探讨节能设计在建筑设计的应用

2022-09-10

1 建筑节能要求十分迫切

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4, 居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展, 需要大量的建造和运行使用能源, 尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计, 1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤, 占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤, 占全国能源消费总量的11.5%左右, 占采暖区全社会能源消费的20%以上, 在一些严寒地区, 城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。如此庞大的比重, 建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。

建设部有关部门负责人指出到2000年末, 我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿t标准煤, 占全社会终端能耗总量的27.6%, 而建筑用能的增加对全国的温室气体排放已经达到了70%, 我国是主要以煤作为主要能源消耗的国家, 每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二, 预计到2020年, 中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此, 中国对于全球气候变暖承担着重大的责任, 而作为耗能大户的建筑, 其节能也就成为关系国计民生的重大问题。

2 建筑构造节能设计

2.1 外墙节能设计

外墙是建筑外围护结构的主体, 所用材料的保温性能直接影响建筑的耗能量。传统的外围护墙体由单一材料组成, 包括加气混凝土外墙、空心砖外墙、空心砌块外墙等。由于建筑节能的需要, 单一材料导热系数太大, 一般为高效保温材料的20倍, 其热工性能指标已经不能满足节能建筑的要求。因此往往使用复合墙体, 包括内保温复合外墙、保温材料夹芯复合外墙和外保温复合外墙三类, 其充分利用各种材料的不同性能, 来达到节能建筑所要求的围护墙体的热工性能指标。

2.2 门窗节能设计

外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占住宅总能耗的50%。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下, 尽量减小外门窗洞口的面积;提高窗户的气密性, 减少冷风渗透;提高窗户本身的保温性能, 减少窗户本身的传热量。

2.2.1 控制住宅窗墙比

住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值。房间窗口面积的确定应视建筑物所处的地理纬度、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况来确定。在满足上述条件下, 应尽量减少门窗洞口面积。《民用建筑节能设计标准》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定, 指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。

2.2.2 提高住宅外窗的气密性, 减少冷空气渗透

如设置泡沫塑料密封条, 使用新型的密闭性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料 (如毛毡) 、弹性密闭型材料 (如聚乙烯泡沫材料) 、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密闭可用三元乙丙、硅橡胶等密闭条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间可用各种弹性压条等。

2.2.3 改善住宅门窗的保温性能

户门与阳台门应结合防火、防盗要求, 在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板, 以增加其绝热性能;外窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗, 这样可避免金属窗产生的冷桥, 可设置双玻璃或三玻璃, 并积极采用节能玻璃。如热反射玻璃, 对可见光有适当的透射率, 而对近红外线有较高的反射率, 对紫外线有很低的透过率, 也称为阳光控制玻璃, 与普通玻璃比较, 大大提高了遮阳性能;中空玻璃是由两片或多片平板玻璃构成, 用边框隔开, 四周边缘部分用胶接焊接或熔接的办法密封, 中间充入干燥空气或其他惰性气体, 其传热系数比单层玻璃小, 保温性能较好;镀膜玻璃与中空玻璃的复合体, 包括热反射镀膜中空玻璃和低辐射镀膜中空玻璃。前者可同时降低传热系数和遮阳系数, 后者透光率较好。缩短窗扇的缝隙长度, 采用大窗扇减少小窗扇, 扩大单块玻璃的面积减少窗芯, 合理地减少可开启的窗扇面积, 适当增加固定玻璃及固定扇的面积, 对建筑节能是有利的。

2.2.4 设置“温度阻尼区”

所谓“温度阻尼区”就是在室内与室外之间设有一中间层次, 这一中间层次像热闸一样阻止外冷风的直接渗透, 减少外墙、外窗的热损失。在住宅中, 将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来, 外门设防风门斗, 防止冷风倒灌, 住宅中的楼梯间设计成封闭式的, 对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。

2.3 屋顶节能设计

从屋面节能来看, 有高效保温材料保温屋面和结构与保温合一的复合节能屋面板两大类。如在既有建筑的屋顶铺设高效保温隔热材料, 并加设一挂瓦坡屋顶保护, 使传热系数由0.97W/m2K下降至0.28W/m2K;在新建房屋平屋顶上铺设高效保温隔热材料, 并用加气混凝土块支承的薄钢筋混凝土板覆盖, 中间设有5cm厚空气间层, 使传热系数值由0.97W/m2K下降至0.3lW/m2K。为了实现节能, 根本出路在于发展高效保温的外保温复合外墙围护体系。

2.4 建筑设备节能

2.4.1 采暖

采用“按典型房间温度对整幢建筑的采暖系统进行控制”和“改造供暖管道系统, 单管加跨越管和双管系统”等技术措施。

2.4.2 空调

家用空调器选用节能型, 选择能效标示中能效比高的产品。采用热泵技术, 同时满足夏季制冷和冬季采暖的需要。

2.4.3 电气和卫生器具

尽可能充分利用自然光, 优先采用荧光灯高效光源和灯具;尽可能使用节水型卫生器具, 减少供水量, 同时也减少供水能耗。

3 结语

节能保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的, 大力发展节保温技术的同时, 更要加强新型节能材料的开发和利用。采用高效节能经济的新型围护体系, 可以减小散热量提高保温性能, 实现节能的要求;门窗中为提高气密性, 减少冷空气渗透, 设置泡沫塑料密封条, 使用新型的密闭性能良好的门窗材料, 并积极采用热反射玻璃、中空玻璃;屋面采用高效保温隔热材料。这些材料使隔热性能都得到了较大地提高。材料的多样性和优越性在保温技术领域得到长足发展和应用。

本文所提到的几点建议, 是微不足道的一小部分, 并且建筑节能与结构、给排水、供暖、通风和电气等各个专业均紧密相关。由此可见实现建筑节能是一项重大的系统工程, 它需要各个环节、各个部门、各个专业的相互配合, 共同努力, 取得共识, 才能实现节能目标。

摘要：建立“节约型社会”已经成为当今社会发展的趋势, “节约能源, 提高能源利用率”已经成为各行各业追求的一个目标, 建筑行业也不例外, 本文提出几点建筑节能方面的建议, 对推进和完善我国建筑节能具有很强的参考价值。

关键词：住宅建筑,节能设计