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关键词:建筑规划;建筑设计;建筑节能
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:
一、建筑规划设计对建筑节能的影响
1. 设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术、经济、分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55kg,比发达国家高出10%~25%,水泥用量为221.5kg,每立方米混凝土比发达国家要多消耗80kg水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可达10%~20%。
2. 设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比, 我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的2 倍~3 倍。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能, 获得丰厚的寿命周期经济效益。
在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体形、朝向进行优化,必须要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化;外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化;窗墙比需要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。
二、建筑规划设计中实现建筑节能的规划方法
1.整体规划模块的节能设计方法
建筑整体的外部环境是整体规划之中的重点和关键,因此在设计整体和外部环境的时候,建筑师应与能源分析专家、环境学家、设备师和结构师协商,在整体设计过程中,根据自然环境的特点,进行合理设计规划。由于建筑物的不可移动性和固定性,可以创造有利于节能的人工环境,在保证建筑物质量和功能性的前提下,适当平衡和调整人工环境和自然环境,达到节能的设计要求。
提倡建筑节能首先应该从规划节能方面着手,规划节能对于居住建筑尤为重要。太阳辐射和风流是影响建筑周边气候环境及建筑整体舒适性最重要的两个因素。因此,规划节能的主要方向是降低太阳辐射、增强建筑的空气流通性,所以建筑的朝向、间距以及建筑之间的排列组合是规划节能设计的重点。首先,建筑的主要剃向应顺应当地夏季的主导风向,以便空气流通,增加居住的舒适性。
作为南北朝向的建筑物,在夏季所受到的太阳辐射比东西朝向的建筑物要多,可以节省夏季空调的用量;在冬季来临时,建筑物受到的太阳辐射刚好与夏季相反恰好节约了建筑保温取暖方面所需的能源消耗。另外居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果,以有利于居住区内的自然通风,因此居住建筑的间距可在满足当地规划部门的规定间距基础上适当加大,因为过近的建筑间距会减少建筑物与空气之间的热交换,不利于节能的理念和居住的舒适性,因此规划师应在整体设计中合理安排,优化节能设计,同时监管部门在施工过程中要实行有效的监管。
2.单体规划模块的节能设计方法
除了建筑整体的外部环境外,建筑设计朝向对建筑节能的影响也非常大,因此在设计中要充分考虑到太阳辐射及风向对建筑物的影响,建筑物的朝向应以节能为前提,增加建筑物在冬季所吸收的太阳辐射,减少在夏季所受的太阳辐射,在季节上减少了制冷和采暖的成本,达到了节能的要求。此外朝向的设计还应注重空气流,从以往的建筑物节能经验来看,南向是适合我国各地的最佳朝向,但由于建筑设计时受多方面因素的考量和制约,无法全部采用南向,因此因地制宜合理确定建筑朝向,是最实用和恰当的选择。另外建筑体形系数是节能建筑设计特别要重视的问题。在具体的设计过程中要合理确立建筑物造型,尽量减少凹凸面和护面积,避免外形过于复杂导致体形系数增大。给体形系数一个标准规定的范围,以减少建筑能源损耗,达到节能目的。建筑师应对空间进行合理的安排划分,在保障保温取暖、空气流通性、充足光源等条件的前提下,合理设计,最好可南北通透,使空间达到节能舒适的要求。
另外屋面和外门窗方面也可进行充分的节能设计,屋面节能可通过加设隔热保温层、通风层或采用种植隔热屋顶等方式,也可采用坡型屋顶,利用阁楼来通风散热。通过隔热保温层阻挡屋面吸收的太阳热辐射向室内传导,架空型屋顶遮阳板阻隔太阳热辐射,并把所吸收热量通过通风空气间层转移到空气中。在屋顶上种一些植物遮挡太阳热辐射,并实现太阳热辐射的资源性转化。外门窗系统节能设计:外门窗作为建筑物最容易吸收和损失热量、热感应最敏感的部位,其保温性能和密封性能是墙体失热损失的5~6倍,因此是节能的重中之重。为了减少外门窗的能源损耗,可根据当地的具体情况,通过提高门窗的密封性、采用合理的窗墙面积比例、增加窗玻璃的层数、采用百叶窗等措施来提高门窗的保温和隔热性能。
3.建筑构件、材料与新能源的节能设计
随着社会的发展,科技的进步,越来越多的新型材料和能源进入建筑市场,并被广泛应用于建筑工程中,这些材料的进入和技术的运用,最大程度地减小了建筑过程中的能源消耗。例如新型的外墙保温材料,不但造价低廉,且保温效果卓越,被广泛应用于墙体,楼板和屋面上,达到了节能的效果。再如被大众所熟知的绿色能源太阳能,作为天然环保的最佳节能能源,分布广泛,可再生,取之不竭,成本低廉,且安全洁净。在我国、青海等西南一带,总辐射量和日照时数在全国遥遥领先,具有丰富的太阳能资源。太阳能充分利用后可以为建筑物提供大量暖、热、电等日常所需能源。在我国北部,利用太阳能采暖可达到60%~70%,为平均每平方米建筑面积每年节约了20kg~40kg标准煤,产生出良好的经济效益和社会效益。在整个建筑物的热损耗中,门窗缝隙空气渗透的热损失占20%~30%,因此,门窗围护结构也是节能的一个重点部分。门窗节能可从减少渗透量、传热量、太阳能辐射三个方面着手。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换,可采用密封材料增加门窗的密封效果。减少传热量的关键是防止室内外温差的存在而引起热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成,要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用,增大窗户的整体传热系数以减少传热量。塑钢门窗不仅可以防止噪音污染,隔声功能显著,另外防雨水渗漏能力也极强,空气渗透量很小,更重要的是塑钢门窗的导热系数极低,隔热效果优于铝材1.25倍,在采暖和制冷上,能耗要减少30%~50%,室内空调启用次数减少,耗电量也随之减少。
[关键词]建筑;节能;规划;选址;建筑朝向;建筑间距;遮阳;通透;水系;山体
随着社会的发展,工业的发达,气候变暖的现象也越来越严重,就连北极的冰川也在加速融化,同时也带来了越来越多的自然灾害的发生。因此全世界各个国家也越来越重视环境保护和节能环保。尽量减少温室气体的排放。对于建筑节能的要求也越来越高,以此减少对能源的利用,减少温室效应排放。这就要求我们设计工作者要越来越重视在设计上来解决和减少建筑对能耗的依赖,建造更多的节能和环保型建筑。
但在平时建筑设计当中,设计人员以及规划主管部门还有建设单位考虑容积率多少、日照间距够不够、空间形态好坏等问题,很少能够从节能的角度来考虑设计。特别是在规划阶段重视节能环保的就少之又少了,节能设计只有在单体方案设计阶段才有所考虑,从而产生了许多单体设计难以解决的问题。
所以,提倡建筑节能首先应该重视规划节能,从建筑的规划选址,以及建筑规划布局阶段就要考虑节能环保,这样会收到更好的效果,也会从总体上来减少建筑能耗。然后再从建筑单体设计本身采用一定的方法和手段来达到降低能耗,设计出节能环保的建筑作品。
规划节能设计要求我们在规划设计当中就要充分考虑建筑与外部环境的和谐关系,从建筑设计开始就把节能作为指导规划设计的主要原则,充分合理的利用自然资源,实现从总体设计上为建筑节能创造先决条件。特别是规划总平阶段考虑节能对于居住建筑尤为重要。
因为影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动(即风流)。因此,通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此,建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。
第一建筑的主要朝向需要按照当地夏季的主导风向来排布
我国建筑朝向主要以南北向或接近南北向布局为好。这样跟夏季主要风向垂直,有利于自然通风,提高建筑的舒适度。同时,南北朝向的建筑物在夏季所受到阳光的照射也相对东西朝向建筑要少很多,因此减少夏季空调的用量;这一点,在古代的人们都非常的重视,比如永嘉南溪古村落的规划选址中,渠口村土地平旷而广袤,水源充足,交通便利,东、西、北三面都有山环抱,村庄南侧是小南溪河流,河流的对面有不高的屿山,屹然独立,于是在盆地的东南角和西北角形成两个豁口,一到夏季,季风循河谷北上,在坦下村折向西北,正好吹进东南豁口,所以渠口村向西北发展,渠口村的小气候因此四季宜人。现在的渠口乡还是南溪江中游最富庶的古村落之一。目前古村落还保存的很好。南溪江很多村落的选址都是这样的,比如岩头、芙蓉、张大屋、溪南四村等,都是充分利用自然地形,高山来抵御冬季寒风。河流上的季风带来夏季的凉爽。楠溪江的很多村落的选址都选在(北)背靠山峦,南侧临水,为了避开冲刷水岸,村落建在“腰带水”一侧,而不能对着“反弓水”。这既保证了村落的安全,又充分考虑了利用夏季风来降暑,利用山来遮挡冬季寒风(图-3)。这一点非常值得我们学习,从整体大的建筑规划布局朝向等方面就考虑了建筑节能。巧妙的利用自然环境和地形来达到增强建筑夏季自然通风降温的效果。
第二,居住建筑的南北向距离应在满足当地规划部门的日照间距要求上有所加大
除非用地非常紧张的情况下。特别是居住建筑物的间距增大有利于空气流动,这样使建筑物同空气的交换增加,有利于降低建筑物的温度,从而降低建筑能耗比例。这就要求设计师在节约土地与合理的建筑布局之间找到最佳的平衡点,优化总平面设计。
图1-1 背靠山 图1-2 缝溪村总图
这一点在南溪江古建筑上也有很好的体现,比如缝溪村的住宅多内向,院落禁严,三合或者四合院落,院落内都有水池,前院有甬路,水池一分为二,后院则是整个一方大池。这样住宅与住宅之间加上院落,再加上之间的道路就有很大的间距。通风自然很好,而且房子前后都有水池,在炎热的夏季也会带来很多凉意。不得不说古代的建筑当初虽然未必有建筑节能的概念,但是他们却是从长期的生产生活以及建筑建造中总结出了很好的实用性经验,足可以保证他们的建筑能够实现冬暖夏凉。因南溪江地处南方的原因,更多考虑的还是怎样达到夏季降温防暑功能。这对于今天我们的设计和规划也是有很好的指导作用,值得我们去借鉴。
第三,居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果,以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下几点:
1、居住区规划应确保“风道”的畅通,建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置,使空气流通。这在南溪古村落中主要体现在一个是街巷比较宽阔,一般主街有3.5米~5.5米宽,巷子宽也在3米左右,岩头村的浚水街宽度竟有7.2米,有些街巷和沟渠网相配,南溪江的村落都是活水穿村,这些街巷(沟渠水溪)不仅是交通道路,也成为自然风的通道,而且主要街巷都程南北走向。住宅不做封闭院落,围墙矮矮的(给人以亲近和谐感,没有任何高大院落围墙的的压抑感,这也体现出当地民风的淳朴),这些对于整体建筑的通风是非常有好处的。这在当时的年代不得不说人的聪明,他们在有意无意当中已经在利用规划来保证风道的畅通。无疑这是对节能降温是非常有好处的,特别是这种穿村而过的流水,以及房前屋后的大大小小的水池,也都起到了夏季降温防暑的作用。
图3-1 穿村而过河流 图3-1 笔直的街巷
2、在建筑设计中夏季的主要风向作为建筑的主要朝向来排布,排列建筑物应当按照南面小北面大,南侧低于北侧的原则来设计,确保整个小区内建筑都能吹到自然风,北侧建筑高可以成为人工的屏障,抵挡北侧寒风(一般是冬季吹北风),这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越,冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭,较好地适应气候的变化。
3、减少采用封闭式建筑组合,平面组合成“U”型的居住建筑组团,开口应尽可能朝向夏季主导风向,保证“U”型内部建筑的空气流通。古楠溪江建筑大多正房是南北朝向,侧面配以厢房,作为仓储和牲畜用房,或者是连廊,南侧大多为开敞院落,前面有矮矮的围墙。这些古代建筑的做法非常吻合我们这种U字型建筑布局的特点,让今天的我们真的很佩服古人的聪明和他们规划技术的高超。
图4-1 U型建筑 4-2 U型建筑群
4、在规划阶段充分利用计算机进行三维模型的日照模拟运算,在满足采光、日照、防火等要求下,利用建筑物的自身遮挡和建筑群间的相互遮挡,减少太阳辐射对居住建筑的影响。
这点上来说,在楠溪江古建筑中表现的尤为突出的就是利用建筑物自身的遮挡来减少太阳的辐射了,比如很多建筑都有长长的出挑屋檐,南北向建筑利用出挑屋檐,如果建筑有两三层的就在窗顶出挑的挑檐来达到遮阳的效果,一楼大多会有一个开敞的檐廊,廊上有屋顶,人们大多喜欢在廊下乘凉,话家常。既能吹到风,却不用担心被雨淋。同时可以遮挡炎炎的烈日。包括侧面的山墙上,以及窗上都有这种出挑,结合建筑的屋檐,使得整个建筑看起来更加的具有地方特色。形成了楠溪江古建筑的非常鲜明的特点,坡屋顶,长长的檐廊,窗顶出挑遮阳雨棚,造成错落有致的多层檐坡屋顶。
图5-1 挑檐 图5-5 商业建筑沿街走廊
建筑单体的通风与节能设计
在土地开发中,开发商为了达到土地最大开发利用率,都要求设计人员按容积率的最高值进行设计,甚至超过规划容积率设计,这样使很多新建的住宅多为一梯四户、一梯六户,甚至一梯八户都有。这种住宅单体平面在实际使用中通风很不利,尤其是在夏季,室内积聚的热量难以散失,需要通过采用人工或者是机械通风降温,这样就增加了建筑使用的能耗。目前的许多建筑设计,建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑――窗开的面积大,可开启窗扇面积又很小,这样的设计不但对隔热不好,对通风就更加不利。这些问题都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。因此一定要做好建筑单体的通风设计,而且要从平面和剖面两方面进行考虑。
平面的通风设计应注重以下几个问题:
第一,平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。
建筑的进深应有效控制,避免建筑体型过于臃肿。房间的门窗位置应合理安排,窗户的朝向应有利于形成穿堂风,从而增加房间内的空气流动,利于室内换气。这在很多古建筑中都有所考虑,比如房间的进深都不是太大,一般6到8米深,且大多有南北开窗和门,很多建筑还在建筑的侧面山墙设置了可开启的窗,窗的上部设有遮阳屋檐,形成良好的穿堂风效果。
图6-2 南向窗 图5-4 山墙开窗
第二从通风的角度来讲,窗户可开启扇的大小是决定室内风速的关键
但需要注意的是要保证进风口和出风口的同时存在,才能在正负风压的作用而形成空气的流动。为了增强室内穿堂风的效果,一定要同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场,提高人体舒适度。
第三窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。
如推拉窗与平开窗比较(相同窗户面积),平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍,通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比,两者的最大通风面积相同,但由于两窗的窗叶开启形式不同,所引导空气产生不同的流向,造成的通风效果也明显不同。因此,从通风的角度考虑,对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式,窗户开启的角度和位置要慎重考虑,科学设计,将室内空气主流场控制在房间剖面的人体使用高度。
南溪古建筑的窗都是平开的,且窗的高度基本都在人体高度范围内,这在现存的很多古建筑中都能看到。并且窗的数量也很多,有些基本上是在两个柱子之间都是可开启的窗,并列排布,两两相对,可完全开启。看来在古建筑当中,人们已经非常注重开窗通风降温的功能了。但是在今天我们的很多设计师为了准求形式美,一味的追求设计大落地窗,但却不能开启。这是完全和节能保温背道而驰了!这一点真的要向古人学习,功能要重于形式,功能决定建筑的设计。设计是为了建筑更好的满足人们日常生活的需要。这一点一定要牢记。不忘初衷,方得始终。
建筑节能除了规划和平面设计时应对通风重点考虑之外,建筑剖面的通风设计以及外遮阳对建筑节能和保温也是非常关键的,在设计当中也要充分考虑其实用性,以及功能性,这样才能设计出好的节能环保的建筑。
希望通过本篇文章能够引起大家对节能保温的重视,特别是在设计总体规划布局阶段就能够引起充分的重视,并加以实施,这样才能事半功倍的扎扎实实的做好建筑节能保温工作。设计出实用的好的建筑。
参考文献
[1]徐崇统.《耕读南溪》.浙江大学出版社,2005 ISBN 7-900691-88-X/G 25
[2]徐崇统.《千年屿北》.浙江大学出版社,2006 ISBN 7-89490-170-9/G 405
关键词:高能耗产业;绿色节能;持续能源;建筑能效。
一、引言
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约能源,保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑,又称为生态建筑,环境共生建筑,或可持续建筑。发展绿色建筑是促进生态环境协调、可持续发展,和国民经济的重要举措。绿色建筑将受到重视,但是随着各项节能技术的迅速发展及运用,却导致了各地建筑逐渐失去所在地气候特征的现象。发展绿色建筑须遵循气候分区特点划分节能设计侧重点的原则,从而营造良好的建筑气候美学。
二、绿色节能建筑规划设计
1、地形地貌的规划设计。区域的地形地貌对区域内不同地点的日照、风环境等微环境产生影响。开敞的场地一般会比背风场地有更高的空气交换频率。在我国大部分地区,南向或东南、西南向的场地通常意味着更好的日照、风环境等场地条件,更利于减少建筑的能耗需求,而背风处的场地代表着冬季更大的风速,加大了建筑的能耗需求。自然地形是场地竖向设计的基础,在场地为坡地的情况下,建筑宜优先选择南向山坡平行于等高线布置,采用南低北高的布局,夏季拥有良好的通风,冬季可获得更好的日照和辐射得热,达到冬暖夏凉和节能降耗的目的。南坡的建筑日照间距需求会大大地低于水平地形的间距要求。因此,提高容积率,从宏观上也会取得节地降耗的目的。
2、场地日照条件的选址与规划。被动式太阳能利用对建筑节能意义重大,充分利用好日照是达到舒适节能最经济和环保的方法。城市中的场地受到周围环境影响,周围建筑物和自然环境有可能对规划场地产生遮挡,影响场地的太阳能获取,使场地内的建筑物因缺乏足够的被动式获热,造成更多的采暖能耗,这对冬季寒冷气候地区十分不利。因此,在场地选择和规划中分析场地的日照条件,进行日照计算分析,以便留出日照通道,在日照条件较好的空间布置主要建筑,在太阳日照不利处布置附属功能建筑,比如停车场、配电房等,这对建筑整体节能是十分重要的。
3、建筑形体和体形系数的规划。建筑形体和平面方案对建筑能耗会产生重要的影响,在设计师选择建筑形体和平面方案时,应考虑不同形体的建筑对能耗的影响。建筑形体的复杂程度决定了建筑体形系数的大小。一般而言,建筑形体越简单,体形系数越低,较低的体形系数说明相同的建筑面积下会有较小的外墙散热面积,有利于减少能耗。我国相关研究表明,体形系数从0.4 减到0.3,可使围护结构热损失降低25%。另外建筑作为一个整体,其最利于节能的形状还与本地区的室内外温差、空气温度、空气湿度和太阳照射角度等因素有关,所以在规划设计中,还需要根据不同的气候条件、建筑类型等多方面综合考虑以获得最佳的设计形体。
4、朝向和布局的设计与规划。建筑物上的太阳辐射强度取决于一天中的时刻、季节以及朝向。夏季太阳升起较早并且以一个较低的角度照射东面,随后太阳照射角度越高并且辐射越来越强。由于太阳照射角度很高,南面只获得较少的太阳辐射,随后太阳移动照射西面!冬季时期,东西两侧辐射的强度大大减少,南面全天都可以获得日照。因此,在我国大多数地区南北朝向布局最有利于建筑节能。
在夏季炎热地区,良好的通风是减少建筑制冷需求的最经济的方法。通风一般分为风压通风和热压通风。风压通风指当风吹向建筑物的正面时,因建筑物表面遮挡在迎风面产生正压,气流在向上偏移的同时绕过建筑物各侧面及背面,在这些面上产生负压,这种因风压产生的通风就是风压通风。因此,设计师在进行布局时,应优先考虑建筑进深低于14m,可将建筑布局成一字、形L形、回形等形式,以达到良好的自然通风。
三、生态节能建筑设计的几种策略
中国地域辽阔,气候差异巨大。建筑师不能指望掌握一两种标准节能设计手法解决所有设计问题,而是需要潜心研究每个项目的具体情况特点,寻找对策和切人点。根据地域及项目特点,探索独特解决方案。大量较低成本的建设项目将被迫采用被动式为主的节能措施。 高档次的大型公建采用被动式节能措施将有更大的节约投资运营成本空间。具体来说:
1、群体规划。在这阶段主要考虑建筑群体布局,组团空间形式,结合建筑朝向与地形等因素,最大限度地利用自然通风、采光,形成有效遮阳,以及综合解决总图功能、外观独特性,业主价值体系取向,价值最大化等多方面要求。
2、建筑单体及内部空间设计组合使用特点,功能平面布局与结构形式有机结合、互动,可能采用的设备体系对建筑形体的影响,太阳能、自然通风、自然采光的优化等各方而深人研究,包括与结构工程师,生态节能、暖通工程师密切合作,寻求最优的解决方案。
3 、室内、室外建筑界而的整合设计,特别是与建筑最终效果密切相关部分:包括室内空调末端与室内设计的结合,可见设备;风口、照明灯具、声学材料构件;外窗遮阳、控光、通风、减噪、除尘等构造的细部设计等。建筑师要深入细致了解各种不同建筑的能耗特点。
4、在群体布局景观规划设计层尽可能为建筑被动式节能创造条件;建筑自身节能设计保证建筑较低的得热(夏季)与失热(冬季);特殊的设计与构造实现被动式制冷或供热以维持室内舒适度;建筑与构造的特殊设计增强自然采光的效果与范围;辅助设施的采用以扩大被动式调节的应用并增强其效果;自控系统的应用有机组合被动式与主动式系统,仅在需要时才开启主动式系统;建立以单位面积能耗指标为核心的节能设计评估体系;节能设计需要同其他生态绿色设计同步进行,包括绿色屋面、雨水收集利用、宗合绿色环保减排目标的实现。
四、结语
关键词 住宅建筑设计;节能措施;建筑规划
中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:
0 引言
所谓节能,实质上是指通过合适的工程控制技术与材料的选择达到节省能源的目的,建筑节能就是采取保温、隔热、密封等措施,使建筑在使用过程中,减少对煤、电等能源的消耗。对于住宅建筑规划设计中的节能措施,可以大致分为两大类,即规划设计中工程的技术控制以及环保型建筑材料的合理选用,而每一种类型又都有其具体的措施分类和相关的限制因子。下面,我们将就基本的住宅建筑设计规划的节能措施及其限制因子做一个简单的探讨。
1 新形势下对住宅建筑设计实施节能措施的必要性
1.1 始于国情
在中国,能源问题已成为日益严重,成为制约国家的经济建设和社会发展的重要因素,充分利用能源和节能成为现代热议的话题。当前,建筑耗能位居首位,而和人类活动关系最为密切的是住宅建筑,如果在住宅建筑节能设计能降低能耗,促进能源节约和合理利用,就可以实现城市建设的可持续发展。据悉,我国已实行了一系列的国家和地方节能标准,并出了不少相应节能标准构造图集和技术措施以及建立了相应的监管机制。但是,节能并非侧重于施工和监管,节能理念应当贯穿于住宅建筑设计全过程当中。
1.2 行业要求
节能住宅建筑设计是按照中国的国情:人均能源不足;社会和经济发展的不断提高以及人民群众的物质和文化生活水平的提高,能源消耗所造成的问题已经逐渐凸显。据统计,如果综合考虑住宅使用中的耗能和建材耗能, 住宅总能耗占全国能耗的 37%,这一比例正在逐年加大。这使得行业不得不需要对行业的发展、标准作出规范和要求。
2住宅建筑规划与设计中的一些常用节能措施
2.1 规划设计中工程的技术控制
2.1.1 合理利用自然资源,实现的节能效果
这一措施主要体现在两点上,一是通过设计适当的采光方向以达到充分利用自然光,从而减少人工光能在居住能源使用;二是通过与具体地区常规风向的协调设计来合理利用自然的湿度环境和空气环境以减少生活中加湿除湿和空气条件设备的使用。这两点归结起来,实际上就是建筑朝向的选择。首先结合当地的地理位置,正确选择房屋的最佳朝向,充分利用太阳能,合理控制采光和风向。其次要在此基础上通过合理的设计达到采光和风向控制的最大优化,以获得最佳的节能措施和最大舒适度。一般说来,我国住宅最适宜的建筑为南略偏东或西。对于气候炎热的南方地区,应考虑住宅建筑的长轴方向垂直夏季主导风向,而北方冬季寒冷,住宅建筑的长轴方向应平行冬季主导风向,以防止冷空气渗透量的增大。
2.1.2 合理规划居住区的整体布局
合理规划居住区的整体布局应从四点考虑:
①注意居住区的选址问题。
关于居住区选址,应充分考虑原有地形地貌及其周围的环境,远离噪声源和有害气体释放源,保持原有地形、地貌,尽量少的改变地形[2]。因此,在实际设计中,首先要考虑充分利用原有地形、地貌,创造景观,以降低能源成本。
②注意道路交通结构的问题。
住宅区内的道路系统所属的范围是城市居住区的空间,所以,居住区道路规划和设计需要满足居住区的社会模式要求。这就要求在进行的道路总体规划以及道路狭窄的设计应充分考虑人的行为特征和居民之间的互动习惯,而不能一味地将重点放在如何满足汽车的行驶与停放上。交通功能虽然是居住区道路的基本功能,但随着机动车数量剧增,居住区内的汽车交通问题日益成为居住环境的矛盾交叉点。它包括道路系统的主要交通方式,汽车交通应与人的活动构成可分可合的有机整体,使居住区保持安全、安静、方便。此外,在设计居住区内的交通结构时还要充分考虑居住区周边一定范围内的整体交通状况,尽量做到局部与整体的协调统一,以达到节能的效果。其次住宅内小区的道路设计尽量采用可渗透地面。可渗透地面或可渗透地砖,不仅可以蓄积大量的雨水,缓解小区的“热岛效应”,改善周围的环境质量,而且可以缓解对城市下水道和污水处理系统的压力。
③注意居住区的平面布局问题。
居住区的平面布局有围合布置、行列布置、自由布置三种。围合式相对封闭,不利于风的导入,自由式多在场地受限时使用,行列式是最常用的手法之一。为了是大多数房间能获得良好的自然通风和日照,错列式和斜列式则更为适宜。住宅单体的多单元组合,可以节省用地,减少建筑物护面积,从而减少能耗;而少单元组合,可以扩大光照面积,并使居住区内的气流畅通。应视不同地域而采取相应的优化组合方式[3]。最后房屋单体设计时,应该增加房屋的进深,减少体形系数。
④注意居住区的绿化布局问题。
良好的居住区绿化,不仅能提高居住品质,美化环境,更能调节居住区的微气候,起到节能的作用,对绿化和水体面积进行合理控制,因为适度的绿化和水可以调节温度、湿度、遮阳和美化,对改善住区气候发挥作用,但如果该面积定位过大的话会减少土地面积的有效利用率。
2.2 环保型建筑材料的合理选用
墙体的耗热量约占建筑耗热量的30%以上,因此,墙体保温的优劣直接影响建筑的节能效果。其成熟的措施有:改善砌体的保温隔热性能,多采用新型节能砖、采用外墙外保温或者外墙内保温技术,构成复合墙体。
门窗及其缝隙的空气渗透耗能,约占整个住宅耗能的50%,因此,外门窗的节能设计是节能的重点。其成熟的措施有:合理控制窗墙面积比、提高外门窗的气密性、采用新型材料,提高外门窗的保温性能。
目前看来,市场节能材料可大致分为两类,一类是墙体型节能材料,另一类是窗体型节能材料。墙体型节能材料通过外墙外保温技术,利用双层聚苯保温板,采用中夺隔热原理,在双层聚苯保温板和外挂玻璃幕墙间采用断桥和充空气夹层的手法来减少墙体结构的基本耗热量并达到一定的室内保温效果。而窗体型节能材料则主要是利用活动式外遮阳技术来控制室内的采光已达到保持室内温度和亮度的目的。目前市场上相关材料种类数量都相对较多,因此在选择过程中一定要充分了解每一种材料的性能、价格、寿命等相关参数并结合具体实际,不能盲目选择。
3住宅建筑规划与设计的节能措施在实际操作中的限制因子
3.1 技术控制措施中的限制因子
关于技术控制措施中的限制关于技术控制措施中的限制因子,主要有以下几点:
①相关技术难度系数,比如在朝向的控制中,常常会由于具体的实际情况的限制而难以达到理论的最佳朝向选择。
②舒适度的限制,因为住宅的主要目的还是居住,因此如果在规划设计中过分考虑了节能性,而忽略舒适度,很容易造成得不偿失的后果;
③客观条件的限制,比如在居民区的选址和交通结构选择中,就要受制于整个城市的规划和建设要求,不能为了个别居民区而损失整个城市的利益;
④建筑费用的控制,几乎所有的工程问题在设计中都要考虑费用-效益问题,住宅建筑设计也不例外,如果某一节能措施使用的费用投入要大于其节省的能量的费用,那么该措施就不应应用在实际设计中。
3.2 材料选用中的限制因子
由于目前市场上的环保建筑材料大都是一些新型的合成材料,因此价格相对传统材料较高,但是某些性能也可能不及传统材料,所以在实际选择中会受到具体建筑性能要求和费用控制的限制,这就要求我们在确定使用之前一定要对某一材料做一个综合的分析,以确定是否使用。
4 总结
归纳起来,目前关于住宅建筑规划与设计的节能措施主要是从工程技术控制以及环保节能材料的选择出发的,同时,这些节能措施也受到许多因素的限制,因此,在实际的措施选择中,一定要充分考虑各方面的因素,做出综合分析评估,从可持续发展及发展循环经济的角度来定位,以获得住宅建筑规划与设计的效用最大化。
参考文献:
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[2]刘金萍.住宅建筑规划与设计的节能措施[J].山西建筑,2009,35(17).
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[4] 黄卫红.住宅建筑规划与设计的节能措施[J].四川建材,2007(05)
关键词:住宅小区;节能设计;环境规划;建筑节能;原则
我国建筑能耗约占全国总能耗的30%,建筑物保温隔热性能很差,再加上供能系统的低效率,致使建筑物要达到规定的舒适度,单位面积所需的能耗比同纬度发达国家高出3到5倍。因此住宅小区进行建筑节能规划设计具有十分重要的意义。
一、节能设计的原则
在整个建设活动中,通过综合衡量住宅小区各个方面,在不破坏原有环境的条件下,尽可能减少自然资源耗费,将环境、气候等综合因素转化为高品质的空间、高舒适度的环境和完美的建筑形式;同时小区在使用和管理过程中,应尽可能减少对不可再生能源的消耗和利用,最大限度的减少建筑物在使用过程中对环境带来的新污染,尽可能多地利用可再生、无污染的能源达到高舒适度的环境要求。居民住宅小区建筑节能规划设计的原则,给住宅小区环境规划和住宅的各个组成部分设计提出了相应的要求。
二、小区建筑整体规划与节能设计
小区规划中,小区的选址、住宅建筑的朝向、间距、高低、体型以及小区路网结构、环境绿化等都会影响到小区的日照、通风和小气候环境,从而影响住宅建筑的能耗。因此,小区规划应注重对节能问题的研究,适应当地自然环境、气候和地理条件,从项目选址、交通组织、环境绿化、空气质量、噪声、采光与日照、小气候等方面提出要求,合理选择住宅建设用地,避免有害环境对居住环境的影响。
在小区规划设计中要与建筑节能设计互相配合,统筹考虑建筑朝向、日照间距、通风、景观绿化,合理应用雨水回收系统,透水地面砖等节能、环保技术以及配套设备(能源供应、小高层给水、公共照明、电梯等),采取节能措施,大力推广太阳能热水供应系统等先进技术,以形成住宅建筑节能体系,营造能耗低、环境舒适的居住环境。在建筑设计中,原则上应减少建筑物外表面积,适当控制建筑体型系数,即建筑物外表面积与其所包围的体积之比,减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,建筑平面宜选用如“一”字型等较为简洁规整、能够获得较多日照和较少东西晒的平面型式,以减少夏季热辐射和冬季冷风渗透量,体型复杂、凹凸面过多的点式低、多层及塔式高层住宅,建筑的外表面积和体型系数大,对节能不利。
坡屋面建筑与平屋面建筑相比,其坡屋顶增大了屋顶的热交换面积,加大了能耗,因此不利于房屋的节能。结合建筑形体空间的处理,可以在建筑物中设通风口,加强气流组织,改善小区内部的通风条件。从建筑外观形态上来谈,影响能耗大小主要有两个因素:一个是建筑绝对的大小,也就是我们常说的体量,另一个就是平面的紧凑度。一般来说,平面、立面凹凸变化较大的建筑就属于平面非紧凑型建筑。特别是背阴面北侧墙体的凹凸变化。外墙面积的增大势必增加形成“冷桥”的可能性,增大建筑能耗。在德国建筑中“方盒子”运用非常普遍,究其原因,并非建筑师们因循守旧,而是“方盒子”确实有利于节能。
三、小区住宅太阳能资源的合理使用
随着人民生活水平的日益提高,大中城市居民对家庭卫生热水的需求越来越高,尤其新购住宅,无一例外要安装生活热水设施。房地产开发商为提升小区的品位和档次,也努力让自己的住宅产品附带热水设备。但真正做到冷热双水却不是容易的事情。锅炉会产生污染、占地、管理等方面的问题,而且高昂的燃料费用带来的热水价格很难让业主接受;配备常规能源的单户热水器,不论用电费用还是用气安全问题,用户是一千个人有一千个哈姆雷特。而太阳能热水器免费热能,又具备无污染、安全的特点,因而受到业主的欢迎。
系统方案设计:多层住宅和跃层住宅采用每个单元为一个独立的工程式太阳能热水系统,在每个单元的屋顶布置集热器,每个系统分别独立给每个单元的住户提供生活热水,每个住户的热水用卡式热水表计量,各子系统与电脑主站之间通过低压电力线载波或无线载波的方式进行通信,整个小区采用一台电脑主站进行监控,由物业公司进行统一管理。而联体别墅采用单户分体式太阳能热水系统,由每个住户自行管理。在补热配置方面,系统采用电加热方式,除单户分体式太阳能热水系统外,为了最大限度利用太阳能,同时保证全天候供热水,可以为每个系统配备两个蓄水箱,其中较大的作为太阳能集热储水箱,另一个作为供水箱。并由电能定温补热。这种补热模式的优点是:当日照充足时,太阳能集热储水箱温度高于设定温度,热水只通过供水箱供给用户而无需电补热;太阳能集热储水箱温度低于设定温度,热水通过供水箱由电加热补足所差热量,保证用户使用的热水温度不变。太阳能不仅可提供生活热水,如采用光伏电池,还可为建筑的照明系统提供电源,现已在各种建筑中广泛使用。
四、建筑物节能设计
(一)外墙保温隔热节能设计
冬季通过外墙散发的热量,约为建筑物总散热量的20%,夏季通过外墙壁吸收的热量约为建筑物总吸热量的30%,因此,外墙采取保温隔热措施非常重要。外墙应采用传热系数小、蓄热能力及强度较低的砌块墙体,如加气混凝土砌块;或采用新型节能复合墙体材料,使建筑物外墙热工性能满足规定的节能标准。如外保温、内保温、夹心保温和内、外混合保温。推荐采用外保温技术,因为无论从保温效果还是从外墙饰面安装牢固度和安全性考虑,外保温都是最好的外墙保温方式。据有关资料,采用该技术,可使外墙传热系数降低到0.5W/m2.℃。
(二)阻断热桥节能设计
热桥是热量传递的捷径,不但造成相当大的冷热量损失,而且会有局部结露现象。因此在设计施工时,应当对嵌入墙体混凝土梁柱,预制板接缝、外墙角、檐口、勒脚、外门窗、阳台板、突出圈梁及构造柱等位置采取保温隔热措施,将其热桥阻断,达到较好的保温节能效果。
(三)屋面保温隔热设计
屋面能耗在围护结构总能耗中占有相当的比例,因此应当重视其保温隔热效果。屋顶应采用高效保温隔热屋面,一般而言,屋面的传热系数小于外墙的传热系数,可根据屋面的形式,选用不同的保温材料,其传热系数、热惰性指标应满足当地规定标准;也可采用架空形保温屋面或倒置式屋面等方法达到提高屋面保温隔热性能的目的。与此同时,有条件的可采取屋顶绿化屋面、蓄水屋面、浅色坡屋面等措施来降低夏季太阳辐射热,以达到节能效果。
(四)外门窗系统节能设计
外门窗是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,其保温性能和气密性能对采暖能耗有重大影响,是墙体失热损失的5倍~6倍,因此应该是节能的关键部位,是改善室内热环境质量和提高建筑节能的重要环节。为了减少外门窗能耗,根据当地具体情况,可以通过提高门窗的气密性、采用适当的窗墙面积比、加窗玻璃层数、采用百叶窗等措施来提高门窗的保温隔热性能。
(五)遮阳设施节能设计
遮阳设施设计,应根据不同地区的具体情况而定。建筑遮阳是传统的节能技术,通过降低太阳辐射过热和眩光改善室内环境气候,提高室内热舒适性和视觉舒适性,最终达到节能目的。遮阳设施分类方法很多,从安装位置分为外遮阳和内遮阳。
另外,要严格控制建筑物的体形系数。建筑物体形系数为建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数越大,外表面积越多,热损失也越大。
住宅小区建筑规划与节能设计,应注重以人为本和以可持续发展为设计原则,应强调人与自然协调,使其与生态环境保持平衡关系,尽量采用自然生态型的方式节能。需要特别注意的是,生态节能建筑不能简单复制,要因地制宜,绝不能照搬盲从,如果不加分析的生搬硬套,非但浪费大量的财力物力,而且达不到预期的目的,反而会适得其反。
参考文献:
[1]仲伟权.浅析节能住宅存在的问题与思考[J].住宅科技,2005(12):32―34.
关键词:建筑节能 规划设计 能源损耗
1、规划设计对建筑节能的直接影响
建筑工程设计是建筑节能中的一个关键部分,在整体设计中,应合理设计建筑结构的热工性能,充分利用可再生能源,最大限度减少建筑的能源消耗, 因此在整体规划设计方案上,需从根本上对能源材料进行合理规划,充分利用,在建筑规划设计中最大程度实现节能、低碳。
此外建筑工程设计还是一项跨行业工作,建筑设计作为其中的关键部分,必须通过合理的设计理念对建筑进行优化,以减少各项能源在整体工程中的消耗,争取用有限的能源消耗来取得最大的经济效益。因此,需要设计师结合整体情况来设计最合理的方案,采用最有效的方法,实现最有效的建筑节能。
2、建筑规划设计中实现建筑节能的规划方法
2.1整体规划模块的节能设计方法
建筑整体的外部环境是整体规划之中的重点和关键,因此在设计整体和外部环境的时候,建筑师应与能源分析专家、环境学家、设备师和结构师协商,在整体设计过程中,根据自然环境的特点,进行合理设计规划。由于建筑物的不可移动性和固定性,可以创造有利于节能的人工环境,在保证建筑物质量和功能性的前提下,适当平衡和调整人工环境和自然环境,达到节能的设计要求。
提倡建筑节能首先应该从规划节能方面着手,规划节能对于居住建筑尤为重要。太阳辐射和风流是影响建筑周边气候环境及建筑整体舒适性最重要的两个因素。因此, 规划节能的主要方向是降低太阳辐射、增强建筑的空气流通性,所以建筑的朝向、间距以及建筑之间的排列组合是规划节能设计的重点。首先,建筑的主要朝向应顺应当地夏季的主导风向,以便空气流通,增加居住的舒适性。
作为南北朝向的建筑物,在夏季所受到的太阳辐射比东西朝向的建筑物要多,可以节省夏季空调的用量;在冬季来临时,建筑物受到的太阳辐射刚好与夏季相反 恰好节约了建筑保温取暖方面所需的能源消耗。另外居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果,以有利于居住区内的自然通风,因此居住建筑的间距可在满足当地规划部门的规定间距基础上适当加大, 因为过近的建筑间距会减少建筑物与空气之间的热交换,不利于节能的理念和居住的舒适性, 因此规划师应在整体设计中合理安排,优化节能设计,同时监管部门在施工过程中要实行有效的监管。
2.2单体规划模块的节能设计方法
除了建筑整体的外部环境外,建筑设计朝向对建筑节能的影响也非常大,因此在设计中要充分考虑到太阳辐射及风向对建筑物的影响,建筑物的朝向应以节能为前提,增加建筑物在冬季所吸收的太阳辐射,减少在夏季所受的太阳辐射,在季节上减少了制冷和采暖的成本,达到了节能的要求。此外朝向的设计还应注重空气流,从以往的建筑物节能经验来看,南向是适合我国各地的最佳朝向,但由于建筑设计时受多方面因素的考量和制约,无法全部采用南向,因此因地制宜合理确定建筑朝向,是最实用和恰当的选择。另外建筑体形系数是节能建筑设计特别要重视的问题。在具体的设计过程中要合理确立建筑物造型,尽量减少凹凸面和护面积,避免外形过于复杂导致体形系数增大。给体形系数一个标准规定的范围, 以减少建筑能源损耗,达到节能目的。建筑师应对空间进行合理的安排划分,在保障保温取暖、空气流通性、充足光源等条件的前提下,合理设计,最好可南北通透,使空间达到节能舒适的要求。
另外屋面和外门窗方面也可进行充分的节能设计,屋面节能可通过加设隔热保温层、通风层或采用种植隔热屋顶等方式,也可采用坡型屋顶,利用阁楼来通风散热。通过隔热保温层阻挡屋面吸收的太阳热辐射向室内传导,架空型屋顶遮阳板阻隔太阳热辐射, 并把所吸收热量通过通风空气间层转移到空气中。在屋顶上种一些植物遮挡太阳热辐射,并实现太阳热辐射的资源性转化。外门窗系统节能设计:外门窗作为建筑物最容易吸收和损失热量、热感应最敏感的部位,其保温性能和密封性能是墙体失热损失的5~6倍,因此是节能的重中之重。为了减少外门窗的能源损耗,可根据当地的具体情况,通过提高门窗的密封性、采用合理的窗墙面积比例、增加窗玻璃的层数、采用百叶窗等措施来提高门窗的保温和隔热性能。
2.3建筑构件、材料与新能源的节能设计
随着社会的发展,科技的进步,越来越多的新型材料和能源进入建筑市场,并被广泛应用于建筑工程中,这些材料的进入和技术的运用,最大程度地减小了建筑过程中的能源消耗。例如新型的外墙保温材料,不但造价低廉,且保温效果卓越,被广泛应用于墙体,楼板和屋面上,达到了节能的效果。再如被大众所熟知的绿色能源太阳能,作为天然环保的最佳节能能源,分布广泛,可再生,取之不竭,成本低廉,且安全洁净。在我国、青海等西南一带,总辐射量和日照时数在全国遥遥领先,具有丰富的太阳能资源。太阳能充分利用后可以为建筑物提供大量暖、热、电等日常所需能源。在我国北部,利用太阳能采暖可达到60%~7O%,为平均每平方米建筑面积每年节约了20kg~4Okg标准煤,产生出良好的经济效益和社会效益。在整个建筑物的热损耗中,门窗缝隙空气渗透的热损失占20%~30%,因此,门窗围护结构也是节能的一个重点部分。门窗节能可从减少渗透量、传热量、太阳能辐射三个方面着手。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换,可采用密封材料增加门窗的密封效果。减少传热量的关键是防止室内外温差的存在而引起热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成,要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用,增大窗户的整体传热系数以减少传热量。塑钢门窗不仅可以防止噪音污染, 隔声功能显著,另外防雨水渗漏能力也极强,空气渗透量很小,更重要的是塑钢门窗的导热系数极低,隔热效果优于铝材1.25倍,在采暖和制冷上,能耗要减少3O%~50%,室内空调启用次数减少,耗电量也随之减少。
3、结语
总体来讲,建筑节能不但是一项复杂的、全方位的、综合性的系统工程,也是一项长期而艰巨的任务。随着能源的日渐匮乏,全球尤其是我国的可再生能源正在迅速减少,因此,建筑节能在建筑规划设计中的地位和影响越来越重要。为了从根源上降低能耗,不但需要设计师在设计中大胆创新,勇于尝试,积累经验,不断突破,另外还需要有关部门加强监管,严格把好建筑节能设计关,制订相关的法规和政策严格施工管理,从各个方面着手,努力降低能源消耗,注重环保、低碳与可持续发展的观念,有机地平衡能源损耗和经济效益之间的关系,使节能降耗在不影响建筑物质量和功能性的前提下,发挥最大和最有力的效果,努力创造出低成本高效益的节能型建筑。在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合,使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则。
参考文献:
[1]邓爱英.浅谈建筑节能与建筑规划设计[J].山西建筑,2011 (3) .
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关键字:规划 单体设计 节能 绿色
中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
前言
建筑领域,城区的规划和建筑单体的设计欠缺考虑,从而导致在后续的使用中高能耗现象愈发严重,浪费能源,影响节能。在上述情况下,建筑设计及规划的节能研究显得十分必要。
建筑规划
住宅规划设计应从建筑选址、建筑布局、外部空间设计、建筑朝向、建筑间距、冬夏季季风主导方向、太阳辐射等方面进行整体化、系统化研究,分析构成寒冷地区气候的决定因素,通过建筑的规划布局对自然因素进行充分利用、改造,形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。
一、建筑选址
1向阳建宅
在限定的地块内,住宅基地应选择在向阳的地段上,比如平地或南坡,为争取更多日照提供先决条件。
2避免霜洞效应
寒冷地区冬季冷气流容易在山谷、沟底、洼地等凹形地形聚集,形成“霜洞”,甚至会形成经常性的强冷气流,导致微气候恶劣。因此在选址时,应尽量避开这种凹形区域。
3避免辐射干扰
大面积的玻璃幕墙在夏季会反射大量的阳光辐射,从而造成局部地块夏季热负荷增加。所形成的光污染,也会干扰住户的正常活动,不利于身心健康。因此,选址应尽量避开上述区域,并运用绿化等手段削减其影响。
二、建筑布局
1合理争取日照
住宅的日照是最为重要的物理环境指标之一,国家对此有明确的规定。规划设计中常常采用日照间距系数的方法配合卫生视距等具体要求进行控制。在设计中,我们可以通过日照软件对规划设计进行初步测算,为设计提供了有力的技术支持。在实际的模拟中发现,板式住宅长度过长、布局不规则,高层点式住宅布置过密时,日照间距已不能作为衡量标准,采光不利,甚至不能满足基本要求。
2避风与通风
我国季风气候明显,寒冷地区中除新疆南部,大多数为典型的季风气候,冬季以西风、北风为主,夏季以东风、南风为主。在微气候营建中主要考虑冬季防风兼顾夏季通风。
三、建筑朝向
影响住宅建筑的朝向的众多因素当中日照和通风为最主要因素。而这两种因素与地理纬度、地段环境、局部气候特征等条件息息相关。所以选择建筑朝向就需要因地制宜。
目前东北地区建筑中“坐北朝南”似乎已成为良好朝向的标准。然而良好朝向的选择因素有:
(1).冬季有适量的阳光摄入室内,夏季减少太阳直射室内和早晚直射外墙面。
(2).冬季避免冷风,夏季通风良好。在实际运用过程中,应当根据日照和太阳辐射情况将住宅的基本朝向范围确定后再进一步核对季节主导风。单栋住宅来看希望建筑与风向垂直最为有利,但从整个建筑群看,希望建筑与风向偏一定角度,让整排房都获得良好通风效果。根据上诉所说的两个方面选择适宜的当地的住宅的朝向。
四、外部环境设计
外部环境设计主要是指下届面的设计。外部环境设计在一定程度上可以有效低于冬季冷风侵袭,减少住宅单体的热损失;有效降低有高强度开发引起的夏季“热岛”现象,降低住宅的护结构的温度,同时为居民提供比较舒适的室外活动场地。因此合理的外部环境设计是住宅规划设计的重要组成部分。
1利用绿化冬季防风
在实际设计过程中可以发现仅靠建筑布局改善风环境是非常困难的,必须与其他手段配合。绿化防风布局灵活,又能美化环境,提高居民生活质量。合理的绿化设计往往可以做到一举数得。
2利用绿化水面等夏季放热,根据实际经验常见的方法有:
2.1室外地面尽可能采用透水,半透水材料。不透水材料表面尽量采用浅色或反射率较低的地面材料。并且尽可能的提供遮阳以供居民室外活动。
2.2室外绿化应注意植被的风适度,将数目、草地与水景设计有机结合。室外绿化设计是小区设计的重点。植物物种的多样性能更好的发挥其生态功能。夏季绿化减少住宅吸热方式主要有高大乔木遮阳或爬藤类食物覆盖建筑表面。较大面积的草坪及灌木则对局部渗透和潜热的影响明显。建筑绿化可采用“多层次绿化”分别对底层、地面层、中层、墙面、屋顶等多个层次进行不同的绿化设计。
2.3水面的应用
人类对水的亲近感是与生俱来的,因此很多小区都以水体作为重点。形成一定规模的水面在蒸发过程中会带走大量的热量,位于水面附近的住宅可以直接收益。但值得指出的是我国寒冷地区基本都处于缺水地区。所以利用自然水面或采用中水为景观用水是比较合适的。
建筑单体节能设计
五、建筑体形系数
建筑体形系数是建筑物解除大气室外的表面积与其所包围体积之比。建筑的体形系数越小,其能量流失越小。因此建筑的设计在寒冷地区宜采用简洁规整的形体和表面,因为错接和点式建筑都会将大面积的外界面,造成热量损失。我国的建筑节能设计标准对于住宅的体形系数做了明确的规定,超过0.3的住宅单体会对节能带来较大的负面影响。耗能情况与体型系数并不是呈简单的线性关系,而是与气温、日照、朝向、维护结构等多方面的因素息息相关。
1平面设计
建筑平面的合理设计需要控制平面的凸凹,节点,特殊部位采光保温,进深的合理性等等。
1.1凸凹变化
一般受到气候影响,南方下热冬暖等地区多考虑通风散热,建筑平面灵活变化多,但在北方寒冷地区则不宜有过多的凸凹,否则会是外墙面积增大,增加耗能。
1.2特殊部位采光和冷桥处理
设计应充分考虑和利用向阳的墙面,使阳光得到充分的采集和利用。另外建筑的冷桥应加以重视,防止冬季的热量沿冷桥散失。
1.3进深选择
建筑的进深也是受到多方面因素的影响,地域,日照,气候等。南北方目前的建筑尤其是住宅进深不进合理,理论上进深由8米增加到14米,建筑采暖指标降低11%―33%。所以要综合考虑采光,通风和节能的相互关系进行定位。
2空间设计
空间的设计准则是要综合考虑一下几点:a.室内环境舒适度和可用度;b.视觉艺术效果;c.过渡空间的设置;d.物理参数的考虑。在这些之中,后两项都和节能息息相关,过渡空间会影响内外空气的接触,从而影响节能。而物理参数则更加直接的关系到日照通风等方面的节能问题。
3通风设计
3.1人工通风
这个通风方式大家司空见惯,风扇,空调,排气扇,再加上房间的门窗通风口,则组合成为人工通风的标准通道和流程。
3.2自然通风
自然通风是建筑单体设计中重要的绿色手段之一,它包括热压通风,风压通风。
3.2.1风压通风
风压通风具有风力大,通风效果明显的特点,但是受自然风的影响很大。在建筑物的迎风面上会产生正压,在建筑物的背风面上会产生负压,建筑物通过开窗使正负压之间形成通路,就会产生通风。
3.2.2热压通风
热压通风的效果与空气的温度差和通风口的高差有关,通风口的高度差越大,通风效果越好。另外,加大室内外温度差也有利于改善热压通风的效果。
4遮阳
虽然经过平立面设计,朝向布局的安排,随着季节变化,太阳的位置和角度变化,总会使固定的建筑产生一定的节能制约,因此遮阳作为一种建筑附加物甚至是灵活转化变动于建筑之上的部件,得到了广泛的应用,也取到了很好的节能效果。遮阳的作用包括冬季的积极采纳阳光和夏季的阻挡阳光.
5表皮处理
双层幕墙正逐渐成为节能建筑外墙处理的一种趋势。双层幕墙可以形成一个空气层有利于提高外维护结构的保温隔热性能。另外,也有将空调与空气层相结合的做法,利用双层幕墙的空气层形成室内温度的保护层。
六、结语
关键词:建筑施工;碳排;节能;环保;规划
中图分类号:TU7文献标识码: A
1建筑施工阶段碳排分析
1.1施工阶段碳排的来源
在建筑施工阶段碳排的来源有很多:直接排放,如燃料的燃烧;间接排放,比如电力及蒸汽的使用;其他间接排放,即含碳物质通过其他途径排放出来。在建筑施工时,往往由于器械、仪器的不当使用所导致的碳排增加是相当普遍的,建筑材料和建筑工序的不当等因素也会导致碳排的增加。因此,可以说完全地杜绝碳排是不可能的,只有最大限度地减少碳的排放数量才是合理的。
1.2节能减排的意识薄弱
在建筑施工阶段,之所以会产生很严重的碳排现象,很大一部分原因是节能减排的意识薄弱所造成的。对于建筑施工者而言,他们最关注的是建筑设施本身的安全性和可靠性,对于材料的浪费现象和碳排现象不太关注。缺乏起码的意识就很难把节能减排真正落实到行动中去,往往会造成一味追求速度的局面,无法真正地以建筑施工为根本,缺乏责任感。这样就容易造成施工阶段的材料浪费,必然会造成很严重的碳排现象。
1.3建筑设计不合理导致的碳排增加
建筑设计的不合理是造成碳排增加的根本来源,建筑设计总体规划不到位往往会造成建筑施工的效率低、步骤的错乱、目的性差的现象。这样缺乏正确的建筑设计方向就会造成碳排的增加,所以可以说建筑设计总体规划的合理与否在很大程度上决定了碳排量的多少,也关系到建筑施工的质量。只有健全相关的建筑设计规划才能够从根本上解决这一问题。
2影响建筑施工阶段碳排量的因素
2.1总体建筑规划
缺乏统一、明确的建筑设计规划是造成碳排的根源所在,要关注建筑设计的每一个细节。例如建筑的朝向、采光、外窗的气密性和可开启窗面积、通风以及绿化等因素,把整个建筑设计的布局进行整体的规划是很重要的。一个合理、明确的规划往往会顺利地实现整个工程的目标,把复杂的问题简单化,这样直接影响到工程的碳排数量。然而,现今的建筑施工往往都是走一步说一步,每天的工作目的都不够明确,缺乏统一的规划,这就导致施工团队纪律性不够严明,碳排增加是常有的现象。
2.2施工材料的控制
在很多的建筑团队,施工材料的控制不到位现象是相当严重的,施工材料控制不好就很容易造成碳排的增加。在建筑施工的过程中,施工材料的控制在很大程度上关系到了碳排数量的多少。比如墙体隔热材料、门窗材料、外墙装饰材料、隔热材料等等,对其数量和质量都要有明确和严格的控制。在这些材料的使用前要进行严格的检验,对其性能、抗腐蚀效果、规格、品种等要进行检测。要选择质量上乘的建筑材料,才能够减少材料的损耗,进而减少含碳物质的排放。
2.3施工的工序
建筑工序是建筑施工阶段应考虑到的问题,所谓的建筑工序不仅仅是要按照一定的顺序进行施工,更要保证严格地按照相关的设计要求和相关规范进行施工,对每个步骤进行严格地控制。墙体砌筑、门窗安装、外墙抹灰及贴面施工、屋面施工、通风与空调节能施工等各个环节都是紧密相连的,要把每一个工作步骤都严格地控制好才能够从根本上实现建筑施工的节能减排。把每个步骤严格地做到位,比如从材料选择—材料进场—材料报验—现场抽样送检—送检合格等,一系列的步骤其实都是紧紧相连的,施工的工序对于整个施工阶段是至关重要的。
3如何做到建筑施工阶段的节能减排
3.1 增强节能减排的意识
增强建筑施工阶段的节能减排首先要增强节能减排的意识。对于建筑施工人员来说,过分的含碳物质的排放、呼入大量的含碳气体在很大程度上会影响个人的身体健康,同时也会浪费大量的材料。节能减排是我国社会发展需要长期遵守的方略,是建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求,也是人与自然和谐相处的根本所在。善于通过节能减排的倡导来进行自我约束,节能减排,从我做起,把这些要求一点一滴地落实到具体的施工建设之中去,只有这样才有可能减少含碳物质的排放,提高建筑实施的质量。
3.2 制定建筑规划,按照顺序进行施工
在建筑施工阶段要把建筑规划完全地统一起来,站在一个高度进行建筑的统一战略规划,建筑节能、环保及室内环境污染控制设计、施工材料、施工工序以及整个工程的检测和验收,都要严格地按照要求来执行。在验收阶段必须要严格按《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007进行施工,按照进场验收、进场复验、见证取样送检、现场检验和验收的步骤来进行,提高验收的效果和精准度。完整的战略设计规划是做好工程的前提和根本,也是检查一个团队时候合格的标准,也决定了节能减排的效果。
3.3管理者加强管理和监督
有效的监督和管理对于整个建筑施工阶段是至关重要的,要严格地对管理费用支出进行权衡和管理,厉行节约,同时要建立相关的节能减排倡导激励机制,以此来约束施工的资源浪费现象。作为领导要起到带头表率作用,减少费用支出,把浪费资源纳入团队的考核机制中去。组织领导团队工作,下设相关的小组进行督促和管理,这样通过外在的约束力量来控制碳排数量,做到真正意义上的节能减排。同时要以节约型的工程为榜样,号召大家学习,这样对于项目成本的减少有很大的帮助,必然能够对于节能减排进行严格有效的控制。
4 结语
碳排控制是建筑施工阶段最重要的任务之一,想要有效地进行碳排的控制,最重要的就是首先要认清碳排的来源,分析影响碳排的因素,进而进行合理的管理和控制。增强建筑施工的节能减排意识,制定建筑规划,按照正确的顺序进行施工,同时相关的管理者要加强管理和监督,形成有效的激励机制,这样才能够进行有效的碳排控制。
参考文献
[1] 伍晏、周以大:低碳经济与建筑施工新技术的推广应用[J];《建筑施工》;2008.(11)
[2] 袁莹:建筑施工中的节能减排技术[J];《城市建设理论研究(电子版)》;2013.(23)
[3] 李策:建筑施工中的节能减排技术[J];《城市建设理论研究(电子版)》;2013.(24)
在全球的环保主题下,我国在节能减排方面刻不容缓,一直坚持不懈。一款能帮助个人记录自己的节能减排行为,和刺激个人节能减排的碳排量控制工具显得尤为重要。针对此,笔者团队设计了一款基于ios平台的节能减排碳排量控制工具,主要通过记录用户的节能减排行为,以积分换碳币再换奖励的制度,激励用户节能减排。该工具针对改变完善现有一些环保类手机应用的功能,主要是知识普及或者分享交流,并结合环保、金融、电商、互联网等几个方面,使学生群体或者个人群体更有动力去进行节能减排行为,并且促进环保行动,改善社会环境,呼吁社会节能减排。
一、研发背景及意义
1.1研究现状及趋势
随着金融行业的发展,从一开始的企业碳排放交易,到《京都议定书》中定义的碳金融概念的产生,到现在包括兴业银行、光大银行在内的两家银行推出低碳信用卡,碳金融理念可谓逐步深入人心。但是目前有关低碳排放的金融类产品在我国是很少的,只有少数银行推出类似低碳产品,例如兴业银行、光大银行在内的两家银行推出低碳信用卡等。可以讲,适用人群数量相对我国人口来说依然是少之又少,并且目前该两款低碳金融产品针对的目标群体依然是企业或团体,极少针对个人。尽管各个政府部门、各大金融机构、商业企业等都在利用各种方式大力推动人们的环保行为,但是效果却不尽人意,比如碳普惠平台。碳普惠平台是最具影响力的低碳经济官方门户,推动低碳产业、低碳生活、低碳城市及低碳技术、低碳融资、低碳项目,并鼓励大众在日常生活中要尽力减少能量的消耗,从而降低二氧化碳的排放量,减少大气污染,减缓生态恶化。尽管平台在多方面鼓励人们节能减排,但是,根据平台给出的数据,平台会员约为一万人。这个数量相对其他公众平台来说是比较少的。而且很明显,该平台的合作商家、活动、统计规则等其实是简单而又少数,不能起到很好的激励每个人节能减排的作用。而在我国,像碳普惠这样的低碳平台只有少数,更不用说应用软件。目前国内外开发的节能减排应用工具的数量都非常少,像国外Pollution、Green me等一些环保类软件,都是简单的以知识普及和分享交流为主的应用软件。而本工具则是结合节能减排和金融产品的助手式软件,除了帮助个人记录自己的节能减排行为,还有刺激个人节能减排的功能。
1.2研发意义
为激励个人的节能减排行为,促进社会节能减排意识的养成,通过结合节能减排和金融产品的助手式软件,帮助个人记录自己的节能减排行为,还有刺激个人节能减排的功能,“让节能减排,从我做起”。响应我国“十二五”节能减排发展规划,响应全球节能减排发展趋势,积极迎合环保应用软件发展趋势。
二、设计方案
该工具的原型使用mvc框架进行结构化设计,使用UIkit框架进行界面的搭建,后台拟使用coredata数据库进行数据的持久性储存开发流程可以简单的概括为应用规划、架构设计、界面设计、数据操作与存储、业务实现以及页面跳转。该工具具体需要包含六个功能。
排碳量和减碳量计算的智能统计功能,包括衣、食、住、行、用等多个方面。排碳量:其中衣包括购买衣服件数、洗衣用品使用量;食包括吸烟数量、喝白酒数量、喝啤酒数量、肉类消费、粮食类消费;住包括用电、煤气、天然气、燃煤、集中取暖、装修用品;行包括飞机、火车、轮船、地铁、公共汽车、低油耗小轿车、中油耗小轿车、高油耗小轿车;用包括塑料袋使用量、纸制品、一次性筷子;减碳量:步行里程、骑自行车里程、使用环保袋次数等等。资讯推送功能。进入app会请求用户是否进行定位,在app首页会有大学城公共自行车点,公交车站的地图,点开可查阅离自己最近的站点。还有当天大学城的PM2.5值和天气。并且在软件的首页,设有经过专业筛选的环保新闻推送窗口。环保知识普及。采取知识问答冲关的的形式,普及环保知识。同时,及时推送环保相关的新闻。个人成长计划。用户注册账号后,会有属于自己的一个环保成长计划。用户可以每个星期给自己安排需要参加的环保活动或者需要达到的节能减排指标,每完成一个任务,会给用户以积分形式累积,之后可换取碳币。当达到累积积分为一定数目后,会有一个荣誉称号。换物栏目中的部分商家可能会对所出售的低碳商品设置购买权限,比如要拥有哪个荣誉称号的用户才可以购买。除此之外还包括特色活动,有换物、众筹、拼车、其他活动等四个部分。其中,换物是指当用户积累一定碳币之后,可以用碳币去换取一些低碳产品,这些低碳产品由合作商家提供。又或者可以换取公共自行车的租用权等等。当然,如果碳币不够,可以换折扣券,然后用折扣券购买低碳产品。众筹是指学生团队或者社团等组织或学生个人有关于环保的创新想法或者环保活动,希望通过众筹募集资金。拼车是指统一出发点到同一目的地的两个用户拼车活动。其他活动是指其他一些由学生或组织发起的环保活动,希望征集参与者。当然,活动时会通过系统审核,也会标明时间地点等详细信息,还有是否属加碳币活动。
三、未来效益