建筑设计中节能建筑设计的分析

【摘要】随着社会经济的飞速发展,政府机关乃至整个国家都认识到资源与人类生存发展所产生的矛盾,因而促使可持续发展战略在有条不紊的贯彻实施,针对我国能源发展的形势,如何节约能源是我们面对的一项重大课题,本文将对建筑设计中的节能设计展开分析,研究探讨建筑设计中的节能措施。

【关键词】建筑设计；节能建筑；节能设计；绿色建筑；节能减排

1　引言

能源是人类生存和发展的重要基础。近年来,保护环境、节能减排、可持续发展已成为世界各国共同关注的话题,建筑节能成为“建设生态文明”的必经之路。建筑的节能是在保证建筑物正常使用功能、满足建筑室内的物理环境质量的条件下,通过增加建筑围护结构的隔热保温性能、降低采暖空调系统的利用率、减少对自然能源利用的技术措施,其基本目标是减低建筑的能源消耗水平,最终实现节能减排的目的。为实现建筑的节能目标,要加强建筑设计阶段中节能措施的应用。

2　建筑节能设计需要考虑的因素

2.1　自然资源的利用

2.1.1　太阳能的利用

太阳能利用是指利用太阳光的辐射能量,通过进行光热转换等被动式利用和光电转换进行利用。太阳光普照大地,不存在地域限制,无论高山、陆地、岛屿、洼地等不同地形,都可进行开发和利用,同时无需开采和运输,因此成为建筑采光、取暖的极佳来源。在建筑设计中,要将太阳能有效的转换为生活能源,以此来提高能源利用效率。

2.1.2　风能的利用

风能利用是指通过建筑物风流量的增加或者是减少来改变建筑外表温度,以此来改善室内的空气条件,实现自然风源的有效利用。在建筑结构中,围护结构的保温隔热达到一定的水平后,室内外的通风就会形成了热量或冷量的损失,在进行设计时,要通过增加专门的通风换气装置,来有效回收排风中的能源,减低建筑的能耗。

2.1.3　绿化水体的利用

建筑周围的绿化情况、水体环境等因素会对建筑环境产生较大的影响。建筑周边绿化环境好,绿化面积大,可以有效吸收过多的高温,而在冬季,通过地面温度的释放,可提高环境温度。水体环境也是同样的道理,夏天通过水流对温度的影响,改变了建筑环境,冬天冰面阳光反射也影响了建筑能源消耗。

2.2　建筑自身设计要求

2.2.1　墙体设计

建筑结构中的墙体是围护结构的主体,其主要功能为承重、隔热、保温、防潮、防水,墙体的材料保温隔热性能直接关系到建筑的能源消耗。对建筑的围护结构保温常采用轻质高效的玻璃棉、泡沫塑料、岩棉等保温材料,这样能大大增强墙体的热阻,提高墙体的隔热能力,使墙体能有效防御室外气温对室内热环境的影响,从而使围护结构达到单位面积冷热负荷最小,建筑能耗最低。

2.2.2　门窗设计

建筑物中门窗是光和热等条件改变的主要因素,同时也是冷风、热风渗入,冷气、热气流出的空隙通道,门窗及其周边的密闭性,决定了建筑的隔热保温效果。在建筑设计中要合理设计门窗,做好门窗的节能工作。

2.2.3　屋面设计

建筑物中的屋面屋顶是同外界大气接触最重要的部分,实现屋面节能的原理同墙体节能一样,都需要改善屋面层的热工性能来阻止热量的传递,避免热量流失。具体的设计要注意以下几个要点：第一就是对于屋面保温层的设计选用不应该使用材料密度太大的,应该尽量降低使用材料的密度以及厚度；第二就是不能使用吸水性大的材料作为屋面保温层,因为如果吸水性比较好的话,那么会因为大量的水分吸收而降低整体的保温效果,同时如果真的使用了这种材料,那么在进行设计的时候要在屋面上设置一些必要的气孔,在必要的时候对上面的水进行定期的排放,这样就不会影响到整体的保温效果了。

3　建筑节能设计

3.1　提高围护结构的节能技术

3.1.1　外墙隔热保温

在建筑外围护结构中,热传系数受到气候和采暖度、日照的影响。改善围护结构的热工性能是提高墙体节能的主要措施。其主要方法是要采用隔热保温性能好的新型墙体材料、建筑材料,通过合理的节能措施和施工方法,合理设计建筑节能构造。

在外墙隔热保温措施中,墙体节能技术主要为单一墙体节能和复合墙体节能。单一材料墙体节能是采用自身具有良好热工性能或其他力学性能好的材料,来作为墙体的材料,通过改善主体结构材料本身的热工性能,来实现节能的目的。目前来说,在墙体材料中,选择加气混凝土、空隙率高的多孔砖或者是空心砌块等都可以作为单一节能墙体。由于单一节能墙体无法满足外墙对保温性能的日益增长的高要求,此时就需要利用导热系数较小的高效绝热材料,如采用玻璃棉、矿棉板、岩棉板、聚苯板等材料,通过附在墙体结构层进行复合,以此来提高外墙的隔热保温性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果良好。如YL组合砌块集保温、围护一体,便于外饰面抹灰、镶嵌,具有极高的推广价值。

3.2　门窗节能措施

在建筑围护结构中,门窗是影响室内冷热环境质量和制约建筑节能的重要因素,同时建筑的外门窗是墙体中热工性能最为薄弱的部位,由门窗造成的能耗损失占据建筑维护能耗损失的50%左右。门窗部位既是能耗大的构件,又是得热构件,太阳光通过照射,进入室内环境,导致室内温度升高。在节能设计时,要结合建筑当地的气候条件、建筑功能要求以及建筑围护结构情况来综合考量、选择合理的门窗材料、门窗型式以及相对应的节能措施,从而实现节能的效果。

3.2.1　优化门窗面积比

控制窗户面积和窗户外墙面积的窗墙比。阳面的门窗面积大,能保证充足的阳光照射进来,但过大会导致过多的外部阳光照射,增加空调的高能耗,开窗面积过小导致无法满足日照和采光要求,也增加采暖的高能耗。因此,进行节能设计时,要兼顾太阳得热和保温的两方面因素,在保障室内日照、采光、通风等标准符合空间视觉舒适要求、室内布局合理、环境舒适的前提之下,应尽量少做飘窗、落地窗,面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。

3.2.2　提高窗框性能要求

目前,我国可用的框材很多,如木材、金属等材料。木材的导热系数低,隔热保温性能好,但耗用木材较多,且易变形,金属材料虽然能够有效的抗风压,不易变形,但因其具备良好的传热性,所以在保温隔热方面有很大缺陷。门窗框材应具有良好的保温性能,还具备一定的刚性、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。

3.2.3　提高玻璃的性能要求

门窗部位中,玻璃是主要材料。节能设计中,要根据门窗或幕墙所在的位置来确定玻璃的品种,选择合理的节能玻璃,选择玻璃时,在接受日照时间较长、建筑处于朝阳向的玻璃应能最大程度的控制太阳光进入室内,一般要采用吸热玻璃、吸热中空玻璃或者是阳光控制膜、遮阳型镀膜、热反射镀膜等镀膜玻璃。在寒冷地区、背阳面部位,选择中空玻璃、双层玻璃、复合中空玻璃、保温型玻璃,以此来达到隔热保温效果。另外,合理的利用窗用薄膜也能在一定程度上改善玻璃的保温隔热性能。

3.3　合理设置屋面节能

建筑物的屋顶是同外部环境接触较多的部分,其对建筑上部起到覆盖的作用,能实现遮风避雨、抵御风雪侵蚀,并因外部环境的阴晴冷暖而改变建筑物自身温度。屋面的节能设计,主要是改变屋面层的热工性能,来阻止热量传递。设置屋面节能设计措施时,屋面的隔热、保温和防水等要符合GB50345-2004《屋面工程技术规范》的要求,在设置保温层时,尽量不要选用导热系数较高、相对密度较大的保温材料,避免在屋面潮湿时,保温层出现大量吸水的现象,造成保温效果降低。选用吸水率较高的材料时,要在屋面层上设置相应的排气孔,来排除保温层中不容易流出的水分。采用加气混凝土作为保温层时,在每隔100m2的位置要设置一个排气孔。在公共建筑中,要严格控制屋顶的透明部分面积,一般来讲,屋顶透明部分面积要控制在屋顶总面积的20%以内。在设置透明部分时,要设置相应的遮阳措施。同样,也可选用同外墙材料一致的屋面材料,来改善屋面的热工性能,达到节能的目的。

4　结束语

我国是能源消耗大国,发展可持续发展的生态建筑,加大节能建筑的设计已是刻不容缓的大事。建筑节能设计要从建筑初期开始实施节能减排措施,从不同的角度,进行建筑节能设计优化,充分利用建筑自然环境,发挥和挖掘建筑节能的潜力,减少建筑能源消耗,实现节能减排的目的。建筑节能有待大家的共同努力,相信在不久的将来,建筑的节能技术和措施会得到进一步改善。

注：原文发表在2013年（12）《建筑知识》