无论是在“低碳生活”、“可持续发展”的思想中还是“生态建筑”的设计理念中都贯彻着一种最基本的策略, 那就是对节约能源的重视, 可以说在实现“可持续发展”和建造“生态建筑”的过程中, 建筑的节能是最基本、最核心的问题。
1 节能技术在建筑设计中的意义
建筑节能技术可以在对建筑物的特性进行全面模拟和分析的基础上, 对建筑的能量消耗、室内物理环境、建筑材料的选用、保温设计、环境设计、采光、日照、遮阳、噪声与污染、绿化、空调与通风系统等诸多方面进行分析, 模拟出结果, 然后将该结果用于设计中。建筑节能技术是我国十五重点发展的技术, 在建筑界有着十分巨大的应用前景。
1.1 节能建筑是环境保护的需要
自工业社会以来, 人口剧增, 环境污染, 自然资源被大量消耗和破坏已经成为一个不争的事实。崇尚技术的人类被生态危机的严酷现实逼到了进退维谷的境地。环境和发展正在成为全球所关注的焦点。同时, 建筑设计尽管在图形学、构成学等方面都取得了重大的成果, 但若从“可持续发展”的角度审视, 它们大多是“高消耗”和“逆生态”的。现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质, 造成大气污染和生态环境的破坏。提倡建筑节能, 减少污染物的排放能够改善生存环境, 提高生活质量。
1.2 节能建筑是经济发展的需要
能源是人类生存与发展的基础, 经济的发展依赖于能源的发展。能源问题已经成为全世界共同关注的问题, 能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产、建筑施工直到建筑物的使用无时无刻不在消耗着能源。在建筑设计中推广节能技术势在必行。
1.3 节能建筑是提高人民生活水平的需要
随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高, 人们追求更加舒适的建筑生活环境。冬季取暖, 夏季制冷都需要能源的供应。而在当前能源十分紧张的状况下, 节约建筑能耗就显得尤为重要了。建筑节能设计是建立在满足合理的舒适要求前提下, 通过技术创新减少建筑能耗, 提高能源的使用效率, 满足建筑节能的要求。
2 节能设计的应用现状
早在20世纪70年代的能源危机当中, 欧美一些国家的建筑师就进行了生态建筑的设计尝试。这些“生态住宅”在设计上一般都基于这样的思路:利用覆土、温室及通风提供稳定舒适的室内气候;利用风能、太阳能等作为建筑的基本能源;生活垃圾用作燃料和肥料;利用植物提供富氧环境;收集雨水灌溉;污水处理等。直到现在, 生态策略在越来越多的建筑设计中得到凸现, 广泛运用。
总的来说, 建筑节能的技术可以分为两大类:“主动式技术”和“被动式技术”。如“气候建筑学”、“生态建筑学”等利用建筑自身适应自然条件而无须使用机械设备来节约能源的设计手法, 人们把这些设计理论和方法统称为“被动式技术”;而相对应的利用机械设备和外部能源输入来控制改变环境状况的技术则称之为“主动式技术”。
国外建筑的发展经历过三个阶段:第一个阶段是工业化阶段, 即大量解决人的住房问题;第二个阶段是关注建筑性能和质量的阶段;现在的发达国家已经进入第三个阶段, 即是关注整个建筑与全人类环境之间的关系问题, 也就是节能、生态、环保这个阶段。而中国刚刚跨过第一个阶段, 进入第二个阶段。现在要大力发展节能, 希望把三个阶段并成一步, 三个阶段一起做, 不管是住宅建筑还是公共建筑空间环境, 要为居住者创造有益于健康的环境。不但要提高居住者的身心健康, 还应该提高他们的社会环境健康和资源环境的健康。发展节能的生态住宅, 不仅能够有效缓解我国当前严峻的能源形势, 而且有利于整体环境质量的提高。随着社会的发展, 居民空调的拥有量呈直线上升趋势, 城市热岛现象日益严重。通过建筑节能可以减少污染物的排放量, 减轻大气污染, 保护生态环境和提高建筑节能建筑还有利于提高居住质量, 降低住户的使用成本。
我国节能工作起步较晚, 与发达国家相比, 能源浪费十分严重。在节能建筑推广中还存在几方面的问题:政策不配套, 缺乏激励机制;建筑节能管理工作体制不顺、监管体系不健全, 造成执法不严、监督不力;对建筑节能的投入太少;资金投入水平低下, 建筑节能缺少基础研究;建筑节能标准不完善、不配套等。住宅是一个完整的整体产品, 各个专业、各个部门要加以协调配合, 共同保证合理的节能, 达到节能的要求。现在大多建筑师为了要外观, 大量的使用大面积的外墙和外飘窗, 给节能制造了很多障碍。目前建筑市场真正的高舒适低能耗建筑还极少, 绝大多数建筑都是在利用各种名词进行操作, 仅仅对一两项高新技术进行简单的拼装就标榜自己是生态节能建筑。根据当前中国的经济状况, 应该提倡一种低成本、高效益的节能技术推广, 即以建筑节能设计为主要手段, 而非盲目花费很大的人力、物力和财力。
到目前为止, 我国建筑节能工作的领域和范围得到了一定的扩展, 建成的节能建筑逐年增加。另外, 太阳能和新能源在建筑上的应用工作也进展迅速。我国建筑节能是从采暖地区的居住建筑开始的。另外, 已经在一些城市开展了建筑供热计量收费体制改革的试验, 建造了一些公共建筑节能试点, 并对既有住宅进行了示范节能改造。
3 节能技术在建筑设计中的发展前景
3.1 利用自然通风技术
在进行节能建筑的选址时要考虑到, 基地风资源除地区冬夏主导风向、强度等因素外, 还包括由特定地形引起的地形风以及由周围构筑物引起的风场变化。总体设计多依照基地上太阳辐射和自然通风情况来规划建筑布局, 设计室外场地。住宅选址在自然风存在处, 应避免布置在夏季主导风向风阴影区内;应巧妙利用高大建筑物或地形遮挡冬季恶性风流;呈“U”型布置的组团式住宅开口应面向夏季主导风向;呈行列式布置时, 将住宅平面错开布置或与夏季主导风向成40~50度布置;夏季主导风迎风面则布置低层住宅, 以利于接受夏季主导风。
针对自然通风进行建筑整体设计, 确定气候和地块的自然通风潜力;预测自然通风驱动力, 确定自然通风方案;根据设计要求和设计参数选定通风设备, 确定通风设备的安装位置与大小;利用自然通风技术进行节能建筑整体设计。
3.2 利用传统遮阳技术
利用传统建筑的遮阳技术, 要实现建筑的节能, 必须在思想上回到不依赖主动式技术的层面上来重视被动式技术, 这样才能体会到建筑遮阳等被动式技术的必要性。
具体到方案设计的工作, 应该在设计的初期就明确地把建筑的地域性作为设计的基础, 考虑建筑的遮阳问题, 从整体布局和空间设计角度学习我国传统建筑遮阳的做法。在对建筑遮阳因素要求较高的地区, 如热带海洋性气候地区或沙漠干旱气候地区等地区进行建筑节能设计时, 为了达到遮阳的效果, 可以参照以下设计措施: (1) 减小建筑的东西向间距, 通过相互的影子来减低外墙所吸收的热能, 或者可适当利用传统的院落布局模式进行建筑间、建筑与院落的遮挡。 (2) 利用伸出的屋檐来避免阳光直射到垂直的墙壁及窗口上。要在现代建筑中推敲新的大屋檐形式遮阳板形式。 (3) 尽量选择低层建筑, 可以减少阳光的直射。 (4) 采用整体遮阳, 利用巨大的遮阳构件对建筑进行整体遮阳。
3.3 节能设计及高科技技术体系应用
(1) 建筑外围护结构的节能设计包括:外墙保温构造、热桥阻断技术、屋面保温隔热技术、地下室外墙及地面保温技术、高效节能外窗及幕墙系统、窗墙面积比的控制、遮阳设施、自然通风与采光的利用。
(2) 建筑内余热/冷的回收利用。
(3) 可再生绿色能源的利用:太阳能、浅层土壤热能、地表水体热能、风能等。
(4) 提高舒适度的其他技术:浮筑楼板技术、双层架空地面系统、洁具同层后排水技术、中水处理及回用系统、智能楼宇自控系统等。
4 结语
建筑设计虽然是一项含有艺术成分的技术工程, 但是技术才是其首要本质。因此, 在进行建筑尤其是生态节能建筑设计时, 应充分考虑建筑的功能和特点, 以功能决定形式, 而非追求视觉冲击效果。有时, 建筑艺术和技术可以实现很好的融合。高新技术的运用应该系统考虑, 各个单项技术之间要相互配合, 有机运用各项技术形成一个整体, 才会达到目的。同时也只有针对性地选择运用, 才会达到事半功倍的效果。
摘要：本文从节能技术的重要意义出发, 分析了节能技术在建筑设计中的应用现状, 探讨了其发展前景。
关键词：可持续发展,节能,建筑设计
参考文献
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