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2綠色節能建筑的整體設計思考
2.1建筑的選址和現場設計
在綠色節能建筑設計前,就應該先考慮如何選址的問題。選址要結合當地的地形、地貌、風向等,合理布局。建筑應盡量選擇向陽的地段,避免選在山谷、凹地處,這樣才能有好的日照條件。選擇的建筑地址應盡量交通便利,方便人們的出行;選擇城鎮化的區域,這樣才能保證有基本的基礎設施,方便人們的生活;對于一些生態敏感區域,盡量避開,以免對其環境造成影響。盡量選擇能充分利用自然能源的地段。建筑的地點一旦確定將很難改變,在做好選址工作后,下一步的工作就是規劃和設計建筑地點了,建筑地點規劃和設計的合理性很重要,它除了要滿足建筑物本身和自然的協調,還要達到綠色節能的目的。建筑現場要做到最小化的熱島效應,綠地的面積應盡量的擴大,確保該地的水源不被污染,減少自來水使用量,避免水土流失。當地的生態系統和生物鏈結構在建筑設計時必須被得到保證不能受到破壞。
2.2建筑的布局設計
建筑的布局是否合理很重要,一個好的建筑能將場地和資源的利用效率達到最大化,能改善建筑物的室內環境,減少建筑物的熱排放能。建筑物的布局應做好充分的優化措施:建筑物內部的功能區劃分應規劃好,不需要安裝窗戶的功能區盡量放在建筑物的北邊,同一地區應盡量布置功能相似的區域,這樣是為了方便內部空調和通風系統的設計。盡量利用已有的地形作為圍護結構以此來減少資源能源的總消耗量,優化好建筑物的朝向,當地的風能和太陽能等都是免費的自然資源,可以充分利用,已達到充分利用自然資源的目的。充分利用好植被,能減少建筑物的熱負荷。
2.3建筑物的外形設計
綠色節能建筑很重要的一部分是建筑物的外形設計,建筑物的外形和空間熱能耗有著很大的關系。建筑物本身的形體系數小,形態規整,能較大地減少夏季制冷和冬季制暖的能源消耗,提高能源的總體利用率。建筑物的外形設計是否把握得當,對綠色節能的理念至關重要。我們可以將別墅的理念適當地引入到綠色節能建筑的設計當中,在別墅的設計當中,屋頂、門窗、陽臺、線角與自然極其相容,從而將人類與自然的協調表現的淋漓盡致,綠色環保的理念是實施建筑可持續發展戰略的基礎。在設計中,應避免采用傳統的單一住宅樓的單一行列式形象,利用變化的坡屋面增加陽光,減少雨水的滲漏。對于窗戶和陽臺的造型設計,可利用大塊玻璃補充室內光線,還可利用窗戶、窗格的多樣變化形式創造一種類似別墅的建筑效果,給人以舒適宜人的感受。對于建筑外墻的處理,可適當運用面磚,以此強化建筑外立面的自然性和親和感。還可根據當地季節的長短變化,運用不同的色彩使太陽能得到充分的吸收,
2.4建筑物配套設施的設計
建筑物配套設施設計不僅要能體現出健康性和舒適性,更是節能環保設計的關鍵。建筑物配套設施在設計時首要考慮的是要采用環保材料。新風系統的設計很重要,它是改善建筑物室內環境質量和空氣質量的重點。新風量的使用能很好地提高室內空氣質量。室內和室外的溫差是冬季和夏季都會存在的問題,新風量越大,說明需要處理耗費更多的能源。綠色建筑最大的特色就是節能,所以自然資源的利用對綠色節能很重要。自然界中可利用的自然資源有很多,太陽能的應用最為普遍,它是不需要耗費成本的清潔能源,實現對太陽能的最大限度地利用很重要。
太陽能的利用方式目前來說主要要以下幾種:一種是被動式太陽能熱水系統。它主要是為用戶提供熱水。另一種是主動式太陽能系統。它需主要是為用戶提供熱水或是為居室供暖。還有一種是太陽能光伏發電系統,它主要為室內或是市政電網供電。此外還有一些其他的太陽能裝置。地熱能也是一種很好的自然資源,目前高溫地熱能主要用于發電或直接用于供暖;低溫地熱能主要是借助于地源熱泵和地道風系統的應用。自然通風很重要,它能改善室內空氣質量但沒有任何的能源消耗,這種效果要強于空調,因為對環境沒有造成污染。自然通風會受到很多條件的限制,要達到預期的目標,需要配合一些自動控制設備來進行。
2.5綠色節能建筑應遵循的設計原則和指導思想
綠色節能設計的基礎和關鍵是生態建筑設計,設計的原則要始終堅持可持續發展的理念,建筑形象應遵循樸實端莊、流暢簡潔、現代開發。從建筑的開始選址到建筑的格局設計,從單體到群體,都要充分利用天然能源,以節省能源,在設計時要充分利用各類環保生態材料和技術。在整個設計中,充分注重建筑生態,在充分考慮減少資源消耗和保護自然環境的前提下,要將建筑的功能和建筑生態環境的持久性作為重點。綠色節能建筑的設計還應結合當地的文化特點,根據當地的實際環境特點,開發適合本地生態環境的設計。
3綠色節能建筑的綜合思考
建筑行業是高能耗行業,每年用于建筑行業的總能耗占全國總能耗的四分之一,這個數據還在每年增加,為了降低建筑損耗,開發綠色節能建筑已經變得刻不容緩了。
3.1資源利用充分優化,提高資源利用率
十分珍惜、有效保護、節約使用是我國的一項基本國策。在資源的利用中我們應首先將綠色生態節能體系建立起來;其次,國外發達國家的技術相對已很成熟,我們可以適當借鑒,以此來完善我們自己的技術;再次,建立行之有效的行政監督體系,強制執行國家的相關節能標準和法律法規;最后,應建立相應的市場監督體制和輿論機制,這樣綠色節能建筑才能在良好的環境下生存和發展。
3.2積極宣傳并倡導綠色的生活方式
這需要兩方面的努力,一是建設者,他們對生態意識和環保理念的認識很重要,必須要加強。建筑設計師的設計作品應與時代的認知相吻合,建筑設計師有指引時代進步的歷史使命,建筑設計師不僅要加強自身專業知識的學習,更應加強對社會人文、歷史和生態環境等方面的知識學習。二是全社會,生態的理念應普及到社會大眾,只有在社會普及,才能形成共識,努力在衣食住行各方面倡導環保節能的理念,節約能源資源,將可持續發展作為全社會的共同目標。只有全社會共同的努力,才能推動建筑市場需求的改變,才能從整體上營造綠色建筑。
中圖分類號:TU855文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
改革開放以來,我國的建筑電氣能耗逐漸增大,從我國國家建筑協會的統計數據顯示得出,到目前為止,我國的建筑能耗已經達到中國全國能源總體消耗百分之三十多,而且,這一比例正在逐年增長。由此可以看出,我國的建筑電氣設計上存在著很多問題,設計不合理,忽視環保節能設計研究,因此造成建筑電氣消耗尤為嚴重,進一步加重了我國經濟發展面臨的巨大的能源壓力和環境危機。要全面貫徹落實科學發展觀,貫徹落實建設生態文明的發展理念,全面促進我國社會經濟生態的和諧發展,就必須從建筑電氣設計中探討出節能設計技術,減少我國建筑能耗,提高能源利用效率,緩解我國的能源壓力。
二、現代建筑電氣節能設計的意義和應遵循的原則
1.現代建筑電氣節能設計的意義
(一)我國經濟的發展面臨著巨大的能源壓力,建筑能耗作為最大的能源消耗主體之一,其能耗幾乎占據了我國整體能耗的三分之一還多,不科學的建筑電氣設計加大了能源的消耗和浪費,增添了我國能源負擔。因此,加強對能源的控制,提高對各種能源的利用效率,是我國可持續發展戰略必須要堅持的策略。建筑電氣設計是降低建筑能耗最為關鍵的環節,將節能環保的設計觀念貫穿到整個電氣設計中來,從而推進我國建筑降低能耗的進程,促進資源節約型社會的步伐。
(二)是提高居民生活水平,生活質量的客觀要求。建筑電氣設計,既可以據不同的實際狀況滿足建筑物所有的基本功能,而且還從建筑物的照度,溫度,濕度,色差色溫,氣流,通風等各種細節作出合理科學的設計規劃,既可以減少建筑的資源能源浪費,又大大提高了居民居住的舒適度,有助于身心健康,有助于居民生活質量的提高。
2.現代建筑電氣節能設計要遵循的原則
(一)要遵循相關法律規定。隨著我國電力系統的完善和建筑節能設計的要求,我國政府相關部門制定了《建筑照明設計標準(GB 50034—2004)》,并于2004年12月1日起實施。《公共建筑節能設計標準(GB 50189。2005)》已于2005年7月1日起實施。因此,在進行建筑電氣設計時候,要嚴格按《公共建筑節能設計標準》要求進行建筑節能設計,降低消耗,提高能源利用效率。
(二)要從實際情況出發,既滿足建筑功能,又經濟節能。要立足國情,立足本地的發展實際情況,無需過多花費投資達到節能目的,而是要通過建筑電氣的合理設計,采用合適的設備材料,完善運行方式,針對建筑物不同的 處所,不同的照度,溫度,濕度,色溫等一系列的建筑物功能要求,采取合理的設計,做到物盡其用,避免浪費。
(三)科學嚴謹設計,合理嚴格施工。要采用先進技術,降低能耗。要通過不斷的觀測和實驗找出建筑物容易存在的能源浪費點,在這些和建筑物功能無關的能量消耗上重點關注,采用先進的技術,采取合理的施工措施,降低細節處的浪費,做到整體的節能。
三、現代建筑電氣節能設計方案探討
1.精確嚴密計算。對各種電氣設備的負荷能力做出嚴密科學測試,得到準確數據,做出精確嚴格的核算。計算的結果將會對電氣設備的設計和安全有著重大影響,同時,嚴密的計算,也是可以采取經濟手段的前提。
2.科學設計建筑內的配電系統。鑒于每幢建筑的不同特點,要據實際情況對低壓高壓,供配系統做出科學合理的設計,既可以保證整個電力系統的正常運營,又可以保證供電用電的穩定和安全。
3.照度標準在電氣設計中的選擇
選擇照度是照明設計的重點。照度太低,會損害工作人員視力,影響產品質量和生產效率,而且不合理的高照度則浪費電力。因此,選擇照度必須與所進行的視覺工作環境相適宜,按國家頒布的《建筑照明設計標準(GB 50034—2004)》選擇照度。
4.選擇合理的照明方式
照明方式分為:一般照明、局部照明和混合照明。在滿足標準照度的條件下為節約電力,應恰當選用一般照明、局部照明和混合照明三種方式。
5.科學設計電氣設備的開關方式
要據不同情況選用開關方式。電氣設計中有很多開關方式,在不同用途的建筑中安裝不同的開關控制方式,有助于減少能源的消耗,更可以方便操作使用,提高居民使用的安全穩定性。右圖是電氣設計中常用的一些開關控制方式,根據不同的特點,加以對比,設計安裝合理的開關程控措施,有助于貫徹落實節能措施,達到降低能耗,方便生活的目的。
6.設計合理的供電線路和導線截面
根據建筑的規模、用電負荷性質及容量,使電氣間位置合理的靠近用電負荷中心,減少供電半徑、減少電能的損耗。據統計,照明線路的損耗約占輸入電能的4%左右,影響照明線路損耗的主要是供電方式和導線截面積。
7.選擇低能耗的電氣設備
在對建筑用途有了深刻的了解的基礎上,對照明做出科學設計,同時,使用光效高,能耗低,使用壽命較長的電氣設備,同時,要保證設備的安全穩定,減少安全隱患。在設備設計過程中,可以采購一些高效節能設備,比如節能燈,這樣一來,既可以保證建筑的功能完整,又可以提升居民生活質量,還大大降低了消耗,達到了節能的目的,可謂一舉多得。
8.加強防護措施設計。高層建筑越來越多,且越建越高,遭到雷電的襲擊概率也日益頻繁,對建筑采取防雷設計,做好接地設計工作,可以有效保障整個建筑的安全性和穩定性。
9.減少電氣能量損耗
(一)減少變壓器的能量損耗。建筑電氣對變壓器的依賴性非常強,變壓器在長時間的運轉下造成的能耗也是相當可觀的,因此在安裝中最好選擇合理的變壓器如選用節能型變壓器。綜合考慮投資和設備運行費用,對負荷進行合理分配,選取容量與電力負荷相適應的變壓器, 使其滿負荷高效運轉
(二)減少線路上的能量損耗。電氣工程對線路的使用量和消耗量非常之巨,據有關統計, 線路的損耗約占輸入電能的4%左右。因此設計時,在滿足允許載流量運行電壓損失等各種技術指標的前提下,根據建筑的規模用電負荷性質及容量,使電氣位置合理的靠近用電負荷中心,另外應按經濟電流密度合理選擇電纜及導線的截面,從降低電能損耗。
四、結束語
建筑電氣設計是降低建筑能耗最為關鍵的環節,將節能環保的設計觀念貫穿到整個電氣設計中來,從而推進我國建筑降低能耗的進程,促進資源節約型社會的步伐。隨著科學技術的不斷進步,建筑電氣節能化技術設計,將會有著自動化和節能化的發展趨勢,因此,我國的相關工作人員必須加強對自己綜合素質的提高,更新設計理念,提高設計水平,對建筑電氣設計做出合理規劃,并采取合適措施,保證整個系統的政策運營,減少浪費,降低消耗,促進我國節能步伐,推進社會和諧。
參考文獻:
[1]李蔚 在建筑電氣設計中的節能技術措施 [期刊論文] 《電氣應用》2007年5期
[2]龔國棟 淺談建筑電氣設計的節能 [期刊論文] 《浙江建筑》 -2007年1期
[3]張成明 淺談建筑電氣設計的特點及節能方案 [期刊論文] 《城市建設理論研究》 -2011年23期
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
引言
智能化建筑是時展的產物,智能化建筑的發展為整個建筑行業帶來了新的挑戰,其中智能建筑節能技術的發展需要我們給予高度重視。目前智能建筑的節能問題依然存在,并沒有達到理想的節能效果。針對這一問題,我們必須要做好與建筑節能相關的智能化系統的規劃設計,解決施工中的資源浪費現象,不斷提升節能技術水平,使智能建筑實現其最佳節能效果,從而有效降低智能建筑的能源消耗,堅持走可持續發展道路。
一、智能建筑的概述
智能建筑是指通過將建筑物的結構、設備、服務和管理根據用戶的需求進行最優化組合,從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環境的建筑。智能建筑是集現代科學技術之大成的產物。其技術基礎主要由現代建筑技術、現代電腦技術、現代通訊技術和現代控制技術所組成。通過創造出一個高效、舒適、安全的建筑環境,降低日常使用過程中各個環節的費用,盡量節省能耗和日常管理的各項費用,保證人們的工作正常有序的進行,從而提高建筑管理和服務的水平,使投資能得到一個良好的回報。
智能建筑是通過對建筑物的四大基本要素,即結構、系統、服務和管理,以及它們之間內在聯系的優化設計,提供給人一個投資合理同時擁有幽雅舒適、便利快捷、高度安全的高效環境空間。智能建筑物能夠幫助建筑的擁有者,財產的管理者感受到在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報,這也是智能建筑設計的目的所在。
二、智能建筑節能技術發展現狀
1、空調、照明等方面存在浪費現象
智能建筑大量采用了自動化設備,設備運轉時間較長,這就使得智能建筑的電能消耗比起一般建筑來說要高很多。智能建筑一般采用的是中央空調,室內溫度設置不合理、空調裝機冷量過大或者設備散熱等問題都會給空調帶來不必要的負荷,這就造成了能源的大量消耗。另外,智能建筑在燈光照明方面也存在著一定的浪費現象。如在室外陽光充足的時候,室內也會存在燈火通明的情況。建筑的照明設計不夠科學,人為的照明能量消耗,使得建筑電能的節能目達不到。
2、智能建筑技術本身存在一定的問題
雖然建筑智能化技術在不斷的提高,在建筑設計、設備安裝維護等方面也有一定的進步,但是建筑智能化仍然存在著部分工程技術問題,同時管理人員的水平也參差不齊,許多智能建筑管理人員無法有效的應用建筑智能化系統。目前來說,許多核心的智能化設備需要通過進口,國內管理人員不完全清楚智能化設備的運作,在操作過程中出現了一些問題,不能使設備達到最佳節能效果,從而造成了一些能源浪費現象。
3、智能建筑建設規劃不到位,導致施工過程中出現了浪費現象
在智能建筑施工過程中,由于建筑規劃不到位,也會使得施工過程中出現了浪費現象。如對施工人員在用電、用水無法形成有效的控制,會造成施工過程中水電的浪費。在購買建筑材料時,沒有規劃性,對市場了解不夠,不能選擇新型的節能建筑材料,從而造成了建筑材料的浪費。另外,對智能建筑施工過程中造成的垃圾處理不注重節約,有些處理方式非常簡單,只是一味的填埋或擱置一旁,不能夠對建筑垃圾做到循環利用,也造成了一定的浪費。
三、智能建筑節能新技術
1、無線傳感器網絡技術
應用無線傳感器技術構建智能建筑網絡具有得天獨厚的技術優勢和應用前景。結合智能建筑節能的特點和實際需求,運用切實可行的數據傳輸協議,能實現智能建筑節能無線傳感器網絡信息的優先級傳輸,保證節能系統穩定、可靠、高效的運行。
無線傳感器網絡的信息感知主要是用溫濕度、照度、氣體濃度等傳感器對實際物理環境進行感知,實現數據采集的功能。為保證智能建筑節能系統的高效運行,準確的信息采集顯得尤為重要。采用的傳感器包括紅外、溫濕度、照度、二氧化碳濃度等傳感器。
無線傳感器網絡具有易于部署、成本低等特點,已成為建筑節能改造領域不可或缺的技術之一。利用無線傳感器網絡對物理環境的感知,將環境信息數據通過自組織多跳的方式傳送至服務器。一方面無線傳感器網絡可以通過先進算法對智能建筑的空調、燈光等設備進行控制;另一方面,服務器決策者可以通過主機控制器對某個設備直接控制。
2、樓宇照明節能新技術
在樓宇控制系統中,常用的控制策略是通過時間表的方式,不同時間觸發照明的啟停及調節,這種方式實現了照明控制的自動化。
為完善的控制和取得更好的節能效果,目前已發展出成熟的智能照明技術,采用分布式的系統結構,布線方式為總線式,具有較高的性價比和可靠性,而且易于擴展,有很高的靈活性。智能照明協調可以實現的主要功能為:啟停控制、開關狀態檢測;室內外照度檢測;調光控制;場景控制;人體感應控制;手動、遙控控制。典型的智能照明控制系統節能效果如下圖。
3、門禁一卡通技術
傳統的門禁系統屬于安防的一個子系統,隨著安防系統網絡化技術的發展,視頻監控、門禁和防盜報警功能已進一步融合,邁向高度集成化,體現了現代智能化節能管理的要求。
通過一卡通刷卡進行出入管理的同時,通過控制器實現對報警系統的撤防或布防。正常情況下,刷卡撤防只針對有權限的人員通過后自動實現撤銷特定的防區:在人員離開房間時,通過刷卡加密碼的方式,進行布防,同時聯動關閉室內所有燈光、空調風機,以實現智能化節能管理。
另外一個重要的應用是一卡通和酒店客控系統融合。當客人離開房間時,客人順手取走房門卡,節電開關延遲一定時間后自動斷電,確保節能和安全。有的酒店還建立了重要客人數據庫,客人登記時,客房空調自動開啟,客人到達時,房間已達到該客人喜好的溫濕度,在節能的同時,還提高了服務質量和水平。
4、綜合布線系統“全光網”技術。
綜合布線系統是智能建筑重要的通用傳輸系統。光纖的原料主要是石英,在地球上約占總礦藏的14%,可以說是取之不盡,用之不竭,且制造成本日益下降。光纖目前多被應用于網絡主干,即垂直主干子系統和建筑群子系統的系統布線,隨著光電轉換設備、光纖端口價格下降,光纖在水平子系統中應用呈上升趨勢。現代的第三方數據中心和智能建筑的綜合布線正在向“全光網”靠攏。“全光網”具有節省資源、保護環境、高帶寬、高可靠性和擴展性強的特點。
5、空調系統變風量技術
據統計,我國建筑物的能耗在國家總能耗結構中占30%~40%的比重,暖通空調系統設備耗電量占建筑物總耗電量的50%~60%。提高空調系統節能效能,是建筑節能研究的重要課題和方向。
變風量空調系統(VAV),是一種新型節能效果顯著地空調系統,是通過送入各房間的風量來適應負荷變化的系統。當室內空調負荷改變導致室內空氣參數變化時,空調系統自動調節進入房間內的風量,將被調節區域的溫、濕度參數調整到設定值。送風量的自動調節可以很好的降低風機動力消耗,降低空調系統運行能耗。
空調通風系統其它一些新技術如冷熱源群控技術、Lonworks技術、通透以太網技術近年來得到很快的發展,為現代建筑降低能耗、提高舒適度也發揮了重要作用。
四、加快智能建筑節能技術發展的探討
1、加強智能建筑有關技術人員的培訓工作,提高智能建筑節能技術水平
技術人員相關技能的培訓非常重要,對建筑節能有重要的意義,因此我們需要加強對技術人員的培養,可以組織優秀專家講座,對智能技術節能技術進行學習。另外,可以邀請智能設備商家對技術人員進行指導,使技術人員有實踐的機會,還要注重后續人才隊伍的培養,使我國的智能建筑節能技術得到進一步提高。
2、做好建設規劃,減少施工過程中的資源浪費
在智能建筑施工過程中難免會用到水電,使用過程一定要得到控制,不可過度使用,出現浪費現象。在建筑材料中,許多是不可再生的資源,要慎重選擇,我們盡量選用一些可再生資源,像是石膏、泡沫玻璃、廢棄植物纖維等,根據研究表明石膏類的建材經過燃燒后能量消耗比起水泥、石灰要低很多,這樣就可以做到能源的節約,石膏可以循環使用,利用石膏代替其它建材可以避免資源浪費,在建筑施工過程中盡量減少垃圾制造,保證建筑材料的利用率,不要浪費,從而進一步保證了未來資源的充足。
除此之外,還要有效的處理建筑垃圾,使垃圾得到充分的利用,因此在進行建筑垃圾處理時要慎重,不可一味的填埋及漏填擱置,要采取有效的處理方法,對于一些可以回收利用的就利用起來,像是一些石頭、沙子等都可以用來鋪路,在一些坑洼處用其進行填埋就很好,不僅有效的處理了垃圾還能節約了一部分用來修路的資金投入,可謂兩全其美。
結束語
智能是手段,節能是目的,建筑節能已日趨成為建筑智能化的發展方向,作為人居住和活動場所的建筑物要適應信息化帶來的變化,所以,在講求節約社會的今天,節能要從每一個方面做起,對于建筑這個耗能大頭,更應該做好榜樣,從材料、結構,技術等方面的一點一滴做好節能。
參考文獻
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2017.01.068
Study on the Reform of Teaching System of Building
Architecture Based on Energy Saving
――Based on the cultivation of innovative talents of University Students
AN Qiaoxia, HAN Yue
(College of Water Resources and Architectural Engineering, Alar, Xinjiang 843300)
Abstract On the problem of civil engineering focus of building energy saving, while cultivating students innovative talents based on the thesis teaching of building architecture course is the core of teaching from the curriculum theory, practice teaching system construction method to explore innovative talents in building energy conservation oriented culture. Eventually forming a distinctive feature of "building architecture" course teaching mode.
Keywords building architecture; building energy conservation; innovation; teaching reform
1 改革的目的及際意義
建筑業作為我國國民經濟的支柱產業之一,其從業人員人數已為各行業之首。然而其專業技術人員和管理員所占比例較低,同時具有高等文化教育程度的人員比例也較低,如專業技術人員僅占建筑業從業人員總數的4.1%。在這些專業技術和管理人員中,中專以上學歷者占58%,本科以上學歷僅占11%。隨著我國建設事業大規模的發展及建筑技術的發展,急需與之相應的大量的土木工程專業技術人才。
能源作為經濟發展的命脈,能源問題是已成為世界各國普遍關注的問題。在社會能耗的三大能耗中,不管是發達國家,還是發展中國家,建筑能耗已占社會總能耗的相當一部分(約占30%~40%)。因此,為實現我國可持續發展的戰略,建筑節能已成為我國一項基本國策。基于此,我國相應的制定了一些建筑節能規范,如《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》(JGJ75-2003)、《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)、《建筑節能工程施工質量驗收規范》(GB50411-2007)等建筑節能規范,然而,我國的建筑節能相對還是比較滯后,節能技術及建筑節能效果等與發達國家還存在一定的差距,如單位建筑面積能耗較高,能源利用率相對較低,建筑護能耗是同等氣候的發達國家的2~3倍。另一方面,墻體改革步伐較慢,雖然墻體改革以提出有10余年,新型墻材的產量的比例有一定提高,如從不足5%提高到22%,粘土實心磚還在生產使用。為了促進建筑節能工作的順利開展,除了立法、技術、管理等措施外,應加強從業人員建筑節能發面的教育。
高校土木工程專業作為培養未來建筑師與工程師的搖籃,在教學培養方案中應加強未來建筑科學技術人員的建筑節能意識潛能和技能培養。然而目前土木工程專業課程設置及課程教學中,與建筑節能設計,施工,節能有關的知識或技能訓練相對較少。例如:在材料力學性能實驗中,沒有對有關建筑節能材料力學性能進行實驗;在建筑材料課程中,有關節能材料及新型墻體材料的知識相對較少;在建筑材料實驗安排中,保溫材料保溫性能實驗;建筑設備中缺乏對有關對雨水的收集及利用等水資源循環利用的知識;在建筑施工中,未對建筑節能施工、質量控制和驗收等方面的知識進行系統的介紹;在房屋建筑學中,建筑的總體規劃設計、單體建筑的體型系數,朝向,等都影響著建筑節能,但在課程教學中很少涉及。因此,為了提高學生的綜合素質及未來在建筑行業的競爭力,應加強建筑節能方面的知識及技能,將建筑節能知識有機的融合于各門專業課程中。
近年來,“參與科學研究”已成為我國研究型本科生人才培養改革的重要舉措,本科生科研已在更多高校普及,如2007年教育部出臺了 “大學生創新性實驗計劃”項目(以下簡稱 “大創”),被認為是培養大學生創新意識和能力的有效方法之一。①塔里木大學水利與建筑工程學院作為工科學院,學生在歷年的大創項目中有一定的優秀成果出現,但暴露出的問題是有很大一部學生雖有一些科學創新的積極性,但不知如何“下手”,如何促進學生創新素質發展成為我們應解決的問題。
圖1 建筑節能為導向的房屋建筑學教學改革模式
“房屋建筑學”是土木工程專業的一門非常重要的專業課,建筑節能知識與房屋建筑學教學息息相關。同時基于建筑行業發展趨勢,以及當今社會對建筑行業技術人員的素質要求,論文提出以房屋建筑學課程教學為核心,從課程理論教學、實踐教學等方面對以建筑節能為導向的創新型人才培養體系的構建方法進行研究。構建以建筑節能為導向的房屋建筑學教學體系(如圖1)。強調建筑節能導向作用,是為了抓住房屋建筑學教學中主要內容于熱點問題――建筑節能之間的關系,形成有特色的房屋建筑學教學模式。
2 目前國內房屋建筑學改革現狀
目前國內外學者以培養新型土木人才為目標,從房屋建筑學課程改革與建設的角度提出的改革有較多的研究,如王英姿等提出在“房屋建筑學”課程中創立了基于“能力―素質―知識”架構的課程大綱以及借助團隊協作項目設計等形式強化學生各項能力培養的教學模式。②張亮等以培養新型土木人才為目標,從房屋建筑學課程改革與建設的角度,探討房屋建筑學課程在更新教材內容、運用現代化教學手段、建立內容豐富的備課資料庫方面的教學改革。③此外,也同樣重視綜合能力和全面素質的考核方式、重視實踐教學環節以及轉換學習模式等方面,力求改善教學效果,提高教學質量。高巍等針對教育部提出的“卓越工程師教育培養計劃”, 結合自身已有的教學經驗,從教學內容、教學手段和實踐性教學活動等幾個方面提出了相應的改革措施。④齊岳等在在分析了目前房屋建筑學課程中存在的問題,將 BIM技術引入到房屋建筑學課程教學中,并提出了BIM技術在房屋建筑學課程教學中應用新模式。⑤黃海燕等為服務工程管理應用型人才的培養,加強學生實踐能力和創新意識的培養,就房屋建筑學課程的教材內容優化、教學方法多元化、教學手段立體化及教學實踐環節多層次化等內容進行了探討。⑥
國內學者對本科生創新能力培養模式進行一定的研究,郭卉等提出科研參與頻次和科研參與強度是大W生創新素質的重要影響因素;持續參與科研活動有助于提升大學生的創新素質,尤其是創造性人格的發展。⑦王鋒鋒等提出通過搭建校內創新創業研究平臺、建設師生創新創業科技團隊、完善創新創業制度來培養工科大學生的創新創業能力。⑧
綜上,國內外學者對以培養新型土木人才為目標,從房屋建筑學課程改革與建設的角度提出的改革有較多的研究,國內學者對本科生創新能力培養模式進行一定的研究,但將本科生創新能力培養切入到某一門課程的教學過程的較少,本研究提出以建筑業的熱點問題和前言領域――建筑節能為切入點,該論文將大學生創新意識和能力的培養融入到相關課程中,讓本科生的創新意識和能力的培養緊密和所學專業知識相結合,讓本科生的創新靈感來源有蹤可依。
3 改革的內容
(1)建筑節能為導向的房屋建筑學課程內容改革。項目以建筑節能為導向原則對房屋建筑學課程的課程體系進行優化,增加建筑節能的內容,使建筑節能與整個課程體系有機融合起來。在課程設計乃至畢業設計中增加建筑節能效果評價內容。
(2)以建筑節能為導向的房屋建筑學實踐教學改革。在房屋建筑學中有部分認知實習課,在其中增加建筑節能認知實習內容:包括規劃節能設計,單體建筑節能設計調查,保溫材料及節能施工技術認知,增加保溫材料抗滲試驗以及墻體熱傳導系數測定等試驗。
(3) 以建筑節能為導向,培養學生的自主創新能力。新材料及其施工方法的研究,新型組合結構的研究等,將會帶來土木工程應用技術發生更新更快的發展。新技術的不斷出現給應用型人才在市場經濟社會競爭中創造了良好的機遇。因此,在教學過程中,結合課堂教學內容以及當今科技熱點問題,并將其科研成果引入到學生學習成績考核體系中去。
4 實施辦法
(1)建筑節能為導向的房屋建筑學課程內容改革。增加建筑節能的內容,讓建筑節能與原有課程內容有機融合起來。例如:在建筑設計中增加規劃節能設計和單體建筑節能設計,在墻體及屋面構造設計中增加自保溫材料內容;在課程的最后增加建筑節能專題講座,引入被動式、主動式建筑節能、及綠色建筑等概念,以典型的案例講解綠色建筑的構造做法。在教學大綱及教案設計中增加建筑節能設計內容。
在課程設計乃至畢業設計中引導考慮節能設計,同時對自己所做設計進行建筑節能效果評價。編制建筑節能設計指導書。
(2)以建筑節能為導向的房屋建筑學實踐教學改革。在房屋建筑學中有部分認知實習課,在其中增加建筑節能認知實習內容:形成:保溫材料生產廠等單位認識節能材料到施工現場認知節能施工技術,在條件允許的情況下配合建筑材料課程的學習,增加保溫材料抗滲試驗以及墻體熱傳導系數測定等試驗。
對已有建筑設計的節能現狀進行調查,包括規劃節能設計,單體建筑節能設計及節能材料應用情況等,讓學生產生一定的感性認識。在上述調查的基礎上,完成以建筑節能為主的認知實習報告。
(3)以建筑節能為導向,培養學生的自主創新能力。建筑節能為現為建筑領域的前言課程,在課堂教學中,設及建筑節能的部分,引入一些建筑節能設計和構造設計的新理論新方法,啟發學生創新思維。
引導學生到當地調查傳統民居建筑,了解傳統民居建筑的節能設計及構造,引導學生將這些建筑節能設計及構造有效應用到現代建筑中;根據當地資源,啟發學生研制保溫建筑材料。
以專題討論的形式,學生分組討論對建筑節能、綠色建筑的認識,要求學生針對當地的氣候及資源特點,提出自己對建筑節能設計、構造及建筑節能材料研發的一些觀點。
鼓勵學生參與科研課題,以節能材料開發及節能構造設計為主,并培養學生開發和應用新材料的興趣。培養學生解決工程實際中難題的思維方式,鼓勵學生參加全國大學生節能減排大賽等競賽活動,全面激發學生的創新意識。
5 結論
“房屋建筑學”是土木工程專業的一門非常重要的專業課,建筑節能知識與房屋建筑學教學息息相關。基于建筑行業發展趨勢,以及當今社會對建筑行業技術人員的素質要求,論文提出以房屋建筑學課程教學為核心,從課程理論教學、實踐教學等方面對以建筑節能為導向的創新型人才培養體系的構建方法進行研究。構建以建筑節能為導向的房屋建筑學教學體系。形成有特色的房屋建筑學教學模式。通過教學改革與實踐,讓本科生的創新意識和能力的培養緊密和所學專業知識相結合,讓本科生的創新靈感來源有蹤可依,另一方面也加強了所學知識與所從事工作的對接。
*通訊作者:韓越
塔里木大學高教研究項目(TDGJ1635)
注釋
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0.前言
在全世界總的能源消耗中,建筑能耗約占25%~40%。近年來,我國的建筑節能工作已進入全面實施階段,隨著一系列關于建筑節能的國家法規及地方標準的頒布和實施,整個建筑行業從業人員不僅從觀念上對建筑節能有了一定的重視,而且在具體工作中取得了一定成果。使建筑節能在理論研究和實踐操作上均獲得了一定效果。但是,與世界發達國家相比,還有相當大的差距。關于建筑節能,我們尚有許多工作要做。
本文試淺談在夏熱冬冷地區建筑設計中綜合考慮建筑節能與建筑噪聲的一些技術手段,借此對建筑節能與建筑噪聲控制的實踐操作產生積極的現實意義和實用價值。
1.從理論上談談建筑節能與建筑噪聲控制的原理和措施
節能方面,不論從冬季保溫還是夏季隔熱方面,建筑能耗構成主要是通過圍護結構(墻、屋頂、樓板、門和窗)的傳熱及空氣滲透。關于圍護結構的傳熱,與圍護結構的傳熱系數(K[W/m2?K])緊密相關,而解決空氣滲透在于增強建筑的密閉性,密閉主要是在門窗這一塊,門窗要有很好的氣密性。噪聲控制方面,主要考慮建筑圍護結構的隔聲,為使所設計建筑達到允許的噪聲標準,必須使圍護結構具有足夠的隔聲性能,以防止來自外界的噪聲干擾。
因此,在建筑圍護結構中采用傳熱系數較低而又可提高圍護結構隔聲量的材料(例如離心玻璃棉等)或構造,可取得節能和隔聲兩方面的效果。另一方面,雖然增強窗的氣密性與減少圍護結構的孔洞、縫隙面積是不同的概念,但是,對建筑密閉性的要求使其在構造上具有某些相近的措施。
2.可綜合考慮節能和隔聲的圍護結構
可綜合考慮節能和隔聲的圍護結構主要有外墻,外門、窗等,下面談談在這些圍護結構的構造和材料的選取上具體如何兼顧節能和隔聲。
2.1外墻
現階段南方地區建筑外墻以240厚粘土空心磚為主,分層增加約20~60厚膨脹聚苯板或聚苯顆粒保溫砂漿等材料形成外墻保溫構造以滿足整個建筑節能設計要求。而磚墻本身面密度大,隔聲較好,240厚磚墻雙面抹灰的計權隔聲量達到54.5dB,完全能滿足建筑隔聲要求。但建筑外墻有提倡使用加氣混凝土砌塊的趨勢,這種材料雖導熱系數較低,約0.2~0.3,可很大程度上降低墻體傳熱系數。但其隔聲性能不如磚墻,200厚加氣混凝土墻雙面抹灰的計權隔聲量為44.5dB,這與其面密度有關(質量定律)。此時,若只采用200或240厚加氣混凝土砌塊外墻自保溫則可能在某些情況下難以達到隔聲要求,須采取增加其他材料或設空氣層等構造措施來提高隔聲量。在設計中應注意此類情況。
2.2門窗
2.2.1外窗
(1)窗墻比
不同朝向的窗墻比的大小對能耗有很大影響(由于外窗的傳熱系數一般來說比外墻小很多,影響外圍護結構的綜合傳熱)。隨著窗墻面積比的增大,外窗的傳熱系數要求更小,以達到相近的節能效果。不同朝向、不同平均窗墻面積比的外窗傳熱系數不同。
同樣,窗墻比對外圍護結構的綜合隔聲能力也是有很大影響的。窗戶的隔聲性能不好,如果窗戶的面積不大,隔聲性能與窗面積大、隔聲性能非常好的窗幾乎差不多,由此可見,在適當范圍內減小窗墻比可使節能和隔聲均更易滿足要求。
(2)窗體材料
節能方面,湖南地區窗框材料木、塑料、斷熱鋁合金優于鋼、鋁合金。 轉貼于
但木、塑料非現代建筑所青睞,斷熱鋁合金由于造價較高,使得鋁合金成為應用最為廣泛的窗框材料,同時采用復合層玻璃(如中空玻璃窗)等方法提高窗的節能效果。
隔聲方面,同濟大學聲學研究所對于不同的窗框材料的隔聲性能做了測試,可從其實測結果得出結論:鋁合金窗框與塑鋼窗框在1KHz以下,兩者隔聲量基本接近,但鋁合金窗框在中高頻隔聲性能優于塑鋼窗。而關于玻璃,我們知道可以單純增加玻璃厚度來提高隔聲量。但在實際應用中,往往使用復合層玻璃來替代,可以取得窗扇重量大為減輕的優點。在隨復合層玻璃的變化,隔聲性能的數據對比中,可以得出一個很有實用意義的結果,即在玻璃+空氣層+玻璃的復合層中,單層玻璃的厚度宜控制在4~6mm,空氣層厚度約在10mm左右。經過對比,若節能設計時的采取相近的中空玻璃參數,可以取得節能和隔聲兩方面的效果。
(3)雙層窗
雙層窗對節能和隔聲都有利,雙窗的間距受到建筑物外墻厚度的限制,可供采用的間距一般為10cm左右。雙窗間隔10cm的計權隔聲量為33dB。在雙窗間隔作吸聲處理后,其隔聲量達36dB。隔聲效果較好,而雙層普通玻璃窗的節能效果從造價來說,雙層窗的工程造價約為復合玻璃窗的50%。
2.2.2住宅外門及陽臺門
住宅外門及陽臺門在節能設計中可采用多功能戶門(具有保溫、隔聲、防盜等功能)及夾板門等。夾板門一般中間填充玻璃棉或礦棉等作為保溫材料,而玻璃棉或礦棉等同時也是吸聲材料,節能設計中應用較多的如:雙層金屬門板,中間填充15mm厚玻璃棉板,可考慮適當增加填充厚度來提高隔聲量。而門的密縫處理對于門的隔聲也有很大影響,在防止空氣滲透上也能起一定作用。
3.建筑綠化
建筑綠化在節能上的含義及作用已是眾所周知的,而利用綠化減弱噪聲,也是常用的噪聲控制方法。
3.1節能方面,綠化可以調節溫度,尤其是降低夏季溫度,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。經過測試,夏季林地及草坪的氣溫與普通場地氣溫比較,平均降溫值約為2.5~3℃。而西墻外有綠化的房間的室溫低于無綠化的房間約3℃,同時在11~16時段內的升溫速率有綠化房間也明顯優于無綠化房間。不同的建筑綠化布置方法對節能均能起到一定效果。如:臨街綠化,樓間綠化,樓旁綠化,建筑本體綠化等。
3.2減噪方面,在噪聲源與建筑之間的大片草坪或是種植由高大常綠喬木與灌木組成的足夠寬度且濃密的綠化帶,是減弱噪聲干擾的措施之一。在道路邊設置1.8~2.4m寬的灌木綠帶+6m寬的大喬木綠帶,其隔聲量可達8~10 dB。
南方植物基本屬于常綠植物,以香樟最為常見,香樟屬于常綠喬木,一般來說,可形成濃密的樹冠及濃蔭,在建筑綠化中以香樟與灌木綠帶的結合布置較為普遍,設計得當,在節能與減噪方面均能產生效果和作用。■
參考文獻
隨著國民經濟持續穩定地增長,建筑業作為國民經濟支柱產業得到了迅速發展。國家墻體材料改革與建筑節能政策和措施的落實,以及經濟可持續發展的需要,為新型墻體材料的發展提供前所未有的發展機遇。我國的新型墻體材料在工藝技術上呈現了多元化、工業化發展的新趨勢。
建筑節能是執行國家環境保護和節約能源政策的主要內容,隨著國家一系列的節能政策、法規、標準和強制性條文的出臺,我國住宅建設的節能工作不斷深入,節能標準不斷提高,引進開發了許多新型的節能技術和材料,在住宅建筑中大力推廣使用。但我國目前的建筑節能水平,還遠低于發達國家,我國建筑單位面積能耗仍是氣候相近的發達國家的3-5倍。分析研究新型建筑墻體材料及節能建筑保溫技術對我國經濟的可持續發展有重要的意義。
1 新型建筑墻體材料概述
新型建筑墻體材料是指不以消耗耕地、破壞生態和污染環境為代價,適應建筑產品工業化、施工機械化、減少施工現場濕作業、改善建筑功能等現代建筑業發展要求而生產的墻體材料,就我國現階段而言是指除黏土實心磚以外的所有建筑墻體材料。
《新型建筑墻體材料專項基金征收和使用管理辦法》中將新型建筑墻體材料共分六類:1)非粘土磚,包括:孔洞率大于25%非粘土燒結多孔磚和空心磚,混凝土空心磚和空心砌塊,燒結頁巖磚。2)建筑砌塊,包括:普通混凝土小型空心砌塊,輕集料混凝土小型空心砌塊,蒸壓加氣混凝土砌塊和石膏砌塊。3)建筑板材,包括:玻璃纖維增強水泥輕質多孔隔墻條板,纖維增強低堿度水泥建筑平板,蒸壓加氣混凝土板,輕集料混凝土條板,鋼絲網架水泥夾芯板。石膏墻板,金屬面央芯板,復合輕質夾芯隔墻板、條板。4)原料中摻有不少于30%的工業廢渣、農作物秸稈、垃圾、江河淤泥的墻體材料產品。5)預制及現澆混凝土墻體。6)鋼結構和玻璃幕墻。
2 新型建筑墻體材料存在的問題
目前我國新型建筑材料主要存在以下幾點問題:產品檔次低、企業規模小、工藝裝備落后、配套能力差。新型墻體材料發展緩慢的重要原因之一是對實心粘土磚限制的力度不夠,缺乏具體措施保護土地資源,以毀壞土地為代價制造粘土磚成本極低,使得任何一種新型墻體材料在價格上無法與之競爭。其次新型墻體材料應新型建筑材料科技含量高,往往價格高于目前使用的一般材料,對市場推廣起制約作用; 材料的施工工藝、技術、檢測手段等目前尚無規范限制,部分產品質量不穩定;個體利益驅動影響了新型墻體材料的開發應用和推廣等。
3 新型建筑墻體材料簡介及節能建筑保溫技術應用
我國是人均資源短缺的國家,能源緊缺是制約我國經濟發展的主要矛盾,因此,建筑節能就成為緩解我國能源緊缺矛盾、改善人民生活環境質量、減輕環境污染、實行可持續發展戰略目標的關鍵一環。推廣建筑節能將是我國發展住宅建設的一項長期國策。目前,在建筑中常使用的墻體保溫主要有內保溫、外保溫等方法,下面就兩種保溫方法進行
論述。
3.1 建筑中常使用的外墻內保溫材料及技術
外墻內保溫施工,是在外墻結構的內部加做保溫層。內保溫施工速度快,操作方便靈活,可以保證施工進度。內保溫應用時間較長,技術成熟,施工技術及檢驗標準是比較完善的。在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術。被大面積推廣的內保溫技術有:增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網格布的做法。
但內保溫會多占用使用面積,“熱橋”問題不易解決,容易引起開裂,還會影響施工速度,影響居民的二次裝修,且內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。內保溫在技術上的不合理性,決定了其必然要被外保溫所替代。
3.2 建筑中常使用的外墻外保溫材料及技術
外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節能技術。外保溫與內保溫相比,技術合理,有其明顯的優越性,使用同樣規格、同樣尺寸和性能的保溫材料,外保溫比內保溫的效果好。外保溫技術不僅適用于新建的結構工程,也適用于舊樓改造,適用于范圍廣,技術含量高;外保溫包在主體結構的外側,能夠保護主體結構,延長建筑物的壽命;有效減少了建筑結構的熱橋,增加建筑的有效空間;同時消除了冷凝,提高了居住的舒適度。
節能材料屬于保溫絕熱材料。絕熱材料是指用于建筑圍護或者熱工設備、阻抗熱流傳遞的材料或者材料復合體,既包括保溫材料,也包括保冷材料。能滿足上述性能要求而用于建筑外保溫的節能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、巖(礦)棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。以上各種材料所具有一個共同的特點就是在材料內部都有大量的封閉孔,它們的表觀密度都較小,這也是作為保溫隔熱材料所必備的。巖(礦)棉和玻璃棉有時統稱為礦物棉,它們都屬于無機材料。巖棉不燃燒,價格較低,在滿足保溫隔熱性能的同時還能夠具有一定的隔聲效果。但巖棉的質量優劣相差很大,保溫性能好的密度低,其抗拉強度也低,耐久性比較差。
總之,用各種新型建筑墻體材料建造房屋,要看最終產品商品房的造價能否被市場所接受。正是由于節能材料的不斷革新,外墻保溫技術的優越性才日益受到人們重視。只有全面的進行綜合經濟分析,認真地選擇建筑體系,實事求是的宣傳,新型建材房屋才能在更多的地方推廣。新型建筑墻體材料的開發應用需要社會長期而持久的關注,應根據具體情況來確定近期和今后發展的品種和產量,分別滿足不同地區各類建筑墻體工程的要求,真正實現建筑行業節能工作的有效落實。
參考文獻
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建筑節能包括了建筑物本身的環保節能,還包括了結構隔熱保溫的性能,他那個建筑門窗、幕墻等多種因素有重要聯系。社會廣泛關注建筑的環保節能效果, 在進行建筑工程過程中,必須從實際出發,對環保節能的技術與材料進行研究和應用。
1 建筑節能的理念
環保節能材料和技術主要是在建筑過程中利用具有環保節能、利廢特征的材料與工藝,實現提升建筑功能的目的。源和環保的特點。在國內建筑行業技術應用不斷得到發展的當下,建筑環保節能的標準同時也隨之提升。環保節能材料和技術的應用主要是通過提升建筑保溫隔熱效果降低能耗,實現對居住著環境的改善。在建筑節能過程中,加強環保節能材料的開發, 推廣和應用節能技術,能夠有效加強建筑節能的效率,對于新世紀的社會、經濟持續發展意義重大。2 建筑節能中環保材料以及技術研究
2.1 環保節能的維護材料及技術應用
在建筑建筑建材之中,墻體材料比例為70%,建筑物的能耗超過1/2來源于墻體,墻體材料主要包括了復合板材、加氣混凝土、空心磚、粘土磚等。就保溫隔熱材料而言,當前的產品結構變化較大,隔熱保溫材料中,泡沫塑料應用比例逐年提升,其中尤其以礦物纖維的材料增速最為明顯,這些材料按照有機和無機分類,有機材料包括聚苯乙烯泡沫塑料、絕熱薄膜絕熱板等;無機材料分為泡沫混凝土、玻璃棉、石綿等。
超過65%的建筑節能都主要是通過維護材料以及結構得以實現。當前,在大型的公共建筑物中,維護的構造主要是由面積較大的玻璃幕墻組成的,因此多使用的是隔熱保溫性能良好、能有效利用太陽能、具有較高透光率的玻璃材料,例如背景火車南站的屋頂就使用了太陽能光電板,保持了6700㎡的面積,在采光面積中所占比例超過了50%,實現了320KW的發電量。運用這一玻璃屋頂,在白天時能有效提升建筑物采光范圍,對自然光進行利用實現節能省電的目的,另外,運用太陽能的光電板,能為建筑的電氣設備提供動力,實現真正意義上的節能。據分析,國內的民用建筑護的節能材料使用范圍不廣,目前正朝著保溫、輕質型的復合材料方面進行發展。
2.2 建筑屋面的隔熱保溫
作為維護的重要構成部分,實現建筑節能時加強屋面的隔熱保溫環節必不可少。當前主要利用的是倒置類型屋面,這一屋面主要是節能為主的新型防水保溫類型。在科技不斷發展以及材料科學獲得重大突破的當前,新型的聚苯乙烯等材料性能獲得了良好的應用,為倒置類型的屋面的廣泛利用提供材料基礎。倒置類型屋面將傳統的屋面中防水層以及保溫層位置互換,在防水層前面進行保溫層施工有效提升了屋面的隔熱保溫性,在夏季有效將室外的熱氣隔絕,在此基礎上在建筑表層涂上節能涂料,實現了空調耗能的大幅度降低。
另外,部分城市當前對屋面的種植技術加強研究,提升屋面的綠化率,通過這一途徑較少建筑能源消耗。例如,某地區在改造舊危房的建筑工程中利用屋面綠化技術,減少夏季室內空調制冷過程的能源消耗,而綠色植物利用光合作用有效吸收CO2的排,提升了建筑周圍的空氣清新度,利于保護環境,實現生態平衡,調節城市氣候,達到城市美化目的。
2.3 節能門窗、玻璃幕墻的應用
在現代建筑中,玻璃幕墻是主要的流行趨勢,是建筑熱能傳導以及交換的重要結構。根據統計,建筑門窗損失熱能的比例在能量損失總量中比例高于27%,利用門窗的縫隙能耗量高于總能耗的25%,門窗和幕墻能耗量為墻體損失的6倍至8倍。加強門窗以及玻璃幕墻的能源利用,能實現40%的建筑節能目標。
建筑主要使用的新型玻璃材料包括Low-E光化、真空、熱反射以及中空類型玻璃。在進行門窗材料的改進同時加強隔熱保溫技術的應用,將風能、太陽、熱能的高效利用與節能技術結合開發門窗材料,也能有效降低能源消耗。
例如,2008年奧運會館的主題建筑建設過程中,利用了新型節能的幕墻以及節能材料,提升了建筑環保節能以及舒適程度。某科學中心在實現度自然光最大程度利用,并滿足室內安全等級的基礎上,外立面使用玻璃、鋁板幕墻,幕墻使用的是Low-E高透性能玻璃,整體使用的是SC=0.4的遮陽系數、K=1.95Wm2·K的傳熱系數、35%以上光透率材質的玻璃;建筑中庭主要利用彩釉玻璃,外窗則使用了高于0.3遮陽系數、2.90 W/m2·K的傳熱系數類型的踱膜玻璃,最終實現60%能源的節約比例。
2.4 其他節能技術的應用探究
作為清潔無污染、取之不盡的能源,太能能已經被廣泛應用到了建筑物之中,在利用太陽能進行節能時,主要是從應用光電以及熱水體系一體化方面進行應用。與太陽能同時受到重視的,還包括了熱泵技術,包括地源、水源熱泵技術。例如,地源熱泵技術主要是對地下的地熱資源進行利用,在冷水機組進行循環運作過程中,實現低溫向高溫轉變,為建筑供應制冷、供熱以及熱水的能源,其在實現包括電能在內的高品位能的少量消耗的基礎上,獲得明顯增多的熱能,COP參數值還可以能夠超過5.0,是重點發展的節能環保的效制冷供暖技術。
另外,建筑節能中應用到的技術還包括了回收利用雨水技術、三維敷設制冷供暖技術、風電光電互補發電技術、光導管的自然采光技術等,都對實現建筑的節能環保起到了促進提升作用。
3 結語
在科技日新月異的當前,國家大力提倡可持續發展,建筑節能環保材料以及技術具有重組的發展空間。新材料、新技術的研究與開發已經成為了建筑節能的重點工作,加強新技術新材料的應用,能有效實現能源節約降低能耗的目的,提升建筑在構造以及使用中的合理性以及完美程度。
參考文獻
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[3] 胡小媛.我國建筑絕熱材料的應用現狀及其前景[J].保溫材料與節能技術,2002(3).
Abstract: the present construction of glass curtain wall design application is more widely. Especially through new glass curtain wall process structures the application of the traditional glass curtain wall is optimized. Effectively reduce the energy consumption of the glass curtain wall, make the ventilation type glass curtain wall in the architectural design of the application of the more extensive.
Keywords: glass curtain wall; Building energy efficiency; Ventilation type glass curtain wall
中圖分類號:TE08文獻標識碼:A 文章編號:
引言:建筑節能成為世界建筑界共同關注的問題。建筑護結構的熱工性能直接影響建筑能耗,玻璃幕墻是現代建筑較多采用的護結構之一,它不僅實現了建筑護結構中墻體與門窗的合二為一,而且把建筑圍護結構的使用功能與裝飾功能巧妙地融為一體,使建筑更具現代感和裝飾藝術性。
一、玻璃幕墻的應用及節能
為了視覺效果和美學的追求,建筑師都希望增加建筑護結構的玻璃比例。這樣就出現了玻璃幕墻,它不僅實現了建筑護結構中墻體與門窗的合二為一,而且把建筑圍護結構的使用功能與裝飾功能巧妙地融為一體,使建筑更具現代感和裝飾藝術性。玻璃幕墻的這種良好特性,使它一經問世就得到人們的重視和青睞。我國從上世紀80年代初開始引入玻璃幕墻,經過20多年的發展,玻璃幕墻在全國各地的建筑,特別是在一些地區的標志性公共建筑中已經使用的相當多了。香港的中環廣場,上海的金茂大廈、錦江大廈,北京的西單國際大廈等都采用了大面積的玻璃幕墻。據不完全統計,上海目前約有8層以上玻璃幕墻建筑1300多幢,幕墻總面積超過1000萬m2。我國每年有600多萬平方米的幕墻投入使用,并以10%的速度繼續增長瞳1。而大面積玻璃幕墻在提供良好采光的同時卻又帶來了采暖與制冷能耗高的隱患,這是建筑能耗的一個薄弱環節。因此,研究玻璃幕墻的節能設計對建筑節能工作的開展有重要意義。
二、通風式玻璃幕墻的結構原理
通風式玻璃幕墻主要由一個單層玻璃幕墻和一個雙層玻璃幕墻組成。在兩個玻璃幕墻之間有一個通風夾層,在通風夾層上下兩端有進風和排風設施。從原理上講,通風玻璃幕墻采用“煙囪效應”和“溫室效應”的原理。冬季,內外兩層幕墻中間的通風夾層由于陽光的照射溫度升高,像個溫室。這樣提高了內側玻璃幕墻的外表面溫度,減少室內的熱量輻射,降低了建筑物采暖的運行成本:夏季,通風夾層內的溫度很高,可以打開夾層上下兩端的進風和排風設施,在通風夾層內形成熱煙囪效應氣流,夾層內運動的氣流帶走夾層內的熱量,可以降低內側玻璃幕墻的外表面溫度,減少空調制冷負荷,節約能量。據統計,通風式玻璃幕墻與傳統的普通玻璃幕墻相比,采暖季節節約能源42%~52%,制冷季節節約能源38%~60%。
如果將外層玻璃幕墻設計制作成封閉式,內側玻璃幕墻設計制作成開啟式,使夾層內上下兩端進排風口的調節在基層內形成負壓,利用內層玻璃幕墻兩側的壓差和開啟的窗扇可以在建筑物室內形成氣流,進行通風,有效改善室內的空氣質量,提高室內衛生品質。通風式玻璃幕墻利用兩層玻璃幕墻和通風夾層,還可以大大提高建筑的隔音效果。
三.通風式幕墻與傳統的單層幕墻相比有如下突出的優點
1)從原理上,通風式幕墻采用“煙囪效應”及“溫室效應”的原理,是從幕墻的功能上解決節能問題:而單層幕墻僅僅只是通過材料本身的特性來達到一定的節能效果。
2)從環保上,通風式幕墻由于其功能解決節能,外層玻璃選用無色透明玻璃或低反射玻璃,可最大限度地減少玻璃反射帶來的不良影響“光污染”:而單層玻璃幕墻為保證室內外效果與節能的考慮,玻璃般選用有一定反射功能的鍍膜玻璃。
3)從節能上,通風式幕墻上換氣層的作用,比單層幕墻節能約50%,是解決建筑節能的一個新的方向。
4)從使用上,換氣層的出現,使通風式幕墻夏季節省制冷費用,冬季叫節省取暖費用。同時遮陽百葉置于換氣層,能有效地防止日曬而不影響立面效果。
四、通風式幕墻根據通風層的結構不同叫分為“內呼吸玻璃幕墻是雙層通風幕墻”和“外呼吸玻璃幕墻是雙層通風幕墻”兩種。
內呼吸玻璃幕墻是雙層通風幕墻的一種,其基本特征是在幕墻上部設置排風機,從底部的迸風口引入室內回風,在幕墻內產生由下向上的空氣流動,通過熱交換,從上部排風口排出熱量,同時在幕墻內設置百葉,減少太陽輻射熱的影響,降低圍護結構的熱損失,提高節能效果采用雙層通風幕墻的最直接效果是節能,同時也可以提高室內的熱舒適度和空氣品質,其隔聲效果顯著。內通風玻璃幕墻結構示意圖見圖1-1
外通呼吸璃幕墻是雙層通風幕墻的另外一種,其基本特征是在外層玻璃幕墻上下兩端設有進風和排風裝置,與熱通道連接。冬天由于陽光的照射,熱通道內的空氣溫度像一個溫室,可以提高內側幕墻的外表面溫度,減少建筑物采暖運行的費用。夏天熱通道內溫度升高,這時打開熱通道上下兩端的進排風口,在熱通道內由于“煙囪”效應產生氣流,氣流運動帶走通道內的熱量,降低內側幕墻外表面溫度,減少空調負荷量,節省能源。此外,敞開式外通風幕墻也可以根據需要而在熱通道內設置可以調控的鋁合金百葉窗簾或者電動卷簾,有效的調節陽光的照射。內通風玻璃幕墻結構示意圖見圖1-2
呼吸式幕墻根據空氣腔的幾何類型可以分成以下四類:
1)窗盒式:這種類型是橫向、縱向分割把幕墻分成了很小并且獨立的盒子。
2)豎井式:這種類型幕墻中設置了一系列的窗盒組件。這些窗盒通過固定在幕墻中的嚷井相連。這些豎井可以使煙囪效應得到加強。
3)走廊式:由于隔盧、安全和通風的原因,進行了水平的分區。
4)整體式:幕墻中不存在水平或垂直分區。空氣腔通風是由空氣腔底部和頂部附近的大的開啟實現的。
結束語:
近年來,我國建筑行業迅猛發展,建筑節能也得到了高度重視,節能戰略對建筑節能提出了明確的要求。通風式玻璃幕墻雖然在前期投資上成本要高于普通玻璃幕墻,但對長期的運行開支來講是能夠抵消初期投資的。同時對室內空氣質量的提高所帶來的效益是巨大的。通風式玻璃幕墻技術的成熟為玻璃幕墻的發展提供了新的途徑,對這一新技術的應用,建筑師們任重而道遠,通過不懈的努力,玻璃幕墻技術的發展一定能夠翻開更加嶄新的一頁。
參考文獻:
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中圖分類號:TU71文獻標識碼:A
一、綠色建筑的含義
這里的“綠色建筑”并不是指我們平常在字面上理解的植被覆蓋率高、立體綠化、屋頂花園等能夠看得見的綠色,而是在概念上的一種節能環保。它的含義是指建筑對環境污染小、甚至沒有污染,建筑在建設和運營的過程中能最大限度地利用環境自然資源,而且追求一種人和自然的協調,在不破壞環境基本生態平衡條件下建造的一種建筑,又可稱為可持續發展建筑、生態建筑、回歸大自然建筑、節能環保建筑等。
綠色建筑的特點很明顯:建筑內部的結構和布局比較合理,最大限度地減少建筑材料和裝修材料的使用,保證通透性,充分利用陽光的比例,節省能源,為居住者創造一種接近自然的感覺。以人、建筑和自然環境的協調發展為目標,在利用天然條件和人工手段創造良好、健康的居住環境的同時,盡可能地控制和減少對自然環境的使用和破壞,充分體現向大自然的索取和回報之間的平衡。
二、體育館工程的提出和應用
2008年9月常州奧林匹克體育中心建成,中心定位于“市民健身的樂園、競技體育的基地”,并于2010年10月成功舉辦江蘇省第17屆運動會。在這之后,其他全民健身中心的建設都開始了綠色建筑的元素,綠色節能在體育館工程建設、設計、施工中開始不斷地應用、創新。基于公共體育建筑的復雜性、大量性、建設運營中問題和策劃實踐中的不足,體育建筑策劃工作作為體育設施科學建設流程中的重要一環具有對其進行研究的迫切性和研究價值。研究認為,公共體育建筑策劃的實質是作為決策程序的重要組成部分,其意義在于作為科學決策的必要步驟、平衡各種價值的關鍵環節、為場館建成后運營打下良好基礎以及為設計提供必要條件。
北京以“綠色奧運,科技奧運,人文奧運”的鮮明旗幟,贏得了2008 年第29 屆奧林匹克運動會的舉辦權。中國體育事業和體育建筑迎來了歷史上難得的發展契機。我國體育建筑設計,在建筑結構、造型、功能和技術等方面,積累了豐富的經驗,取得了令人矚目的成果,形成了比較完整的體育建筑設計體系。“綠色奧運”的概念,為我國體育建筑設計理念、綠色技術措施等方面,提出了新的課題。本論文中,筆者冒昧提出“綠色體育建筑”的概念,它以傳統體育建筑設計體系為基礎,吸收“綠色建筑”設計思想中的合理成分,對自然資源和能源利用、環境、氣候、功能可持續等方面進行特別關注,體現了可持續發展的科學理念。論文結合國內外的工程實例,對體育建筑的自然通風、自然采光和建筑節能等方面作了重點研究。綠色體育建筑,既是體育建筑新的發展,也是綠色建筑新的深化。
三、綠色建筑在體育館建設中的應用
眾所周知,體育館消費用消耗主要在兩個方面。其一,體育館面積大、體積大、容量大,其建造的材料和時間、人力投入都非常多;其二,體育館和運動器材的維護保養的費用比較大。由于體育館室內和室外接觸的面積比較大,因為大部分的體育館為了擴充室內面積,會采取“凸形”的設計原則。這樣就增加了建筑室內和室外的接觸面積,無形中增加了材質的應用。建筑的室內和室外的物理界限就是建筑物的圍護結構,由于接觸面積的增加,建造圍護結構的材質的使用就隨之增加,要達到綠色建筑的目的,就必須在提高圍護結構的環保功能上下功夫。圍護結構同時也是建筑多種功能的總集合體。隨著時代的發展,圍護結構也在不斷發生變化,其功能足部完善,這種完善給人帶來越來越舒適的室內熱環境。一方面,隨著科技的發展,構造技術和使用材料取得了很大的進步,這種進步大大提高了傳統的圍護結構的保溫性能;另一方面,現代意義上的圍護結構不僅能夠滿足傳統的功能需求,而且已經成為了采集利用自然可再生能源和新能源的有利場所,這一方面的典型例子就是太陽能墻板等。下面從本人長期接觸體育設施管理角度談談體育館工程運用綠色節能元素要從設計開始。
(一)節能構件設計
1、門窗的節能設計。
雖然體育館內的門窗比較少,但是由于體育館的面積大,門窗要承受的壓力比較大,必須使用材質比較好、性能比較高的材料。門窗經常開動,很明顯是圍護結構中保溫最的一個薄弱環節。在室內整體的熱損失中,從門窗散發的熱損失就達到40%的比例。做好門窗保溫工作可從以下幾個主要的方面入手:提高材料保溫性能、控制窗墻比例、增加門窗的層數。這些方法可以提高門窗的氣密性、保溫性。此外,在選擇窗用玻璃時,有一種玻璃很有特色,那就是含有氧化亞鐵的吸熱材料玻璃,這種玻璃對紅外線很大的吸收作用。常見顏色的有灰色和青銅色。
2、體育館屋頂的節能設計。
現代體育館的屋頂相對于傳統屋頂有很多的新增添的優勢,主要表現在減少屋頂吸收熱量,同時,在減少熱量傳遞方面也有一定的優勢特點。另外,我們還可根據屋頂的優勢,來大力發展太陽能屋頂結構。保溫屋頂的形式要合理選擇。此外,在材料、顏色的應用上也應該極力注意,避免選用相矛盾的材料。在設置保溫層時,應該有效熱能的散發,這樣才能最大效率低減少熱量的傳遞。
3、墻體節能設計。
隨著時代的發展,我們越來越發現,由不同材料組合而形成的復合墻體保溫性能很好,它們在現代建筑墻體的應用中處于主導位置。與此同時,體現出高技術特色的新式墻體也有了越來越多的發展。應用最多的是透明絕熱墻、雙層玻璃幕墻、玻璃幕墻和綠化墻體等。體院館的容積比較大,良好的保溫墻體能夠大大減少冬天供熱的資源浪費。
(1)保溫外墻體的設計。
保溫外墻體主要分為單一材料墻體和復合材料墻體。我們平常最常見的單一材料圍護結構是磚墻結構。在施工中為了提高節能效果,必須同時節省建筑面積、減低實體粘土磚的使用,在目前來說多采用空心砌塊結構。單一材料的圍護結構包括有:粘土多孔磚,多層住宅一般采用磚混結構,這種結構以粘土多孔磚作為墻體。
(2)玻璃幕墻。
在現代生活中,玻璃幕墻以其獨特的美觀性特診,已經收到越來越多的消費者的青睞,使用越來越廣泛,因而玻璃幕墻對于節能設計也占了越來越大的比例。寒冷地區,尤其是嚴寒地區的冬季,最適合采用這種方法。
(3)透明絕熱墻。
透明絕熱墻在現代生活中應用也十分普遍,它是由透明的絕熱材料和外墻復合而構成的。相對特隆布墻的優勢在于,特隆布墻只有一層空氣層,而透明熱阻墻都有兩層空氣層,再加上透明熱阻的材料本身固有的熱阻,可有效保持室內的溫度。
(4)雙層玻璃幕墻。
雙層玻璃幕墻在現在的建筑中應用越來越多。很多人把雙層玻璃幕墻叫做作“能夠呼吸的皮膚”。它的種類不一,有兩層的,也有三層的。各個玻璃幕墻中間留有相當寬度的通風道,以供空氣流通。同時,這這種玻璃幕墻配有可以靈活調節的百葉,以方便控制。
(5)綠化墻體。
綠化墻體主要是指外表面覆蓋著爬墻植物或者攀藤植物,正是這些落葉植物能夠保證冬季日照的削弱和夏季保溫性能的提高。適合垂直綠化的常見藤本植物有爬山虎、常春藤、凌霄、金銀花、扶芳藤等數十種。其中墻體綠化廣泛使用較多的是爬山虎。
4、材料的節能選用
在材料的選用上,就是指要選用節能的材料。比如節能特性比較好的保溫管材、板材、裝飾裝修材料等都屬于建筑節能功能材料的范疇。這方面有很好的現實使用的例子,應用比較多的有節能化學建材、節能建筑涂料、節能管道、節能木地板等。一般情況下,新使用的新型節能材料在功能上不會差,其最大的特點是功能性和節能型兼備,它們的推廣使用,不僅僅是建筑節能材料方面的一大進步,而且大大提高了建筑工程節能的指標,也在建筑的內涵和外延方面有一定的幫助。
(二)節約資源的使用
在節能降耗的過程中,開元與節流同樣重要。上面我們說的一系列新技術、新工藝的應用就屬于開源方面,下面我們主要從節流方面講講怎么樣最大限度地減少資源的浪費。資源的節約是貫穿在整個施工過程中的,這就要求我們在工程開始之前就對節能減排做出具體、詳細的策劃,同時,節能減排并不意味著一味地降低造價,而是與安全管理和安全施工有效地結合在一起的。節約能源包括節約土地、水和生物資源等。在設計和施工中應該最大限度地利用風、光照、水等資源,這樣就能夠減少對人工材質的使用。我們知道高新技術一般都能夠以很多倍數地減少對能源的消耗,同時,可以不斷地提高生活質量。利用廢棄的土地、植被、土壤和磚石為新的建筑工程服務,這就是比較明顯的一種循環利用的的方法。
1、在工程的各項制度和措施上,采取國家、地方、行業的規定措施,落后技術堅決淘汰,新工藝堅持引進,在技術的采用方面,優先選取工藝比較成熟、能好比較低、資源消耗比較少的技術、新材料;在土地的利用上,以最少的土地占用為原則,節約不可再生資源,對于實心粘土磚,一般情況下禁止使用,或者極少地利用;在環境保護方面,嚴謹廢棄物品的焚燒,保護空氣清潔;嚴謹污水沒經過處理之前隨意排放,保護水環境的清潔等;在質量檢測方面,確保使用材料的質量的可靠性,嚴格把握采暖制冷照明的能耗,采取一次檢測成功,不返工、不浪費。
2、節約用水。節約用水主要有這樣幾種方法:安裝小流量用水設備、節水型新產品;利用雨水井收集雨水,循環利用;增加水資源的利用率,對綠化、降塵、澆灌等用水量大的工程要循環使用;在設備的日常檢查階段,定期檢查設備的封閉性,及時修補漏水之類的現象。
3、科技進步。科技進步是節約材料的主要途徑,因為技術創新不僅提高生產和建設的效率,而且也不斷地在圍繞符合建筑節能、節地、節水、節材、等方面進行不斷地探索。這方面最典型的例子,就是近年來風能、太陽能等可再生資源的使用。這里不僅僅是實驗室工作人員的工作,也應該是我們每一個工程施工人員的工作,因為我們接觸的最多,也對實際情況了解的比較詳細,我們應該在實際工作中不斷地探索和研發,和實驗室人員多溝通、緊密配合。這樣我們的工作才不是無意義的操作,而是有目的有思想的工作。
(三)綠色工程,節約后期維護費用
體育場的發展緊扣時代脈搏,在很大程度上代表人類綠色工程和節能環保工程進展的程度。綠色工程的優點不僅僅在于上文所說的節約材質,更在于體育館建成投入后維護費用的減少、投入使用過程中對環境造成的破壞與污染減少,甚至在于體育場在拆毀時可重新利用的材料比例高。
以北京2008年奧運會主體育場為例,設計者們并沒有讓屋頂和墻面上的面積和空間浪費,而是把30KW的太陽能光電板安裝在上面。這種設計就屬于節能設計,太陽能光電板產生的電能主要供應體育場內的空調和照明用電。另外,奧運村的熱水系統的將近90%用電也來源于此。在整個奧運主場的能耗需求上,風能和太陽能、地熱能提供了20%,綠色技能建筑在體育場運營維護中所起的作用可見一斑。
四、結論。
綜上所述,目前體育館的綠色設計策略主要是通過減少建筑內部的耗材,提高建筑利用自然條件的比例來實現的。節能設計尤其是建筑節能設計現在已經成為不可回避的話題,已經成為現代建筑行業乃至我國國民經濟可持續發展觀的關鍵一環。對于我們相關行業,怎么樣更高效地進行節能規劃設計和建筑方案設計是當前我們不得不思考的難點、焦點問題。推進建筑節能是減少污染、降低能耗、提高能效的重要途徑,更是提高公益性體育館公益性的重要突進。在體育館設計和施工中,只有每一步都把綠色節能放在第一位,在節能理念的指導下,在合理應用施工新技術的前提下,采用新技術、新材料、新管理方法,努力實現建筑工程施工的節能減排,實現高公益性體育館的建設。
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我國幅員遼闊,從北方的傳統四合院到南方的吊腳樓,從黃土高原的窯洞到福建的客家土樓,傳統建筑非常注重與環境的融合共生。通過對其選材、規劃、構造節點的研究,學習傳統建筑技術中的處理方法成為建筑節能設計時考慮的方向。
1因地制宜、選材合理
我國地勢西高東低,氣候復雜多樣,跨越了多種氣候類型,各地傳統建筑在經過了幾千年歷史演變,產生了不同風格、不同形式、不同特色的建筑類型。儒家常說“天人合一”,道家崇尚“天地共生,萬物合一”,在傳統觀念里的人、天、地和萬物是不可分割的整體,互相依存、互相影響。傳統建筑強調選址設計,無論是從建筑布局、建筑位置、建筑材料,還是從建筑方式上看都體現了這個原則。西北地區的窯洞、東北的土坯房等使用土作為建筑材料,南方地區建筑多用竹、木等,其建造方法也極力發揮材料本身的性能,使之更加適合當地的氣候和環境。例如,我國南方地區的干欄式住宅,多采用竹木等材料構件,底層架空和頂層的大屋頂有效避免了潮氣的影響,也為炎炎夏日提供了陰涼的居住場所,既美觀又符合節能的要求
2注重規劃布局
建筑與建筑之間,建筑與周邊綠化和環境是相互影響的。總體規劃設計合理利用綠化以及建筑之間的縫隙進行采光和遮陽計算,就可以產生良好的效果。首先要有良好的朝向,然后設計良好的布局以便取得引風條件。規劃中合理調整平面、立面的布局會帶來良好的空氣調節效果(見圖2),創造出更加宜人的室內外環境。
3注重自然通風采光
傳統建筑主要房間設計基本為南北向,南向的房間作為主要居室保證充分日照。根據建筑周圍的地形特點和局部小氣候完成自然通風設計,利用建筑內外風力或熱壓差促進空氣流動,完成室內外的通風換氣。傳統建筑的選址大多選擇是在冬季主導風向影響較小而且順應夏季主導風向的地方,可以躲避寒冷的北風也可以享受到沿南坡緩緩上升的氣流,改善建筑周圍的微環境。良好的自然通風可以帶走潮濕空氣,降低室內氣溫,達到舒適溫度條件;為室內提供新鮮、潔凈的自然空氣,有利于室內空氣的衛生條件,避免滋生細菌,利于健康環境的塑造。傳統建筑中的天井構造起到良好的通風效果,天井通風主要運用的是“煙囪效應”的原理(見圖3)。在夏季無風或微風時,內部天井可以利用溫度差產生拔風效應,持續為室內帶來新風,降低室內溫濕度,改善室內熱環境,實現建筑室內空氣自我循環更新。院落通風也有良好的效果,在群組建筑中具有突出意義。利用坡屋頂形成的自然通風應用廣泛,重視利用門窗、廊道這樣的傳統方式獲得持續而緩和的氣流,很多民居采用了在屋頂和墻壁之間設置縫隙的方式。
4采用遮陽防曬技術
傳統建筑認為建筑是一個有機的整體,所以建筑的遮陽不是單靠遮陽構件等處理方式來實現,整個建筑從空間到整體形態都為滿足氣候要求服務。北方地區四合院利用“院落+回廊”的空間組合方式,在遮陽方面有很大的優勢(見圖4),當陽光照射時屋檐起到了良好的遮陽作用,院子和房間大部分都處在陰影之中,有效避免了夏日陽光直射帶來的熱量干擾。南方地區的騎樓是沿街建筑中常用的建筑形式(見圖5),延伸架空的一層灰空間集合了遮陽、避雨和交通等多種功能。騎樓一層都是可行走的人行道和沿街的商業店鋪,二層或三層是庫房或住家。這種建造形式在炎熱的夏季能夠有效遮擋陽光,使得建筑的一層人行空間保持涼爽,進而幫助整個建筑降溫,是被動式節能的最好案例。門窗在整個建筑的護結構中屬于熱穩定性比較差的部位,傳統建筑非常注重遮陽設計,對遮陽的處理手法多種多樣。常見的以門窗自身作遮陽的手法主要有以下幾種:1)凹門窗:凹進墻體內的門窗利用墻體厚度產生的陰影達到遮陽的目的2)挑臺式遮陽:利用出挑的檐板或二層飄出的陽臺,可以作為一樓入口或墻體的遮陽板,結合其實用功能設計3)門窗遮陽板:傳統建筑善于利用挑檐遮陽,例如南方的磚砌挑檐是用墻體的砌筑材料在建造的過程中用磚砌造而成,形式美觀,常常和門上的牌匾一同制作,不僅具有遮陽效果,還有很強的裝飾藝術效果。木質遮陽板多用在北方的建筑中,相對更加靈活,有固定式和活動式之分,樣式和圖案也更加豐富。4)窗的構造形式與遮陽:窗的構造做法多種多樣,本身也有遮陽的效果。窗框的花式也很多,窗框可明顯改善陽光射入強度并具有很好的裝飾效果綜上所述,傳統、樸素的節能技術和方法具有明顯的地域特征并且更加實用。今天僅僅依靠傳統節能技術,是不能滿足現代人們對舒適性及節能要求的,需要通過現代技術的補充實現綠色環保的要求。傳統建筑中蘊含著許多有效實用的設計方法,從現代建筑設計的角度看,在節能設計方面也具有可利用的價值。實際工程中通過學習和總結,結合現代技術對其發掘改進、補充創新,必將發揮更大作用。對傳統節能技術的學習和繼承,將為新時期節能建筑設計提供新的思路。
參考文獻: