建材世界2014年第35卷第4期doi:10.3963/j.isn.1674-6066.2014.04.027建筑節(jié)能設計徐秀麗,楊春輝(中國建材國際工程集團有限公司,深圳518054)摘要:建筑節(jié)能設計是一項系統(tǒng)龐雜且涉及廣泛的工程,也是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要發(fā)展方向,涉及方方面面問題。該文從建筑群規(guī)劃、國護結(jié)構(gòu)設計、新能源利用等方面著手設計,進一步降低不可再生能源消耗,促進我囯建筑可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞:建筑群規(guī)劃;圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù);建筑節(jié)能新技術(shù)Design of Building Energy Conservation DesignXU Xiu-liYANG Chunh(China Triumph International Engineering Group Co, Ltd, Shenzhen 518054, ChinaAbstract: The building energy conservation design is a complicated system engineering, and also is an important re-rch topic of building sustainable development, involving all problems aspects. From complex plan, retaining structures design to new energy using, this paper reduces consumption of non-renewable energy and promotes the sustaiable development of our country buildingKey words: complex plan: retaining structure energy conservation technology; building energy conservation new建筑節(jié)能這個新興的課題,在建筑設計中要求也日益提高。節(jié)能建筑不僅可以使室內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量有所提高,還對環(huán)境氣候起著一定的積極作用。起初的建筑只是一個遮風避雨的場所,隨著時代的進步、人們生活質(zhì)量的提高,對建筑的更高要求則是舒適度。而建筑的節(jié)能設計,是在滿足建筑物舒適度的同時,要合理的使用建筑材料,盡可能運用節(jié)能型材料,進一步降低建筑的冷熱損失。建筑節(jié)能設計實際上就是建筑節(jié)能技術(shù)的體現(xiàn)。一個國家是否先進,其中一個主要標志是節(jié)能技術(shù)的發(fā)展水平。我國的國策—可持續(xù)發(fā)展是否能順利實現(xiàn),其主要取決于新興能源的利用和開發(fā)。我國建筑節(jié)能起步較晩,從建筑的能耗角度,發(fā)達國家髙端能耗普遍比我國低很多。以1999年為例,美國各種能源消耗總量占全球的26%,其中建筑耗能已接近我國能源消耗總量。美國人口是我國人口的22%,假若我國人均建筑耗能水平達到美國人均水平,那么全球總耗能的40%是我國建筑能耗總量,這是難以想象的。隨著國民經(jīng)濟的飛速增長,人們對室內(nèi)環(huán)境舒適度的要求越來越高,建筑節(jié)能同樣是以人的舒適和健康為基礎(chǔ)因此,建筑節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)和利用,可以降低建筑物對不可再生能源的消耗。要達到建筑物的節(jié)能需求,應該盡可能降低建筑物室內(nèi)能源總需求量,同時要大力開發(fā)和利用一些可再生新能源,從而達到節(jié)能效果。建筑節(jié)能從以下幾個方面著手1建筑群的規(guī)劃、設計建筑節(jié)能設計,首先從建筑群的規(guī)劃入手。建筑師要從上今中發(fā),要與能源、環(huán)境、設備、結(jié)構(gòu)等各個專業(yè)專家緊密配合,摒除對建筑傳統(tǒng)能源的亻中國煤化工CNMHG潮的設計理念,如微排建筑、低能耗建筑、零能建筑、綠色建筑等收稿日期:2014-06-16作者簡介:徐秀麗(1982-),工程師.E-mail:xxl(@chief.net100建材世界2014年第35卷第4期在過去的建筑規(guī)劃設計方案中,建筑師注重的只是建筑的容積率以及各建筑間的間距是否滿足日照要求,整個建筑群的空間形態(tài)以及建筑物與地理環(huán)境是否協(xié)調(diào),卻很少考慮建筑物是否節(jié)能,建筑材料是否使用環(huán)保材料。而節(jié)能環(huán)保意識只是在建筑單體的設計階段才被重視,這就出現(xiàn)了一些單體建筑很難解決的問題在節(jié)能設計中,首先是合理選址、合理利用自然環(huán)境。根據(jù)建筑群體周圍的氣候條件,結(jié)合建筑物本體所在的氣候環(huán)境特點,在設計過程中,要著重考慮利用地勢和周邊地理環(huán)境塑造出良好的建筑室內(nèi)微氣候這樣可以減少使用建筑材料?，F(xiàn)代眾多行業(yè)中,一些住宅投資方要求最大限度的利用土地,爭取更高的投資回報,要求設計師把地塊按照最大的容積率布置整個用地,這種最大容積率布置會使住宅的舒適度降低,通風不好,尤其是在夏季。住宅房間內(nèi)部聚積的熱量很難散失,只能采取措施降溫,極大的增加建筑物的耗能當前的許多住宅為了建筑造型犧牲了內(nèi)部功能,窗戶面積開的過大,增加了冷熱損失,嚴重影響了建筑物的通風和隔熱。這些不良影響都是由于在設計中忽略了通風所致設計建筑時,整體建筑的體量和朝向是合理設計應該把握的主要方向。合理的建筑體形不僅可以獲得良好的室內(nèi)微環(huán)境,還可以降低能耗。因此,我國標準規(guī)范也規(guī)定了建筑的體形系數(shù)要求。2圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)建筑從發(fā)展伊始,其功能即為保溫和隔熱。隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展,此功能也在不斷向前發(fā)展,除了更好的完成建筑內(nèi)外冷熱交換之外,還極大的降低了能耗量。目前圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)取得了相當大的成果,更具時代意義,也更明晰了圍護結(jié)構(gòu)在建筑體系中的巨大作用對于一棟建筑來講,圍護結(jié)構(gòu)與建筑的冷熱損失息息相關(guān),以多層住宅中的6層磚墻、混凝土梁樓板結(jié)構(gòu)為例,如北京地區(qū)建筑全部熱損失的76%是圍護結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的,而哈爾濱地區(qū)全部熱損失的70%是圍護結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的。因此,圍護結(jié)構(gòu)的處理安置是減少能量損失的關(guān)鍵。因此,節(jié)能從改變圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量開始——減小其傳熱系數(shù)。例如,采用熱阻大的材料,或者附帶保溫層的材料作為圍護結(jié)構(gòu)的材料,降低窗墻比等措施減少熱量的傳導。采用中空玻璃,同時采用閉孔的空心材料以減小空氣對流。不同性質(zhì)的建筑應根據(jù)不同的環(huán)境條件及經(jīng)濟條件等外因,綜合考慮后采取不同的措施般情況下,增加圍護結(jié)構(gòu)的費用只是總造價的4%左右,而節(jié)能效果卻能增加近30%。這樣既改善了圍護結(jié)枃的傳熱系數(shù),又降低了建筑的冷熱損失,達到了冬季保溫、夏季隔熱的效果。目前,圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在墻體、門窗、屋頂?shù)葞讉€方面2.1墻體的節(jié)能技術(shù)在建筑的節(jié)能設計中,首先要考慮的是建筑墻體節(jié)能技術(shù),傳統(tǒng)設計方法通過重置材料只靠増加厚度來達到保溫的目的,已經(jīng)達不到如今對能耗的要求,因此出現(xiàn)了復合墻體,而復合墻體也逐漸成為我們設計中的主要材料。這種墻體是用塊材或者鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu),同輕質(zhì)的保溫隔熱材料組合,或者是框架中用薄壁材料加以保溫、隔熱等輕質(zhì)材料組合成墻體。當前的建筑市場中,保溫隔熱材料主要是巖棉、玻璃棉擠塑板、保溫砂漿等。這些材料的生產(chǎn)和制作都需要采用特殊的工藝和設備。保溫砂漿是墻體外部使用的保溫材料,這種材料保溫性能不穩(wěn)定,因此,現(xiàn)在許多地方已經(jīng)禁止使用此種保溫方法。墻體的外表面使用板材保溫,性能穩(wěn)定,節(jié)能效果良好,我國也在逐步要求外墻保溫采用此種方法當前,國內(nèi)外的外墻保溫技術(shù)迅速發(fā)展,節(jié)能技術(shù)也不斷更新。一些新型節(jié)能材料應運而生,材料和外墻保溫技術(shù)相結(jié)合,才能更好的達到節(jié)能效果。所以,外墻保溫技術(shù)在大力度推廣和應用的同時,相關(guān)的技術(shù)革新也不容忽視,新型材料的開發(fā)也應跟上更新的步伐,才能真正實現(xiàn)建筑節(jié)能。2.2門窗的節(jié)能技術(shù)建筑物的圍護結(jié)構(gòu)中,門窗也是節(jié)能設計中不可小覷的一份棟建筑中,一般情況下門窗的面積大約占建筑總面積的30%,而門窗的冷熱損失可以達到整棟建中國煤化工于建筑節(jié)能也起了很大作用。門窗可以采光、通風,起到圍護作用,也可以在建筑CNMHG術(shù)效果?，F(xiàn)代建筑風格特點是增大門窗面積來增大采光和通風的面積,還出現(xiàn)了各種全幕墻的玻璃建筑,這種全幕墻的現(xiàn)代建筑對圍護結(jié)構(gòu)的要求更高了。目前,對門窗的節(jié)能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能。從門窗的材料來看,近年來岀現(xiàn)了絕熱鋁合金型材、鋁木復合或者塑木復合UVC塑料型材(硬質(zhì)聚氯101建材世界2014年第35卷第4期乙烯)等一些技術(shù)含量較高的節(jié)能產(chǎn)品。當前使用的硬質(zhì)聚氯乙烯材料,生產(chǎn)和使用中無污染、熱阻大、保溫隔熱性能好,此種門窗已經(jīng)在歐洲國家流傳已久,我國也正在廣泛的使用,并逐步代替鋁合金、型鋼等髙能耗型材?，F(xiàn)代建筑中岀現(xiàn)的全幕墻建筑充分考慮了建筑玻璃的冷熱損失,也是解決能耗的關(guān)鍵前提,因此岀現(xiàn)了高技術(shù)的中空玻璃、鍍膜玻璃等,很好的提髙了建筑的節(jié)能效果。2.3屋頂節(jié)能技術(shù)建筑的屋頂也是建筑物保溫、隔熱的重點。寒冷地區(qū)、嚴寒地區(qū)屋頂設計保溫層可以防止室內(nèi)的熱損失,夏熱冬暖等地區(qū)屋頂設計隔熱層防止夏季太陽熱輻射傳遞到室內(nèi),夏熱冬冷地區(qū)建筑設計中要兼顧冬季保溫、夏季防熱保溫常用的節(jié)能屋面為倒置式屋面,聚苯乙烯泡沫設置在屋頂?shù)姆浪畬由厦?與傳統(tǒng)的屋面做法中防水層與保溫層的位置相反。此種屋面構(gòu)造的蓄熱能量較低,建筑內(nèi)外的熱量交換也較低,這種屋面是一種相對較好的節(jié)能形式,如果利用生態(tài)技術(shù)可以達到節(jié)能的效果,更符合可持續(xù)發(fā)展的國策。于是相繼產(chǎn)生了一些生態(tài)環(huán)保的屋面形式,如我國南方地區(qū)應用較廣泛的通風屋面,利用屋頂花園的種植屋面,利用水的特性的蓄水屋面我們南方夏熱冬冷地區(qū)及夏熱冬暖地區(qū)廣泛應用的通風屋面,其特點是將原來屋面的混凝土屋面結(jié)構(gòu)改變?yōu)閹в锌諝飧魧拥慕Y(jié)構(gòu)形式。此屋面的內(nèi)表面溫差變化比普通的混凝土屋面延遲3~4h,通風效果良好,散發(fā)熱量速度快,室內(nèi)舒適度提高。種植屋面是指利用屋頂形成一個綠色微氣候園的種植屋面,不但可以增加屋頂?shù)男蓓δ?還可以調(diào)節(jié)建筑的溫度。種植屋面有種植覆土和種植無土兩種類型,因為植物自身的光合作用、呼吸作用及其自身的蒸騰作用,可以起到很好的熱量吸收作用,甚至對溫度的調(diào)節(jié)功能比通風屋面更勝一籌還有一種節(jié)能屋面是蓄水屋面,是通過在屋頂上設置貯水層來達到節(jié)能效果的屋面形式,利用水蒸發(fā)時需要吸收大量熱的特性,在夏季可以阻隔熱量傳導從而起到隔絕熱量的作用。但是此種屋面的貯水池,在設計中要考慮其會增加屋面荷載,要根據(jù)具體情況酌情采用。3建筑節(jié)能新技術(shù)3.1外墻的保溫技術(shù)目前的建筑外墻保溫體系中,自保溫的外墻體系和復合保溫的外墻體系并駕齊驅(qū),對社會經(jīng)濟效益的提升起到了一定作用。從建筑節(jié)能角度來看,建筑的節(jié)能技術(shù)應該是追尋在建筑合理使用壽命中節(jié)能功效長期達標,原始材料投入應較低,居住室內(nèi)環(huán)境舒適,建筑正常使用壽命長,夲體維修費用應較低,從建設、使用、管理、維修等方面都應具備合理性。當然對不同建筑地點、不同性質(zhì)的建筑類型、不同建筑高度及不同使用功能的建筑應根據(jù)地方特點及建筑的個性要求采用合理的外墻節(jié)能體系。目前,建筑中大量使用的我國自主研發(fā)的各種節(jié)能型砌塊的導熱系數(shù)已經(jīng)可以低于0.3W/m·K)甚至可以達到0.12W/(m·K)的水平。我國北方50%的節(jié)能標準,采用砌塊墻厚300~370mm;南方65%的節(jié)能標準,砌塊墻體厚度240mm,均可以達到節(jié)能要求。自保溫體系應用廣泛,其特點是施工周期短,工程造價及圍護費用較低,使墻體使用壽命可以達到建筑主體結(jié)構(gòu)使用壽命,也給建筑造型設計預留了更廣泛的發(fā)展空間3.2節(jié)能型玻璃和節(jié)能型門窗當前市場的節(jié)能型門窗生產(chǎn)材質(zhì)已經(jīng)從單一的型材發(fā)展到了復合型材,建筑玻璃也由原來單一的玻璃發(fā)展到了傳熱系數(shù)較低的中空玻璃及鍍膜玻璃等,大大提高了門窗的節(jié)能效果,減少建筑的熱量損失。3.3太陽能資源利用太陽能是一種典型的可持續(xù)性能源,近年來被推廣使用,是目前人類可以利用的最理想的可再生能源,最豐富的大自然饋贈,活凈無污染。因此,全世界都在開發(fā)V山中國煤化工能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研發(fā),使建筑物應用太陽能技術(shù)變成了現(xiàn)實:。在歐美一些工業(yè)發(fā)達的CNMH(用非常重視,推出了各種“太陽屋計劃”。而我國取得的太陽能研發(fā)成果也是振奮人心的,由天津市奇信太陽能科技有限公司研發(fā)的太陽能集熱器在國內(nèi)的太陽能領(lǐng)域成為了先驅(qū)者;太陽能建筑——北京北苑太陽能示范工程,此棟建筑的全部能源來自于太陽能,如今已運轉(zhuǎn)良好,成為了我國太陽能技術(shù)應用建筑的成功先例建材世界2014年第35卷第4期在建筑中充分利用以太陽能為代表的可持續(xù)能源,盡量取代傳統(tǒng)的污染性能源,同時考慮多功能轉(zhuǎn)換、余熱回收和自然空調(diào)等。多功能轉(zhuǎn)換一是使建筑構(gòu)件成為多種能量形式的轉(zhuǎn)換器,如將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能或電能以供利用,二是建筑物實現(xiàn)多種使用功能的轉(zhuǎn)換利用以節(jié)省資源。所謂“自然空調(diào)”,一是保護自然的生態(tài)環(huán)境,發(fā)揮綠色植物調(diào)溫調(diào)濕、防塵、減噪和改善大氣質(zhì)量的功效;二是利用建筑材料和深層土壤的熱惰性,通過有效的氣流組織,對進入室內(nèi)的空氣進行調(diào)溫調(diào)濕,以改善室內(nèi)物理環(huán)境。因此,自然空調(diào)是一種既節(jié)能又沒有污染的空調(diào)方式。結(jié)語總之,建筑的節(jié)能設計是涉及廣泛的系統(tǒng)工程,建筑的節(jié)能技術(shù)也涉及了諸多領(lǐng)域、諸多部門,需要各個部門的協(xié)調(diào)發(fā)展,才能更好的達到節(jié)能的效果。不僅要各個領(lǐng)域的技術(shù)支持,更需要政府部門強有力的支持,去過德國的人都會覺得德國城市綠化環(huán)境好、空氣質(zhì)量高,究其原因,德國全社會對能源、對環(huán)境有一種近乎敬畏的態(tài)度。德國政府、民間機構(gòu)及社會民眾的節(jié)能意識非常強。在推動生態(tài)節(jié)能建筑方面,德國更是不遺余力因此,借鑒西方一些發(fā)達國家的經(jīng)驗,中國當前應該抓緊推廣建筑節(jié)能技術(shù),創(chuàng)造一個良好的人文環(huán)境。參考文獻1]張評銜.建筑節(jié)能及太陽能建筑[J].工程建設與設計,2009,57(7):20-232]崔希駿.節(jié)能建筑外窗的配置研究[J.門窗,2007,1(5):10-18.3]房志勇.建筑節(jié)能技術(shù)[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,19984]沈雪,楊秋偉,李小琪.建筑節(jié)能及太陽能建筑應用研究綜述[門].門窗,2012,6(5):42-4(上接第99頁)的作用下,調(diào)配成調(diào)和瀝青。瀝青路面施工中,每年都會有大量的瀝青廢棄物,如果能充分利用這些廢棄料可以節(jié)省大量的瀝青材料,同時有利于環(huán)境保護。舊路面再生技術(shù)又可以分為熱再生和冷再生技術(shù),二者都要對舊路面進行銑刨和回收,再添加適當?shù)牟牧险{(diào)制成再生瀝青。由于冷再生技術(shù)是向舊瀝青添加乳化瀝青,環(huán)保效果更明顯,符合可持續(xù)發(fā)展的要求,能夠取得可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。所以,此項技術(shù)需要一定的政策支持,鼓勵廢舊瀝青的再利用,還要加強舊瀝青路面再生技術(shù)與施工工藝的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,實現(xiàn)設備與技術(shù)的同步創(chuàng)新、相互促進。此項技術(shù)已經(jīng)在我國道路維修中得到了大量的試驗和推廣,例如滬寧高速公路上海段大中修工程采用了瀝青路面現(xiàn)場熱再生設備和技術(shù)進行表面作業(yè),取得了較好的施工效果。2004年,中聯(lián)重科研發(fā)了型號為LR4400的國產(chǎn)瀝青路面加熱機,實現(xiàn)了對瀝青路面的充分高效加熱和無煙霧排放,標志著我國在瀝青路面維護領(lǐng)域進入了一個新時代4結(jié)語瀝青路面產(chǎn)生的環(huán)境污染是一個社會問題,其治理也是一個復雜的系統(tǒng)過程,需要政府部門和企業(yè)個人的共同努力。作為施工企業(yè),在引進國外先進技術(shù)的同時需要不斷加強技術(shù)創(chuàng)新、研發(fā)新設備、改進加熱工藝,有針對性地采取有效措施來防治瀝青路面對大氣、土壤以及水源等產(chǎn)生的污染。政府部門應采取積極的政策支持,鼓勵新型環(huán)保瀝青材料在道路修建中的應用參考文獻1]石建慧.道路建設中瀝青使用引起的環(huán)境問題與防治對策匚J].環(huán)境與發(fā)展,2006,18(3):37-40.2]瓊,曾鼎文.瀝青路面環(huán)境問題淺談[冂].江蘇環(huán)境科技,2005中國煤化工3]丁湛,栗培龍,耿九光.廢舊瀝青混合料的環(huán)境影響分析[冂].安9-61CNMHG4]任劍鋒,王增長,牛志卿,瀝青煙的治理探索[J].科技情報開發(fā)與5]張虎發(fā).淺談水對瀝青混凝土路面的破壞及防治揹施[J.青海交通科技,2005,18(6):50,536]劉開澤.用于瀝青混凝土路面集料的選擇與管理[J.科技信息(科學教研),2008,25(19):127.10