对建筑设计中节能建筑设计分析

【摘要】随着社会经济的不断发展,社会对能源问题的关注也在不断增大。本篇文章主要是针对建筑设计的节能问题展开分析,并且提出了相应的措施及方法。

【关键字】建筑设计；节能建筑设计；措施

1　引言

保护有限的资源,合理地开发利用能源,是全世界的共识。我国虽然是能源储备大国,但是对能源的消耗是巨大的,特别是随着国民经济持续快速增长,建设行业的快速升温,人们对住宅的要求也越来越高。因此,建筑节能工作成为国家实现可持续发展战略的重要的组成部分,建筑设计中建筑设计是一种必然的选择。

2　节能建筑定义

节能建筑的基本定义主要包括：第一,建筑环境对居住者身心有益,其生存空间也有较高的质量；第二,使得建筑更倾向于生态自然,对环境的污染降低到最少,并尽可能地减少过多的能源消耗。在以往建筑的建造流程及其建设好的建筑物中,生态自然与建筑物之间存在着矛盾对立关系。为了满足自己的私欲以及享受舒适的居住环境,就以牺牲环境为代价,消耗自然资源,并对环境造成了污染。因此,这也是当前绿色建筑所不得不面对的重要问题。

从本质上说,节能建筑凸显出鲜明的实践活动性,整个建筑建造的过程中,尽可能地使用最自然的条件,同时,天然资源的利用数量又要加以一定的限制,然后经由人工的手段,打造出优美舒适的建筑环境氛围,从而使得对整个自然的索取和回报处于相对平稳的状态。

3　建筑设计节能建筑的意义

综合考虑我国当前的国情和经济实力,在今后的很长一段时间里,如何推动绿色节能建筑的应用,对于我国的生态建筑和环境保护具有非常重要的意义。今天,在全球普遍对于环境保护、能源危机和人类健康高度关注的大背景下,对于建筑的要求除了改善居住条件之外,还要强调最大限度和程度的节能,才能满足人们对于居住和健康的需要。对于我国当前的建筑设计和旧建筑进行绿色节能技术的改造,对于提高人们生活品质和节约能源以及保护我们当前的生活环境,具有非常积极而深远的意义。

3.1　环境保护

在建筑设计、建造和改造的过程中,因为很多方面的原因造成的资源浪费,并且回收再利用的价值非常低,对于长远规划考虑的比较少,这是当前建筑设计和改造的一个弊病所在。

绿色节能技术的应用,通过对环境不会造成污染的建筑材料的采用,对于新能源进行充分的开发和利用,回收利用可再生能源和建筑材料来达到制止浪费资源等目的。在具体的措施实施方面,可以对于施工过程中引起的大气污染和其他污染进行适当控制,有效控制垃圾物流,分类收集废品和防止二次污染等多种途径,对于施工环境进行有效的保护。

3.2　能源节约

消耗能源的大户就是建筑物,这类能耗基本上占据所有能源消耗的50%以上。各类环境问题包括人均能源不足和能源效率低下是困扰当前经济和能源和谐发展的关键因素之一。随着当前中国经济快速发展和城市化进程的加速,对能源和建筑的需求与日俱增,但同时90%以上的建筑是高能耗建筑,显然不符合时代主流精神,在今天越来越提倡可持续发展的情况下,对于建筑能耗的关注已经超越对于这个行业本身的关注,大量建造绿色节能建筑已经成为人们的普遍共识。

3.3　有利健康

很多目前既有建筑中,存在着采光不足和通风不畅等通病,同时采用的建筑装饰材料对于人体健康也是非常不利的,这些材料在老化以后释放出更多的有害物质,这不仅对室内空气的质量造成消极影响,对于居住者健康也造成严重影响。

采用先进生产技术加工的建筑绿色节能材料,以及对于建筑改造过程的应用,对于人体是没有辐射和毒害的。自然通风一定要优先采用,并且对于改造后的建筑要保持室内的空气流通,同时对于天然的照明也要充分利用,这样才能对于室内的空气质量有大幅度改善,从而促进人体舒适和健康。

4　我国节能建筑设计现状探析

随着人们观念意识的提高,我国对节能建筑设计越来越重视,相关的设计标准也在逐渐完善,但是,在实际的工作中,节能建筑设计的现状并不容乐观。随着城市化进程的加快,我国建筑行业得到了较快的发展,在发展过程中对能源的消耗量也在逐渐的增加,但并没有根据国家相关的标准做好节能设计。目前,我国建筑设计中的能源消耗量还是比较大的,据不完全统计,我国的建筑能耗占到了社会整体能源消耗的30%,再加之每年房屋建筑材料生产能耗约为13%,导致总建筑能耗占到全国能源总消耗量的45%左右。据调查可知,我国建筑单位面积耗能是发达国家的两倍到三倍,由此可见,我国唯有努力开拓可持续发展道路,优化改革建筑节能设计,大力推行建筑节能措施,才能从根本上实现传统建筑高耗能被动局面的合理改善。

5　建筑设计中的节能思路与措施

基于以上当前国内建筑能耗现状及其构成问题分析,笔者认为可从以下几个方面加强建筑设计,拓展其设计节能思路。

5.1　建筑的节能规划设计

从建筑物的规划设计层面来说,对于建筑的规划和布局要充分考虑到建筑的地理位置、周边大气环流等物理因素,还要考虑是否有人为的各种污染及化学因素等,综合其有利影响与不利影响,在设计中要充分利用其有利的条件,改造其不利条件。

首先,在建筑物的朝向上面,设计者应该充分考虑到冬季房屋是否有阳光的照射,阳光照射可以增加温度；而夏季时应该避免阳光直射房屋以及墙体,最好有较好的通风。从我国的地理位置上来考虑建筑的节能问题,应该把房屋设计呈南北方向的,尽量避免东西方向,如果地理条件不允许是南北走向的,尽量把主要的使用房间设计在背风和有阳光照射的地方,这样可以减少散热量,从而达到节能的目的。要想真正达到这样的目的,不得不考虑建筑物之间的距离问题,建筑物之间的距离安排要合理、科学,尽量使建筑物之间保持正常的采光,不因彼此遮挡使太阳的辐射量减少,这样不仅可以节能也可以最大限度的节约用地。采取有效的遮阳措施,可以降低建筑外窗太阳辐射形成的建筑空调负荷,一方面,遮阳能够将太阳光直射辐射以及漫辐射所产生的热量阻挡在外,控制热量散发到建筑室内,通过室温的降低以及室内热环境的优化改善,让空调高峰负荷获得大力削减；另一方面,适量阳光能够使人倍感舒适,让其生理机能以及视觉功效得到正常运转与高效发挥,愉悦人的身心。建筑师在进行设计的时候,需综合考虑建筑所处纬度以及气候特点,从建筑造型以及遮阳部位、构造节点、平面功能等因素着手,因地制宜地有效运用太阳能,使得建筑在符合造型和功能需求的基础上,充分满足高质量的室内环境需求。

其次,建筑师要重视对于建筑物周围的绿化,因为适当地种植花草树木并且对其进行合理的规划,种植不仅能够美化环境,而且它也是建筑节能的一项有力的措施。在具体规划时对于所种植物的选择是有一定要求的,比如树要选择那种高大的落叶乔木,这样夏季的时候可以利用茂密宽大的叶子遮挡阳光照射,利用爬藤等植物效果是一样的,可以降低房屋墙体的温度,节约夏季空调的耗能,到了冬天因为乔木落叶不会影响阳光的照射。在建筑物的适当范围建筑游泳池,这样夏季可以使房屋周围觉得凉爽,冬季可以借助冰面反射得到更多的太阳能。

设计人员在规划设计时,往往比较轻视冷冻机、变配电室等这样的配套设施,目前大多数设计者都把这些设施放在建筑的边角的位置上,其实线路的长短对于线路自身损耗相差会很多。所以,对管线、管网的布置及其走向的规划设计对节能来说是十分重要的。

5.2　建筑的方案设计

5.2.1　外墙节能设计

目前,常用的几种外墙材料中,保温隔热性能较好的是加气混凝土砌块以及复合墙体等,复合墙体保温隔热宜选用外墙外保温。从热传递方面分析,一般而言建筑物交角处内表面的温度远比主体内表面温度低,再加之常在此设一些具有热桥作用的构造柱或框架柱,所以一般交角处是建筑物耗能量较大的部位。如果将建筑物设计为圆柱形,就比较有利于减少能量的消耗,所以外表面整齐的建筑比表面凸凹变化的建筑更节能。除此之外,可以利用植物来进行气温的调节,在日照比较强烈的墙面种植一些植物来吸收热量。据研究发现,在建筑的西墙种植爬墙虎,如果遮盖面积达到90%,则外墙面的温度可以降低8.2℃,并且还有利于吸尘和消音,减少温室效应。

5.2.2　屋面节能设计

在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,接受太阳直射时间最长的部位就是屋面,其受的辐射也是最多的,所以对它进行保温隔热很重要。保温隔热的材料最好选用导热系数小、密度小、吸水率较小的材料。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上,可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。并且此种方法施工简易,可广泛采用。

除此之外,可以在屋顶种植花卉、灌木等,不仅可以阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热,又可美化环境,改善城市气候。另外,在屋面蓄水,也是节能屋面的有效措施。还有,采用平坡屋顶结合的构造形式,在屋面保温隔热层上做架空层,通过空气流通来散热也是个不错的办法。

5.2.3　门窗节能设计

消耗热能的主要渠道就是外门窗,它不仅是太阳辐射的得热部件,也是主要的失热部件,是节能的重点部位。应当尽量少做飘窗、落地窗等,应当对东西南北各个方向分别设计,面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积,应提高外窗的密封性能,选用好的窗型、门窗配件,提高窗框的隔热性能,减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃。同时,外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方,可采用凹式开窗设计,外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘,这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。

6　结束语

发展的观念正逐渐成为人类社会的共识,环保建筑也好,节能建筑也好,其宗旨都是为了人类的安居乐业和长久的持续发展。全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用,缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展；有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。所以,我们要在节约能源的建筑设计前提下,建立一个更加美好、和谐的人居环境。

注：原文发表在2014年第5期《建筑遗产》