关键词:建筑节能设计自然通风日照
0 引言
据统计,全世界的能源消耗中,在建筑的建造、使用和维护过程中消耗的能源就占到了一半,可见,在能源危机不断加重的今天,加强建筑的节能设计就显得意义重大。通过对建筑进行合理的规划与设计,改善建筑的日照与通风效果,降低建筑夏季的空调制冷、冬季采暖以及照明的能耗,从而取得良好的节能效果。下面笔者简要从建筑整体规划及单体设计两个方面探讨建筑的节能设计。
1 建筑整体规划中的节能设计
建筑整体规划设计是建筑节能设计的重要内容之一,应结合地区的气候特点及周边自然环境,综合考虑建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用等之间的最佳结合点,降低建筑夏季降温和冬季取暖的能耗,提高建筑的舒适度。在建筑的规划设计中应考虑以下几点。
1.1 日照环境设计 加强对太阳能的利用是建筑节能设计的重要内容。建筑规划设计中应考虑争取冬季建筑日照时间,温暖和干燥环境,夏季避免强烈的太阳辐射。因此,应合理设计建筑间距及朝向。在规划设计时,应在建筑物之间留出一定的距离,确保阳光能直接照射到建筑室内,也即是保持合理的日照间距。日照间距是由当地的地理纬度、日照标准、建筑朝向、高度及建筑用地的地形等因素决定的。在目前城市用地十分紧张的形势下,应权衡好提高建筑密度与保持建筑日照间距之间的关系,以取得最佳的开发效益。此外,建筑物朝向的选择应满足冬季能获得足够的日照,避开冬季主导风向,防止冷风进入室内,还应考虑夏季防止太阳辐射,但通常都难以取得既夏季防热又冬季保温的理想朝向,对于夏季炎热并且冬季不是很冷的南方来说,建筑物的朝向应以考虑夏季防晒为主。
1.2 通风节能设计 组织好建筑物室内的通风设计,不仅有利于改善住宅室内的空气品质,满足人体健康舒适的要求,还可减少开空调的时间,降低建筑的能耗。因而在建筑群体总平面布置和单体设计时,考虑自然通风是十分必要的。
自然通风最基本的动力是风压和热压,建筑物正面迎风时,建筑物表面的阻挡会使其迎风面产生正压区,气流绕过建筑物各侧面及背面,便会随之形成负压区,使得建筑迎风面和背风面产生压力差,改善了自然通风的条件。要想较好地利用风压来实现自然通风,建筑大立面应面向夏季主导风向,其表面形成足够的压力差,开窗之后并会形成气流。在总体规划时,还可通过设计附属结构、道路、景观等来合理引导风朝向主要建筑(或避开主要建筑),以降低温度(或减少热损失)。此外,在设计中还可采用种植树木、建筑层层后退、高层建筑周围设低层裙房、在建筑中间开洞等方式来改善风环境。
1.3 绿化环境设计 绿色植物对于调节局部小气候有着非常显著的效果,合理布置的植被会在盛夏形成自然荫凉,在一定程度上避免建筑外墙被曝晒,减少外部的热反射和眩光进入室内,同时还可产生蒸腾作用,带走带来热量,增加空气湿度,降低环境温度。有绿色植被的墙体或者屋面,其降温效果是非常明显的。在建筑的绿化景观规划设计中,种植成排的植物能产生狭管效应,引导并放大夏日微风,加快散热速度;还可在建筑的西墙种植爬墙植物,对于高层建筑,可分层种植,以便植物布满墙面;有条件的也可设置屋顶花园。在建筑的南向应种植落叶植物,以便夏日提供浓荫遮挡烈日,秋冬落叶之后方便阳光直射室内。
2.1 平面布置设计 节能建筑平面设计应尽量紧凑,减少外墙长度,建筑的平、立面不宜出现过多的凹凸,以减小体型系数,因为体型系数越小,外围护结构的传热损失也越小,体型系数控制在0.3以内为宜。应注意户内热环境的合理分区,尽量将厨房、卫生间、储藏室、走道等热环境质量较低的房间至于冬季温度较低的区域内;卧室、客厅等主要房间应考虑夏季隔热,并宜避开冬季主导风向。房间进深也不得过大(一般不宜超过14m),对于单侧通风的房间,房间进深与高度的比值应小于2.5,有对开窗、可形成穿堂风的房间,进深与高度之比应小于5。
2.2 墙体节能设计
2.2.1 西墙隔热措施。南方地区大多夏季西晒时间较长,太阳辐射强,所以应采取一定的措施对没有遮挡的建筑向西山墙面进行隔热。如前面提到的在西墙种植爬墙植物,遮挡阳光直射。也可将西墙做成夹空气间层的两层墙体,利用空气间层起到很好的隔热效果,双层(或三层)玻璃幕墙就是当今节能建筑中所普遍采用的一项技术,玻璃之间留有一定宽度的通风道,利用烟囱效应对通风道进行通风,带走热空气,并配有可调节的百叶,夏季有较好的遮阳效果。此外,整个建筑外表材料颜色选择反光的浅色,也能反射一些太阳辐射和热量。
2.2.2 外墙保温措施。节能建筑外墙设计中,通常有单一材料保温和复合材料保温两种墙体保温形式。单一材料保温层即是将保温层与承重结构材料结合在一起,由于还有装饰面层和保护层等,所以这种围护结构极少。复合材料保温的方式是将结构材料与高效的保温材料及装饰材料一起使用,使结构材料承受压力,饰面材料用于装修,轻质材料用于保温,这样的墙体不仅厚度小,相应的增加了房屋的使用面积,并且保温性能好。
2.3 窗户节能设计 窗户的面积一般会占到建筑面积的1/5左右,而窗户的热阻较之墙体的热阻要小很多,所以窗户面积的大小及其保温性能的优劣,会直接关系到建筑采暖和空调能耗量。南方的建筑门窗节能应侧重在夏季防热上,并兼顾冬季保温。
①应加强窗户的隔热性能,可在玻璃上利用热反射材料遮阳,如采用吸热玻璃、低辐射玻璃、热反射镀膜玻璃和热反射薄膜等;南方地区一年中需要较长时间的遮阳,所以可在南向窗户设置永久遮阳板遮阳,对于东、西朝向的窗口,可设置活动的遮阳板,以便随阳光照射的情况加以调节;还可通过加宽挑檐、外走廊和凸阳台等建筑构件处理的方式来进行遮阳。②要提高窗户的气密性,以减少缝隙处的能量损失,可采用气封条,提高外窗气密水平;还可通过提高窗用型材的规格尺寸、准确度来减少开启缝的宽度;也可改进密封方法,如在框与扇之间采用双级或三级密封的方法。③还可通过利用空气间隔层增加窗户传热阻、加强窗户框料的阻热性能等手段来改善窗户的保温性能。
2.4 屋面节能设计 建筑屋顶所造成的室内外温差传热耗热量,要远大于外墙或地面的耗热量,加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大,却有着非常明显的节能效益。
2.4.1 倒置式屋面。倒置式屋面即是把保温层放在防水层的上面,这种方式颠倒了传统屋面构造中的保温层与防水层,并且采用“憎水性”保温材料。
2.4.2 铺土种植隔热屋顶。在屋顶种植植物,可减少太阳对屋顶的辐射,并通过植物的蒸腾作用来提高隔热效果。
2.4.3 蓄水屋面。在刚性防水屋面上蓄一层水,通过水分蒸发来带走大量的热量,从而有效地减弱了屋面的传热量,降低屋面温度改善屋面热工性能。
2.4.4 浅色坡屋面。在太阳辐射最强的中午时间,太阳光对平屋顶是正射的,深色的平屋面对太阳辐射的反射不到30%,而浅色的坡屋面至少反射65%的太阳辐射,从而有效节省空调能源消耗。
3 结束语
总之,加强建筑的节能设计有着巨大的经济效益和社会效益。我们广大建筑设计工作者应充分认识建筑节能设计的紧迫性,增强节能意识,提高节能设计水平,为社会创造更多的节能建筑精品。
参考文献:
[1]龙卫飞.建筑创作中节能设计的运用[j].建设科技.2010(4).
[2]杨善勤.民用建筑节能设计手册[m].北京:
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