建筑節能設計體系革新

時間:2022-04-12 10:29:00

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建筑節能設計體系革新

隨著我國經濟的快速發展以及城市化建設進程的迅速推進,人們對建筑設計的要求逐漸提高,同時對建筑節能的意識也隨之增強。建筑、能源和環境之間的矛盾越來越激烈,建筑節能與建筑設計之間關系也日益緊密。優化建筑節能設計不但成為世界建筑行業改革的大趨勢,同時也成為我國建筑行業獲得新發展的迫切需要。然而,我國建筑的節能設計研究與國外相比還存在很大的差距。建筑節能的優化設計的前進道路阻力依然很大。作為能源消耗量極大的國家,節能降耗、優化設計是我國的一項長期的戰略決策。隨著人們對環境問題、生存狀況問題的進一步思考,優化建筑節能設計體系將會成為我國建筑行業發展的一個新方向,它對實現我國資源環境與人民生活水平的健康協調可持續發展,具有十分重要的現實意義。

1優化與創新建筑節能設計體系的重要性

1.1建筑節能優化設計的理念闡釋

建筑是一個復合體,它涉及許多專業和領域。完整的建筑應當包括從規劃方案到設計施工,包括運營使用的年份,直至最后不再使用的整個過程。建筑節能優化設計主要針對的是建筑結構以及建筑性能的設計與規劃。在方案設計中,建筑師需要對建筑的方位、體型、朝向進行優化設計,同時必須對建筑材料也進行優化,對建筑的外墻、戶墻、樓板、玻璃、屋面、窗框的設計等進行嚴格的量化與優化。從而實現建筑設備能效的提高,達到實現建筑材料的使用價值,盡可能地減少能源消耗的目標。

1.2優化設計對建筑節能的重要性

隨著我國城市化建設進程的迅速推進,我國的建筑能耗逐年上漲,建筑行業的能耗已占我國能耗總量的47%左右,我國節能減排任務日益艱巨,建筑節能現狀令人擔憂。在我國,現有建筑面積為426億m2。每年新建的21億m2的建筑中,90%以上依舊是高能耗建筑。國家“發改委”2007年的統計數據表明,我國每年21億m2新建建筑中只有7%為節能建筑。而這些新建建筑中,有相當一部分還在執行原來的節能水平較低的設計標準,從而遺留下很大的能耗負擔和治理困難,給我國的國民經濟帶來巨大的負擔。因此,在我國建筑耗能居高不下、節能技術水平依然較低的情況下,我們必須用新的節能理念對建筑進行優化設計。通過優化設計努力尋求能源保障與經濟發展的最佳結合點,從而使我國的建筑行業的能耗達到最佳經濟狀態,這是極為必要的,也是我國建筑業發展的必然趨勢。

2建筑節能的優化與創新思路的應用體現

2.1建筑材料方面的設計體現

(1)新型玻璃保溫窗戶的設計與應用。隨著科技的進步,設計師在進行建筑窗戶保溫設計時,有了更多選擇。例如,使用防紫外線膠片制作的光學變色玻璃,可以阻擋98%以上的紫外線。電子玻璃則可以自動改變照射到它表面的光的強度和透明度。

(2)陽光照明技術的設計與應用。建筑在設計時必須引入足夠量的天然光,這是考慮人體健康等原因的需要。當建筑物進深較大時,僅靠建筑側窗的采光量不能很好地滿足內部采光要求,這就要通過一定的技術手段把太陽光引入到建筑內部。采光擱板主要是為解決大進深建筑內部的采光而設計的,它從某種意義上滿足了建筑需要引入足夠量的天然光的這一需求。如圖1,采光擱板一般由棱鏡或反射板組成,它的入射口起聚光的作用。采光擱板一般設在窗的頂部,與它相連的傳輸管道截面為矩形或梯形,內表面具有高反射性的反射膜,這一部分一般情況下設置在房間吊頂的內部,尺寸大小可與管線、結構等相配合。采光擱板使建筑窗體附近的照度進一步增加,從而有效地提高了建筑內部的照明度以及光線的均勻度,是建筑節能優化設計中的典例。

2.2建筑構造方面的設計體現

(1)熱環境的合理分區。在建筑節能設計中,應當考慮建筑熱環境的不同,根據熱環境質量要求相似或類同的建筑相對集中布置的情況進行合理的建筑分區。這樣,對熱環境質量要求較高的建筑,我們可以根據設計需要,將它們設置在溫度較高的區域;而那些對熱環境質量要求較低的建筑,就可以集中設置于平面中溫度相對較低的區域,從而最大限度利用太陽輻射,達到保持建筑內部溫度的要求,同時又降低了建筑的供熱能耗,節約了能源。

(2)工程構造流程的設計。建筑各部位的節能構造設計,主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分功能的同時,通過對建筑各部位(樓板、屋頂、門窗、墻體等)的結構、造型等方面進行進一步的設計。在設計中,當建筑模型設計好之后。我們首先要進行建筑功能、建筑類型和建筑結構的設定,以及其他一些必需的設置,然后進行建筑圍護結構的相關構造。如圖2,當完成建筑物的以上構造設定和能耗計算后,就可以進行節能檢查并得出數據檢查的結論,從而對建筑物相應規定性指標的檢查和設施性能的權衡評估。

3現階段阻礙建筑節能優化設計的相關因素

3.1主管部門對建筑節能設計監控不當

建筑節能設計是一個系統性的設計問題,它不是簡單地用幾項節能設備或節能技術進行一次累加,要從真正意義上實現建筑節能的優化設計就必須定量化和準確化。然而在很長一段時間里,主管建筑節能設計的相關部門對設計節能成果缺乏必要的考核與評價,同時也缺乏對建筑設計方案節能方面的系統的審查要求。例如,有的主管部門僅憑圖紙會審然后發現一些表層的問題,或者對一些新材料、新設備或建筑空間的布置等并非實質的條款做一些規定。這明顯是對建筑節能優化設計監控方面的不夠盡職。

3.2建筑內部設備的用能設計不合理

建筑設計所營造的環境應該盡量地體現人性化的設計理念。然而,許多現行諸多建筑內部環境的設計卻沒有很好地顧及人的感受以及與周圍環境的協調。例如,辦公、家用、工業和商業等建筑內不切實際地使用過高的裝飾標準,忽視了建筑設計時所指定的節能標準。濫用材料和設備,在針對建筑周邊的環境變化和設施使用要求的可調節性與適應性等方面缺乏普遍的認識,造成耗能量多、能效低、舒適感差。這些情況,完全與當初的設計標準相悖,成為建筑節能設計進行優化與創新過程中不可避免的障礙。

4優化與創新建筑節能設計體系的措施

4.1提高建筑師的節能設計意識

建筑節能的設計體系是由多個環節組成的。這其中就包括暖通空調設計、建筑設計、水電設計等方面。在整個建筑行業中,建筑設計是建筑節能的關鍵所在,而建筑師則處于統籌整個建筑前期規劃的重要地位,是協調各專業工種之間的配合能力的關鍵環節。建筑師的節能優化設計意識必然會影響到其他工種的工作狀態。基于以上認識,在建筑設計中優化和創新節能設計理所當然地成為建筑設計師的職業責任。因此,應當要求建筑設計師在設計階段對所設計的建筑進行建筑能耗分析,以評價建筑設計方案是否合乎節能環保的要求。必須考慮建筑設計方案是否滿足節能設計的要求在很大程度上決定了建筑是否達到了節能、環保、低碳的目標。

4.2提高建筑空間設計的合理性

在充分滿足建筑使用功能需求的情況下,對建筑空間進行合理地分隔的做法被稱為合理的空間設計。合理的空間設計能夠改善建筑內部保溫、采光、通風等微氣候條件,從而達到節能減排的目標。例如,建筑節能設計標準要求窗戶面積不宜過大,窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素,其中就包括不同的地區四季的日照情況、建筑內外空氣溫度、建筑內部采光設計標準以及外窗開窗面積與建筑能耗等相關因素。新的建筑節能設計標準要求:北朝向的窗墻面積比不應超過0.24,南朝向的窗墻面積比不應超過0.34,東、西朝向的窗墻面積比不應超過0.31。一般來說,普通窗戶的保溫隔熱性能要比外墻差許多,窗墻面積比越大采暖和空調能耗也越大。這就造成已經建好的或者正在建設的建筑的窗墻面積比遠遠超過標準要求。因此,從提高建筑節能優化設計的角度出發,我們必須進行合理的建筑空間設計。事實也證明,這種需求已逐漸形成一種建筑設計的必然趨勢。

4.3在設計中擴大新能源的應用范圍

可再生能源包括風能、太陽能、生物能、地熱能和海洋能等,對環境無害或有很小的危害。且這種資源分布范圍很廣,利用方便。因此,可再生能源的開發和利用成為近幾年各領域中的熱點研究項目。如何在建筑行業中適宜地開發和利用可再生能源也成為時展的一種客觀要求。例如,太陽能作為一種天然的潔凈能源,我們完全可以把它在建筑節能設計上進行廣泛地推廣。我們可以通過建筑設計手段和技術手段,加強對太陽能資源的采集與應用。可以設計出較好的裝置,利用太陽能為建筑提供自然照明,使建筑接受較多的陽光照射。這樣就可以做到:在冬天,為建筑采暖提供熱能補充;在夏天,為建筑起到除濕的作用。太陽能的推廣與應用,也必然會成為建筑節能新的發展方向。

5結語

綜上所述,節能設計在整個建筑設計過程中起著非常重要的作用。建筑節能設計是否合理直接影響建筑能耗的多少,節能設計方案的好壞也直接關系到整個建筑施工計劃的進行。因此,我們必須綜合考慮建筑物體形、朝向、平面布局以及門窗等因素對建筑能耗造成的影響。通過技術和材料等方面的節能設計等綜合措施,優化與創新建筑節能設計體系。逐漸將建筑的高耗能狀況改變為低能耗的建筑發展模式。最終實現建筑節能設計體系的優化與創新,創造可持續發展的人居環境。