【摘要】随着我国经济的迅速发展,居住建筑也呈现了迅猛的发展势头,其中居住建筑的节能设计成为了建筑中人们普遍关注的问题,目前,我国仍是发展中国家,大量的资源消耗成为了阻碍经济发展的桎梏。因此,在满足人们居住舒适的前提下,合理地利用有效资源,提高资源的利用率,减少能源的浪费是当前居住建筑迫切解决的问题。本文结合实际,从我国居住能耗的现状出发,分别从规划节能设计、单体节能设计和节能结构设计三个角度,对于我国目前居住建筑节能的设计问题进行探讨,深入挖掘节能设计的策略,以提高我国建筑能源的使用率,进一步推动我国节能型社会的发展。
【关键词】居住建筑；节能设计；问题探讨
1 引言
在我国经济发展过程中,煤炭、水利资源相对比较丰富,而石油资源主要是靠进口,我国采暖区域人口所占比例很大,采暖能耗占全国能耗的30%以上,而且随着人们生活水平的提高,空调的加装给建筑能耗带来更加繁重的负担,随之而来的大量的燃料燃烧带来严重的大气污染,环境逐步恶化,严重威胁着人们的生存质量。因此,从建筑节能设计出发改善居住环境,已经成为世界建筑的发展潮流,也成为一种社会发展的需要,积极探索有效的建筑节能设计手段,在我国现阶段有着非常重要的现实意义。
2 目前我国居住建筑用能概况及节能现状
我国幅员辽阔,人口众多,气候类型复杂多变,其中我国大部分位于东南亚季风气候区,冬季天气干冷时间长,取暖成为了人们生活必须具备的保障。从整体上看,目前我国建筑能耗一般包括建筑采暖、电气、照明、空调、厨房、热水供应等方面的能耗,在诸多的能耗中,能耗量最大的就是取暖能耗。随着建筑规模的不断扩大,意味着取暖能耗也会相应的增加；另外,建筑热工性能差也是我国建筑能耗普遍存在的现象,数量巨大的房屋建筑,由于其保温性能差和气密性不高,空气中大量的热量会流失,造成了能耗很大程度上的浪费；最后,采暖效率普遍较低,在每年的采暖时间里,由于采暖锅炉的设备检修,陈旧的设备造成资源的浪费现象屡见不鲜,为了提高供暖效果,不得不加大能源的消耗,给环境污染带来巨大的压力,同时,室内冷暖不均衡的现象也导致了取暖效率的低下。
3 居住建筑节能设计的经济效益和社会效益
在我国目前住宅属于最昂贵的商品,一般消费者倾尽半生积蓄购买住宅,那么其对于住宅的节能性设计应当非常关注。因为不节能的住宅不仅在后续的使用过程中会造成大量资金的浪费,而且可能影响居住者的身体健康和生活质量。然而,在现实中真正把建筑节能设计提上议程的单位和个人并不多,整体设计强度不够。事实上,居住建筑节能可以有效的降低水费、采暖费、电费等费用,不同程度的降低业主的经济负担。
展望未来,我国居住节能设计可以从以下三方面拉动内需,促进国民经济不断发展：一是对已有的住宅建筑进行节能方面的改造。截止到2003年,全国对既有房屋建筑节能改造面积已经达到400亿平方米,从整体角度来看,这些建筑改造大多数是不节能的,而且每一项项目国家都要拿出相应的资金进行有效的补充。二是对新建住宅建筑按照节能标准进行设计和建筑。根据统计,按照住宅建筑节能要求进行建筑其成本会增加10%左右,就这一项,建筑每年新增需求达到500亿元。三是大力发展建筑节能产业。居住建筑的节能设计不仅可以从墙体材料、门窗、供暖系统、节能制冷系统、节能照明等设施上开发新的产业,而且还会直接影响新节能建材、化学建材等领域的节能性发展,从而有效的改善建筑能耗,减少大气污染,改善人们赖以生存的环境,提高人们居住的舒适程度,提高人们的生活质量。
4 居住建筑节能设计问题探讨
4.1 居住建筑节能的规划设计
根据我国节能型社会建筑的要求,打造新型的建筑节能产业是我们未来发展的道路。然而,在以往的规划设计中,设计师考虑的往往是居住的容积率、日照的间距、室内的空间、景观的布置等因素,而很少从建筑节能的角度来设计,即便关注节能设计,也往往从个体的节能设计入手进行简单的工作。因此,提倡建筑节能设计首先要重视规划节能。所谓规划节能,顾名思义就是在建筑设计中充分考虑建筑和外部环境的关系,以节能作为指导规划的终极目标和设计原则。就目前来说,影响居住环境的因素有两点,分别是太阳的辐射和空气的流动,因此,在建筑节能中要通过设计达到降低太阳辐射程度和辐射时间,增强建筑自然通风的建筑效果。基于此,可以建筑朝向、间距和建筑相互之间的关系三个方面来实现整体规划节能设计。
首先,在建筑的节能设计中建筑应面对夏季主导风向尽量朝南向,避免东西向,夏季充分的引导空气从建筑物内穿过,而到了寒冷的冬季,能够有效的阻挡寒冷的北风的袭来,面对气候的变化可以起到良好的调节作用。同时在夏季太阳暴晒的情况下可以有效的减少来自太阳的辐射,这样可以有效的减少空调的使用率。当冬季来临时,建筑所受到太阳辐射的时间延长,从而增加了保暖性,而且减少了热能的使用,实现节能效果。其次,在进行居住建筑节能设计的整体规划上,要以节约土地资源为必要的前提,尽量提高风量风速的设计模式,促使建筑物内部的空气与室外空气进行有效交换,从而降低建筑物对于能源的使用程度,节省能耗。另外,在按照风量和风速进行节能设计中,排列建筑应该遵循着南小北大、南低北高的原则进行,从而尽量确保居住区内所有建筑可以共享自然资源。其中,需要注意的是,尽量不要采用封闭式建筑的组合形式,这样做的目的是保证风道的畅通,促进空气在居住区内的流动。
除了利用风能有效地调节建筑,实现节能设计之外,绿化和水体对于小区环境的改善也有着重要的作用。在设计过程中,应该结合小区的实际规划,科学绿化以改善局部气候,避免热岛效应,保证小区内空气的温度和湿度、气流的强度和速度,不仅可以净化住宅小区的空气,还可以提供视觉美感,让人心身得到共同净化。
4.2 居住建筑节能的单体设计
只有在建筑节能设计中充分考虑的每一个单体因素,才能有效的促进节能建筑的健康发展,进而形成技术模式,得到更大面积的推广。在建筑电梯设计阶段,充分的考虑每一个节能点,如将电梯等服务型空间尽量布置在建筑的外层,尽量减少太阳对中部空间的热量辐射,在高层表面或者内部引入绿化空间,减少建筑的热岛效应及减少太阳对于墙体的辐射。除此之外,单体设计还从以下方面进行节能控制：
4.2.1 新能源的开发和利用
在居住建筑的节能设计中尽量避免使用不可再生资源,而是充分利用可再生资源。随着科技的不断发展,太阳能以其巨大的优势在很多领域广泛应用,具体做法有两种：一是太阳能采集系统,用太阳的热能辐射给水加温,提供生活热水。二是太阳能光电系统,这种系统将太阳能直接转化为电能,为建筑居民提供清洁的电力能源用于家庭照明等生活服务。
4.2.2 绿色照明设计
绿色照明即充成分地利用自然光,尽量少的使用人工采光。大量的实践证明,采用光反射装置可以有效的提高居室内的采光度,不但能有效的提高采光的质量,而且可以增加居室的空间感。绿色照明不是没有边际的采用自然光,要充分的考虑自然采光与少量增热之间的关系,做到一种均衡的发展。除了使用自然采光之外,必须使用采光照明时,尽量选择低能耗、高亮度的灯具,避免使用白炽灯,尽量使用节能灯。能源节约设计通过声控或者红外线控制,实现有效的能源利用。
4.3 居住建筑节能的构造设计
提高建筑围护结构热工性能减少建筑能耗,降低围护结构的耗热量是设计节能的重要途径。
4.3.1 墙体的节能构造
墙体围护结构是室内与室外进行热交换的主要介质。对于外墙体的节能设计首先要保证外墙体的承重能力和安全围护功能,同时考虑选择保温隔热效果良好,就目前而言,我国建筑节能施工中常用的是复合墙体。复合墙体中绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料、加气混凝土等,这些特殊材料有的直接充当外墙体构造,有的进行外包处理,从而阻断热传递,提高室内能源的使用效率。
4.3.2 外窗的节能构造
在居住建筑节能设计中,外窗也是建筑物重要的外围组成部分,在保证日照、通风和观景的条件下,尽量选择那些热阻大、保温隔热性能好材料,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。设置外窗部位,应提高外窗的密封性能,选用好的窗型及门窗配件,减少窗框的外露面积,控制空气渗透,使室内换气量合理,满足人体需求,在减少能源消耗的同时,提高室内热舒适程度和视觉舒适程度,改善室内环境,提高住宅的品质。
4.3.3 屋顶的保温。不同地区,不同建筑,有不同的热工节能设计要求。用于屋面节能工程的保温隔热材料,其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能必须符合设计要求和强制性标准的规定。提高屋面的保温隔热性能,对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要,这也是减少空调耗能,改善室内热环境的一个重要措施。
5 结束语
总之,随着人们生活水平的提高,居住建筑的节能设计已经成为必须要关注的话题。本文通过对我国节能设计的现状进行分析,分别从建筑节能的规划设计、单体设计和构造设计三个方面对节能设计中的有关问题进行了探讨,通过研究发现居住建筑的节能设计是我国建筑未来发展的必经之路。相信在不远的将来,会有更多的建筑节能设计方法出现,会创造出更多的技术与艺术进行完美结合的典范作品,推动我国节能型社会的实现。
注：原文发表在2014年02月《建筑知识》
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