建筑的節(jié)能設計王建天津華廈建筑設計有限公司天津300384摘要:建筑節(jié)能是實施能源、環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,也是國際社會建筑走可持續(xù)發(fā)展之路的基本取向。我國已頒布的建筑節(jié)能標準及某些地區(qū)的施工圖節(jié)能審査要點,針對我國不同地域的氣候環(huán)境和建筑特點,重點介紹了建筑能耗的構成和節(jié)能的基本途徑,提供了相關的節(jié)能設計依據(jù)、技術和方法關鍵詞:建筑設計節(jié)能方法Abstract: the energy conservation of the building is implementing energy environment, andsocial sustainable development strategy important constituent, is also the internationacommunity building the way of sustainable development of the basic orientation. China haspromulgated building energy efficiency standards and some areas of construction energyconservation review points in view of the different regional climate environment andconstruction characteristics, this paper introduces the structure of the building energyconsumption and energy saving of the basic way, providing relevant energy saving design basis,techniques and methodsKeywords: architectural design energy saving method中圖分類號:TE8文獻標識碼:A文章編號引言建筑作為人工自然產(chǎn)品,是人類自身應變自然環(huán)境氣候的一種延伸手段。建筑發(fā)揮著氣候“過濾器”的角色,通過利用和防御自然界各種氣候因素,為人類創(chuàng)造出良好的室內(nèi)氣候條件。我國古代的傳統(tǒng)民居,如北京的四合院、西南的吊腳樓、陜北的窯洞、閩南的土樓等,雖然建筑形式和材料各不相同,但都是長期氣候選擇和建筑不斷應變的結果。隨著現(xiàn)代技術水平的提高,人類有時過分地依賴人工設備技術力量,以期實現(xiàn)更高的室內(nèi)熱舒適度要求,結果導致高能耗和自然生態(tài)的破壞。我國是能源短缺的國家,但建筑能耗卻是同等氣候條件下發(fā)達國家的2?3倍。高能耗不利于建筑可持續(xù)性發(fā)展,需要我們重新硏究節(jié)能設計策略,充分挖掘建筑節(jié)能的潛能、節(jié)能設計包含的幾個方面節(jié)能型住宅是指在保證住宅功能和舒適度的前提下,按既定目標減少能源消耗,并且盡可能對資源循環(huán)利用,實現(xiàn)資源節(jié)約的住宅,節(jié)能住宅包含以下幾個方面建筑與環(huán)境是一個相互依賴共存的關系,一個合理的選址和適宜的外部環(huán)境對建筑的節(jié)能具有事半功倍的效果,應根據(jù)地方氣候特點,地制官,建群的規(guī)劃布置和建筑物的平面布置有利于自然通風,增加中國煤化央建CNMHG筑的通風、防熱等問題。建筑物單體設計應控制體形系數(shù),研究資料表明,體形系數(shù)每增加0.01,耗熱量指標約增加2.5%,一般控制在0.30以下,控制體形系數(shù)的方法有:減少建筑面寬,加大建筑進深;增加建筑物的層數(shù);加大建筑物的長度或增加組合;建筑體型不易變化過多1.2綠化的利用。在屋頂種植植物,利用植物的光和作用,可以大大降低屋頂?shù)氖彝饩C合溫度,資料顯示,種植屋面的內(nèi)表面溫度比其他普通屋面低2.8℃7.7℃,但在屋面種植植物也應考慮技術問題,包括荷載、排水、防水等,現(xiàn)在都已有成熟的技術和經(jīng)驗,屋頂綠化分為覆土栽培和無土栽培兩種,覆土栽培覆土層0.5m厚為宜,相應增加3KN/m2-15KN/m2:無土栽培技術,日本某公司已開發(fā)岀表面生長植物的混凝土,特別適用于建筑墻壁和屋頂綠化。1.3太陽能的利用。太陽能既環(huán)保又方便安全,太陽能的利用有兩種方式:被動式太陽能建筑和主動式太陽能建筑,被動式太陽能建筑指在向陽面采用陽光的儲備熱質(zhì)來吸收儲備熱量來進行的一種方式,此系統(tǒng)中需要研究光電系統(tǒng),造價過高,不適于大批使用1.4合適的建筑材料能夠提高建筑維護結構的保溫隔熱性能。我國在“九五”計劃和2010年發(fā)展規(guī)劃中對建筑節(jié)能提出了新要求,要求實施建筑節(jié)能65%的目標,因此良好的建筑材料是十分必要的。維護結構的材料布置分外側(cè)和內(nèi)側(cè),在寒冷地區(qū)的同一氣候條件下,由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同,為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水,保溫層設在外側(cè)更好些,外墻外保溫的優(yōu)勢包括:提高主體結構的使用壽命,減少長期的維修費用;降低建筑造價,增加房屋使用面積;基本消除“熱橋”的影響,外保溫即可防止“熱橋”部位產(chǎn)生結露,又可消除“熱橋”造成的熱損失,改善墻體熱工性能;便于對建筑進行裝修改造。建筑外維護結構主要包括屋頂2、節(jié)能設計當中存在的問題2.1節(jié)能設計基準概念模糊作為節(jié)能設計標準的節(jié)能50%目標,不是對于具體的建筑的一個精確節(jié)能效果參數(shù),而是對當前建筑平均水平的一個總體節(jié)能效果。所以在具體的建筑上提節(jié)能50%或者節(jié)能65%的提法是不科學的,而且南方也不應在個別建筑上片面地追求節(jié)能的高指標。由于當前的節(jié)能設計標準是按照節(jié)能50%的目標設定的所以達到標準即是達到節(jié)能50%的社會平均水平,所以如果所有建筑都這么做,社會上的建筑總體上也就達到了50%的節(jié)能目標。2.2規(guī)劃和建筑方案的節(jié)能設計未受到足夠的重視近年來,國家推動建筑節(jié)能工作的力度較大,規(guī)劃設計人員對建筑節(jié)能知識的接受和積累需要一定的過程。對于大多數(shù)的設計人員,基本上還處于應付節(jié)能審查的階段,主動利用節(jié)能概念從規(guī)劃和建筑方案開始進行建筑節(jié)能設計的還不多,主要表現(xiàn)在以下幾方面2.2.1未能在規(guī)劃中進行建筑節(jié)能的設計建筑室外熱環(huán)境和自然通風環(huán)境對建筑節(jié)能是很重要的。有了好的室外環(huán)境,建筑可以在多數(shù)時間內(nèi)滿足熱舒適,從而不需要開空調(diào)。但是,由于目前建筑節(jié)能只是在施工圖審査中才受到重視,而規(guī)劃報建中并未進行建筑節(jié)能方面的審查和評審,所以,已經(jīng)確定的建筑方案并未進行節(jié)能的設2.2.2未能將建筑節(jié)能措施融入工程設計中中國煤化工CNMHG在建筑工程設計的過程中,多數(shù)建筑只重視實用面積、結構安全、美觀時尚,不重視建筑的性能、品質(zhì),沒有把建筑節(jié)能作為建筑的一個固有的、內(nèi)在的品質(zhì)進行考慮,把建筑節(jié)能的要求撇在一邊,到了最后施工圖送審前才根據(jù)建筑節(jié)能設計規(guī)范進行草草的計算和設計調(diào)整。此時由于建筑的方案已確定,只能在材料和設備選型等方面進行微調(diào),效果差強人意,而且往往造價高昂,實現(xiàn)起來很困難2.2.3不重視低成本節(jié)能技術和傳統(tǒng)措施的應用在目前的節(jié)能設計中,傳統(tǒng)的、有效的節(jié)能措施例如自然通風、建筑遮陽等未被廣泛采用,代之的是片面強調(diào)節(jié)能的高科技,不重視低成本的節(jié)能技術應用,造成節(jié)能昂貴的印象。而且,昂貴的設計在將來的施工中很可能被改變,使得最后建筑達不到建筑節(jié)能設計標準。只要建筑設計中注意低成本節(jié)能措施的應用,在空調(diào)設備設計和電氣設計方面進行精心設計,就算節(jié)能建筑稍微提高了成本,但卻節(jié)約了能耗,獲得了良好的舒適性,必將取得良好的經(jīng)濟效益和社會效果。2.3大型公共建筑多數(shù)沒有組織專門的節(jié)能論證當前的一些大型建設項目實行國際招標,建筑方案最后往往是國外的設計方案。很多國外的設計方案片面追求新奇,提出的建筑節(jié)能設計理念并不適合夏熱冬暖地區(qū)的廣東,而且造價高昂?？上У氖?這些建設項目并沒有進行建筑節(jié)能方面的論證,而是按照一般的建筑進行節(jié)能審查對于這類大型公共建筑,主要存在的問題是幕墻或者屋面的透明面積過大,空調(diào)設備系統(tǒng)的設計并不一定合理。另外,據(jù)了解,多數(shù)的設計院在整個空調(diào)系統(tǒng)的設計中,沒有嚴格按《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189—2005)第5.1.1條的要求進行逐項、逐時的冷負荷計算,缺少相應的計算書。設備的選用很容易出現(xiàn)主機容量過大,導致“大馬拉小車”,或主機容量過小不能滿足舒適性要求的現(xiàn)象。而目前許多軟件的計算不被設計單位所認可2.4居住建筑設計未能將節(jié)能與提高舒適性和健康掛鉤對于大型的住宅小區(qū),由于空調(diào)的啟停與人的活動密切相關,這點與北方有很大的差別,所以空調(diào)設備不是住宅節(jié)能的主要問題。大型小區(qū)最突出的問題是在規(guī)劃階段和初步設計階段很少根據(jù)夏季主導風向進行小區(qū)的自然通風模擬,并根據(jù)結果進行小區(qū)的合理規(guī)劃。由于布局不當而造成的部分建筑自然通風不良的并不少見。建筑單體的自然通風也未受到普遍的重視。楊仕超說,許多建筑設計大面積的窗,而開啟部分的面積卻很小。由于缺乏自然通風,空氣流通不暢,很多時間需要開空調(diào),室內(nèi)空氣質(zhì)量差,不僅增大能耗,而且對健康不利。自然通風優(yōu)良的住宅,開空調(diào)的時間可以大大減少,空調(diào)的能耗也會大大降低由于可以少關閉窗戶,居室內(nèi)的空氣質(zhì)量自然也就好了。所以,小區(qū)的規(guī)劃和建筑自然通風的設計,是與室內(nèi)熱環(huán)境和人們的健康有密切的關系的2.5建筑節(jié)能設計審查沒有嚴格把關建筑施工圖的節(jié)能設計審查是節(jié)能設計審查的最重要環(huán)節(jié),但許多施工圖設計審查單位自身就不具備節(jié)能審查的能力,不懂得如何進行節(jié)能設計把關,致使很多建筑節(jié)能設計審查只是走過場,并沒有真正把關對于公共建筑,照明設計由于與裝修有關,所以往往在建筑設計施工圖審查時并沒有審查?？照{(diào)系統(tǒng)設計也是如此,即使有空調(diào)設計,也不將空調(diào)設計施工圖與建筑圖一起送審中國煤化工3、節(jié)能設計方法CNMHG建筑節(jié)能設計就是從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā),將建筑設計與建筑微氣候,建筑技術和能源的有效利用相結合的一種建筑設計方法,也就是說在冬季最大限度地利用自然能來取暖,多獲得熱量和減少熱損失;夏季最大限度地減少得熱和利用自然能來降溫冷卻3.1從建筑設計入手,綜合分析地區(qū)氣候特征,充分利用有利的氣候條件和防御不利氣候因素影響地區(qū)氣候特征包括太陽能輻射強度、最熱(冷)月平均氣溫及空氣濕度、夏冬)季主導風與平均風壓、雨雪量等要素。這些要素是我們節(jié)能設計需要注意的“氣候條件”。此外,還需注意區(qū)域的“微環(huán)境”,如地形條件、地表環(huán)境、地表土壤和環(huán)境植被等。只有這樣,才能權衡利弊、趨利避害,統(tǒng)籌運用氣候因素3.1.1合理群體規(guī)劃布局。設計中要充分考慮夏季有利的主導風向(通風致涼)和避免冬季不利的主導風向(避風保暖),綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素,合理安排群體布局和建筑朝向。如南京屬典型的夏熱冬冷地區(qū),又具有大陸性氣候特征,夏季炎熱多東南風、冬季寒冷多西北風,在進行小區(qū)群體布局時,一般將小體量的低層、獨立式住宅放在南面,大體量的高層住宅放在最北面,可以最大限度地滿足夏季自然通風和冬季阻擋不利的西北風的需要3.1.2合理控制體形系數(shù)。體形系數(shù)就是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積和其所包圍的體積之比值。也就是說,單位建筑空間的外表面積越大,體形系數(shù)越大,能耗就越高,反之亦然。因此,在考慮節(jié)能設計時,建筑平面外形不宜凹凸太多,力求完整,避免因凹凸太多增大而提高體形系數(shù)。在所有幾何形體中球面體體形系數(shù)最小,同等條件下能耗最低。如合肥大劇院就采用近似球面體外形,體形系數(shù)小而相對節(jié)能結束語通過以上的綜述,總結出在設計中應從規(guī)劃、設計、構造、園林綠化等方面充分合理的利用當?shù)氐臍夂蛸Y源,尋求人、建筑、環(huán)境與經(jīng)濟、節(jié)能之間的最佳結合,提高建筑的整體效益。我國建筑節(jié)能有著巨大的潛力,只要認真扎實地做好節(jié)能設計工作,就可以有效地降低建筑能耗,一方面,我們需要政府的重視、政策的引導、法規(guī)的制定和全社會的支持;另一方面,我們要提高節(jié)能的自覺性。建筑師作為節(jié)能工作的具體實施者,要在實踐中努力貫徹節(jié)能措施,積極探索研究節(jié)能技術。參考譯文[1]呂愛民.應變建筑——大陸性氣候的生態(tài)策略[M].上海:同濟大學出版社,2003.121-126[2]劉念雄,秦佑國.建筑熱環(huán)境[M].北京:清華大學出版社,2005.172-176.[3]株式會社建筑畫報社編,韓蘭靈等譯.日本綠色校園建筑[M].大連:大連理工大學出版社,2005.72-77[4]沈致和.住宅節(jié)能原理與設計[M].合肥:安徽科學技術出版社,2006.65-70[5]李德英.建筑技能技術[M.北京:機械工業(yè)出版社,2006.5-60.中國煤化工CNMHG