建筑节能技术与设计的探讨__期刊目录网,论文发表,发表论文,职称论

所属栏目：建筑设计论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:145 　　

副标题#e#摘要:本文作者以建筑设计的角度为出发点,讨论了建筑节能技术的新发展以及建筑节能技术对建筑设计的影响,并提出了综合设计和整体设计的原则。
　　关键词:建筑设计，节能，新能源
　　人类对建筑的需求,大致经，历了掩蔽→舒适建筑→健康建筑→绿色建筑这样四个阶段。第一阶段是低能耗甚至无能耗的阶段,第二和第三阶段是高能耗阶段,第四阶段则是高能量效率,大量利用可再生能源和未利用能源,亲近自然和保护环境的阶段。在我国建筑领域中,应该一方面节约能源,提高能源的使用率；另一方面大力提倡新能源和可再生能源的利用。一个好的建筑设计应该是各个专业完美的结合,这就需要在建筑设计中综合考虑各种影响因素,充分利用被动式和主动式节能技术来满足建筑室内环境的设计要求。
　　1、被动式节能技术对建筑设计的影响
　　1．1节能规划
　　在生态小区的规划设计上,很多要从选址,朝向,间距,主导风向等方面来考虑。节能规划设计就是要分析气候,大气环流,太阳辐射等决定因素,通过建筑布局对上述因素做出反应,形成良好的微气候环境。比如:合理的建筑朝向和间距可以获得充分的日照条件;在夏季,主导风向的利用可以形成良好的自然通风和降低建筑的外表面热损失。尽量避免主要房间对着冬季主导风向,以减少额外的能耗等。
　　1．2建筑平面,体型的设计
　　在建筑平面设计上力求简法,平整,尽量减少不必要的凹凸变化。平面的设计通常与建筑体型联系一起考虑。建筑体型系数是指:建筑的外表面积与建筑体积的比值。条式建筑物的体形系数不应超过0.35,点式建筑物的体形系数不应超过0.40。体型系数对建筑能耗的影响很明显。体型系数由0.4减少到0.3,外围护结构的传热损失可以减少25%。体型系数大的建筑由于体量的凹凸变化,从外观上可能更能满足人们对建筑审美的要求。但是这并不意味着体型系数越大建筑就越美观。建筑设计首先应该从建筑功能和节约能源的角度出发,而不应该片面追求建筑的形式美。
　　1．3控制窗墙比
　　近年来,有的建筑师为了突出立面造型,满足使住宅更加通透明亮的需要,居住建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势,此种做法会使建筑能耗增加,降低室温。尽管窗户相对于外墙而言面积不大,但是单位面积的耗能量却比墙体大的多。所以建筑节能必须控制窗墙比。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字:北向25%；东、西向30%；南向35%。原来的标准只规定了体型系数,新的标准提出了窗墙之比,规定对于多大面积的墙,应该开多大面积的窗。但是,当窗墙面积比超过规定值时,首先应该考虑减小窗户的传热系数,比如采用单框双玻璃或中空玻璃窗,并加强夏季活动遮阳：其次可考虑减小外墙的传热系数。
　　1．4相变蓄热材料维护结构
　　在现代建筑中大部分围护结构的材料为轻质材料。普通的轻质材料热容较小,温度波动较大,导致昼夜温差较大。这不仅仅造成室内热环境的不舒适,而且还增加空调负荷。因此通过向普通建筑材料中加入相变材料,可以制成具有较高热容的轻质建筑材料。利用相变储能材料制成建筑围护结构,比如蓄热墙或者蓄热地板,它可以降低室内温度波动,提高舒适度,减少使用空调的时间,降低了建筑能耗。比如作为2008年奥运会办公建筑的“前期示范工程”清华大学超低能耗示范楼就采用了相变蓄热地板的设计方案。在冬季,白天相变蓄热材料可蓄存由窗户进入室内的太阳辐射热,晚上则向室内释放白天蓄存的热量,这样室内温度波动很小;在夏季,相变蓄热材料的吸热作用延缓了进入室内的太阳辐射热。
　　2、主动式节能技术对建筑设计的影响
　　随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,人们对生活环境的要求越来越高,单纯的靠自然条件的调节已不能满足人们对室内环境的要求,而更多的依靠暖通空调设备来调节室内的微环境。传统的暖通空调技术虽然能满足人们的要求,但却大#p#副标题#e#量浪费了原本就紧缺的能源,因此,新的节能技术和新的节能设备的应用是暖通发展的一个方向。但随之而来的新技术和新设备的应用必然会对传统的建筑设计带来影响。
　　2．1空调节能设计的影响
　　2．1．1气流组织及设备配置的影响
　　空调设计的节能在大空间建筑中体现的较为充分。此类建筑有体积大、维护结构传热量大、空调负荷较大等特点。因此,合理的气流组织设计,使得空间内空气分布既满足了人体舒适性要求,又保证了空调系统的节能。例如从建筑节能的角度出发,体育场馆类大空间建筑的气流组织形式总体上有从顶棚上送→喷口侧送→座椅下送风的趋势,并由单一形式向多种形式过渡(多种形式相互配合、相互补充),由单一分区向多分区过渡。
　　2．1．2通风方式的影响
　　在建筑设计中,应该通过合理的建筑布局以及内部功能的空间组织,充分利用热压和风压的原理优先采用自然通风。自然通风可以在不消耗常规能源的前提下调节室内环境,达到人体的舒适要求。自然通风有利于减少建筑能耗,降低环境污染。但是在一些大空间或者进深较大的建筑中,要做到完全的自然通风几乎是不可能的。因此建筑空间的加大必然会增加通风管道的长度,同时管道的沿程阻力也比较大,势必额外增加投资,而且效果也不甚理想。在这种情况下,常常采用机械辅助式的自然通风。系统通过一套空气循环管道,采用一些节省能源的处理手法,比如利用深层土壤冬暖夏凉的特点。在冬季,利用深层土壤的热稳定性对空气进行初步预热,以及对排出室内空气热量的再回收和利用等；在夏季,通过与土壤的热交换对空气进行降温。同时,系统并辅助一定的机械装置把控制在一定风速内的空气送到室内达到通风的目的。
　　2．2利用新能源和可再生能源方式的影响
　　新能源是指除了常规能源之外的生物质能,太阳能,风能,地热能以及海洋能等一次能源。自从二十世纪八十年代以来,暖通空调技术得到了很大的发展。比如空气热源式热泵技术,水源式热泵技术,太阳能热水系统,太阳能空调系统,以及很多的新能源产品在建筑中的应用。在新能源中,太阳能以其独特的优势在建筑领域得到了广泛的应用。随之而来的太阳能系统与建筑设计相结合的问题越来越得到了重视。因此,新能源系统在建筑中应用应该遵循以下几项原则:
　　2．2．1对已建建筑和旧建筑进行更新和改造时,采取统一协调原则
　　对已建成建筑和旧建筑进行更新和改造时,不仅仅要考虑建筑立面的改造,更重要的是考虑节能设备和技术的应用(因为旧建筑的建筑能耗更大),同时也需要与建筑设计及规划人员进行协调,沟通,从建筑的结构和整体环境出发,进行统一的设计,安装。形式各异的集热器直接放置在坡屋顶,空调的室外机不规则地直接悬挂于建筑外立面,这些都严重影响了建筑的外立面形象。
　　2．2．2对于新建的建筑,应该采取一体化设计原则
　　在建筑设计的初期阶段,与结构和设备人员进行协调,对新设备,新技术等涉及到的因素当成建筑设计的一部分,综合考虑,统一设计。避免在建筑物建成之后再按照传统的方式进行设备的安装。
　　2．2．3节能新技术与建筑结构技术相结合
　　新技术的产生对传统建筑结构形式产生了挑战。以太阳能系统在建筑中的应用为例。太阳能系统与建筑物及建筑构件真正的结合起来,使之成为建筑与建筑构件的一部分。将太阳能系统作为建筑构件元素来考虑。比如:与墙体,阳台,屋面瓦,窗户等建筑构件有机地结合在一起进行整合设计。因此,太阳能产品与建筑构件一体化设计是太阳能建筑的主要发展目标。加拿大多伦多Conserval工程有限公司开发了一种太阳墙系统。太阳墙是一种太阳能供热通风系统,完整的系统包括四个主要组成部分:多孔的金属收集器(太阳墙),太阳墙外伸的顶棚,风扇和建筑内的通风分配管道。SolarWall可以为建筑提供保温和通风的需要。就我国目前情况而#p#副标题#e#言,在建筑领域利用可再生能源(主要是太阳能)主要还存在以下三个方面的问题:
　　1）新的能源系统在建筑物上的应用对建筑物所产生的影响。比如:建筑的结构,建筑的立面,以及建筑的维护。
　　2)应当准确计算出建筑所需的负荷,恰当的选择新能源系统形式,同时提高建筑构件一体化。
　　3)提高新设备,新产品的标准化,使之更具有经济性和适用性。
　　3、结束语
　　一个成功的节能建筑设计需要全方位,多层次加以考虑。但是,随着人们思想观念的提高,建筑业的不断发展(尤其是绿色建筑,生态建筑的兴起)为建筑节能的进步和发展提供了一个新的课题,同时建筑节能技术的不断发展也推动了建筑设计的进步。