建筑节能在居住建筑设计中的应用

【摘 要】建筑节能是降低能耗、提高能源利用效率、保护环境的一项重大战略举措,关系到国家可持续发展战略的实施.本文结合东南沿海地区(以浙江地区为例)的气候条件和独特的资源,综合考虑建筑节能的一些技术手段,从设计的角度提出建造节能建筑的思路.

【关 键 词】建筑节能,居住房屋,建筑设计

Buildingenergyefficiencyinresidentialbuildingdesign

YuXianjin

【Abstract】Buildingenergyefficiencyistoreduceenergyconsumption,improveenergyefficiency,protecttheenvironmentamajorstrategicinitiativerelatedtotheimplementationofnationalsustainabledevelopmentstrategies.Inthispaper,thesoutheastcoastalareas(inZhejiangareaforexample)theclimaticconditionsanduniqueresources,consideringthenumberofbuildingenergy-singtechniques,fromthedesignpointofviewputforwardtheideaoftheconstructionofenergy-singbuildings.

【Keywords】buildingenergyconservation,residentialhousing,ArchitecturalDesign

近年来,随着社会经济和城市建设的飞速发展,人们开始对影响我们工作、生活的一个重要问题――能源问题,投入了更大的关注,能源问题已经成为当今可持续发展战略中的一个重要环节.尤其是建设节能型建筑已成为今后城市建设的重点发展方向,随着相关的法律、法规和标准的相继出台,建筑节能设计也已成为房屋建筑设计的重要组成部分.本文从建筑规划设计、空间布局、结构围护、环境设计四个方面论述了对建筑节能的影响.

1.建筑节能与规划设计

综合分析各方面,影响居住环境的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流通.因此,规划节能的主要方向是一方面降低太阳辐射,另一方面增强房屋建筑的自然通风效果.

在规划设计中,房子朝向、间距以及房屋之间的相互组合关系是规划节能设计的重点.为满足要求,首先要考虑的是建筑的朝向,建筑的朝向主要应与当地夏季的主导风向一致,建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置,利于自然通风,提高居住的舒适度.在建筑物的排列中应遵循南小北大、南低北高的原则.浙江省的主导风向是东南偏西北方向,也正好满足南北朝向的要求,南北朝向建筑的好处是冬暖夏凉,在夏天所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑少得多,可以节省夏季空调的用量,而在冬天时,建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反,从而节约了建筑保温所需的能耗,真正起节能作用.其次要考虑的是建筑的间距,居住房屋的间距应在满足规范日照间距要求上适当增大,有利于居住小区内的空气流通,从而使建筑物与空气的热交换加快,有效降低建筑物的温度,从而降低建筑能耗.第三,要合理安排建筑物间的组合,在满足采光、日照、防火等要求下,结合经济因素,利用建筑物的自遮挡和建筑群间的相互遮挡,减少太阳辐射对居住建筑的影响.

2.建筑节能与空间布局设计

建筑节能在空间布局设计上主要要考虑立面和平面两个方面,主要要满足通风的要求.

立面设计应注意两点.一是在建筑物的上部设置出风口,使建筑物有良好的通风效果.具体可在建筑物中部设置若干上下贯通的垂直空间,出风口应高于建筑物屋面.二是进出风口的高低要适宜.进出风口的高低决定了室内空气流动的方向,对室内环境影响很大.其高度应结合房间的实际使用功能设计,起居室、书房、餐厅要以坐姿为参考,厨房可以站姿为参考,卧室可以卧姿为参考.

平面设计应注重以下几个问题:一是尽可能地形成室内空气对流.合理安排房间的门窗位置和窗户朝向,使形成穿堂风,增加房间内的空气流动,利于室内空气更新.二是尽可能地增加进出风口面积,合理选择窗户的开启形式,有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场,提高室内舒适度.

3.建筑节能与围护设计

无论是冬季保温还是夏季隔热,都主要是通过墙、屋顶、门和窗等围护结构的传热及空气渗透.在建筑围护结构设计中主要要注意以下几点.

3.1墙体节能:

墙体是建筑护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量.现阶段浙江地区建筑外墙以240厚粘土空心砖和实心粘土砖为墙体主要材料,基本能满足节能要求.但建筑外墙有提倡使用加气混凝土砌块的趋势,这种材料虽导热系数较低,约0.2-0.3,可很大程度上降低墙体传热系数.

3.2屋面节能:

现在,许多高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点.总而言之,屋面节能措施的要点是:①屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如果选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分,②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大.这种保温芯板施工方便、低廉、不污染环境,芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性.

3.3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40%.因此,我们在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量.其主要措施有:

3.3.1控制窗墙比.窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,按照JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》的要求,对不同朝向的房屋窗墙比做了严格的规定,指出北向的窗墙比不应超过20%、东向和西向的窗墙比不应超过30%、南向的窗墙比不应超过35%.

3.3.2合理选择窗体材料.浙江地区窗框材料木、塑料、塑钢、断热铝合金优于钢、铝合金.但木、塑料非现代建筑所青睐,断热铝合金由于造价较高,使得塑钢成为应用最为广泛的窗框材料,同时采用复合层玻璃(如中空玻璃窗)等方法提高窗的节能效果.

3.3.3住宅外门及阳台门.浙江地区住宅外门及阳台门在节能设计中可采用具有保温、隔声、防盗等功能的多功能户门及夹板门等.夹板门一般中间填充玻璃棉或矿棉等作为保温材料,节能效果较好.

4.建筑节能与周围环境设计

4.1建筑绿化设计.建筑绿化在节能上的含义及作用已是众所周知的,它可以调节温度,尤其是降低夏季温度,树木枝叶形成浓荫可以遮挡太阳辐射和地面、墙面和相邻物的反射热.经过测试,夏季林地及草坪的气温要平均低于普通场地气温2~3℃.同时在中午至下午3时的升温速率四周有绿化房间明显优于无绿化房间.不同的建筑绿化布置方法对节能均能起到一定效果.如:临街绿化、楼间绿化、楼旁绿化、屋顶绿化、墙体绿化等,尤其是屋顶绿化和墙体绿化对房屋内温度有直接影响.在树种选择上以种植由高大常绿乔木与灌木组成的足够量的绿化带,从生态角度改善居住环境.

4.2建筑外遮阳设计.建筑外遮阳能有效地阻隔部分太阳光直接照射到建筑物的结构,特别是防止太阳辐射穿过窗户直接进入室内,从而有效降低室内温度,达到节能的最终目标.在实际设计中,要合理选择外遮阳方式.建筑外遮阳的设置与建筑物的朝向都有着密切的关系.对窗户遮阳而言,栅格遮阳是较好的选择,挡板式遮阳、帘式遮阳、百叶遮阳等方式对于窗户遮阳都有非常好的效果.对于建筑墙体和屋面的遮阳,栅格遮阳和绿化遮阳是较为有效的方法.同时要合理设置遮阳板,避免影响室内空气的流动速度.

4.3合理利用再生资源.太阳能、风能都是生态环保的可再生能源,如果能合理利用将是建筑节能的重要环节.建筑内部设置“太阳能烟囱”,可实现无风状态的自然通风.在建筑内部设置太阳能热水系统、空气能热水系统、太阳能供电系统,不仅能大大节约用电量,而且减少了对周围环境的污染.

【文章编号】1006-9224(2010)08-0009-02

【作者简介】俞先进(1966-),男,工程师,从事建筑工程管理.