【摘要】建筑的能耗主要包括建材生产能耗、建筑施工能耗、建筑使用能耗,其中占据80%-90%比例的是用于实现建筑功能的建筑使用能耗。建筑节能就是要减少建筑物的能源损失,节约能源消耗,提高能源的利用效率。节能需要贯穿于建筑生命周期的每个环节,才能最终实现建筑节能。本文对方案设计阶段的建筑节能进行简单分析,研究和探讨建筑节能的措施和方法。
【关键词】节能建筑；建筑设计；节能设计；环保；低耗；能源消耗
1 引言
建筑其基本功能是用来改善人类工作、生活和居住的条件,提供一个健康、舒适、安全的工作、生活环境。为了实现建筑的基本功能,需要配套供热、供电、供水、消防、照明、通风空调、弱电通信、电梯安装、安保、周边环境以及室内空气品质等系统设备或设施。就现代建筑而言,在一般标准的办公楼中,建筑使用设备价值占据总造价计价的1/3,设备的维护、运行费用占据3/4以上,可见,建筑在实现功用的同时,需要消耗大量的能源。随着各国对地球能源的大量消耗,节能成为各行各业为持续发展采取的必要措施和手段,建筑的节能同时也成为建筑设计时需要考虑的重要因素。
2 建筑节能的意义
建筑节能是指在建筑的建设工程中,包括建筑设计、建筑施工,建筑维护等环节,通过采用先进科学技术,充分利用各种有利于环境保护的资源,来减少对环境的污染和破坏,实现减少能源消耗,从而达到保护环境的目的,以此来满足人们对生活环境的要求。建筑工程是一个系统化的过程,它既包括前期准备阶段,中期施工阶段和后期完工验收并投入使用阶段,同时又包括后来的维护管理。在建筑建设过程中,这几个阶段是相互衔接、相互影响的,要做好建筑的环保节能必须从各个方面入手,进行综合考虑。在这个过程中,必须要严格遵守国家制定的有关建筑节能和环保的各项规定和标准,在此基础之上,建设团队还要把好各个关口,严格要求施工质量,从细节做起,确保节能环保的实现。
在能源危机席卷全球,经济危机影响世界的时代背景下,一方面,对建筑节能环保的要求有利于国家应对经济危机和能源危机,从而减少损失；另一方面,实现建筑的节能环保,对于提高我国人民群众的居住质量,建立资源节约型、环境友好型社会有着巨大的现实意义。随着社会经济的快速发展,政府机关和各行各业都认识到资源与人类生存发展所产生的矛盾,为了有条不紊的贯彻实施可持续发展战略,节约能源、降低消耗成为发展建设的基础,同时,建筑节能成为设计、建造中需要考虑的主要因素。
3 建筑节能环保设计措施
建筑的节能环保是建立在建筑设计基础上的,在节能建筑设计时,需要综合考虑能源设计和结构设计两个方面的内容。在能源设计中要分析如何才能最大限度的利用自然能源,如何能够建立完善的能源循环体系,如何充分提高建筑的能源利用率,如何降低建筑在能源消耗过程中对外部环境的污染。建筑设计中的结构要尽量采用新型建筑材料,最大限度的降低施工能耗和施工污染,合理进行结构设计规划,提高建筑的采光率和透气率等。调整建筑的窗墙比,减少建筑能耗消耗程度。
3.1 建筑选址
建筑选址要适合建筑节能要求,建筑的地基条件要能满足建筑夏季制冷、冬季取暖的基本要求。进行节能建筑选址时要注意：
3.1.1 避免在凹地进行建设
节能建筑不适合建筑在洼地、山谷、沟底等洼凹地区域内,在洼凹地内的建筑不仅不利于夏季的通风,同时在冬季时由于冷气流在凹地上容易形成建筑物的霜冻效应,增加了冬季暖气消耗,不利于节能的实现。
3.1.2 避免迎风建宅
节能建筑如果选择地址时是迎风而建,在建筑施工完成后,风能通过门窗等缝隙或者是孔洞部位进入到室内,形成了冷风渗透,或者是带走室内温度。在风速过大时,增加了建筑物外表面对流换热量,不利于建筑物的防寒保温。
3.1.3 要合理争取日照
节能建筑设计中,要考虑日照对建筑节能的影响。在日照充分的地区,建筑可充分利用太阳能,进行发电、暖水、保温等能源消耗较小的功能实现,同时要考虑过多的日照,增加了建筑室内温度,容易造成空调制冷系统长期运转,增加了电能消耗。在日照缺乏地区,要充分利用太阳光,对建筑进行直接照射,以提供直接的热量,来减少建筑房间内的热损失,减少暖风设备的运行时间和因此带来的能源消耗。
3.2 合理设计建筑布局
3.2.1 改善日照条件
在采暖季节,建筑物要能争取获得最大的太阳辐射热量,增加建筑物外部温度,实现减少热暖供应的目的,达到节能的要求。要合理、科学安排建筑物间距,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。设计人员在进行设计的时候,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。在建筑布局为多排多列布置方式时,要采用错位进行布局,充分利用建筑之间的空隙,来争取更多的日照；采用点、条组合进行建筑布置时,要将点式建筑布置在较好朝向的位置上,将条状建筑布置在点式建筑之后,通过这种排列方式,增加空隙间日照的利用率；在严寒地区,对城市建筑布局设计时,要利用东西向住宅围合成封闭或者是半封闭式的周边住宅,来争取更多的日照。
3.2.2 改善风环境
我国东西、南北跨度较大,但在冬季的寒流通常都是西北风,在进行节能建筑设计时,要尽量避开西北风向；对于设计为建筑群的,要封闭西北向,在合理选择建筑半封闭或者是封闭周边布局,找好开口方向和位置,通过采取建筑群组合的方式,来实现避风节能的目的。建筑布局设计时,要通过适当的布置建筑物,来降低冷天通过建筑的风速,减少建筑物表面或场地表面的热损失。设计中,如建筑结构为高层建筑,要背向冬季的寒流风向,以此来降低寒风对中层、底层建筑、庭院的影响。建筑群设计时,可通过增加实体墙的方式,作为阻风设施,同时可以在实体墙上增设用于引导气流穿透的百叶式气孔,将小部分风通过气孔向上排出,避免形成涡流。建筑群中,各栋高度相差不大的建筑的间距较近时,气流无法出现下冲现象,仅有部分建筑突出,而其他建筑较低时,容易下冲气流冲击,在冬季时,由于下冲气流的影响,容易造成热损失。
3.3 建筑体型设计
建筑的体形系数是建筑物和大气接触表面积与大气接触所包围的建筑空间体积的比值,建筑体形系数越大,在单位建筑空间内,热损失就越大,需要消耗的能源就越多。一般来讲,在其他条件都基本相同的情况下,建筑物的耗热量指标会随着建筑体形的系数增加而增加。正因为如此,在进行节能建筑设计时,要尽可能减少建筑体形系数,一般的建筑物体形系数要尽量控制在0.3以下。要通过增加建筑物层数、减少建筑面宽,加大建筑的进深,将建筑平面布局设置为紧凑型,建筑的体形不能变化太多等措施,来降低或控制建筑的体形系数。
3.4 合理的建筑朝向
合理的建筑朝向,是节能建筑设计和建筑群体布置时需要考虑的首要问题。建筑物的朝向对空气渗透耗热和太阳辐射得热量有影响,首先,在建筑物的朝向方面,设计者应该充分考虑到冬季房屋是否有阳光的照射,阳光的照射可以增加温度；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,应该把房屋设计成南北方向,主要房间要避开冬季的主导风向,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。
3.5 合理的规划绿化
设计人员要重视对于建筑物周围的绿化,因为适当种植花草树木并且对其进行合理的规划,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。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也是一样的,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。
4 结束语
随着我国经济的快速发展和建设的大幅增长,各项资源开始出现过度消耗、过度使用现象,节约能源成为各行各业广泛关注的内容。建筑的节能要从设计阶段开始,从选址、朝向、结构、间距等基本因素上,着眼于设计阶段的能耗降低,充分利用当今世界发达国家的建筑节能经验,研究节能先进技术,降低能源消耗,提高能源利用效率,实现建筑节能的可持续发展,进而为社会带来长期综合效益。
注：原文发表在2013年09月《建筑知识》
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