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Abstract: the architecture as the basic human living space, it is to make the city a main material part, it to human living environment has a direct and significant effect of the. Living space environment quality directly affect people's quality of life, and to maintain the good life environment, it can take a lot of energy. Therefore, to save energy is the inevitable trend of development in the future. This paper expounds the meaning of building energy efficiency design, focuses on the solar energy in architectural design concept and application of design.
Keywords: new energy; Architecture design; Solar energy; application
中圖分類號:S210.4 文獻標識碼:A 文章編號
建筑作為人類的基本居住空間,是構成城市的主要物質組成部分,它對人類的生活環境有著直接、重要的影響。居住空間環境的優劣直接影響著人們的生活質量,而要維持良好的生活環境,則需耗費大量的能源。因此,節約能源是今后發展的必然趨勢。
一、建筑節能設計的含義:
1、建筑節能是提高人民生活水平的需要:
隨著現代化建設的發展和人民生活水平的不斷提高,人們追求更加舒適的建筑生活環境。冬季采暖,夏季空調都需要能源的供應。而在當前能源十分緊張的狀況下,節約建筑能耗就顯得尤為重要了。建筑節能設計是建立在滿足合理的舒適要求前提下,通過技術減少建筑能耗,提高能源的使用效率,滿足建筑節能的要求。
2、建筑節能是環境保護的需要:
我們現在應用的能源主要是以煤炭、石油、天然氣為主的不可再生能源。這些能源在使用過程中會排放大量的有害物質(二氧化碳、硫、氮氧化合物等),是造成大氣污染和生態環境破壞的重要原因。因此提倡建筑節能,減少污染物的排放也是改善生存環境,提高生活質量的一種有效的方法。
3、建筑節能是經濟發展的需要:
能源是人類生存與發展的重要基礎,經濟的發展依賴于能源的發展。當今能源問題已經成為全世界共同關注的問題,能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。建筑從建材生產,建筑施工直到建筑物的使用無時不在消耗著能源,資料統計表明歐美等發達國家的建筑能耗占到全國總能耗的1/3左右,我國也占到25%以上。因此在建筑中推廣節能技術勢在必行。
二、新能源建筑的應用前景
面對資源環境制約的嚴峻挑戰,建筑節能減排將是一項長期而艱巨的任務,也是一項重要而緊迫的現實工作,這同時也為新能源建筑應用提供了廣闊的發展空間,豐富的資源優勢和先進的產業優勢將為新能源建筑應用帶來得天獨厚的優勢。
1、推進新能源建筑應用是順應低碳經濟發展趨勢的必然選擇。為應對日趨嚴峻的環境污染和能源危機,世界各國紛紛加快調整產業結構,尋求節能、高效、低污染、可持續發展的方式。以提高能源利用效率和轉變能源結構為核心的低碳經濟,逐步替代傳統的高能耗發展模式,以“低排放、高能效、高效率”為特征的低碳城市建設,已引起高度關注。推進建筑節能、發展綠色建筑、促進建筑向高效綠色型轉變,發展新能源建筑應用是必然選擇。
2、實施建筑節能、推進新能源建筑應用是構建兩型社會的重要舉措。加強建筑節能、推進新能源建筑應用工作,降低建筑物采暖、制冷、通風、照明等能耗,有利于降低能源使用總量、提高能源利用效率,緩解資源供需緊張的矛盾狀況;有利于減少污染排放,降低社會總能耗;有利于降低建筑物使用成本,改善環境質量,實行資源節約、環境保護和生態優化,促進人與自然相和諧、經濟社會與資源環境相協調。
3、實施建筑節能、推進新能源建筑應用可推動經濟發展形成新的增長點。2009年聯合國環境署的報告中指出,建筑節能改造和新能源等“綠色行業”能夠促進形成新的增長點,有望解決主要環境危機的同時引領全球經濟復蘇。2008年我國4萬億振興經濟投資計劃中,重點扶持包括建筑節能在內的節能減排項目。隨著建筑節能工作的開展,包括建筑節能改造、新能源建筑應用的大規模展開,建筑節能產業將在提升經濟、擴大內需、增加就業、促進可持續發展等方面發揮越來越重要的作用,加快建筑節能產業的發展,將有力的促進產業結構的優化升級和經濟增長方式的轉變,進一步提高經濟增長的質量和效益。
4、城鎮化主導戰略實施為推進新能源建筑應用提供了重要的發展機遇。近年來國大力實施城鎮化主導戰略,城鎮化水平不斷提高,城中村和農村危房改造工作不斷深入開展,為新能源建筑應用帶來發展的機遇,因此在以后的工作中大力推進新能源建筑應用,將資源節約、環境友好、生態宜居的核心理念貫穿到城鄉建設的各個環節,促進新能源建筑應用規模及產業規模大發展。
三、建筑中太陽能利用的理念
當今,太陽能利用的理念推廣比具體某項技術或產品的推廣更加迫切,推廣研究中需轉變的觀念包括以下幾個方面:(1)提升常規建筑設計理念,并向生態驅動設計理念轉化;(2)研究傳統的建筑構造理念,開發先進的圍護結構技術,適應現代太陽能技術的發展;(3)從全壽命周期成本出發,關注住宅全壽命周期內的投資平衡和權益分配;(4)復合利用其它可再生能源,優化住宅建筑能耗結構,滿足住宅的能源供應和健康環境的需求.觀念的轉變引導設計思路的轉變,開源節流是我國推進建筑節能的發展之路,太陽能的有效利用將成為綠色住宅建設的重要途徑.因此,在太陽能利用的研究中,應充分考慮區域氣候特征和經濟發達程度的差異:像東北地區雖屬于經濟欠發達地區,但太陽能資源豐富,因此,應以被動利用太陽能建筑為主,加強集熱、蓄熱、導熱等材料和技術的研發與推廣;而對于經濟發達的沿海地區,夏季炎熱、冬季陰冷,又具有冬季采暖、夏季空調的生活需求和經濟能力,應積極擴大綜合利用太陽能建筑新技術的投資環境、理念基礎和政策優勢,并作為實施太陽能采暖制冷、防潮隔熱技術示范推廣的首選地區;
四、建筑設計中太陽能的利用
1、太陽能發電
太陽能熱發電是太陽能利用中的重要項目。太陽熱發電是利用集熱器把太陽輻射能轉變成熱能,然后通過汽輪機、發電機來發電。根據集熱的溫度不同,太陽熱發電可分為高溫熱發電和低溫熱發電兩大類。按太陽能采集方式劃分,太陽能熱發電站主要有塔式、槽式和盤式三類。
2、太陽能致冷
利用太陽能制冷空調有兩種方法,一是先實現光--電轉換,再以電力推動常規的壓縮式制冷機制冷;二是進行光--熱轉換,以熱能制冷。前者系統比較簡單,但其造價約為后者的3―4倍,因此國內外的太陽能空調系統至今以第二種為主。太陽能致冷的方法有多種,如壓縮式致冷、蒸汽噴射式致冷、吸收式致冷等。
3、太陽房
太陽房是利用太陽能采暖和降溫的房子。人們的生活能耗中,用于采暖和降溫的能源占有相當大的比重。特別對于氣候寒冷或炎熱的地區,采暖和降溫的能耗就更大。太陽房既可采暖,也能降溫,最簡便的一種太陽房叫被動式太陽房,建造容易,不需要安裝特殊的動力設備。
4、太陽能熱水器
太陽熱水器是太陽能熱利用中具有代表性的一種裝置,它的用途廣泛,形式多樣。人們最常見的一種太陽熱水器是架在屋頂的平板熱水器。太陽熱水器按結構分類有悶曬式、管板式、聚光式、真空管式、熱管式等幾種。
5、其他太陽能利用
太陽能熱水器從最初的悶曬式、平板式到現在的全玻璃真空管、真空管熱管式,從技術上有了飛躍的發展,大大地提高了太陽能的利用效率。高效太陽能熱水器的應用為主動式太陽能采暖,尤其太陽能空調技術的發展,提供了高品位熱源。太陽能光電利用,是利用領域最廣、能源傳輸最為方便、利用品質最好的一種方式。光電池與玻璃的復合技術,已使建筑的幕墻作為建筑本身部分用能的自供電源成為可能,這也是建筑構件復合多功能高新技術發展的一個成功實例,也是今后建筑可持續發展的方向之一。
開發利用新能源作為建筑節能的一個重要技術,應當實現有效大范圍地開發利用,需把新能源利用設備同建筑及其構件有機地結合在一起,既能保證新能源利用設備高效率運轉,節約更多常規能源的同時,又滿足建筑的使用功能和建筑藝術美的要求從而更好地為人類及其生存環境的可持續發展服務。再此,呼吁廣大讀者,地球上的資源越來越, 讓我們在享受生活的同時,更加的節約資源。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑節能;建筑節能設計;重要性
一、引言
建筑節能提高建筑施工中各種材料應用的主要手段,更是保證建筑物使用壽命的前提。在當前社會發展中,隨著能源危機的不斷出現,建筑節能已成為當前社會發展的主要因素,是指建筑在選址、規劃、設計、建造和使用過程中,通過結合當前實際情況進行合理與有效的設計手段和設計措施,采用節能型的建筑材料、產品和設備,通過在施工的過程中的節能標準進行建筑設備的管理,提高建筑施工中各種材料的利用率,合理設計建筑圍護結構的熱工性能,使得建筑在施工和運行的過程中能夠降低建筑能源消耗,有效的增加各種建筑能源的利用率,提高建筑施工的施工效率,降低施工成本。
二、建筑節能的概念
建筑污染隨著當前社會的發展逐步成為當前環境污染的重要組成部分,隨著社會發展不斷的擴大和增加。在建筑施工的過程中,隨著人們對建筑施工要求和環境保護意識的不斷提高,在施工中,采用新型的能源為基礎進行施工。近年來隨著我國住宅業的蓬勃發展,各種建筑施工手段和節能技術在建筑施工中也被廣泛的應用,成為當前建筑施工過程中的主要施工措施,對住宅節能事業的發展起到了促進和發展的作用。
三、建筑節能設計的重要性
建筑節能設計是當前建筑施工過程中的主要方式,是提高建筑施工材料應用率,增加施工質量和施工效率,降低施工成本的主要方式,有利于建筑施工過程環境保護措施的應用。有利于從源頭上杜絕能源的浪費。
建筑整體及外部環境設計是在分析建筑周圍氣候環境條件的基礎上,通過選址、規劃、外部環境和體型朝向等設計,使建筑獲得一個良好的外部微氣候環境,達到節能的目的。
1.合理選址
建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中,既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境,為建筑節能創造條件, 同時又要不破壞整體生態環境的平衡。
2.合理的外部環境設計
在建筑位址確定之后,應研究其微氣候特征。根據建筑功能的需求,應通過合理的外部環境設計來改善既有的微氣候環境,創造建筑節能的有利環境,主要方法為:①在建筑周圍布置樹木、植被,既能有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪;②創造人工自然環境,如在建筑附近設置水面,利用水來平衡環境溫度、降風沙及收集雨水等。
3.合理的規劃和體型設計
合理的建筑規劃和體型設計能有效地適應惡劣的微氣候環境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面,圓錐形屋頂能有效地適應草原的惡劣氣候,起到減少建筑的散熱面積、抵抗風沙的效果;對于沿海濕熱地區,引入自然通風對節能非常重要,在規劃布局上, 可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓,即使在無風時也能形成通風,在建筑體型設計上形成風洞,使自然風在其中回旋,得到良好的通風效果,從而達到節能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向,夏季能利用自然通風并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素,建筑受到社會歷史文化、地形、城市規劃、道路、環境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的,因此, 只能權衡各個因素之間的得失,找到一個平衡點,選擇出適合這一地區氣候環境的最佳朝向和較好朝向。
四、綠化建筑措施
當前,我國經濟正處在快速發展時期,城市污染程度同時處在高峰期。危害人類的各種有毒氣體大量增加,使城市居民深受其害。不但降低勞動生產率,還使人的勞動年限和壽命縮短。該問題的根本解決方法就是減少和最終消滅污染源。但是由于經濟和技術的限制,還需一定的時間和過程。植物是人類生存環境的創造者,植物是改善城市環境不可缺少的重要工具,城市綠化在各行各業中是唯一以“自然更新”方式凈化環境的有效方法。我國有許多城市環境污染十分嚴重,為了使生態盡可能趨于平衡,其綠化覆蓋率必須大大高于這一臨界幅度,這樣才能有效地改善城市環境。擴大綠地面積改善城市生態環境是一種非常重要的、有效的方式。
綠化可以調節溫度,尤其是可以降低夏季溫度,樹木枝葉形成濃蔭可以遮擋太陽輻射和地面、墻面和相鄰物的反射熱。不同的樹種其生態作用和效益也不相同。有的相差很大,因此為了提高綠地的生態效益就必須選擇那些與各種污染氣體相對應的抗性樹種和生態效益較高的樹種。
五、節能設計措施
1.建筑各部位的節能構造設計
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,通過對各部位(屋頂、樓板、墻體、門窗等)的造型、結構、材料等方面加以進一步設計,充分利用建筑外部氣候環境條件,達到節能和改善室內微氣候環境的效果。
屋頂的節能設計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,主要節能措施為:①采用坡屋頂;②加強屋面保溫措施;③根據需要,設置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等)。
樓板層的節能設計。主要是利用其結構中空空間,以及對樓板吊頂造型加以設計。如將循環水管布置在其中,夏季可以利用冷水循環降低室內溫度,冬季利用熱水循環取暖。
建筑護墻體的節能設計。墻體的節能設計除了適應氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施以外,還應體現在能夠改善微氣候環境條件的特殊構造上。
2.合理的建筑空間設計
合理的空間設計是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下,對建筑空間進行合理分隔(平面分隔和豎向分隔),以改善室內保溫、通風、采光等微氣候條件, 達到節能目的。
【關鍵詞】綠色建筑;設計;新理念;創新
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A
所謂綠色建筑,顧名思義就是指能夠為人們的居住、生活、工作等提供健康、舒適、安全環境,且整個建筑生命周期內可以最大限度實現資源高效利用的建筑物。綠色建筑秉持著以人為本的基本理念,強調的是人、建筑與環境的可持續發展。綠色建筑設計理念是建筑市場經過長期理性發展以后得出的建筑意識形態,尤其我國人口數量眾多且資源十分匱乏,只有基于長遠資源環境保護的建筑設計才更符合我國基本國情。
一、綠色建筑設計的基本原則及設計理念
(一)基本原則
通過上述對綠色建筑的定義可以發現,綠色建筑必須要具備三大特性:第一,節能性。即建筑物要能夠最大限度的利用環境中的地熱能、風能、太陽能等可再生能源及天然能源,防止對不可再生能源的浪費以及污染問題的產生;第二,舒適安全性。綠色建筑設計遵循的是環保、人性化設計,不僅要確保人住的舒適,更要確保建筑物的安全無憂;第三,資源高效利用。即綠色建筑物在設計過程中要實現能源資源的最大化利用。
由此可見,綠色建筑設計過程中要秉持著四大原則:首先,可持續性原則。即綠色建筑設計過程中,要確保建筑物安全環保,實現人與自然的和諧共處;其次,共生性原則。共生性是生物學的一個概念,其主要是指在整個生物系統中不同生物之間彼此共存、相互依賴的關系。由于我國所說的綠色建筑就是一種生態型的建筑,因此,綠色建筑在設計過程中要確保人與其他生物之間能夠普遍共生;再次,整體性。綠色建筑設計是一個整體性、系統性的設計,必須要實現整個建筑物與生態系統的和諧統一;最后,反饋性。綠色建筑設計理念是通過一次又一次的設計、發現問題、修正及調整問題而形成的。因此,在進行綠色建筑設計之時,要注重市場及社會在此方面的實際需求,并做好信息反饋工作,只有如此才能贏得市場的認可。
(二)設計理念
在進行綠色建筑設計之前,首先我們要了解到綠色建筑的基本設計理念。總結來講,綠色建筑設計理念主要表現為“節約能源資源、回歸自然、盡可能利用天然材料、營造健康舒適生活環境”。具體來講,在“節約能源資源”方面,需要設計者在設計建筑和材料選擇上考慮資源的合理化運用,力求資源的可再生或可循環利用,例如建筑節約用水以及循環用水設計。與此同時,在設計之時也要根據建筑所在地的地理條件,設置風力發電裝置、太陽能采暖裝置等,充分利用天然可再生能源;在“回歸自然方面”方面,即需要建筑能與周邊環境實現融合,以起到保護自然生態環境的目的;在“利用天然材料”方面,需要對于建筑施工中所需的石塊、油漆、木材等做好檢驗工作,以確保所用材料對人體無傷害;在“營造健康舒適生活環境”方面,即要求綠色建筑在盡可能保證建筑及裝飾材料無傷害、無污染的基礎上,確保建筑室內溫度、濕度、舒適度達到最優。
二、綠色建筑設計的創新方法
(一)設計過程的創新
綠色建筑秉持著“以人為本”的設計理念,做到建筑設計的人性化。因此,在對建筑進行綠色環保設計之時,需要對設計的前期策劃、方案重點以及設計方法等進行人性化創新。
首先,前期策劃。設計師在充分聽取用戶意見的同時,充分考慮到綠色建筑的環保節能要求,對設計內容進行前期策劃,并進行初步設計定稿,且設計內容要經過充分的討論和論證,從而保證后續方案設計能夠順利進行。
其次,把握方案設計重點。任何一個綠色建筑都不可能完全利用所有的設計理念,也不可能將全部的生態技術策略融于一身。因此,在綠色建筑設計過程中是允許有不同的設計方案出現的,且設計方案要與建筑所在地的地理條件、生態條件、住戶期望、成本花費等相結合。
再次,設計方法科技化。對于傳統的建筑設計最大的一個弊端就是設計的不同階段過于分散,容易造成設計隔閡,從而導致建筑設計不合理。對此,筆者認為,綠色建筑設計要引入現代化技術,即利用計算機系統整合、集成各設計專業的信息,并通過各專業設計人員的意見交換實現方案調整(有條件的話也可以實現模擬施工),以實現人機料的最優投入,增加綠色建筑設計方案的可行性以及建筑投資的增加值。
(二)破除設計局限
根據我國2012年建設部統計的相關數據來看,新型建筑強制性節能標準,在設計階段執行率高達99%以上,施工階段執行率達到了78%,總年節約800萬噸左右的標準煤,相信在未來新建建筑勢必會逐步向綠色建筑方向邁進。但是這些并非綠色建筑普及化的難度,最大的難度是如何將已建造的非綠色建筑進行綠色轉換,而這一工作在當前推進并不順利。最主要原因就是對綠色建筑設計的局限性所致,大多數設計方案都是針對新建建筑而擬定的。然而,事實上,能源、資源消耗做多的也正是這些以往建造的高能耗建筑。例如,北方建筑面積占總建筑面積的12%左右,但建筑總耗能卻高達四成以上,供熱“大鍋飯”導致了能耗消費過多,浪費現象極為嚴重。對此當前我國有關部門已經出臺了相應的供熱計量政策,但是執行力度尤為不足,最為突出的就是老建筑供熱改造問題。對此筆者認為,無論是既有建筑還是新型建筑,都需要引入“集中供暖、分戶計量”的概念,且要針對不同地區的實際情況選擇散熱器熱分配計法、面積溫度法、流量溫度法、戶用熱量表法或通斷時間面積法等來實現供暖計量。
(三)把握設計點
綠色建筑設計在充分考慮綠色環保性能的同時也要注重其商業性。因此,在綠色建筑設計過程中要把握住幾個設計點:第一,節能設計。例如在建筑設計中如何利用外墻保溫隔熱技術、外墻空氣滲透性技術、屋面節能技術、建筑遮陽技術、建筑供熱制冷系統節能技術等;第二,土地資源的利用。綠色建筑設計的一個重點就是怎樣實現最小空間的最大化利用,即減少建筑覆蓋率的同時能夠增加容積率。而且要科學整合附近的場地交通體系,并能夠合理的開發利用地下空間;第三,水資源的利用。綠色建筑的節水設計是這個設計環節的一大重點,例如,需要注意對節水器具的使用,合理布置用水管道,實現水資源的循環利用等;第四,建筑材料的最優化使用。即建筑施工過程中要在確保質量以及設計要求的同時,考慮施工材料的重復使用、可回收等問題。例如,可以將廢棄的混凝土用于道路墊層、地基加固等;可以將廢棄的瀝青經過熱熔或冷溶等方法實現回收。
(四)加大新能源在設計中的運用
新能源具有儲量大、污染小、分布廣且能可持續利用等優勢特點,例如風能、地熱能、太陽能、氫氣能、核能等都屬于新能源。當前我國新能源已經在眾多工業生產領域得到廣泛應用,但由于新能源開發技術要求高且成本較大,所以目前我國大面積運用新能源的建筑依然很少。例如,擁有近500套別墅住宅的深圳振業城就是有效利用新能源——太陽能的典型案例。根據有效數據顯示,該建筑群每戶每年可節省能耗價值3200元左右,即每戶在70年的使用期間可以節約22萬元左右。對此,筆者認為,雖然新能源利用在短期看來成本較大,但是從長期效益來看完全是有可利用價值的。加之我國太陽能、風能等新型能源較為豐富、充沛,且在其他領域已經存在許多可復制技術。因此,在綠色建筑設計中,設計師要加大新能源的利用,且利用要結合相關技術的進步步伐(主要目的是為了節約建筑成本),并將這些新能源轉換為建筑所需的電能和熱能。與此同時,設計師也要更多的借鑒國外一些新能源使用案例,以優化我國綠色建筑的使用性能。例如,借鑒德國郵政大樓的設計理念——利用水循環發電;借鑒澳洲房屋廢水回收設備以及屋頂綠化設備的使用等。
總結
總而言之,我國建筑市場已經進入了一個新的階段,綠色建筑設計理念也開始逐步被眾多建筑用戶所熟知。但目前我國對于綠色建筑的設計手段依然無法完全滿足用戶的實際需求,想要解決這一問題就必須要不斷的學習國外先進的綠色建筑設計手法以及創新自身的設計理念。
參考文獻
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關鍵詞:綠色建筑;建筑設計;節能;綠色生態;新型建筑材料
1 我國建筑節能現狀分析
改革開放以來我國經濟的迅速發展為建筑工程開展奠定了堅實的基礎,伴隨著我國建筑工程發展規模的擴大,建筑能耗也逐漸發展成為能源消耗的主要組成部分,據不完全統計,2010年以來,我國的建筑能耗約占全球能耗總量的25%,成為建筑能耗最為嚴重的國家。人口數量的巨大以及廣闊的國土面積,進一步加速了我國建筑工程的能源消耗速度,建筑工程中大量的能源消耗使得我國的能源開發利用面臨更為嚴峻的挑戰。為有效解決我國建筑工程的能源消耗問題,我國設定了建筑節能設計標準,通過改進建筑材料和控制建筑數量等方法實現對建筑工程能源消耗的有效控制。
我國建筑節能工程的發展,使得能源節約理念在建筑施工中得到有效落實。在建筑施工中,進一步控制建筑節能的范圍,通過選取更具節能性質的材料以實現對降低建筑工程中的能源消耗量,并保證建筑工程的施工質量。建筑節能還對建筑工程的設計提出了一定要求,為有效減少工程的能源利用量,需要更為科學的設計建筑的結構,通過科學合理的設計集中建筑支持能量,以有效減少能量散失,進而實現建筑工程的節能建設。而由于我國建筑節能技術尚未得到完全普及,因此我國建筑能源消耗仍處于較高水平,我國建筑節能工作的進一步開展也面臨巨大挑戰。
2 新型建筑材料利用
新型建筑材料的應用也就是對新型能源的開發利用,在我國建筑結構的節能設計中,新能源的開發利用主要強調太陽能與建筑結構的有機結合,通過將太陽能裝置應用到建筑結構的取暖和發電等領域中,實現建筑設計中新能源的有效開發與利用。不同太陽能裝置的結構與功能是不同的,所以在建筑節能工程的設計中,針對不同的太陽能裝置要采用針對性建設方案。建筑設計中新能源利用的主要方式包括太陽能熱水器,太陽能發電以及太陽能空調等。
太陽能熱水系統的原理是通過特殊材質吸收太陽光能量,并在熱交換器的作用下將吸收的光能轉化為熱能,進而實現對太陽能熱水器中水體的加熱。由于太陽能熱水器的運行不需要投入任何運行費用,因此在學校,醫院以及政府部門的建筑設計中通常受到廣泛利用。太陽能熱水系統與建筑結構的結合方式主要包括設備的固定安裝和管道的搭建兩種,太陽能設備的固定安裝是指在建筑結構的屋頂安裝固定的太陽能熱水器,使得熱水器成為建筑結構的組成部分,在有新住戶進行居住時,能夠直接使用太陽能熱水器,無需對裝置進行處理與改動。而在管道搭建式太陽能熱水器的建設中,一旦住戶出現搬遷,就會帶走太陽能熱水器,新住戶的到來則需要重新安裝太陽能熱水器,需要在墻壁和地板上重新開孔并施工,重新安裝熱水器,而由于此種安裝方式會在一定程度上對建筑結構的穩定性造成影響,因此在太陽能熱水器的實際應用中多采用前一種方式。
太陽能光伏發電技術的發展有力推動了我國建筑工程發展中新能源技術的開發與應用。太陽能光伏發電過程是通過利用太陽能電池方陣將太陽輻射能直接轉化為電能的過程,伴隨著我國太陽能電池技術的不斷成熟,其在建筑工程中的應用也日漸普及。在建筑結構中安裝太陽能發電裝置,首先要在屋頂鋪設光伏組件,進而將光伏組件的引出端接在太陽能發電裝置的控制端,通過控制光伏轉化速率實現對太陽能發電裝置的有效控制。伴隨著建筑工程開展中新能源利用效率的不斷提高,太陽能發電裝置的光伏組件的形態發展將會更加注重建筑結構的一體化,通過在建筑結構中添加光伏涂層,使得太陽能發電技術更具觀賞性,也有效保證了建筑工程中新能源的利用效率。
3 綠色建筑未來發展態勢分析
我國正處于經濟發展轉型階段,加之科學發展觀的進一步落實,使得綠色建筑的應用得到進一步發展,但從另一個方面來說,也為綠色建筑設計理念提出了更高的要求。綠色建設設計要保證為人們提供健康安全的居住環境,在建筑設計中融入節能環保理念,整個建筑群都要實現節能、節水等環保要求,進一步強化現代信息技術的應用,提供建筑群的智能化程度。
3.1 建立綠色建筑標準化規范評價體系
進一步完善綠色及愛女主標準體系,補充綠色建筑規劃中的不足,從建筑設計到施工再到最后的驗收以及實際運行管理,實現全壽命周期管理,加快完善不同氣候條件以及地形條件中的綠色建筑評價指標,全方位的提高綠色建筑評價效果,并且培養專業高素質人才組建綠色建筑評價機構,從而保證綠色建筑評價體系的可持續發展。
3.2 建立綠色生態城區,使綠色建筑發展規模化
我國現代城市發展應該建立綠色生態城區,將綠色建筑集中建設,根據生態環保理念的要求,基于節約資源的要求之上,進行規模化發展綠色建筑,從而實現綠色建筑集成化管理與運行,進一步提高綠色建筑的節能環保效益,促進我國科學發展觀的落實。
3.3 綠色建筑科技進步及產業發展,實現綠色住宅產業化
綠色建筑的節能設計、節水設計以及其他設計都離不開現代高科技的應用,因此強化綠色建筑設計中所應用的科學技術,也是促進我國綠色建筑發展的有效途徑和必然要求。我國政府要積極推動建筑科技的創新,鼓勵節能技術的應用,推廣適合現代城市住宅區的綠色建筑管理體系,促進綠色建筑產業化發展,估計建設設計、研制以及施工于一體的施工基地,進一步完善建設材料生產、建筑施工等環節的驗收指標,提高綠色建筑實際使用價值,鼓勵現代住宅建筑一次性裝修,推動個性化裝修模式產業化發展。
4 結語
在建筑設計與施工中科學利用新能源,不僅實現了對新能源的有效開發,也進一步加強了我國建筑業與能源節約工程的聯系,通過新能源開發利用與建筑業的有機結合,提升了我國建筑工程的科學技術含量,也在一定程度上完善了我國的建筑技術,使其能夠在新能源開發利用的基礎上,有效減少我國建筑業的能源消耗,同時有效促進我國建筑工程技術發展。
參考文獻
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【關鍵詞】節能設計;建筑設計;提高
建筑節能,是指建筑全過程中節能的總和。這個全過程包括:選址、規劃、設計、建造和使用。在這個全過程中,選用合理的規劃、節能材料以及設備,并按照建筑節能設計的有關要求,將建筑能源消耗控制在合理的范圍內,實現能源的有效利用。如果不改變當前建筑節能設計水平較低的情況,那么將留下極大的問題:能源消耗過大;治理困難。這些問題將給國民經濟帶來極大的壓力,所以將節能設計理念貫穿于建筑設計中去很有必要。
一、建筑節能設計的必要性
隨著對傳統能源地不斷開采與利用,天然氣、石油、煤炭等能源的使用日益緊張。我國的能源問題不容樂觀,主要表現在:(1)人均占有量低。(2)能源結構較為單一,以煤為主。(3)能源在地域方面分布不平衡。(4)能源的利用率不高。[2]
目前,我國城市化進程不斷加快,建筑能耗不斷提升,已經達到社會能源總耗量的百分之四十五。我國現有四百多億平米的建筑面積,且以二十億平米的面積不斷遞增。原有的以及新建的建筑大部分屬于高能耗建筑,如果不對建筑節能設計標準進行提高,那么能源耗用問題將成為一個嚴重的社會問題。所以在建筑行業中實行全面節能是有理論基礎與實際必要的。這方面我國需要參照國外的許多節能建筑理念,無論是德國郵政大樓利用水循環發電,英國格林威治新千年村利用熱能和電能合一的供應系統,還是澳洲的屋頂綠化及廢水回收設備都體系了他們對“綠色節能”理念的重視。正如設計師登斯特對其設計的未來社區BedZED所形容的那樣:“未來的社區應該是一個全方位永續發展,未來的生活方式需要高生活品質、零排放、零廢棄物、低能耗、生物及能源多樣化。”未來的城市及建筑設計需要將陽光、空氣、水、廢棄等充分利用起來,而不是總依靠那些不可再生的能源,節能與建筑的結合才是未來建筑發展的方向。
二、建筑設計中節能設計理念的實施
節能設計是建筑設計的重要組成部分,作用是從源頭上減少能源的浪費。
1.建筑整體及周邊環境的節能設計
建筑整體及周邊環境的節能設計是指通過對建筑所處的環境進行綜合分析,從而確定規劃、選址、外部環境等方面的設計,使得建筑本身能夠與周邊環境很好地契合。建筑的選址是一項復雜的工作,要綜合考慮氣候、地形、水土等諸多條件。不僅要為建筑的節能提供便利,同時還要滿足另一個要求,即不破壞當地的生態平衡。
建筑選址這項工作完成后,應該重點研究其所處的周邊環境,以此來實現建筑的節能,具體的措施有:植樹造林。不僅能夠遮擋風沙、凈化空氣,而且在降低噪音、遮陽等方面也有明顯效果;設置人工水面,作用有:防風沙、平衡溫度、方便給排水。
建筑的整體規劃和體型設計,包括以下幾個方面:建筑的整體體量與形體組合;建筑體型;建筑朝向(日照)。在草原地區,蒙古包式樣的建筑有圓形的平面以及圓錐形屋頂,所以具有有減少散熱、抵抗風沙的優點。在沿海地區,人們更看重通風對節能的應用,建筑在體型設計方面更利于風洞的形成,因而通風效果良好,從而收到了節能的效果。在選擇建筑朝向時,應該遵循如下原則:冬季,日照充足,避開主導風向;夏季,防輻射,充分利用自然風;避免東西向日曬。[3]
2.單體的節能設計
單體的節能設計包括三大部分:建筑的節能構造設計;空間的分隔設計;節能材料、設備的選用。
(1)建筑的節能構造設計
屋頂的節能設計。和屋頂有關的節能方法有:給屋頂一個合理的坡度;對屋面進行保溫隔熱的設計。例如德國巴斯夫的“三升房”,其以每年每平米消耗的采暖耗油量不超過三升而聞名于世,“三升房”對屋頂的節能重視就是一個典型,其對太陽能電池板極為器重,這也是整個建筑的屋頂,建筑屋頂利用這些太陽能板吸收太陽光,用于發電,這些電能會進入市政點網,用發電得到的收入填補建筑供暖的費用。
樓板層的節能設計。可以將循環水管鋪設在樓板層的中空結構中,冬季,用熱水循環取暖;夏季,用冷水循環降溫。
建筑墻體的節能設計。建筑墻體在進行節能設計時,要充分考慮保溫、防潮、隔熱等方面的應用。如在氣候嚴寒的地區,可以采用夾心墻體的設計。
建筑門窗的節能設計。根據調查研究顯示,門窗是建筑耗能的一個重要途徑。門窗的節能設計可以從以下幾個方面著手:建筑朝向不同,墻窗在面積上的比例亦應有所不同;窗戶的遮陽設計;門窗便于自然通風;嚴寒地區,門窗要有防寒功能;門窗的材料性能要好。
圍護結構等細部的節能設計。俗話說,千里之堤潰于蟻穴,所以不要忽略細部節能對整體節能的影響。細部的節能設計一般包括以下幾個方面:對陽臺、雨罩、附壁柱、凸窗等部位采用隔斷熱橋以及保溫的措施;對墻壁以及窗口外側保溫處理;用保溫材料填充一些重要的縫隙,如門與墻體之間。
(2)空間的分隔設計
不影響建筑使用功能的前提下,將建筑內部空間進行分隔設計,從而收到保溫、通風、采光等良好效果,實現節能的目的。例如,在寒冷地區,將使用頻率不高的房間置于建筑北側,形成一個對冷空氣的緩沖區,從而保證常用房間的舒適性以及整體建筑的節能性。
(3)節能材料的選用
節能材料的合理選用是實現建筑節能的重要組成部分。材料的選用原則如下:節能、高效、經濟、健康。如今,隨著經濟、科技的飛速發展,越來越多的新型材料得以應用,節能效果穩步提升。如門窗安裝新型透光隔熱玻璃,可以收到很好的透光隔熱效果。[4]
三、全面提高我國建筑設計中的節能設計水平
同世界上一些發達國家相比,我國建筑節能設計還存在很大的不足,在面對機遇的同時,也將接受嚴峻的考驗,因此有必要全面提高我國建筑設計中的節能設計水平。可以從以下幾個方面入手。
1.加強節能方面的法律約束
我國建筑節能還屬于探索階段,相關方面節能的改造工作量很大,需要人力、物力以及資金的大量投入。為了保證資金的安全性、最大利用率,有關部門應該制定相關的法律法規對其進行約束,積極引導建筑各個階段的進行以及節能工作的開展。
2.尋求新能源的開發
石油、煤、電是我國建筑消耗的主要能源,占比分別為百分之五十、百分之十、百分之四十。我國大型公共建筑消耗的能源中有百分之九十屬于非再生資源,對新能源的開發利用幾乎為零。為了避免對非再生資源的過分開采,我國有必要加大對新能源的開發力度,這些新能源包括太陽能、風能、地熱能等。一直以來,我國都存在著廣泛的天然能源,有關資料顯示,我國陸地每年接收到的太陽輻射總量為3.3*1.3~8.4*1.6KJ/(m2·年)之間,相當于2.5*1.4億t標煤。我國青海、、新疆、內蒙古以及寧夏等地區的總日照及總輻射量非常驚人,太陽能資源十分豐富,而東部、東北部及南部等地區則為資源中等區,因此在建筑設計中,這些地區可以加強對太陽能的利用,以實現在資源節約的基礎上為建筑提供水電、暖氣和熱水等。例如深圳振業城,就是太陽能有效利用的典型案例,深圳振業城有近500套別墅住宅,其在屋頂設置有能大量吸收陽光的太陽能板,截至目前,該建筑耗能占深圳整體耗能的1/3,按照一般的消耗量來計算,每戶每年可以節省大約3200元左右,即70年就可以節約22萬元之多,想來是十分驚人的。因此,開發及推廣新能源是十分必要的。
3.加大科學研究投入力度
建筑節能工作的開展離不開科學研究的指引,這是世界各國在發展過程中總結出的經驗。諸如太陽能等新能源在建筑領域的應用,離不開科學家、工程師、建筑師的同心協作。當前,我國研究建筑節能的機構或者隊伍規模較小且比較分散,難以發揮出團隊的優勢,實際成果及其有限。我國應該加大對此類機構的支持力度,比如制定有利的政策,提供人力、物力、財力支持等。這樣才能有效促進我國建筑節能事業的飛速發展。
4.從思想的高度,確立節能意識
當前,對建筑節能宣傳的力度是不夠的,民眾普遍缺乏對建筑節能的深刻認識與了解。建筑節能符合可持續發展的科學理念,是有利國家,有利社會,有利民眾的大好事,我們應該擴大建筑節能的影響,營造一個和諧的社會氛圍,調動人們的積極性,從思想的高度確立節能的意識。[5]
四、結論
我國對能源的消耗十分巨大,降低建筑能耗,發展生態建筑是目前的當務之急。建筑節能設計是降低建筑能耗的有效途徑,在經濟上也具備可行性,所以相關工作者應該結合當地的法規政策、自然條件,不斷發掘建筑節能設計的潛力,提高人們的生活水平,這是一件“功在當代,利在千秋”的大事。
參考文獻
[1] 張甜甜. 建筑節能設計的意義與措施[J]. 山西建筑. 2011(19).
[2] 黃剛. 淺析建筑節能設計的方法與對策[J]. 山西建筑. 2010(34).
[3] 李煥. 建筑節能與綠色建筑設計探討[J]. 科技創業月刊. 2011(07).