摘要:房屋建筑是人类生活的一个重要居住场所和生活之地,同时,房屋建筑也是一个巨大的能源资源消耗行业。环境是人类赖以生存的条件,是人类社会持续发展的基础,建筑作为能耗最大的一种社会活动,其在设计建造以及使用过程中对环境的影响是非常巨大的,因此低碳环保型住宅的设计理念也日益普及。城市住宅建设中做好低碳环保设计,对于节约能源,提升品质有着十分重要的意义。 关键词:房屋建筑;建筑设计;低碳环保;可持续发展
一、我国房屋建筑设计及节能环保发展现状
房屋建筑作为国计民生的主要载体之一,是经济发展、社会进步的重要标志。近年来,城市化进程的不断加快,城市住宅的发展趋势呈现出数量稳定增长、质量不断提高、设备逐步完善,还逐步发展建设出具有特色的住宅。
近年来,众多房屋建筑在进行设计规划时过多的注重房屋建筑的外在造型以及外观,把注意点集中在与房屋建筑配套的相关工程建设和房屋建筑的绿化景观设计上,在某种程度上忽略了房屋建筑和周边环境的协调性,没有综合地区的地理、社会、环境、人文等信息。有些规划经常忽视房屋建筑方位朝向的最佳点,房屋建筑的光照条件和通风情况没有做到很好的设计。尤其在房屋建筑的节能设计上,规划力度不足,深度不深,容易在房屋建筑在结构、安全上出现一些隐患问题。房屋建筑节能是一项非常复杂的系统工程,包括了本体技术、建筑用材和热环境用设备等多个方面。这也成为国内建筑节能不够力度,耗能大的重要原因。虽然我国在上世纪八十年代就开始高度重视
建筑节能、改善居住条件等问题,但事实上,这些设计方法、设计理念和相应的规范标准也没有得到确实的贯彻。目前我国建筑设计的节能设计与发达国家相比,差距甚远。其原因有多方面,主要由于房屋建筑节能设计本身的复杂性和困难性,还有就是城市化进程中我国建筑业发展现状。
二、房屋建筑节能设计的必要性和重要性
我国是世界上每年新建建筑量最大的国家,每年20亿平方米新建面积,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材,同时每年产生数以亿计的建筑垃圾,给中国乃至世界带来巨大的环境威胁。而且,我国能源、土地、水、原材料等资源严重短缺而实际利用效率却很低、环境污染严重且仍在不断加剧。随着国家节能环保意识的增强和能源短缺的压力,“节能建筑”、“绿色建筑”成为当前受关注的话题。节能建筑就是环保建筑,充分利用阳光、雨水等可再生能源,最大限度的节电节水,大力发展绿色节能建筑是中国建筑业未来发展的方向。事实表明,我国加大建筑节能设计工作刻不容缓。
建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。在经济发展步伐加快的同时,房屋建筑所消耗的能源比例也逐年呈上升趋势,为了降低房屋建筑消耗能源量,最关键的举措在于做好房屋建筑节能设计工作,建设节能型房屋建筑,这也是“十一五”规划和科学发展观的客观要求。同时,随着国家经济的发展,人们生活水平提高,住房条件不断地改善,居民对于建筑的设计不仅考虑美观舒适,还关注设计个性以及“以人为本”“环保节能”方面。
建筑设计中重视节能问题,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;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展。
三、节能型居住建筑设计方法
建筑节能设计应从以下几个方面考虑:1)、总体规划设计;2)、建筑单体设计;3)、建筑设备设计;
1.总体规划设计
合理的建筑总体规划设计使建筑在使用上带来极大的方便,同时也能有效的提高室内的热舒适度,并有利于建筑的节能。
1.1建筑选址——建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。
1.2良好的朝向——朝向的选择考虑因素有:冬季具有适量和一定质量的日光照入室内;炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面;夏季通风良好,冬季避免冷风吹袭;充分利用地形和节约用地;照顾居住建筑群体组合的需要。大部分住宅为南北向或接近南北向,小部分东西向住宅采取了遮阳、导风措施。
1.3适宜的间距——阳光对于个人不仅有卫生学的意义,同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源,同时还可以提高室内的日照水平,保证住宅室内具有一定的日照量,从而决定建筑间最小间距,并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。
1.4良好的自然通风——适当布置建筑物,冬季降低冷风风速,可减少建筑物和场地表面热损失,节省能耗;夏季可以组织良好的通风,在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。
1.5建筑形态——节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小,同时需要夏季日辐射得热少,冬季还需要对避寒风有利,但满足此三项需要的建筑形体常不一致,因此应考虑多种因素的制约,包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况,需要具体权衡得热和失热的具体情况,优化组合各项因素后得出结论。
1.6立体绿化环保系统——采用地面绿化,空中绿化,屋顶花园立体绿化系统,提高绿地率和绿化率,可起到遮阳、降温、导风的作用,对节能有利。环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件,还能改善建筑屋面的热工性能。建筑单体的居住舒适度和建筑的环境有很大的关系。
二、建筑单体设计
2.1单体设计方面
(1)采用简单规整的体形,尽量缩小体形系数。
(2)每户每室均有两对侧开窗,形成良好的穿堂风,有利于夏季降温,降低空调能耗。
(3)合适的窗墙比例,符合节能标准规定的要求。
(4)采用活动(或固定)遮阳,阻挡太阳辐射,降低夏季空调能耗。
2.2围护结构的材料与构造
建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性,对降低建筑能耗起着至关重要的作用。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能的同时,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。目前国内通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层,以改善热工性能。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。
(1)外窗
外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热,窗缝的空气渗透,夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比(窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值);提高门窗制作质量,加密封条,减少冷风渗透等;注意隔热条的选用(隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用)。门窗的保温隔热能力较差,门缝隙是冷风渗透的主要通道。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等,随着节能技术的发展,低辐射镀膜玻璃(low-e玻璃)等节能玻璃,在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。
(2)屋面和外墙
屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,
采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法。
多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。
三、建筑设备——太阳能技术应用
太阳能是取之不尽用之不竭的资源,如果人类能够合理加以利用,不断能满足自身的能源需求,还会给子孙后代留下一笔宝贵的财富。虽然,目前全世界范围内在太阳能使用技术及实际应用上还面临种种困难,但是毋庸置疑的是太阳能作为人类未来可再生能源,其前景是非常光明的。
太阳能作为一种天然的绿色能源,是21世纪居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。就我国现阶段来看,煤、电、油的供应紧张,而太阳能作为新能源,应该由“补充能源”向“替代能源”发展。特别在建筑太阳能热水器的应用,得到了众多户主的赞扬。然而,目前我国太阳能热水器表现为一家一户的零散安装,整体上影响了建筑结构、热水温度不稳定等因素。所以,将太阳能利用装置纳入到建筑设
计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用,就可以大大节省常规能源,也是建筑节能的发展方向。
四、结语:
建筑作为一个完整的系统,如何实现高效率地利用资源,最低限度造成对环境的影响是节约能源的重要环节。总之,只要按照节能新标准严格把好节能设计关,监督好施工节能用材关,就能有效提高居住建筑节能效率,降低建筑能源耗费,节约居家生活成本,为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅,为国民经济可持续发展做出贡献。
参考文献:
[1]徐东升.关于绿色低碳住宅设计的思考[j].建筑与发展.2010.
[2]甄爱君.低碳住宅重在生态节能[j].理财周刊月末版.2010.
[3] 叶宇凡. 房屋建筑节能设计初探[j]. 科技创新导报. 2009(19)
[4]符奕波.对住宅建筑节能设计的探讨[j]. 城市建设理论研究. 2011(24)
摘要:房屋建筑是人类生活的一个重要居住场所和生活之地,同时,房屋建筑也是一个巨大的能源资源消耗行业。环境是人类赖以生存的条件,是人类社会持续发展的基础,建筑作为能耗最大的一种社会活动,其在设计建造以及使用过程中对环境的影响是非常巨大的,因此低碳环保型住宅的设计理念也日益普及。城市住宅建设中做好低碳环保设计,对于节约能源,提升品质有着十分重要的意义。 关键词:房屋建筑;建筑设计;低碳环保;可持续发展
一、我国房屋建筑设计及节能环保发展现状
房屋建筑作为国计民生的主要载体之一,是经济发展、社会进步的重要标志。近年来,城市化进程的不断加快,城市住宅的发展趋势呈现出数量稳定增长、质量不断提高、设备逐步完善,还逐步发展建设出具有特色的住宅。
近年来,众多房屋建筑在进行设计规划时过多的注重房屋建筑的外在造型以及外观,把注意点集中在与房屋建筑配套的相关工程建设和房屋建筑的绿化景观设计上,在某种程度上忽略了房屋建筑和周边环境的协调性,没有综合地区的地理、社会、环境、人文等信息。有些规划经常忽视房屋建筑方位朝向的最佳点,房屋建筑的光照条件和通风情况没有做到很好的设计。尤其在房屋建筑的节能设计上,规划力度不足,深度不深,容易在房屋建筑在结构、安全上出现一些隐患问题。房屋建筑节能是一项非常复杂的系统工程,包括了本体技术、建筑用材和热环境用设备等多个方面。这也成为国内建筑节能不够力度,耗能大的重要原因。虽然我国在上世纪八十年代就开始高度重视
建筑节能、改善居住条件等问题,但事实上,这些设计方法、设计理念和相应的规范标准也没有得到确实的贯彻。目前我国建筑设计的节能设计与发达国家相比,差距甚远。其原因有多方面,主要由于房屋建筑节能设计本身的复杂性和困难性,还有就是城市化进程中我国建筑业发展现状。
二、房屋建筑节能设计的必要性和重要性
我国是世界上每年新建建筑量最大的国家,每年20亿平方米新建面积,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材,同时每年产生数以亿计的建筑垃圾,给中国乃至世界带来巨大的环境威胁。而且,我国能源、土地、水、原材料等资源严重短缺而实际利用效率却很低、环境污染严重且仍在不断加剧。随着国家节能环保意识的增强和能源短缺的压力,“节能建筑”、“绿色建筑”成为当前受关注的话题。节能建筑就是环保建筑,充分利用阳光、雨水等可再生能源,最大限度的节电节水,大力发展绿色节能建筑是中国建筑业未来发展的方向。事实表明,我国加大建筑节能设计工作刻不容缓。
建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。在经济发展步伐加快的同时,房屋建筑所消耗的能源比例也逐年呈上升趋势,为了降低房屋建筑消耗能源量,最关键的举措在于做好房屋建筑节能设计工作,建设节能型房屋建筑,这也是“十一五”规划和科学发展观的客观要求。同时,随着国家经济的发展,人们生活水平提高,住房条件不断地改善,居民对于建筑的设计不仅考虑美观舒适,还关注设计个性以及“以人为本”“环保节能”方面。
建筑设计中重视节能问题,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;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展。
三、节能型居住建筑设计方法
建筑节能设计应从以下几个方面考虑:1)、总体规划设计;2)、建筑单体设计;3)、建筑设备设计;
1.总体规划设计
合理的建筑总体规划设计使建筑在使用上带来极大的方便,同时也能有效的提高室内的热舒适度,并有利于建筑的节能。
1.1建筑选址——建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照创造必要的条件。
1.2良好的朝向——朝向的选择考虑因素有:冬季具有适量和一定质量的日光照入室内;炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面;夏季通风良好,冬季避免冷风吹袭;充分利用地形和节约用地;照顾居住建筑群体组合的需要。大部分住宅为南北向或接近南北向,小部分东西向住宅采取了遮阳、导风措施。
1.3适宜的间距——阳光对于个人不仅有卫生学的意义,同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源,同时还可以提高室内的日照水平,保证住宅室内具有一定的日照量,从而决定建筑间最小间距,并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。
1.4良好的自然通风——适当布置建筑物,冬季降低冷风风速,可减少建筑物和场地表面热损失,节省能耗;夏季可以组织良好的通风,在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。
1.5建筑形态——节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小,同时需要夏季日辐射得热少,冬季还需要对避寒风有利,但满足此三项需要的建筑形体常不一致,因此应考虑多种因素的制约,包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况,需要具体权衡得热和失热的具体情况,优化组合各项因素后得出结论。
1.6立体绿化环保系统——采用地面绿化,空中绿化,屋顶花园立体绿化系统,提高绿地率和绿化率,可起到遮阳、降温、导风的作用,对节能有利。环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件,还能改善建筑屋面的热工性能。建筑单体的居住舒适度和建筑的环境有很大的关系。
二、建筑单体设计
2.1单体设计方面
(1)采用简单规整的体形,尽量缩小体形系数。
(2)每户每室均有两对侧开窗,形成良好的穿堂风,有利于夏季降温,降低空调能耗。
(3)合适的窗墙比例,符合节能标准规定的要求。
(4)采用活动(或固定)遮阳,阻挡太阳辐射,降低夏季空调能耗。
2.2围护结构的材料与构造
建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性,对降低建筑能耗起着至关重要的作用。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能的同时,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。目前国内通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层,以改善热工性能。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。
(1)外窗
外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热,窗缝的空气渗透,夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比(窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值);提高门窗制作质量,加密封条,减少冷风渗透等;注意隔热条的选用(隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用)。门窗的保温隔热能力较差,门缝隙是冷风渗透的主要通道。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等,随着节能技术的发展,低辐射镀膜玻璃(low-e玻璃)等节能玻璃,在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。
(2)屋面和外墙
屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,
采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法。
多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。
三、建筑设备——太阳能技术应用
太阳能是取之不尽用之不竭的资源,如果人类能够合理加以利用,不断能满足自身的能源需求,还会给子孙后代留下一笔宝贵的财富。虽然,目前全世界范围内在太阳能使用技术及实际应用上还面临种种困难,但是毋庸置疑的是太阳能作为人类未来可再生能源,其前景是非常光明的。
太阳能作为一种天然的绿色能源,是21世纪居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。就我国现阶段来看,煤、电、油的供应紧张,而太阳能作为新能源,应该由“补充能源”向“替代能源”发展。特别在建筑太阳能热水器的应用,得到了众多户主的赞扬。然而,目前我国太阳能热水器表现为一家一户的零散安装,整体上影响了建筑结构、热水温度不稳定等因素。所以,将太阳能利用装置纳入到建筑设
计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用,就可以大大节省常规能源,也是建筑节能的发展方向。
四、结语:
建筑作为一个完整的系统,如何实现高效率地利用资源,最低限度造成对环境的影响是节约能源的重要环节。总之,只要按照节能新标准严格把好节能设计关,监督好施工节能用材关,就能有效提高居住建筑节能效率,降低建筑能源耗费,节约居家生活成本,为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅,为国民经济可持续发展做出贡献。
参考文献:
[1]徐东升.关于绿色低碳住宅设计的思考[j].建筑与发展.2010.
[2]甄爱君.低碳住宅重在生态节能[j].理财周刊月末版.2010.
[3] 叶宇凡. 房屋建筑节能设计初探[j]. 科技创新导报. 2009(19)
[4]符奕波.对住宅建筑节能设计的探讨[j]. 城市建设理论研究. 2011(24)