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居住建筑节能设计
发布者:无锡厂房装修 发布时间:2012/8/11 15:35:52 阅读:245

早在20世纪70年代,建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的中心是减少建筑耗能,提高建筑中的能源利用效率。同时,建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提,即室温冬季不低于18℃,夏季不高于26℃。时隔30年,2004年,围绕着石油与能源问题的“大事件”再次集中发生,而我国的能源问题更是显露无遗。
    能源环境恶化的同时,随着我国改革开放的不断深入,人民生活水平的不断提高,人们的居住环境要求也越来越高。近年来我国的建筑规模迅速扩大,同期比较,我国一年建成的房屋建筑面积是发达国家建筑面积的总和还要多。有资料显示,本世纪20年内,我国的建筑业仍将迅速发展,预计到2020年底全国房屋建筑将达近700亿m2。
    一、 建筑节能要求十分迫切
    1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
    我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%,上升到近年的27.45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断,国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
    2、高耗能建筑比例大,加剧能源危机。
    直到2002年末,我国节能建筑面积只有2.3亿m2。目前,我国已建房屋有400亿m2以上属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%。
    据分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿m2,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿m2。因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。
    3、我国建筑节能状况落后,亟待改善
    在70年代能源危机后,发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日,我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明,国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5~4.5倍,外窗为2~3倍,屋面为3~6倍,门窗的空气渗透为3~6倍。现在,欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到m2/6L油,大约相当于m2/8.57kg标准煤,而在我国,达到节能50%的建筑,它的采暖耗能每m2也要达到12.5kg,约为欧洲国家的1.5倍。
    因此,与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比,我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上,与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言,全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成,我国却没有那样强有力的能源后盾支持,在这样的国情下,建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。

     二、节能型居住建筑设计方法
     建筑节能设计应从以下几个方面考虑:1)、总体规划设计;2)、建筑单体设计;3)、建筑设备设计;
     1、总体规划设计
    (1)建筑选址
    建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处,因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量,就会相应的增加。所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。
   (2)建筑布局
    利用建筑楼群合理布局,充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能,人的行为活动特点等,建立自然—人工生态平衡系统。具体体现在通过楼体排布的方案组合中,按以下原则挑选规划方案:充分利用和争取日照;避免风漏斗的出现,合理组织气流,减少建筑热损失;利用建筑外界面的反射辐射,对夏季炎热气候考虑充分。
在规划布局中,可以通过建筑的手法来尽量改善日照条件,比如:
    a.多排多列楼栋布局中,采用错位布置,利用山墙空隙争取日照;
    b.点、条组合布局时,点式住宅布置在朝向较好位置,条式布置其后,争取日照;
    (3)建筑形态
    节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小,同时需要夏季日辐射得热少,冬季还需要对避寒风有利,但满足此三项需要的建筑形体常不一致,因此应考虑多种因素的制约,包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况,需要具体权衡得热和失热的具体情况,优化组合各项因素后得出结论。
    仅从夏季得热的角度,建筑应有合适的长宽比。加大进深由8m增加到14m,可以使建筑耗热指标降低11%~33%,因此对于1000~8000m2的住宅,进深控制在12~14m有利于建筑节能.
    (4)建筑间距
     阳光对于个人不仅有卫生学的意义,同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源,同时还可以提高室内的日照水平,保证住宅室内具有一定的日照量,从而决定建筑间最小间距,并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。
    (5)建筑通风
    适当布置建筑物,冬季降低冷风风速,可减少建筑物和场地表面热损失,节省能耗;夏季可以组织良好的通风,在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。(见图7、图8)
    (6)建筑朝向
    朝向的选择考虑因素有:冬季具有适量和一定质量的日光照入室内;炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面;夏季通风良好,冬季避免冷风吹袭;充分利用地形和节约用地;照顾居住建筑群体组合的需要。
    (7)环保概念的体现
    环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。可以考虑乔灌草相结合,以乔木为主;同时建议多布置立体绿化,见缝插绿;步行道、停车坪、水体护岸和水底地面不宜一概“硬化”,应该给大地以透水透气的余地。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件,还能改善建筑屋面的热工性能。
    2、建筑单体设计
   (1)围护结构
    外窗   外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热,窗缝的空气渗透,夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比(窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值);提高门窗制作质量,加密封条,减少冷风渗透等;注意隔热条的选用(隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用)。 门窗节能中,改善窗户保温效果是比较有效的手段之一。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等,随着节能技术的发展,像低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)等节能玻璃,在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。

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