略谈建筑节能设计的要点及趋势.doc

1、1略谈建筑节能设计的要点及趋势摘要：随着技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。全世界近 30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界的可持续。因此，能源将成为本世纪的热门话题，我们必须从可持续发展的战略出发，使建筑尽可能少地消耗不可再生资源，降低对外界环境的污染，并为使用着提供健康、舒适、与和谐的工作及生活空间。 关键词：建筑节能；设计；要点；前景 Abstract: As the technology change rapidly, the energy shortage has been ignored, saving energy h

2、as been paid more attention in the world, in China is no exception. If things go on like this in the building, nearly 30% of the energy consumption of the whole world, will seriously affect the sustainable world. Therefore, energy will become a hot topic in this century, we must start from the susta

3、inable development strategy, make the building to minimize the consumption of non-renewable resources, reduce environmental pollution, and to provide healthy, comfortable, and harmonious working and living space for the use of. Key words: energy-saving building; design; points; prospect 2中图分类号：TU2 文

4、献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 一、整体及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.合理选址 建筑选址主要是根据当地的气候、地质、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。 2.合理的外部环境设计 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

5、能的有利环境,主要方法为: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;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作用。 3.合理的规划和体型设计 合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。 3日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向均满足夏季防热和冬季保温

6、是困难的,因此,只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出这一地区建筑的最佳朝向和较好朝向,尽量避免东西向日晒。 二、单体的节能设计 单体的节能设计,主要是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计,以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等,来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件,以达到节能和改善室内微气候环境的效果。 1.屋面空间绿化 屋面空间绿化指利用绿色植物具有的光合作用能力，在不同的地区，针对太阳辐射的差异，选择不同品种的植物进行屋面种植。绿色植物的种植不仅可以避免太阳光直接照射屋面，而且由于植物本身对太阳光的吸收利用、转化和蒸腾作用，大大降低了屋顶的室外综

7、合温度。同时利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，可以降低内表面温度，从而减轻了对顶楼的热传导。有资料显示，种植屋面的内表面温度比其他屋面低2.8-7.7 。在炎热的夏季，从屋面进入室内的热量占总围护结构的热量的 70% 以上，实施绿化的屋面外表面最高温度可以比不绿化的屋面外表面最高温度低 20 以上。同时，屋面绿化若在城市中大量应用，可以使整个城市成为高低错落的大花园，降低噪声，提高节能率，改善生4态环境。 针对屋面绿化荷重较地面绿化小的特点，宜采用轻质材料作为种植土，目前一般采用草炭腐殖土、珍珠岩、蛭石等。覆土层厚度必须严格按照设计执行，种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC 等以减

8、轻荷重，防止覆土荷重超过允许值使屋面钢筋混凝土板产生塑性变形裂缝，从而造成渗漏。由于屋面绿化的特殊性，种植层的厚度受到限制，植物的配植要求以耐热、抗风、耐旱、耐贫瘠且浅根系的多年生草本、匍匐类、矮生灌木植物为宜，如彩叶草、三色堇、假连翘、鸭跖草、麦冬草等。还要注意保护屋面防水层，一是选择根系不发达的植物;二是选择耐根系穿刺的防水层，如铝合金卷材高密度聚乙烯土工膜等。同时防水层应上翻超过土层 15 cm 以上，且屋面应形成适当的坡度，以利于及时排除积水。高大的树木和水池等集中荷载应放在柱子或承重墙的位置上，有利于荷载的直接传递。 2.建造内保温复合节能墙体 复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材

9、料或某些新型墙体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。 (1)墙体结构层：系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。 (2)空气层：空气在 0时导热系数为 0024VV/(mk)。在 255时为 00256W/(mk)，即使在 200的情况下仍有 00：384 W/(mk)。由此可见，空气也是一种优良的保温材料。因此，在建5筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热。而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能，因为一般外侧墙有吸水能力，而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。可被结构材料吸入且

10、不断向室外转移和散发。 (3)保温隔热层：这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机 金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。 (4)保护层：主要功能是防止保温层受破坏，并阻止室内水蒸汽侵入保温层。出于防火、抗冲击和环保等方面的考虑，宜选用 A 级无机防火板为保护层材料。 (5)饰面层：由于 A 级无机防火板具有优良的表面亲和特性，所以各种饰面材料均可使用，选用的内墙涂料和粘贴瓷砖都有良好的效果。 结合各地的气候和地理环境，借鉴各方面成功和失败的经验，在优化组合的基础上开发的墙体内保温板，具有保温、隔热、隔音、防潮抗冲击、抗震、呼吸等功能，已在工程

11、中应用。 3.门窗节能 外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为 1/3，冷风渗透为 1/3，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，采用适当的窗墙面积比，增加窗玻璃层数，采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。其节能措施有：? (1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面6单元面积的比值， 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。? (2)提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料

12、(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。? (3)改善住宅门窗的保温隔热性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷、热桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，低辐射玻璃;合理地设计可开启的窗扇面积，保证南方地区室内自然通风和降低北方地区室外冷风的直接渗透。? (4)设置“温度阻尼区” 。所谓温

13、度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在北方地区住宅中，将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，楼梯间设计成封闭式的，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。? 4.充分利用太阳能资源 太阳能作为一种天然的洁净能源，也是居住建筑设计上广泛推广的7节能设计之一。从近年来的能源使用和发展情况来看，煤、电、油的供应紧张已经不容忽视，太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”发展。特别是太阳能热水器经过 20 年的发展，产品的生产研发技术日臻成熟，越来越受到消费者的青睐。另外，从使用

14、效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看， 太阳能热水器也具有较大的成本优势。然而由于各方面原因，目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主，存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中，在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置，特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用，就可以大大节省常规能源，也是建筑节能的发展方向。 三、节能建筑新趋势 1. 资源回收利用 美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。他的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量;用依靠风力发电机和太阳能电池;用水是从

15、屋檐流下来经过处理的雨水;粪便和污水则流入一个堆肥坑里，经过发酵后供花园施肥使用。美国一家建筑公司用挥手的垃圾建筑房屋，墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的;屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的;所用的板材为锯末和碎木料加上 20%的聚乙烯制成;而旧报纸、纸板箱则成了屋面的主要原料，并作为墙面的绝缘体。美国国立资源保护委员会总部则是以废旧回收物品的再生资料为主要材料建筑的绿色办公室。它的墙壁是由麦秸杆压制并经过高加工而成，8地板由废玻璃制成，办公桌由废旧报纸与黄豆渣制成。另外，它还设有很大的窗户，这样办公室内非常明亮，从而可节约电力 30%。日本 1997年建成了一栋实验型“健康住宅”

16、。除了整个住宅尽可能选择对人体无害的建筑材料外，墙体还被设计成双重结构，每个房间建有通风口，整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用，其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃，从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的挥手利用，不仅能变废为宝，而且减少了环境污染，节约了能源。 2. 新能源开发利用 德国建筑师塞多。特霍尔建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动 3cm 的速度随太阳旋转。当太阳落山后，该房屋便反向转动，回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房

17、屋太阳能发电功率的 1%，而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的 2 倍。德国还有一个零能量住房，所需能量 100%靠太阳能。零能量住房向南开放的平面被设计成扇形平面，可以获得很高的太阳能辐射能。墙面采用储热能力较好的灰沙砖、隔热材料和装饰材料，阳光透过保温材料，热量在灰沙砖墙中存储起来。房屋白天通过窗户由太阳来加热，夜间则通过隔热材料和灰沙砖墙来加热。 3. 纸建筑 用纸做结构材料不仅可以减少建筑物的重量，加快施工速度，降低成本;而且建筑物拆除后。纸可以重复利用，对节约资源、环境保护亦有9好处。世界上目前已有一些用纸结构建造的临时性和半临时性的建筑。位于瑞士某地的纸塔是轻型建筑中

18、一个有意义的例子，该塔外径 13cm，高 33cm，1992 年建成，已成为瑞士当地的标志性建筑物。整个塔所用的材料纸板占 79.26%,木材占 20.22%,钢材占 0.52%,为建筑使用可降解性材料开辟一条“绿色”通道，因此，它们被人们誉为“绿色建筑”典范。2000 年世博会，日本馆是一座世博会期间使用的临时性纸建筑，会后其大部分材料可以回收利用。它以材料和结构的特性为主题，关注资源和环保问题。它采用回收加工的纸建成拱筒形的结构，由 12.5cm 粗的纸管网状交叉而成,弧形屋面和墙身材料也是织物和纸膜.该馆长 72cm，宽32m，最高处达 15.5m，面积 3600?。白天，自然光经过半透

19、明纸窗的过滤结构成柔和?宜人的室内光环境;夜晚，纸窗又是神奇光影的“屏幕” 。在世博会展馆里，自然光透过防水的织物和纸膜构成的屋顶照射到室内，造成一片富有日本风情的空间环境。日本馆反映了日本人普遍具有的生态与环境意识，这种纸品构筑物的意义不仅仅在于环保节能，更重要的是为解决人类居住问题提供一条快捷的途径。 四、结束语 随着全球能源问题的日益严峻和“可持续发展”理念在国内的推广，建筑节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。我们从建筑的设计方面着手，合理规划，科学部署，减少建筑物的能耗，积极利用可持续能源并减少资源的浪费。 参考文献： 1沈致和.住宅节能原理与设计M.合肥：安徽科学技术出版社，102006. 2邱永亮,朱菊梅.住宅建筑节能优化设计的探讨.山西建筑.2005