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现代住宅节能设计探讨

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【摘要】住宅建筑的能耗是我国最主要的能源消耗形式,因此如何做好住宅节能,降低其能耗比例,已经成为了建筑行业的头等大事。文章结合笔者的工作实践,就现代住宅节能设计需关注的几个问题进行探讨

【关键词】建筑;节能设计;能源

建筑已经占据了人类生活的绝大部分空间,而其建设和使用所产生的能耗也是相当巨大的。建筑能耗包括了建造的能耗,即施工中使用的材料、运输、施工等能耗;使用能耗,即供暖能耗、电能能耗、调节能耗等。其中建筑的使用时间较长,所以使用能耗要远远高于建造能耗。目前我国的建筑能耗已经达到了终端总能耗的30%,占总能耗的首位。我国正处在城市化的上升阶段,全国民用建筑的总面积达到了400亿,而且既有和新建的建筑中高能耗建筑的比例极高。按照目前的发展趋势,我国每年都会有20亿的新增建筑,与发达国家相比,我国的建筑能耗比发达国家的能耗高出2-3倍,加之再生资源利用上的落后,如果不控制新建建筑的能耗,那么将进一步扩大我国能耗的基数,造成潜在的能源危机。

因此,为了缓解能源危机,建筑节能已经成为了降低能耗的最大阵地,也成为了最具潜力、最具实效的节能方式。在所有的建筑类型中我国的住宅面积所占的比例是最大的,因为人口数量的原因,我国的住宅比例占建筑的面积的70%,其能耗的比例也是所有建筑能耗中比例最大的部分。如果可以从住宅建筑入手实现节能和减排,那么对于我国的节能工作将作出重大的贡献。

1 科学的规划布局与合理的建筑设计

1.1 合理的朝向及体型参数

选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。同样体型的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小,因此建筑物应尽量采用南北朝向。对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高,研究表明,体形系数每增大0.01,能耗指标约增加2.5%。因此,在满足造型美观的前提下,出于节能的考虑,在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。

1.2 考虑绿化对节能建筑的影响

除去建筑本身,我们还应当把周边的绿化环境纳入到整个节能体系中来。优质的室内外绿化环境能调节改善气温,调节碳氧平衡,减弱温室效应,减轻城市的大气污染,减低噪声,遮阳隔热,是改善居住区微小气候,改善建筑室内环境,节约建筑能耗的有效措施。

2 提高建筑围护结构的保温隔热性能

2.1 外墙的节能措施

使用环保、节能型建筑保温材料,通过有效减少通过围护结构的传热,来减少各主要设备的能耗,达到显著的节能效果。所以,在满足节能、经济及构造相关要求的前提下选择合适的外墙保温材料,这也是现在最普遍的节能措施之一。

2.2 门窗的节能技术措施

2.2.1 减少外窗的面积、合理控制窗墙比

外窗的根本使用功能是采光和通风,随着施工技术的提高,现在越来越多的建筑以“美观”、“气派”的名义,采用大面积的玻璃幕墙、带形窗或落地窗。事实上,门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,面积约占建筑外维护面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的2/3,其中传热损失为1/3,因此是节能的重点部位。在保证日照、采光、通风、观景条件下,尽量减少外门窗洞口的面积,控制窗墙比是很有必要的,一般北向不大于25%;南向不大于35%;东西向不大于30%。

2.2.2 设置遮阳设施

设置遮阳设施,考虑空调设备的位置。减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内,可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳设施。门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等。

2.2.3 提高门窗的气密性

有资料表明,房间换气次数由0.8次/h 降到0.5次/h,建筑物的冷耗可降低8%左右,因此设计中应采用密闭性良好的门窗。通过改进门窗产品结构(如加装密封条),提高门窗气密性,防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。

2.2.4 尽量使用新型保温节能门窗

采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型环保节能门窗可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光,但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%~30%,冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%~20%,因而控制窗墙比在30%~50%范围内时,窗玻璃尽量选特性玻璃,如吸热玻璃,反射玻璃,隔热遮光薄膜。

2.3 屋顶的节能技术措施

2.3.1 隔离太阳辐射热

隔离太阳辐射热,减少阳光直射,对屋顶可采用架空屋面,浅色屋面,种植屋面等。对屋面进行绿色覆盖,既可遮阳,又能隔热,而且通过光合作用,可消耗或转化部分能量,也起到美化环境的作用。因此植物覆盖法是空调节能的较好方法。还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

2.3.2 “冷屋顶”节能

国外很多专家对“冷屋顶”进行了大量的研究,发现其节能效果很显著。所谓“冷屋顶”就是指日射反射率高的屋顶,它通过对普通屋顶涂上高反射率涂料,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而达到空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明:采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少10%~50%。

3 空调系统节能措施

空调系统的能耗占整个建筑能耗的比例较大,因此它的节能性对整个建筑的节能有着重要的影响。

3.1 合理确定设计参数

在满足舒适度要求的前提下,尽量降低设计标准,在允许的范围内调整室内温湿度的取值,减少空调的能耗。

3.2 减少输送系统的动力能耗

动力能耗主要是指空调系统运行中风机和水泵消耗的电能。采用科学合理方法使之降低,对整个空调系统的节能有十分重要的意义。具体的技术措施有:提高供回水温差和送风温差;选用低流速流体;提高输配系统的效率;采用变流量水系统;采用变风量系统。

3.3 制冷机组及末端设备的节能措施

制冷机组是空调系统中主要消耗设备,在设计时应选择能效比高的机组,同时考虑容量和台数的合理搭配,是系统在部分负荷运转时也处于相对高效率状态。末端风机盘管应利用电动温控控制其水流量,从而达到节能的目的。

3.4 合理调节新风比

在建筑物的空调负荷中的新风负荷占的比例很大,一般占总负荷的20%~30%,因此在满足卫生条件下,冬、夏尽量减少新风量,而在过渡季节,尽量较多采用新风甚至采用全新风。对大型商场,在早晨对室内空气的预冷或预热,由于室内无人,可以把新风阀全部关闭等等。

4 有效利用天然能源

天然能源主要包括光能、太阳能、风能、地热能等等。天然能源的有效利用要求建筑师通过正确把握建筑基地的天然条件和建筑自身的功能要求,从而合理确定房屋位置、朝向、间距、空间与体型组合以及绿化布置等因素,进行综合考虑,进行优化组合达到节能目的。

例如,太阳能作为一种天然的洁净能源,我们完全可以把它在建筑节能设计上进行广泛地推广。我们可以通过建筑设计手段和技术手段,加强对太阳能资源的采集与应用。可以设计出较好的装置,利用太阳能为建筑提供自然照明,使建筑接受较多的阳光照射。这样就可以做到:在冬天,为建筑采暖提供热能补充;在夏天,为建筑起到除湿的作用。太阳能的推广与应用,也必然会成为建筑节能新的发展方向。

5 结束语

总之,作为建筑师,更应从自身做起,从不同角度,依据建筑规范对节能进行优化设计,充分利用我国现有的自然条件,在改善人们居住环境的同时,充分挖掘节能潜力,从而实现节约能源,减少能源消耗。

参考文献:

[1]吴柳平,张瑞芳.论某住宅小区建筑设计节能措施[J].广东科技,2010.12.

[2]王润.公共建筑节能设计中的几点体会[J].安徽建筑[J],2010.6.

作者简介:

于亚光,男,1971年出生,1994年参加工作,本科学历。现就职于上海现代工程咨询有限公司,从事建筑设计工作。