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运用节能技术,搞好建筑节能设计与策划

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摘 要:

关键词:
  随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,已达全社会能源消耗量的1/4以上,加上每年房屋建筑材料生产能耗约16%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的48%。我国现有建筑面积为600多亿m2,绝大部分为高能耗建筑,且每年新建建筑近30亿m2,其中90%以上仍为高能耗建筑,建筑行业开展全面节能势在必行,开展建筑节能研究工作意义重大。
一、建筑外部环境的节能设计
  建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计,使建筑获得一个良好的外部微气候环境,达到节能的目的。
  1、外部环境设计
  建筑选址主要是根据当地气候、土质、水质、地形、及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件,同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
  在建筑位址确定之后,应研究其微气候特征。根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境,主要方法为:①在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪;②创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。
二、建筑节能设计分析
  建筑节能设计就是从分析地区的气候条件出发,将建筑设计与建筑微气候,建筑技术和能源的有效利用相结合的一种建筑设计方法,也就是说在冬季最大限度地利用自然能来取暖,多获得热量和减少损失;夏季最大限度地减少得热和利用自然能来降温冷却。体型系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0(m2)和其所包围的体积V0(m3)之比值。也就是说,单位建筑空间的外表面积越大,体形系数越大,就越高,反之亦然。因此,在考虑节能设计时,建筑平面外形不宜凹凸太多,力求完整,避免因凹凸太多增大而提高体形系数。在所有几何形体中,球面体体形系数最小,同等条件下能耗最低。控制窗墙比:窗墙比就是建筑外窗总面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗户要好。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占外围护结构得失热量的40%左右,因此《民用建筑节能设计标准》对不同地区、不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,设计时应严格执行。
三、住宅节能策划
  体型系数为建筑外表面积与建筑体积之比,体型系数越大,说明在建筑面积一定时,外墙外表面积越大,体型越复杂,为满足保温要求所需保温层的厚度越大。但体型系数越小,建筑外形相对就越简单,建筑师在建筑形体上的发挥余地越小,某种程度上将限制建筑师设计创作的发挥。一般情况下建筑形体应尽可能做到简单规则,体型系数一般不超过0.3为宜。若建筑师主要通过体型丰富建筑形象,或由于功能、建筑面积、户型等需要有较复杂的外形,体型系数也不易超过0.35。这一系数应该为多数建筑师所接受,也能为建筑师创作留下较大空间,节能设计也能保证在一个正常的、合理的范围之内。
  通过对住宅建筑节能计算研究和分析,在屋面保温层厚度一定时,墙身保温层厚度的增加,与耗热量指标值的减小之间并非呈线性关系递减。而是保温层厚度越小,对耗热量指标影响越大,耗热量指标降低速度越大。随着保温层厚度的增加,这种影响在逐渐减弱。当厚度增加至100以上时,每增加10mm,耗热量指标降低3.4%以下,说明这时厚度的增加对建筑节能的影响非常有限。
  对同一栋房屋,墙身保温层厚度一定时,增加屋面保温层厚度,建筑耗热量,指标降低。从不同住宅数据分析结果来看,随着屋面保温层厚度的增加,房屋耗热量指标降低百分值逐渐减小,说明屋面保温层厚度的增加对建筑耗热量指标影响仅在0.4%以下。同时,保温层厚度的增加不会增加屋面荷载重量,增加施工难度等。从这些数据说明,屋面保温厚度的非特殊情况应不超过110mm较为有利。建议选用45—48mm之间保温层厚度。
  建筑外窗是建筑维护结构的重要元素,同时也是冬季保温和夏季隔热最薄弱的部分。住宅建筑窗墙面积平均百分比一般在0.16—0.18之间。尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但其散热量通常是墙体的5—6倍。门窗耗热量指标要占到房屋热量指标的14—15%。其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/33,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙两种比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、遮阳板、设置“温度阻尼区”等措施来提高门窗的保温隔热性能。外门和外窗靠墙部位缝隙,应采用高效保温材料填堵,不得采用普通水泥浆补缝。窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和密封膏密封,避免不同材料界面形象影响窗户的热工性能。
  空气渗透耗热量指标占房屋耗热量指标的26—29%。空气渗透耗热量指标主要与建筑体积与采暖面积有关。住宅建筑采暖面积与建筑面积之比一般在0.85-0.9之间。建筑体积一定时,采暖面积越大,空气渗透耗热量指标越小。就居住建筑来说,非采暖面积包括非采暖楼梯间、阳台、非采暖地下室、底层商店等。减小这些面积以及对这些部分进行采暖设计有利于空气渗透系数的降低,对于房屋保温及节能设计有利。因此做好该方面的设计,合理确定该部分面积以及该部分是否进行采暖设计应结合节能进行综合分析。
  地面耗热量指标占房屋耗热量指标的7-9%,也是节能设计不容忽视的一个方面。设计师应重视地面保温节能设计,尤其是周边地面的保温处理。实际工程中,地面的保温设计及保温构造往往不被重视,计算时考虑得多,保温构造措施采取的少。分析原因,一是职能部门重视不够,重视墙体忽视地面。二是图审部门往往对设计中地面保温构造审核不严。三是企业考虑成本因素。所以要改变这一现状,只有政府、图审机构严格按程序处理,加强对设计部门图纸审核、企业监管,就能从根本上解决这一问题。建筑节能研究是建筑可持续发展的重要研究课题。全面的建筑节能是一项系统工程。在策划、实施过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节。作为设计行业的人员,在对建筑进行节能设计的同时,我们应根据当地资源条件,因地制宜,就地取材,合理利用。并且应建立寿命周期成本观念,按建筑寿命50年内发生的各项费用,取其总和较低者作为选取决策的依据,不应考虑一次消费最低者。同时,更应重视综合设计过程这个新观念,在方案之初即组织相关专业工种介入,统筹考虑相互影响,寻求合理的解决方案。

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