唐慧華
廣東白云學(xué)院 廣東 廣州 510450
在綠色環(huán)保不斷深化的今天,建筑不僅僅是人類居住的場(chǎng)所,更要著重節(jié)能方面的相關(guān)設(shè)計(jì)。一座好的建筑,絕對(duì)不再是僅要求安全性這樣一個(gè)指標(biāo),也需要最大可能地做到綠色環(huán)保。本文針對(duì)建筑節(jié)能,談?wù)効勺龅降膸c(diǎn)節(jié)能措施。
首先,在建筑的規(guī)劃初期,選址作為建筑設(shè)計(jì)的首要步驟,需要考慮好怎樣選址布局才是最節(jié)能有利的。建筑中一直有個(gè)詞叫坐北朝南,很多人在買房屋時(shí)都會(huì)提到,但也許對(duì)于為什么這樣選址并不十分了解。其實(shí),是因?yàn)槲覈湓诒卑肭颍栐谀媳被貧w線之間移動(dòng),太陽主要是在我們國家的南面,所以坐北朝南是建筑布局最常用的規(guī)劃。坐北朝南的選址可以使得我們的建筑在冬季的時(shí)候獲得南面直射過來的陽光,減少室內(nèi)寒冷。不過,雖然冬季保證了盡可能多的陽光來獲得溫暖,但是對(duì)于夏熱冬暖的地區(qū),其朝南的設(shè)計(jì)會(huì)使得夏天獲得過多的直射陽光而造成過熱。
所以,除了坐北朝南,建筑設(shè)計(jì)還有一個(gè)理念是背山望水。背靠大山,是因?yàn)槲覀儑叶局饕档氖潜憋L(fēng),房屋在坐北朝南的基礎(chǔ)上,北面如果有山,可以使冬季的冷風(fēng)不會(huì)直接吹進(jìn)房屋,降低了冬季的寒冷度。而望水的考慮,主要是對(duì)夏熱冬暖地區(qū)的房屋增加降溫的優(yōu)勢(shì),因?yàn)槿绻ㄖ厦嬗兴?,可以有效地降低進(jìn)入室內(nèi)的氣體溫度。因?yàn)樵谘谉岬南募荆覈饕档氖悄舷蝻L(fēng),南面吹來的風(fēng)經(jīng)過屋前水的冷卻,再吹到建筑室內(nèi),一定是涼爽舒適的[1]。
臨海的建筑比較容易通過面海,來達(dá)到節(jié)能。建筑朝向海水,特別容易獲得海風(fēng)。簡(jiǎn)答的說,因?yàn)楹K完懙氐臒崛莶煌?,氣壓差異而形成了海風(fēng)。白天在相同的陽光照射下,海水的溫度上升比較慢,而陸地的溫度上升快。陸地的高溫氣體因密度小向上升,這個(gè)時(shí)候陸地因?yàn)闊峥諝馍仙纬闪说蛪簠^(qū),就會(huì)吸引海面的氣體吹向陸地,給建筑帶來清涼的海風(fēng)。
但現(xiàn)代大部分建筑很難達(dá)到能自由選擇背山面水的有利地勢(shì),畢竟現(xiàn)在的地勢(shì)選擇并非理想化,不能想在哪就在哪。所以夏熱冬暖地區(qū),要保證夏季不太熱,需考慮其它方式,比如選擇一些有效的遮陽構(gòu)件設(shè)計(jì),把熱量盡可能地減少,以達(dá)到夏季清涼的目的。遮陽構(gòu)件有很多類型,室內(nèi)常見窗簾百葉等遮陽物。也有些建筑在立面構(gòu)造上,設(shè)計(jì)出美觀的水平或豎向等遮陽構(gòu)件。接下來,就再談?wù)劷ㄖ囊恍└魺岜卮胧?/p>
首先要明確的是,保溫和隔熱放在一起談,并不是矛盾的。它們的目標(biāo)是一致的,都是想減少熱量傳遞。保溫對(duì)于建筑來說,是盡可能減少室內(nèi)熱量傳遞到室外。而隔熱對(duì)于建筑上而言,是盡可能地減少室外的熱量傳遞到室內(nèi)。兩者的區(qū)別,在于減少熱量傳遞的方向不同。
建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,很重要的一個(gè)是墻體,所以在墻體設(shè)計(jì)上可考慮采用空心磚砌墻。同樣厚度的空心磚比實(shí)心磚多一層相對(duì)密閉的空氣層,而封閉的空氣層導(dǎo)熱系數(shù)非常小。在夏季的時(shí)候,可以隔絕外界的熱量傳遞到室內(nèi)。冬季的時(shí)候,又可以保證屋內(nèi)的熱量不快速散失到室外。真正地保證了夏涼冬暖,是良好的保溫隔熱材料。
另外,空心磚的自重小于實(shí)心磚,可以大大降低建筑的重量,減少用鋼量,降低成本。還有,如今的建筑林立,噪聲也是一個(gè)值得考慮的問題。建筑群和公路相距不遠(yuǎn),不做好隔音處理,對(duì)居住的人非常有影響。選擇空心磚,也能有效地降低噪音。因?yàn)榭招拇u內(nèi)部的空氣層對(duì)聲波有摩擦消耗的作用,會(huì)大大降低聲音的能量,從而減小進(jìn)入到室內(nèi)的音量。
有人會(huì)擔(dān)憂建筑采用空心磚會(huì)不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度不夠,影響整體的安全性。因?yàn)樯倭艘徊糠执u體,同樣尺寸的空心磚當(dāng)然會(huì)比實(shí)心磚強(qiáng)度低。但是,我們并不需要擔(dān)憂。比如,建筑如果采用的是框架結(jié)構(gòu)體系,承重的是梁板柱基礎(chǔ)等構(gòu)件,墻體是不承重,只是圍護(hù)作用,所以其強(qiáng)度要求不高。選擇空心磚,基本都能滿足。一般來說,只有砌體結(jié)構(gòu)才是墻體承重,才需多注意磚體強(qiáng)度。如果發(fā)覺空心磚的砌體結(jié)構(gòu)達(dá)不到安全要求時(shí),可以在荷載大的地方,往空心磚里面澆筑混凝土設(shè)置鋼筋,以提高強(qiáng)度。
當(dāng)代社會(huì)時(shí)間很珍貴,建筑在施工上也希望盡可能增快速度,減少工期??招拇u還有一個(gè)好處,就是可以在工廠預(yù)制構(gòu)件時(shí),盡可能地設(shè)計(jì)為大尺寸結(jié)構(gòu)。同樣的一面墻砌筑時(shí),使用較大尺寸的空心磚比小尺寸的空心磚,砌筑所花費(fèi)的時(shí)間要少。因?yàn)橥瑯拥拿娣e砌筑,大尺寸的空心磚比小尺寸的空心磚使用數(shù)目減少,工人安裝的時(shí)間也會(huì)減少。所以,當(dāng)整個(gè)建筑都使用較大尺寸的空心板材時(shí),時(shí)間成本能節(jié)省不少。施工速度提升了,工期減少,是一項(xiàng)很好有利的事情。
空心磚主要是因?yàn)橛邢鄬?duì)封閉的空氣層使得導(dǎo)熱系數(shù)降低,如果有不適用空心磚的墻體,又想做到建筑有空氣層來降熱,那么還有一種方式,就是在建筑的表面設(shè)計(jì)出一些豎向挑板,這些挑板離墻體一定距離,那么兩者之間就會(huì)形成空氣層。不過,這樣的空氣層不夠封閉,降熱能力不足。但是,通過上下設(shè)計(jì)的排氣孔,使得冷空氣從下面進(jìn)入,熱空氣從上面離開。這樣的氣流循環(huán)過程,也是能夠帶走一部分熱量的。
當(dāng)然,墻體上要做到保溫隔熱還有很多措施,比如在墻體表面貼上輕質(zhì)的隔熱保溫板。如今,聚苯乙烯泡沫板之類的隔熱板,因其輕質(zhì),防火性耐腐蝕性好,常用于建筑墻體上。無機(jī)的纖維板材,比如巖棉板、玻璃纖維板等也是較常用的隔熱板。不過,巖棉板容重較大,不夠輕質(zhì),在使用上有局限性,太高的建筑就不大適合使用巖棉板。因?yàn)椋^高建筑使用巖棉板整體增加的重量過大,而且貼合建筑花費(fèi)更多,成本過高。有機(jī)的纖維板材,比如木質(zhì)的纖維板也可以用作保溫隔熱板,但是其防火性不足,因?yàn)槟静氖且兹嘉铮允褂铆h(huán)境有局限性。在防火要求比較高的建筑中,木質(zhì)類的保溫隔熱板是不允許用的。
建筑中的立面結(jié)構(gòu)除了墻體,還有個(gè)重要部分窗戶,窗口也是保溫隔熱需要著重研究的一項(xiàng)。普通的玻璃窗口設(shè)計(jì)非常不節(jié)能,因?yàn)槠胀ǖ牟A?dǎo)熱系數(shù)頗大,沒有很好的保溫隔熱能力。所以,夏季的時(shí)候,熱量非常容易從外界進(jìn)入。冬季的時(shí)候,熱量又很容易從窗口散失。
目前建筑多考慮采用特殊玻璃,比如給玻璃表面涂膜,可以有效地選擇光波段。太陽光譜波段范圍很廣,簡(jiǎn)單來說,有長(zhǎng)波段的紅光,紅光中含有大量的熱量。短波段有紫外線之類的,過量會(huì)產(chǎn)生不好的效果,比如過量的紫外線照射會(huì)致癌。大約380-780nm的太陽光波長(zhǎng)屬于可見光波段,這部分光波能幫助我們照明視物。
玻璃表面涂膜,可以選擇人類需要的光波段。首先,可以完全拒絕短波如紫外線的進(jìn)入,避免過量的短波影響身體健康。然后對(duì)于夏季炎熱的地區(qū),可以選擇能阻擋太陽光譜中帶有大量熱量的紅光,主要讓可見光波段透過,既保證了有效采光,又可以隔絕熱量。而對(duì)于冬季比較嚴(yán)寒的地區(qū),就不必大量過濾掉紅光,可以使室內(nèi)既獲得光照又獲得熱量。
除了涂膜玻璃,還可以考慮采用雙層玻璃,因其多一道空氣層,使得導(dǎo)熱系數(shù)降低。雙層玻璃的保溫隔熱能力其實(shí)很類似于上述的空心磚,都是主要因?yàn)槎嗔艘坏揽諝鈱佣沟脤?dǎo)熱系數(shù)降低,越是封閉不流動(dòng)的空氣層,導(dǎo)熱系數(shù)越小?;蛘呤沁x用真空玻璃,真空層的導(dǎo)熱系數(shù)也非常小。人們可以根據(jù)自身需求,選擇經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能玻璃類型。
建筑群離不開綠色植物的點(diǎn)綴,綠色植物的增入,不僅起到美觀作用,還能更好地保證建筑的節(jié)能。最常見的就是,我們?cè)谙募镜臅r(shí)候,會(huì)選擇綠色植物遮陽,以保證建筑的清涼。以前低矮的建筑常采用爬山虎之類的植物遮陽,如今的建筑高度較高,爬山虎不再適用。因?yàn)?,爬山虎植物爬的高度有限。另外,?dāng)整個(gè)建筑爬上植物,招來蚊蟲過多,也是非常不合適的。所以,如今??紤]設(shè)計(jì)綠色墻體,可以在墻體表面布置一些區(qū)域,專門用于綠色植物地栽種。
建筑中專門用綠色植物遮陽的地方,大多是南面墻體和屋頂,因?yàn)槟厦娴年柟馐侵鄙涔猓蓓斒撬矫娼邮苋照盏臅r(shí)間也較長(zhǎng),所以南面墻體和屋頂是最需要綠植遮陽的。設(shè)計(jì)成熟的綠墻,一般會(huì)含有自動(dòng)化的澆水設(shè)施,能夠通過智能系統(tǒng)控制給植物澆水。多余的水經(jīng)過引導(dǎo),統(tǒng)一流到排水管,減少水對(duì)墻體的腐蝕。
植物的選擇,最好考慮落葉喬木,這樣夏季可以充分遮陽,冬季落葉后有利于陽光射入建筑取暖[2]。如果不想建筑物在冬天的時(shí)候,雖然獲得了光熱,但不美觀??梢源钆溥x擇常綠植物,這樣到了落葉喬木都掉光葉子的季節(jié),也能有一定量的植物讓人賞心悅目。搭配的常綠植物最好選擇低矮類的,避免其太過高大影響采光和取暖。
不是什么綠色植物都可以選擇的,比如會(huì)掉果的芒果樹,果子掉落后,會(huì)砸到人,致使行人受傷。還有每到春季就會(huì)飛絮漫天飛的柳樹也不宜種植,會(huì)造成過敏人群身體難受。帶有尖刺的玫瑰或三角梅之類植物,要貼出告示,避免人因觸摸導(dǎo)致被刺傷。有些根系很發(fā)達(dá)的植物,比如毛竹,它的根莖強(qiáng)有力,能伸進(jìn)墻體內(nèi),導(dǎo)致墻體破裂,結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,這類植物就最好不要栽種了。有異味的植物也不應(yīng)栽種,避免過重的異味導(dǎo)致不舒適。
建筑的選址最好考慮坐北朝南、背山望水。這樣的選擇可以充分使建筑夏季涼爽,冬季取暖,達(dá)到一定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
建筑中的墻體和玻璃是很重要的部分,墻體選擇空心磚,不僅能保溫隔熱,還能降低噪聲和成本。另外,選擇涂膜玻璃,有利于光波段的選擇,保證充足的照明,還能達(dá)到節(jié)能效果。
綠色植物的選擇一定要考慮慎重,會(huì)落果傷人的或者有過敏源的植物等,選擇的時(shí)候應(yīng)考慮慎重。最好選擇落葉喬木,保證夏季遮陽、冬季取暖,以達(dá)到節(jié)能。