基于节能理念探讨建筑规划设计

【摘要】建筑业在发展中不仅仅要注重建筑材料的选择和使用,还应该注重建筑的整体规划与设计,运用科学合理的措施,尽可能的降低建筑能耗,实现可持续发展。本文立足于节能理念,对建筑的规划设计进行了探讨,提出了一些节能设计的措施和建议,希望能够为实现节能规划设计提供一定的参考。

【关键词】节能理念；建筑；规划；设计

引言

建筑系统本来就是一个巨大的消费者,建筑能耗占据了人类总能耗的40%左右。所以,建筑在规划设计的时候应该坚持可持续发展的原则,将能源和资源节约的思想始终贯穿其中,尽可能地降低建筑施工污染和破坏自然环境,这项工作对于建筑师来说是神圣的。基于节能理念的建筑规划设计其主要是符合热舒适性以及采光等需求的基础之上,在建筑规划设计中实现低能耗、环境污染少、采取节约型建筑技术体系等。

1　建筑绿色理念的基本内涵

自从进入二十一世纪,人们的生产生活活动在不断的增加,整个社会的发展也开始对生态环境造成了不同程度的影响,特别是我国发展早期,大部分的项目建设都对于环境造成了严重的破坏。伴随着近几年的发展,人们的生活水平有了很大的提高,环保意识也相应地有了很大提升,人们已经逐渐意识到了科学发展的重要性,在建筑行业的发展和规划过程中,绿色理念和绿色意识已经得到了广泛的推广和应用。绿色建筑理念其实就是在建筑过程中尽可能地运用能耗较低、污染较少的建筑材料,通过提高资源的有效利用率来对不可再生资源进行合理的使用和分配。并且,在建筑中还应该重视建筑活动与环境之间的微妙关系,尽量运用新技术在最大程度上将建筑物的自身价值挖掘出来,实现人与自然的和谐相处。

2　我国绿色建筑的现状分析

2.1　数量少、范围小

现阶段,在城市建筑中,大多数的建筑都不符合绿色建筑的要求,是因为绿色建筑施工过程中造成的资金、材料消耗要比一般的建筑高很多,因此大多数的建筑商不肯对绿色建筑投资。不可否认,在少数城市中,绿色建筑也是存在的,然而数量并不是很多,范围也不是很大,对于整个城市来说,没有太大的效应。

2.2　缺乏绿色建筑意识

大部分城市不肯发展绿色建筑主要是因为对于绿色建筑的认识还不够。很多建筑商觉得绿色建筑和普通建筑在本质上没有太大的区别,并且普通的建筑在建设时其成本与绿色建筑相比要低很多,能够获取的利润也比较高。对于建筑商来说,绿色建筑的建设不但要花费较大的人力、物力、财力,还无法获取较高的经济效益,所以基本上没有建筑商肯建设绿色建筑。

2.3　缺乏有效的绿色建筑技术

很多建筑施工单位没有专业的绿色建筑技术人员,对绿色建筑技术掌握与应用程度不高,应用起来也会出现种种问题,从而不仅未达到绿色施工的目的,反而影响了建筑建设的质量,导致绿色建筑技术应用的效率降低。

3　绿色节能建筑应坚持的原则

3.1　整体性

建筑与环境是具有整体性的,建筑在施工的时候,应该对四周环境景观的统一性充分进行考虑。如果能够协调好建筑与环境两者之间的关系,整个建筑就能够与四周的环境相呼应和搭配,使建筑能够融入景色之中,而景色又能衬托建筑,从而实现和谐美。在这一具体过程中,整体性还应该坚持建筑本身与当地人文环境保持平衡,就地取材。

3.2　宜居性

建设建筑物的主要目的就是要确保建筑能够正常发挥其自身的功能,说白了就是确保建筑的宜居性。在对建筑进行规划设计的时候,应首先考虑我国资源现状,将有限的资源充分运用到建筑中,使其宜居性能够得到提升。并且还应遵循人性化设计的要求,对建筑的采光、通风、采暖、空调等进行设计。另外,还应该处理好生活垃圾与污水,提高建筑的舒适感,实现人与环境的友好相处。

3.3　节能性

建筑业是高能耗行业,其节能性取决于能源的利用率。因此必须充分的对现有的资源、能源进行开采和利用,并在此基础上对资源和能源的利用方法和利用率加以提高和调控。在提倡节约用水、节约用电的条件下,利用调低采暖温度,少使用制冷系统以实现节能。与此同时,还可大力发展新能源,推广新技术,运用余热回收与温室效应的方式实现节能目的。

4　绿色节能理念下的建筑规划设计研究

4.1　合理的选址

建筑物的选址是建筑设计中一个不可忽视的问题,也是在建筑设计进行前首先要确定的要素。在进行选址时,需要将很多因素考虑进去,比如四周环境、交通路线及水资源分布等方面。在建筑设计时,设计者要尽可能遵循“就近原则”,即应让设计的建筑在建成之后可以得到很多资源,比如在建筑采光、水循环系统中常用的可再生资源——光能、太阳能等。节能设计是当下建筑设计的热点,因为其可以节约能源,可以更好地促进可持续发展目标的实现,因此只有将节能设计做好,建筑节能的目标才容易实现。

4.2　正确选择朝向

由于我国地处北半球,所以,南向采光时长较长,而且照度也相对较高。如果建筑是东西朝向,则阳光更容易直接照射到建筑内,使室内温度增高,也容易造成眩光,因此,采取适当的遮阳措施是十分必要的。但是建筑的北面,情况大为不同,北面采光大多利用空中的漫反射光,如果高层的容积率太高,日照根本达不到要求,因此,我国的建筑形成了面南背北的习惯,只有这样建筑采光才能达到最佳状态。对于一些寒冷城市或者地区,其在进行建筑设计规划时,要尽量运用好日照原理,以使建筑朝向以及位置更加合理,使得每幢楼都最大限度的接收到太阳光,以便建筑取得更好的采光与节能。

4.3　建筑布局

建筑节能设计不仅要从与四周生态环境很好地融合的目的出发,还要依据建筑自身的类型,来进行建筑合理布局。目前提倡绿色节能,以此角度来看,建筑布局应该将既有资源充分的运用,尤其是可再生资源,比如太阳能、风能等。在建筑规划设计进行时,要注意建筑物的具体朝向、地势变化特点以及周围建筑物的遮蔽情况。比如,在布局时尽可能将其他建筑物对其的遮蔽减少,这不但能将建筑内部空间的光照时间进一步延长,节省电力能源,同时还能使得建筑内部空间的温度在冬季进一步增加。

在建筑规划设计过程中,科学的进行避风、通风设计尤其重要。因为“风”的导向是绿色建筑规划设计的重点内容。在冬天,因为冷空气的流动,对于四周建筑的围护体系有很大影响,建筑物因此在冬天御寒能力减弱,而夏天一个良好的通风环境可以创造出一个良好的人居环境,将建筑室内空调所消耗的电力能源有效减少,使得建筑使用时的能耗大大降低。

4.4　建筑间距分析

在对建筑物的间距进行设计的时候,应该参照下列因素,即建筑物所处地区的日照、日照标准、节能建筑的设计原则、防火规范。设计间距时,应参照冬至日的建筑所在区域的太阳高度角,设定的距离要让室内能够有充足的日照,且要恰到好处,这样可以使其在寒冷季节制热所需消耗的能源大大降低,从而达到节能的目的。布局时可适度的将建筑物的间距加大,多出来的空间里可以建设绿地或者休息区,这样不但能够美化环境,还能改善空气质量。不过这和节能原则有冲突,因此建筑师就必须控制好用地和建筑间距的关系。建筑群的组合设计中,建筑的整体节能效果应格外注意,我国建筑因为受季风气候影响常朝南,因此建筑群因依照南小北大的原则分布。建筑师还可采取退层处理方法,这样一来在天气炎热的情况下建筑的通风性就比较好,冬天还能减少冷风的袭击。

5　降低建筑能耗的具体措施

5.1　降低不必要的建筑能源耗损

建筑设计规划的好,就能在资源消耗最小的情况下保障建筑内冬暖夏凉,不过还得注意,当前大部分居民楼都是冬冷夏热型的。主要是因为建筑的围护结构不具备较好的隔热性,天气严寒时,室内的热量就会挥发,而夏天室外高温又会传入室内。面对这种情况,室内的供暖与制冷成本就会提高,能源消耗也因此增加,因此,对于建筑的宜居性来说,围护结构的保温隔热设计是十分重要的。

5.1.1　围护结构中的外墙部分

外围护结构的主体就是墙体,它具备承重、防水、防潮、隔热、保温等功能。墙体使用的材料的保温性能直接影响着建筑的耗热量,一般而言,单一的墙体材料难以在满足隔热需求的同时又满足保温需求,因此在节能的基础上,应该进一步的推广和应用复合墙体技术,通常就是用砖或钢筋混凝土作承重墙,并与绝热材料复合。YL保温砌块是新兴的保温型墙体材料,具备热工性能好、结构设计合理、粘接性好、呼吸性能好、施工简便的特点,集保温、围护为一体,与建筑同寿命,且外饰面镶嵌较为方便。除此之外,外墙外保温EPS、EPS板与墙体一次现浇注成型技术、外墙外保温技术无机保温砂浆等在外墙砌体中也逐渐被推广和应用。

5.1.2　围护结构中的门窗部分

伴随社会的进步与发展,越来越多的建筑围护结构的门窗结构开始采用玻璃门与大落地窗。玻璃门与大落地窗的透光性、通风换气性都比较好,控制好其质量非常重要,尤其是应该按照建筑的制冷与采暖要求选择玻璃品种,可以选择中空玻璃、复合中空玻璃、保温型玻璃,以此来发挥隔热保温效果。门窗框材应具有良好的保温性能,还应具备一定的刚性、抗压性能,目前主要有断桥铝合金、塑钢材料,铝塑复合、铝木复合等。设计时应尽量提高窗框的隔热性能,减少窗框的外露面积,以及提高气密性来减少冷风渗透或热量流失。

5.1.3　围护结构中的屋顶部分

屋面是建筑外围护结构的重要组成部分,其保温隔热的性能直接影响建筑的节能效果。对于实现建筑造型美观来说,屋顶的设计是很重要的一个元素。在建筑设计中,一是要选择合适的屋顶形式,利用屋顶的形状来引导自然通风。如将屋顶设计为斜坡式,能够借助屋面的坡度与日照斜率相接近的特点,在保持平屋面住宅日照间距的前提下,不仅仅可以将建筑的轮廓改变,将屋顶空间的使用效果扩大,并将屋面防水问题处理好。二是要选择合适的保温隔热材料。保温隔热材料应该选用导热系数小、蓄热性大的材料,同时不宜选择容重过大的材料,要选用防水性能好的保温材料,防止保温隔热层吸水,降低热工性能。

5.2　提高建筑节能效率

现阶段,在建筑行业中,煤、石油与天然气等不可再生资源都是一次性运用,这对于可持续发展是非常不利的。但是风能、太阳能这些都是可再生资源,在建筑规划设计中如果能够对这些资源加以利用,就能使可再生资源的利用范围进一步得到提高。

5.2.1　提高自然光利用率

首先,自然光对于人的眼睛和皮肤来说伤害是非常小的,天然的节能效果与建筑规划设计中关于绿色节能的要求是十分吻合的。合理的利用太阳光,不仅是城市规划范畴的问题,需要一个地区的整体规划设计都必须考虑天然采光,更是建筑师必须考虑的问题。在设计的过程中,应该充分利用侧窗、天窗、中庭等把自然光引入，还可以在南向墙面设置镜面材料引入光线,以改善北面房间的光照度。此外,为了保证建筑物内日照时间长,还需要考虑植被对光照的影响。绿色植被对于改善热环境大有益处,但是在对其设计时一定要考虑采光需求。

5.2.2　提高太阳能的利用率

现代建筑的节能设计还应该对新能源加以开发和利用,不过,在新能源开发的过程中,太阳能是非常有潜力的新能源。我国大多数地方都具备了利用太阳能技术的条件,大部分采暖地区都处于长日照区域内,有较好的日照条件。现阶段,太阳能的利用方式主要有被动式太阳能采暖、太阳能热水以及主动式太阳能采暖与空调。伴随我国节能设计的分析和研究,基于建筑的布局特点和使用特点,附加阳光间与室内采暖设备相结合的节能设计已经备受人们的关注。该设计可以让建筑在室外气象参数频繁变化的条件下,更均衡的分布室内温度,从而实现节能的效果。

5.2.3　扩大风能的利用

风能能转化成电能和热能,然而在应用的时候基本上都是以提升建筑的通风透气性为主的。在设计中通过对建筑物进行合理布局与设计,使建筑的自然通风能够提升。如利用“烟囱效应”达到拔风作用；最大限度制造正高差,避免逆高差的形成；进风口朝向夏季主导风向,满足通畅的室外最大风速；充分利用建筑构件的有效导风,通过挡风板的合理布局等措施,将有效地降低能源消耗、提升建筑的宜居度。

5.3　采暖空调设计

根据空调冷热源的不同,空调分为电力空调、地源热泵空调等。设计师可以在分析这些空调系统的初投资和运行费用的基础上,通过模拟量化,对初期投资的费用、年平均耗能量、能源费用、维护费进行计算,在符合节能要求的基础下,以经济性为主对于要选用的空调系统形式加以确定,地源热泵空调系统是可再生能源,有着技术先进、经济合理、性能安全可靠、节能环保的优势,应用的十分广泛。

6　结束语

目前建筑规划设计的基本趋势就是绿色、节能,这同时也是我国城市规划建设的重要内容,所以,建筑节能在进行设计的时候,不仅仅要在建筑的选址、布局、间距、墙面、屋顶等因素进行考虑,还需要对建筑物自所消耗的能量及其建筑在建造和建成之后的能量消耗情况进行考虑。把每一个与之相关的因素都综合考虑,然后再科学合理的进行设计,从而对人们的生活环境加以美化,最为重要的就是要使各种能源的消耗率降低,杜绝不必要的浪费,这样才能够符合可持续发展战略。在未来很长一段时间里,我国建筑节能设计还将会不断的创新与发展,从而为人们建设出持久的、舒适的生活环境。

注：原文发表在2014年8月中旬《城市建筑》