熱量較快的鋼筋混凝土柱、梁、架空樓板等部位;②外墻出挑構(gòu)件和附墻部件，如雨罩、陽臺、靠外墻陽臺欄板、附壁柱、空調(diào)室外機擱板、凸窗和裝飾線等均應當采取保溫和隔斷熱橋措施;③窗口外側(cè)的四周墻面應當進行保溫處理;④門、窗框和墻體之間的縫隙，應當采用高效保溫材料來填堵;⑤門、窗框四周和抹灰層之間的縫隙，應采用保溫材料與嵌縫密封膏密封，以避免不同材料的界面開裂，影響門、窗熱工性能;⑥使用全玻璃幕墻時，隔墻和樓板或梁與幕墻間的間隙，應當填充保溫材料。
3.建筑物節(jié)能材料的選用
合理的選用建筑物節(jié)能材料是全面實現(xiàn)建筑物節(jié)能的一個重要方面。建筑物材料的選擇應當遵循經(jīng)濟、健康、高效和節(jié)能的原則。一方面，隨著科技發(fā)展，大量新型高效材料不斷被研制出來并且應用到建筑物設(shè)計中，起到了很好的節(jié)能作用。如新型的保溫材料、防水材料在屋面、墻體構(gòu)造中的應用，起到了很好的保溫防潮的效果;新型的隔熱玻璃與框體材料在建筑物外門窗中的應用，起到了很好的隔熱降耗效果;使用可調(diào)節(jié)鋁材遮陽板，達到了遮陽的目的。而另一方面，應結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，發(fā)掘一些地方性節(jié)能材料，以更好地應用在建筑物節(jié)能中。
5.結(jié)語
我國的建筑能耗占據(jù)著能源總消耗量的很大一部分，建筑行業(yè)的節(jié)能勢在必行。而建筑設(shè)計是很重要的一個環(huán)節(jié)。建筑設(shè)計應當結(jié)合當?shù)氐膶嶋H條件例如氣候條件和地理環(huán)境，按照國家節(jié)能政策與節(jié)能標準的規(guī)定，從傳統(tǒng)民居中吸收營養(yǎng)，充分利用地方材料，從建筑物的整體與外部環(huán)境、建筑物單體設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)的整體以及細部構(gòu)造設(shè)計等方面入手，進行全方位的節(jié)能設(shè)計。
參考文獻：
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