葛明权
摘 要:本文阐述了建筑节能设计的意义,从而针对住宅建筑节能设计要点进行了深入地总结与分析,并结合工程实例进行了论述。
关键词:住宅建筑;环境规划;围护结构;能源利用;屋顶节能
随着我国城镇化进程的加快,建筑建设数量不断增多,建筑的能源消耗量也越来越大,能源问题也变得日益严重,影响到国家经济建设和社会的持续发展,因此,实施节约建筑能源措施成为人们首要解决的问题。
1 实施住宅建筑节能设计的意义
过去,一些住宅建筑产品由于过于强调低造价的建筑造价,从而在建筑热工和节能等方面缺乏完善的国家标准规范,结果造成住宅建筑围护结构在设计上的不合理,住宅能耗量较高,从中给建筑的使用功能和居住的舒适度造成了很大的影响。因此,实施住宅建筑节能设计具有明显的意义。
2 住宅建筑节能设计要点分析
在住宅建筑设计过程中,首先要对整个系统进行节能规划,然后再从各个环节出发,提高住宅建筑整体节能的效果。建筑节能设计内容主要包括建筑平面布局、形体设计及围护设计等方面。具体的设计内容如下:
2.1 建筑平面布局
(1)建筑朝向设计。随着空调的广泛使用,人们似乎忽略了建筑朝向问题,为了达到更大的容积率及获得更好的景观效果,大部分建筑朝向都设计东西向的。对于这种朝向的建筑,建筑能耗量比较大,所以为了提高建筑的节能效率,改变建筑的朝向是非常必要的。太阳的辐射引发的耗热量经常会受到建筑朝向的影响,因此,在选择建筑朝向时,我们需要注意太阳辐射及风向等因素的影响。建筑最好采用南北向进行平面布置,且建筑要能够进行自然通风。
(2)建筑的平面形式也是影响建筑能耗的主要因素。一般来说,拥有最小面积的是圆形平面,它的热损耗是最小的,空调等控温电器对用电负荷的要求较小。但是考虑到对太阳能的利用,矩形平面比圆形的要高得多。为了降低建筑背墙热能的损失,设计平面进深也是一种节能手段。
2.2 建筑体形
(1)体形系数。通常而言,建筑体形系数和建筑能耗成正比,为了达到节能效果,建筑体修系数应该尽量的小。在建筑设计中,不管是条形建筑还是点式建筑,其体形系数都应小于0.35。
(2)在建筑节能设计中,要求墙体的传热系数应该比同朝向外窗传热系数要小,因为这是室内外温差的决定因素。即建筑的能耗量和窗墙面积成正比,所以从节能的角度看,窗墙面积应该越小越好,但是考虑到建筑的通风和采光要求,不能一味的设计小窗户,要根据通风和采光要求进行合理的设定窗墙面积比。我国各个地区的气候不同,具体的窗墙面积比也不相同,一般来说,南方的要比东、北以及西部大。
2.3 围护结构
建筑的围护结构包括了屋面、门窗以及外墙和地面等。通过对建筑围护材料的选取、结构构造设计等进行节能设计。
(1)外墙设计。在外墙设计中,应该考虑结构层和保温层、保护层和保温层以及饰面层和保护层之间的构造应该安全和较高的粘结性。对于住宅建筑设计来说,建筑外墙所受到的风荷载是十分大的,因此墙体会承受很大的吸力。外墙保温材料自身的承重较大,再加上吸力,很容易发生开裂和脱落。因此,在外墙节能设计中,我们要结合建筑的特点,使用无空腔设计,这样能够提高材料的粘结性。此外,我们还要进行机械固定防护设计,这样有利于提高其抵抗风压的能力。在住宅设计中,饰面层不能采用面砖,因为保温层的材料大部分是多孔轻质的型材,所以其剪力强度通常都比较低。外墙的颜色应选择浅色。
(2)屋面设计。对建筑屋面采取隔热设置也是节能设计的重要内容。屋顶材料采用复合型节能墙体材料,该材料通常是采用新型材料和絕热材料共同合成的一种复合型材。在屋顶采用一种植物培植形成的基质材料形成热惰性和热阻,这样能够使屋顶的表层温度降低,减少热传导。
(3)外窗设计。在建筑保温中,外窗设计是隔声、隔热的薄弱环节。对整个建筑进行耗热量计算,空气渗透以及外窗传热耗热量的总和大概占了总耗热量的一半。所以,增强外窗的节能性是十分关键的。针对外窗的节能设计:①要选择遮阳系数系数低的玻璃;②应增强框材的气密性和隔热性,合理的缩小窗墙面积比等。
2.4 隔热材料
在进行隔热材料选择时,最多的是选择玻璃。因为玻璃具有不错的保温性能。随着科技的发展,很多新型玻璃应运而生,不仅具有隔热作用,而且还有别的功能。如具有反射热量功能的玻璃、电敏感玻璃、调光分光玻璃以及低辐射效能的玻璃等。因此,我们应因地制宜,根据不同地区的地理环境优选不同功能的隔热玻璃。另外,随着楼层的层数不断增加,对建筑玻璃材料的选择会更加谨慎,从不同的角度选择最佳的玻璃材料。例如,受太阳光直射时间长的楼层要选择调光隔热玻璃以及反射热量玻璃等。通过对这些不同功能的隔热玻璃材料的选取不仅能够使建筑获得良好的节能效益和经济效益,而且可以提高人们的居住舒适度。
3 实例分析
3.1 工程概况
某住宅小区,总建筑面积11万平方米,地下3层,总面积约1万平方米,项目由8栋小高层和12栋高层住宅组成,建筑面积为10万m2,建筑高度不超过40m,容积率为1.0。项目定位为节能型住宅小区。
3.2 建筑节能设计
本项目在节能设计上采取了屋面、外墙和外窗的节能措施,以满足建筑节能设计的要求,而在能源利用方面,使用了太阳能光热和地热资源,节能设计效果更加明显。具体的节能措施如下:
3.2.1建筑通风
结合本项目风速高的气候特点,决定采用自然通风措施,并与分体式空调进行配合,以最大程度的实现节能效果,这也体现了南方地区建筑自然通风的优势。另外,由于本项目所处地区的风力等级较高,因此给门窗开启带来了难度,不能满足开窗通风的要求,因此选用了门窗通风器以改善室内通风效果。
3.2.2 隔热涂料应用
隔热涂料主要作用是通过太阳辐射的反射作用,将太阳阻挡在室外,以降低夏季房间的空调负荷。与普通涂料不同的是,隔热涂料太阳光反射远远大于普通涂料,最高的反射率达到80%。夏季水平面太阳辐射强度为1131W/m2,而垂直面太阳总辐射强度为613W/m2,因此,通过隔热涂料的选用,在夏季时可以大大降低空调负荷。
3.2.3 建筑遮阳
活动遮阳是夏季用来阻挡太阳光进人室内的构件,而在冬季时要打开遮阳装置,让太阳辐射到室内。本项目中,由于小高层楼层风力较大,如果选用遮阳卷帘,当窗户开启后,由于风压的作用,卷帘扇动幅度较大,因此存在一些安全隐患。因此,笔者认为,可以选用中置百叶式铝合金窗作为遮阳措施。这种窗具有操作方便、抗风压强、夏季隔热和冬季可以受到太阳辐射等优点。
3.2.4 太阳能和空气源热泵系统的利用
本项目通过采用太阳能热水系统和空气源热泵系统,其节能效果较为明显。太阳能热水系统主要是通过太阳能集热器,吸收太阳辐射,而加热循环水。而空气源热泵热水系统主要是通过热泵机组从空气中取热,并进行压缩以提高取热热量。太阳能和空气源热泵系统作为建筑的辅助热源,可以联合制取热水。
4 结束语
总之,在住宅建筑节能设计中,不仅要考虑到居住环境的舒适度,还需要在确保建筑环境质量的情况下,从住宅建筑整体布局,建筑外围结构、门窗及节能材料等方面实施建筑节能措施,以达到建筑节能降耗的目的。
参考文献
[1]金晖.住宅建筑节能设计的探讨[J].江西建材,2012(03).
[2]师龙辉,张军伟.住宅建筑节能设计探讨[J].河南建材,2011(01).