基于建筑節(jié)能的創(chuàng)新建筑設(shè)計初探

1、基于建筑節(jié)能的創(chuàng)新建筑設(shè)計初探    摘要：隨著人們對建筑節(jié)能認識的不斷加深，建筑節(jié)能已是建筑技術(shù)進步的一個重大標(biāo)志，也是建筑界實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章首先闡述了建筑節(jié)能的定義，結(jié)合我國現(xiàn)階段的建筑節(jié)能的實際情況，提出了建筑節(jié)能的必然性，分析了未來的發(fā)展趨勢，最后分別從建筑總體規(guī)劃、圍護結(jié)構(gòu)、外窗、屋面以及新能源的利用等探討了創(chuàng)新建筑設(shè)計。 關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能，設(shè)計，探討 引言 近幾年，隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，新建的建筑大量的涌現(xiàn)，建筑能耗逐年大幅度上升。在面臨能源短缺的今天，建筑能耗已是我國能源消耗的大戶，能源問題與環(huán)境問題一樣，都是影響中

2、國經(jīng)濟和諧發(fā)展的關(guān)鍵因素。當(dāng)前的節(jié)能工作非常迫切，如果新建建筑仍不考慮節(jié)能，這些建筑將在未來幾十年里無節(jié)制地消費大量能源，將給我國的經(jīng)濟、能源、環(huán)境保護造成巨大的損失。就目前建筑能耗發(fā)展的趨勢，它將成為中國能源消費的主體之一，建筑設(shè)計將全面走進節(jié)能時代，建筑節(jié)能工作任務(wù)巨大，刻不容緩。因此，如何在住宅建筑設(shè)計中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，則是建筑師需要探討的課題。 1當(dāng)前我國建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀 國內(nèi)外建筑師采用多種形式和方法來節(jié)能，具體節(jié)能技術(shù)措施有以下幾個方面：（1）在規(guī)劃設(shè)計上有利于節(jié)能的建筑朝向和平面形狀。限制建筑物的體形系數(shù)；限制建筑物的窗墻比。（2）改善外圍護結(jié)構(gòu)

3、的熱工性能。（3）改善窗戶設(shè)計，減少能耗。（4）利用自然條件減少能耗。（5）新能源的開發(fā)利用 2建筑的建筑節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新策略 2.1建筑總體規(guī)劃的節(jié)能設(shè)計 建筑與周圍環(huán)境的關(guān)系，建筑能否積極有效的利用當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂驐l件和環(huán)境資源，能否在其周邊形成適宜的微氣候以及能否節(jié)約傳統(tǒng)能源的消耗，在很大程度上都取決于總體規(guī)劃設(shè)計時所作的考慮。大自然在周而復(fù)始的運行中，為我們提供了豐富的“免費”能源一一陽光、水、土地、風(fēng)等等。因此對于利用自然資源的研究正受全球范圍的廣泛關(guān)注，并在一定程度上得以應(yīng)用。在節(jié)能建筑規(guī)劃設(shè)計中，外部環(huán)境所起的作用應(yīng)放在重要位置考慮。由土壤、綠化、水及空氣等組成的外部環(huán)境提供了多種多樣

4、的可能性，可以用來減少建筑設(shè)備的數(shù)量或功率，同時節(jié)省能源和運行費用。 （1）充分利用場地資源。場地的選擇是基于場地的方位、風(fēng)速和風(fēng)向、地表結(jié)構(gòu)、植被、土壤、水體等都影響其整體狀況的考慮。在現(xiàn)代高層建筑設(shè)計中，由于場地大多處于城市中心區(qū)，因此場地的選擇必須服從于城市規(guī)劃的宏觀調(diào)控，很難保證有最好的外部自然環(huán)境，但是我們?nèi)匀粦?yīng)該計算資源利用的程度和對現(xiàn)有自然系統(tǒng)干擾的程度，這些都是支持建筑開發(fā)所必須的，其目的在于在建筑建造過程中和建筑開始使用后盡量減少資源的消耗。在可能的地方，公共的場地市政設(shè)施走廊應(yīng)該沿著曾經(jīng)受到干擾的地區(qū)或新修的道路或人行構(gòu)筑物集中，這樣既能盡量減少不必要的場地清理和挖溝，又為

5、不斷的維修提供方便。 （2）充分利用自然采光系統(tǒng)。新的采光技術(shù)主要解決了三方面的問題：大進深建筑內(nèi)部的采光問題；提高采光質(zhì)量;天然光穩(wěn)定性的問題。這些新的采光技術(shù)往往利用光的反射、折射和衍射等特性，將天然光引入，并且傳輸?shù)叫枰牡胤?。具體總結(jié)起來主要有以下四種較先進的采光技術(shù)。設(shè)計時應(yīng)注意：提高人在室外活動時的舒適感最大限度地滿足在使用室外公共休閑場所，如廣場、座位區(qū)和休息區(qū)時人的舒適感，還可通過設(shè)計道路、景觀和附屬結(jié)構(gòu)來使太陽的加熱效果和蔭涼、氣流、濕度的制冷效果最大，使場地的微氣候冬暖夏涼。 （3）利用自然通風(fēng)。自然通風(fēng)是一種具有很大潛力的通風(fēng)方式，它具有節(jié)能、改善室內(nèi)熱舒適性和提高室內(nèi)空

6、氣品質(zhì)的優(yōu)點，是人類歷史上長期賴以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的原始手段。采用自然通風(fēng)方式的根本目的就是減少空調(diào)制冷系統(tǒng)的能源消耗。而這一過程有兩點至關(guān)重要的意義：第一、自然通風(fēng)可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕氣體，達到人體熱舒適，實現(xiàn)有效被動式制冷第二、自然通風(fēng)可以提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人的生理和心理健康。室內(nèi)空氣品質(zhì)的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新風(fēng)，空調(diào)所造成的恒溫環(huán)境也使得人體抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)病”。而自然通風(fēng)可以排除室內(nèi)污濁的空氣，同時還有利于滿足人和大自然交往的心理需求。 （4）利用現(xiàn)有的水和地?zé)豳Y源。柏林國會大廈改建中一個重要的節(jié)能策略就是地下蓄水層(

7、地下湖)的循環(huán)利用。柏林夏日很熱而冬季很冷，設(shè)計充分利用自然界的能源和地下蓄水層的存在，把夏天的熱能貯存在地下給冬天用，同時又把冬天的冷量貯存在地下給夏天用。國會大廈附近有深、淺兩個蓄水層，淺層的蓄冷，深層的蓄熱，設(shè)計中把它們充分利用為大型冷熱交換器，形成積極的生態(tài)平衡。 （5）利用植物調(diào)節(jié)微氣候。物在夏天可提供陰影和蒸發(fā)作用，在冬天可防風(fēng)。以正確方式布置的植被會在盛夏的烈日下形成自然蔭涼，使得建筑外墻避免被暴曬而降低制冷量，減少外部的熱反射和眩光進入室內(nèi)。同時，由排列整齊的植物產(chǎn)生的狹管效應(yīng)能引導(dǎo)并放大夏日微風(fēng)，帶走大量熱量23。有綠色植被的墻體或者屋面，可以通過葉片的吸收和反射作用降低燥熱

8、。葉片吸收熱量的40%通過葉片周圍通風(fēng)散失，42%通過蒸騰作用散失，其余的通過長波輻射傳給環(huán)境。 2.2建筑單體建筑節(jié)能設(shè)計 （1）透光型圍護結(jié)構(gòu)創(chuàng)新節(jié)能設(shè)計 改善透光型圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能：在門窗等構(gòu)件中采用新技術(shù)，如在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯或巖棉板，以增加其隔熱性能；窗與玻璃幕墻都可設(shè)置雙層玻璃或三層玻璃。2)透光型圍護構(gòu)件還可以采用新型透光性材料，如窗及玻璃幕墻可積極采用中空玻璃、Low-E鍍膜玻璃及低輻射玻璃等。 EPS板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)也是最近幾年的創(chuàng)新之處，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。小高層剪力墻采用歐文斯科寧擠塑聚苯板外保溫系統(tǒng)，外墻的傳熱阻值超出國家規(guī)范76%，北墻超出省標(biāo)42%。另

9、外，EPS板外墻外保溫系統(tǒng)自重輕，厚度薄，施工方便，節(jié)能效果顯著，無污染，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。該系統(tǒng)能改善室內(nèi)熱環(huán)境，徹底解決了房屋外墻主體部位內(nèi)表面冬季結(jié)露的問題。同時其邊角料可以回收利用。 （2）外窗節(jié)能設(shè)計 目前，門窗則采用多層窗、中空玻璃、低輻射玻璃、填充惰性氣體等新型玻璃材料，增強門窗的保溫隔熱性能及氣密性。不少地方采用阻斷型鋁合金中空玻璃窗（包括陽臺封閉開啟系統(tǒng)），樣窗檢測K=2.6w/(m2k)，保溫性能比標(biāo)準(zhǔn)提高了二級。但為了提高節(jié)能效率，設(shè)計中仍然控制了窗墻面積比。選擇隔熱斷橋鋁合金門窗，隔熱鋁合金型材門窗的熱傳導(dǎo)性比非隔熱鋁合金型材門窗降低4070%。采用中空玻璃

10、，提高保溫性能和隔聲效果。采用獨立的密封結(jié)構(gòu)，推拉窗采用雙膠條雙毛條四密封結(jié)構(gòu)；平開窗利用等壓原理，采用一道硬密封和兩道軟密封三密封結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的氣密性和水密性。配置高檔附件，造型優(yōu)美，操作靈活，安全可靠，有利于門窗的隔熱效果 （3）屋面的創(chuàng)新節(jié)能設(shè)計 屋面是建筑物外圍護結(jié)構(gòu)之一，提高屋面的保溫隔熱性能，對減少夏季空調(diào)耗能，改善室內(nèi)熱環(huán)境是極其重要的。目前，廣泛推廣的綠色生態(tài)建筑屋面是具有創(chuàng)新性的屋面節(jié)能設(shè)計。綠色生態(tài)屋面包括種植屋面、蓄水節(jié)能屋面、日光節(jié)能種植溫室屋面以及一些生態(tài)屋面綠化系統(tǒng)等。種植屋面不僅在建筑與景觀設(shè)計上采用創(chuàng)新技術(shù)，增加城市的綠地面積和休閑場地,美化城市；還可以使用各

11、種具有創(chuàng)新技術(shù)的新型建筑材料，大幅度降低屋面建筑能耗的同時，減少溫室氣體的排放，改善城市空氣環(huán)境。蓄水節(jié)能屋面除了簡單的進行屋面蓄水達到節(jié)能的效果外，還可以充分利用屋面蓄水的功能，比如建造屋面游泳池、屋面養(yǎng)殖水塘等。生態(tài)屋面綠化系統(tǒng)是采用各種新技術(shù)統(tǒng)籌規(guī)劃的綠化系統(tǒng)，具有使用、管理方便簡潔的特點。 2.3太陽能的利用 眾所周知，太陽能是人們最早開發(fā)利用的可再生能源，也是取之不盡、用之不竭的潔凈能源。所以太陽能與建筑結(jié)構(gòu)及節(jié)能的結(jié)合，也成了我國有關(guān)建筑主管部門關(guān)注的課題，成為太陽能企業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點。太陽能熱水器是最普遍的太陽能光熱應(yīng)用，現(xiàn)代的小區(qū)利用住宅建筑斜坡面排列集熱板、管道，輔助加

12、熱，戶式分配和檢修通道，統(tǒng)一設(shè)計，同步施工。在冬季能滿足三口之家洗澡熱水使用。而且技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新，如太陽能熱水器的紫金超限涂層技術(shù)和“Tri-tube管中管”技術(shù)，突破性地提升了太陽能的吸熱和傳熱效率，增加了能源的利用效率。分體式太陽能技術(shù)的應(yīng)用更是推進了太陽能建筑一體化進程，該技術(shù)將太陽能光伏光熱綜合利用技術(shù)和建筑節(jié)能有機結(jié)合，提高了太陽能的綜合利用效率，極大地降低了建筑能耗。憑借該核心技術(shù)將太陽能光熱、光電、制冷、溫屏節(jié)能玻璃與建筑完美結(jié)合建造的零排放別墅，節(jié)能率達到65%。國外通常采用的是太陽能光電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將太陽光能通過光伏板組件轉(zhuǎn)化為電能。太陽能光伏板組件主要應(yīng)用在幕墻和屋頂

13、等外圍護結(jié)構(gòu)上。在烈日炎炎的夏天，利用太陽能產(chǎn)生的電源就可以在局部范圍內(nèi)滿足照明、空調(diào)制冷的用電等需求，起到綜合節(jié)能的效果。 2.4中水回用系統(tǒng) 中水回用系統(tǒng)的核心就是分質(zhì)排水與處理回用：選用優(yōu)質(zhì)雜排水(包括沐浴排水、盟洗排水、洗衣排水).集中排入小區(qū)的中水處理設(shè)施通過生物接觸氧化法工藝及一級人工濕地水質(zhì)進化技術(shù)處理后用于綠化澆灌、道路噴灑.日產(chǎn)生中水約180立方米，中水回用率達到36%；經(jīng)過二級人工濕地處理后用于人工湖補水等；其余生活污水進入化糞池后排入城市下水道系統(tǒng)。以北京某一住宅小區(qū)為例，小區(qū)總用地面積16公頃，總建筑面積54萬平方米，總居住人數(shù)20000人，綠化面積4.8公頃，道路面積1公頃。最高日總用水量3721立方米，其中沖廁、綠化用水、道路澆灑用水量為930立方米，占總用水量的25%，這一部分用水則完全可以利用中水。 3結(jié)語 總之，推動建筑向節(jié)能、綠色、智