段燕榮(湖南省第四工程有限公司,湖南 長沙 410119)
?
建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考
段燕榮(湖南省第四工程有限公司,湖南 長沙 410119)
建筑節(jié)能對于促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用,緩解我國能源供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的矛盾,加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展,有著舉足輕重的作用,是保障能源安全,保護(hù)環(huán)境,提高人民生活質(zhì)量,落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的一項(xiàng)重要舉措。本文主要闡述了建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
建筑;環(huán)保;節(jié)能;外墻;屋頂
節(jié)能建筑主要是在保證舒適度的條件下,降低建筑的能耗。為了達(dá)到節(jié)能的目的去犧牲部分舒適度的要求,是要避免的。節(jié)能的目的不僅要減少建筑中能量的散失,提高建筑中的能源利用效率,還要積極主動的利用綠色新能源,不斷提高能源的利用效率。
我國現(xiàn)有建筑量大,經(jīng)過統(tǒng)計(jì),截至2014年,我國建筑面積已經(jīng)達(dá)到了近600億m2,同時(shí)每年新建16億~20億m2。我國建筑95%以上是高耗能建筑,如果達(dá)到同樣的室內(nèi)舒適度,單位建筑面積能耗是同等氣候條件發(fā)達(dá)國家的2~3倍。對既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造,節(jié)能減排潛力巨大。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,人民生活水平的提高,居民住戶自發(fā)采取采暖、空調(diào)來改善室內(nèi)熱環(huán)境;建筑使用中的能耗占全國能源消耗總量已達(dá)到30%,接近世界平均水平;居住建筑能耗為商用建筑能耗的2倍。我國政府提出,2020年GDP實(shí)現(xiàn)翻兩翻的指標(biāo)。然而,經(jīng)濟(jì)增長要能源支持,能源是否能夠支持這樣的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)是我們面臨的問題。我國建筑能耗占總能耗的27.8%,其中1/3以上用于建筑物的采暖和制冷。在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量約占75~80%。因而外保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。推進(jìn)建筑節(jié)能工作是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,緩解人口、資源、環(huán)境矛盾的重大舉措,意義重大,經(jīng)濟(jì)社會效益顯著。建筑節(jié)能勢在必行。
2.1建筑選址
規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)從建設(shè)選址、分區(qū)、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑體型、建筑間距、冬季季風(fēng)主導(dǎo)方向、太陽輻射、建筑外部空間環(huán)境構(gòu)成等方面進(jìn)行深入研究。以優(yōu)化建筑的微氣候環(huán)境,利于節(jié)能,來充分重視和利用太陽能、冬季主導(dǎo)風(fēng)向、地形和地貌,利用自然因素。對于節(jié)能建筑來說,太陽輻射是最重要的氣候因素。寒冷地區(qū)太陽能可以采暖,炎熱地區(qū)要避免太陽輻射引起的室內(nèi)過熱。太陽輻射由直射和漫射光組成,北立面也可以接收到一定的太陽光。如太陽房是利用太陽能采暖和降溫的房子。是一種既可取暖發(fā)電,又可去濕降溫、通風(fēng)換氣的節(jié)能環(huán)保住宅。最簡便的一種太陽房叫被動式太陽房,建造容易,不需要安裝特殊的動力設(shè)備。比較復(fù)雜一點(diǎn),使用方便舒適的另一種太陽房叫主動式太陽房。更為講究高級的一種太陽房,則為空調(diào)致冷式太陽房。風(fēng)的影響也是非常重要的因素,當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力條件和地形、植物、朝向、建筑體型相互制約,構(gòu)成建筑的風(fēng)力特性。
2.2爭取使建筑向陽、避風(fēng)建造
密集的建筑群或開放空間或者有導(dǎo)向性缺口的街道,可以避免出現(xiàn)風(fēng)道效應(yīng)。附屬建筑以及擋土墻或者防風(fēng)林,可以起到保護(hù)建筑環(huán)境的作用。除了上述氣候因素外,場地、位置、朝向、地形和植物也都是當(dāng)?shù)貤l件的重要因素。居住建筑的基地應(yīng)選在向陽、避風(fēng)的地段,冷空氣對建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓和冷風(fēng)滲透對建筑物冬季防寒保溫帶來不利的影響。尤其是在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)要避風(fēng)選址。設(shè)計(jì)時(shí)以建筑物不同部位的風(fēng)壓分析圖作為設(shè)計(jì)依據(jù)。進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱設(shè)計(jì),以確定各類門窗洞口和通風(fēng)口的位置。注意選擇建筑的最佳朝向,選擇滿足日照要求、不受周圍其他建筑嚴(yán)重遮擋的基地。利用住宅建筑樓群合理爭取日照,隨著緯度的增加,建筑身后的風(fēng)影區(qū)的范圍也增大。如廣州氣象監(jiān)測預(yù)警中心地下車庫借用下沉式庭院及天井實(shí)現(xiàn)自然采光和自然通風(fēng),避免了機(jī)械通風(fēng)設(shè)施的建設(shè)、投入及其帶來的能源損耗,為地下車庫提供了較好品質(zhì)的空氣。應(yīng)用于中庭的天井設(shè)置也是傳統(tǒng)嶺南建筑的顯著特色,結(jié)合地下室的下沉式庭院,既為建筑內(nèi)部獲得良好的采光,也達(dá)到拔風(fēng)的目的。
2.3建筑朝向
建筑朝向的選擇原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向,夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽輻射。影響建筑朝向的因素很多,有地理緯度、地段環(huán)境、局部氣候、道路、環(huán)境、小區(qū)通風(fēng)、道路組織等。所以要兼顧冬季保溫和夏季防熱的需要是很難做到的。因而應(yīng)該通過多方面因素分析,優(yōu)化建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì),采用本地區(qū)建筑最佳朝向和適宜朝向,并盡量避免東西向日曬。朝向選擇應(yīng)該考慮的因素為冬季有適量并具有一定質(zhì)量的陽光射入室內(nèi),炎熱夏季盡量減少太陽直射室內(nèi)和居室外墻面,夏季有良好的通風(fēng),冬季避免冷風(fēng)吹襲,充分利用地形并注意節(jié)約用地,照顧居住建筑組合的需要。
3.1屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)
選擇合適的保溫材料,滿足導(dǎo)熱系數(shù)小、重量輕、吸水率小、耐久性好的要求;屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該保溫、防水兼顧,不讓保溫層吸潮、含水。對于屋頂,如今比較熱門的設(shè)計(jì)是綠化式屋頂和太陽能集熱式屋頂,兩者都有很出色的優(yōu)點(diǎn),如果能同時(shí)應(yīng)用到建筑中可能會有更好的效果。不過,實(shí)施起來會比較困難。例如屋頂采用太陽能集熱式屋頂,外墻采用綠化。屋頂采用坡屋頂和平屋頂,朝南一側(cè)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),上面鋪設(shè)主動式太陽能集熱器,朝陽一側(cè)的屋頂面積應(yīng)當(dāng)大于背陽一側(cè),以便采取到更多的熱能。太陽能集熱器收集到的太陽能轉(zhuǎn)換為電能,用于建筑中的公用區(qū)域的持續(xù)采光、通風(fēng)、除濕等。如美國太陽能研究所,其建筑面積約1394m2,建筑屋頂安裝了太陽能光電板,并設(shè)置了排風(fēng)口。背陽一側(cè)分兩層,上層是采用隔熱材料制作的可水平收縮展開的隔熱板,在高溫時(shí)段,隔熱板關(guān)閉,減少熱量通過屋頂進(jìn)入建筑內(nèi)部,在其他時(shí)間,打開隔熱板,充分采光采暖。下層是在隔熱板下鋪設(shè)鋼化玻璃,以便采光。屋頂綠化作為一種不占用地面土地的綠化形式,其應(yīng)用越來越廣泛。它的價(jià)值不僅在于能為城市增添綠色,而且能減少建筑材料屋頂?shù)妮椛錈?,減弱城市的熱島效應(yīng)。如果能很好地加以利用和推廣,形成城市的空中綠化系統(tǒng),對城市環(huán)境的改善作用是不可估量的。
3.2外墻節(jié)能設(shè)計(jì)
墻體不僅是用來遮風(fēng)擋雨,在如今對建筑舒適度要求不斷提高的情況下,墻體應(yīng)該具備一定的保溫能力,這樣能減少建筑能量通過墻體向外散失。外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。外保溫與內(nèi)保溫相比,技術(shù)合理,有其明顯的優(yōu)越性,使用同樣規(guī)格、同樣尺寸和性能的保溫材料,外保溫比內(nèi)保溫的效果好。外保溫技術(shù)不僅適用于新建的結(jié)構(gòu)工程,也適用于舊樓改造,適用于范圍廣,技術(shù)含量高;外保溫包在主體結(jié)構(gòu)的外側(cè),能夠保護(hù)主體結(jié)構(gòu),延長建筑物的壽命;有效減少了建筑結(jié)構(gòu)的熱橋,增加建筑的有效空間;同時(shí)消除了冷凝,提高了居住的舒適度。主要有外掛式外保溫、聚苯板與墻體一次澆注成型、聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫等技術(shù)。內(nèi)保溫和外保溫均應(yīng)用到外墻中,在外墻墻體中填充一定的吸收并存儲熱量的材料,其次在外墻外表面覆蓋保溫隔熱材料,內(nèi)外結(jié)合,在隔熱效果上更佳,不僅可以減少熱量進(jìn)入建筑中,還可以平衡建筑內(nèi)部的溫度。建筑內(nèi)墻的布局設(shè)計(jì)上,在滿足使用要求的前提下,要充分考慮到通風(fēng)和采光,內(nèi)墻可以適當(dāng)開窗。對于對溫度舒適度要求不高的地方,例如消防樓梯等,應(yīng)該采用封閉式,減少與人們活動區(qū)域的空氣流動。
3.3門窗節(jié)能設(shè)計(jì)
門中應(yīng)用隔熱材料對室內(nèi)隔熱的影響不大,如果此門出入頻繁,在開設(shè)空調(diào)的情況下,在門上掛上隔絕空氣用的簾子,防止室內(nèi)冷量的過多散失。門窗是建筑中傳遞熱能的重要因素,窗戶可以直接通過太陽輻射使室內(nèi)的溫度升高,這個因素在冬天里是有利的,但是在夏天,就會加劇室內(nèi)溫度的升高,惡化室內(nèi)環(huán)境,降低舒適度。所以門窗的節(jié)能使用應(yīng)該根據(jù)季節(jié)溫度條件來制定相應(yīng)的技術(shù),提高其節(jié)能性能。確定適宜的墻面和窗體的大小比例,在滿足采光和通風(fēng)的條件下,提高窗戶的保溫和隔熱性能。可采用以下幾項(xiàng)措施:①使用中空式的玻璃,加大其隔熱能力,窗框材料選用導(dǎo)熱系數(shù)高的斷橋隔熱型鋁合金窗框。②通過建筑措施,實(shí)現(xiàn)窗戶的固定外遮陽能力,這樣能直接降低太陽光造成的熱輻射。③內(nèi)外均設(shè)置窗簾,玻璃內(nèi)部的窗簾可以采用傳統(tǒng)的布料窗簾,窗戶外部采用例如百葉,自動卷簾等形式的可供人調(diào)節(jié)的活動遮陽裝置。④采用一些隔熱性比較高的材料,可以有效地隔絕太陽通過窗戶對建筑增加的熱輻射。如美國太陽能研究所光敏窗戶可以根據(jù)陽光的強(qiáng)度上升或下降,而且可以調(diào)整室內(nèi)的光照強(qiáng)度。
3.4空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)
空調(diào)能耗已占建筑總能耗的20%左右,空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負(fù)荷下高效節(jié)能運(yùn)行及在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對設(shè)備進(jìn)行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵,這對于節(jié)約能源、降低運(yùn)行費(fèi)用、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義采用變風(fēng)量系統(tǒng),以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗。采用智能的空調(diào)控制系統(tǒng),在房間內(nèi)設(shè)置紅外傳感器,自動控制房間內(nèi)空調(diào)功率的大小,減少不必要的能量浪費(fèi)。利用能量回收系統(tǒng)節(jié)能,在室內(nèi)外溫差較大的情況下,可在系統(tǒng)中增設(shè)熱回收系統(tǒng),可得到較為明顯的節(jié)能效果。
綜上所述,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國目前的既有建筑總面積已達(dá)600億m2左右,建筑能耗占我國全社會終端能耗的比例約為27.5%。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的進(jìn)一步發(fā)展,建筑總量將不斷增加,建筑能耗總量和占全社會能耗比例都將持續(xù)增加,進(jìn)行建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)勢在必行。在建筑設(shè)計(jì)中,必須嚴(yán)格按照環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的原則,做好建筑選址、建筑外墻、屋頂、門窗以及空調(diào)節(jié)能。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容遠(yuǎn)不止上述內(nèi)容,還需要不斷的加強(qiáng)研究,充分運(yùn)用環(huán)保節(jié)能技術(shù),從而對建筑能耗進(jìn)行有效的降低,促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展。
[1]謝小耀,盧 燕.綠色建筑設(shè)計(jì)及應(yīng)用——以湛江市某商業(yè)大廈為例[J].環(huán)境,2009(S1):49~50.
[2]左付華,楊珊珊.環(huán)保節(jié)能型建筑設(shè)計(jì)淺析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009(04):39~41.
[3]元 春,董娉怡.對建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的分析[J].黑龍江科技信息,2013(09):57.
段燕榮(1974-),女,工程師,本科,主要從事工程施工質(zhì)量、安全管理及工程監(jiān)理等工作。
TU201.5
A
2095-2066(2016)16-0119-02
2016-5-16