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摘要:
結(jié)合綠色建筑理念,介紹了小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則,從選址規(guī)劃、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、自然通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)等方面,闡述了夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法,旨在為人們創(chuàng)造出健康舒適的生活環(huán)境。
關(guān)鍵詞:綠色建筑,節(jié)能設(shè)計(jì),夏熱冬冷地區(qū)
0引言
綠色建筑設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)“人與自然的和諧發(fā)展”,要求統(tǒng)籌兼顧建筑的能源節(jié)約、資源節(jié)約、回歸自然和環(huán)境保護(hù),創(chuàng)造出舒適和健康的生活環(huán)境,同步實(shí)現(xiàn)建筑的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。文章將基于綠色建筑理念,闡述建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則,并深入研討夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法。1基于綠色建筑理念小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則在夏熱冬冷的地區(qū),小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì),要考慮整體設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào),堅(jiān)持建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)性原則,旨在為人們創(chuàng)造健康和舒適的生活環(huán)境?;诰G色建筑理念,在夏熱冬冷地區(qū)的小型公共建筑設(shè)計(jì),必須堅(jiān)持以下幾個(gè)方面的原則。
1.1整體協(xié)調(diào)原則
節(jié)能設(shè)計(jì)并非單方面的建筑功能實(shí)現(xiàn),譬如建筑夏季充分利用了自然通風(fēng),但在冬季時(shí),建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不能夠有效保暖保溫,是不能稱之為嚴(yán)格意義的建筑節(jié)能。換句話說,建筑的節(jié)能設(shè)計(jì),并非簡(jiǎn)單地安裝幾塊太陽(yáng)能光伏玻璃。筆者認(rèn)為,建筑的節(jié)能設(shè)計(jì),要綜合考慮氣候、材料、地理、能源分布等因素,我們秉持整體協(xié)調(diào)的原則,重視建筑整體能耗的熱工性能、地理位置、功能特征和建筑朝向等,因地制宜地完成建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方案。
1.2生態(tài)性原則
節(jié)能型的建筑尊重自然的生態(tài)規(guī)律,模仿自然界生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡特征,在適應(yīng)自然條件的情況下,盡可能減少能源的損耗和提高資源的利用效率,類似于太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能等,都是不可多得的可再生自然資源,這些資源的充分利用,建筑的節(jié)能效果將事半功倍。除此之外,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能提高,以求減少冬季的熱量損失和增強(qiáng)夏季的通風(fēng)效果,尤其在夏熱冬冷的地區(qū),可構(gòu)建出和諧的生態(tài)環(huán)境。
1.3全壽命周期原則
建筑從建設(shè)伊始,到落成投入使用,無(wú)不在消耗各種能源,適時(shí)能源的節(jié)約與否,以及危害環(huán)境與否,都表現(xiàn)出建筑的節(jié)能成效。因此,建筑的節(jié)能設(shè)計(jì),要考慮全壽命周期原則,將其作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的索引,在建設(shè)階段,盡可能減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,以及創(chuàng)造建筑舒適健康的環(huán)境;在落成后,為人們所提供的環(huán)境,是健康舒適和低耗無(wú)害的環(huán)境,比方說圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫和隔熱,再如借助地?zé)崮苓M(jìn)行冬季取暖和夏季降溫;在建筑拆除時(shí),對(duì)環(huán)境的危害影響可降至最低狀態(tài)。
2夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法
遵循以上建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則,在夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)工作,從圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面入手,指導(dǎo)完成建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)?;谙嚓P(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),筆者歸納了以下幾方面的設(shè)計(jì)建議。
2.1選址規(guī)劃設(shè)計(jì)
關(guān)于建筑的選址規(guī)劃,需要綜合考慮地形地貌、城市道路、自然環(huán)境等因素,權(quán)衡各方因素的利弊,有關(guān)策略可從以下三個(gè)方面分析:首先是建筑物與建筑物之間距離的控制,要保證冬季時(shí)陽(yáng)光被障礙物遮擋,增加冬季的日照量和日照時(shí)間,但不能夠一味考慮冬季日照保證,否則在夏季時(shí)也會(huì)因?yàn)榈脽徇^快,而增加空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷;其次是冬季盡量避開冷氣流的影響,可通過擋風(fēng)墻體的設(shè)計(jì),以及以綠色植物作為避風(fēng)屏障;最后是避免室內(nèi)風(fēng)速太大,影響室內(nèi)舒適度,可在建筑物周圍布置葫蘆柱外墻,形成建筑的安全保護(hù)結(jié)構(gòu)。以上的選址規(guī)劃設(shè)計(jì),是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)容易忽略的宏觀因素,筆者認(rèn)為選址規(guī)劃是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的前提,只有在保證建筑布局優(yōu)化的情況下,才能夠充分利用各種自然條件,形成有利于節(jié)能的建筑環(huán)境。
2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)
首先是建筑的外墻設(shè)計(jì),選材時(shí)要逐漸摒棄燒結(jié)實(shí)心粘土磚土,這些類型的材料需消耗土地資源,在燒結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生污染性氣體,屬于能源利用效率低級(jí)的材料,因此外墻材料的選擇,可嘗試性利用新型環(huán)保材料,譬如蒸汽加氣混凝土砌塊,這種材料保溫隔熱和防火性能俱佳,可有效降低建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳系數(shù)。其次是地面的防潮隔熱設(shè)計(jì),綜合室內(nèi)的溫度、濕度和風(fēng)速,在夏熱冬冷地區(qū),降雨量大,常有地面返潮現(xiàn)象出現(xiàn),使得建筑內(nèi)部的濕度比較大,并伴隨出現(xiàn)結(jié)露和發(fā)霉,在此筆者建議在進(jìn)行地面設(shè)計(jì)時(shí),可依次鋪設(shè)薄膜返潮層、發(fā)泡水泥絕熱保溫層、水泥砂漿防潮層和混凝土回填層,減少濕度因素對(duì)建筑地面壽命的影響。再次是屋頂?shù)脑O(shè)計(jì),屋頂綠化是最為常見,也是最為有效的節(jié)能設(shè)計(jì)方法,在進(jìn)行屋頂綠化設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮建筑屋頂結(jié)構(gòu)的特征,在掌握屋頂熱傳系數(shù)的情況下,將種植屋面技術(shù)盡量簡(jiǎn)單化。值得一提的是,屋頂綠化設(shè)計(jì)必須做好結(jié)構(gòu)的防滲處理,所選擇的屋頂植物,盡量?jī)A向于本土和成活率比較高的植物,使得建筑與周圍環(huán)境舒適協(xié)調(diào)。
2.3自然通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)
自然通風(fēng)環(huán)境的營(yíng)造,目的是改善室內(nèi)的熱環(huán)境,其關(guān)鍵在于窗戶設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)設(shè)計(jì)和熱壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。小型公共建筑的窗戶,可選用雙層中空玻璃,其氣密性為四級(jí),而遮陽(yáng)設(shè)計(jì)也是自然通風(fēng)的關(guān)鍵,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)緊扣氣象參數(shù)的數(shù)據(jù),選用活動(dòng)型的百葉外遮陽(yáng)技術(shù),在夏季時(shí)遮擋強(qiáng)烈日照光線,減少空調(diào)的制冷負(fù)荷,同時(shí)靈活引入自然風(fēng);在冬季時(shí)關(guān)閉百葉窗,減少建筑內(nèi)外部的換氣頻率,避免建筑散熱過快。至于建筑的熱壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),常見設(shè)計(jì)手法是增加建筑的面積和調(diào)節(jié)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式,譬如某建筑的屋頂結(jié)構(gòu)與樓梯間互相貫通,形成仿若風(fēng)貌的結(jié)構(gòu)形體,并在東西兩側(cè)的外墻上,設(shè)計(jì)了調(diào)控型的百葉窗,既可排除污濁熱空氣,也能夠吸入室外新鮮冷空氣。這種樓梯間的熱壓通風(fēng)設(shè)計(jì)方法,尤為適合夏熱冬冷的地區(qū),夏季可將余熱帶出室外,冬季時(shí)則有效保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體問題,避免冷空氣對(duì)建筑內(nèi)部能源的消耗性影響。
2.4空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)
空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的功能型部件,系統(tǒng)本身處于不斷耗能狀態(tài),以換取相對(duì)舒適的室內(nèi)環(huán)境。關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì),目的是控制系統(tǒng)能源損耗速度過快,并且充分利用系統(tǒng)的資源。筆者建議在選用空調(diào)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)該結(jié)合建筑的冷負(fù)荷情況而定,同時(shí)需要兼顧當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?,譬如某建筑瀕臨湖泊,湖水容積很大,在夏季時(shí)相當(dāng)于一個(gè)天然冷庫(kù),可以通過自然通風(fēng)的方法,將冷熱源引入建筑的內(nèi)部,同時(shí)湖泊所產(chǎn)生的水蒸氣,提高了自然通風(fēng)的冷卻效果;冬季時(shí)湖泊具有蓄熱功能,可利用湖水源作為熱泵空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源,發(fā)揮湖泊的蓄熱作用。由此可見,空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì),講究因地制宜地設(shè)計(jì)理念,當(dāng)然在硬件配置方面必須質(zhì)量達(dá)標(biāo),盡量選用質(zhì)量?jī)?yōu)越的系統(tǒng)部件,譬如空調(diào)主機(jī)制冷量至少為60kW,選用半封閉螺桿式壓縮機(jī)的COP值不低于4.5。
3結(jié)語(yǔ)
在夏熱冬冷的地區(qū),小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì),主要考慮整體設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào),堅(jiān)持建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)性原則,旨在為人們創(chuàng)造出健康和舒適的生活環(huán)境?;诰G色建筑理念,在夏熱冬冷地區(qū)的小型公共建筑設(shè)計(jì),必須堅(jiān)持“整體協(xié)調(diào)原則”“生態(tài)性原則”“全壽命周期原則”,遵循節(jié)能設(shè)計(jì)的原則,在夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)工作,從圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等方面入手,指導(dǎo)完成建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。
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作者:黨宏偉 單位:西安市建筑設(shè)計(jì)研究院
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