节能建筑设计要点

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摘 要:近年来,我国建筑业迅猛发展,建筑设计上应按照建设节约型社会的要求,把建筑节能作为设计的主导思想,使人和自然更加和谐,为国家实施长远发展创造良好的条件.

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1.前言

节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法,对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后,设计出的低能耗建筑,其主要指标有:建筑规划和平面布局要有利于自然通风,绿化率不低于35%,建筑间距应保证每户至少有一个居住空间在大寒日能获得满窗日照2小时等.

2.节能建筑设计要点

2.1自然条件

地区自然条件特征包括太阳能辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风与平均风压、雨雪量等要素.这些要素是我们节能设计需要注意的“自然条件”.此外,还需注意区域的“微环境”,如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等.

2.2通风

良好的自然通风,既有利于改善室内的热舒适程序,也可减少开空调的时间,降低建筑物的实际使用能耗,因此在建筑单体设计和群体总平面布置时,考虑自然通风是十分必要的.可现在有的楼盘本来自然通风良好,却将南向平台用玻璃密封起来,形成所谓“阳光房”,阻断自然通风,是达不到建筑节能设计标准要求的.

2.3建筑物朝向

朝向对建筑能耗的影响,除了通风之外,还有太阳辐射.太阳辐射得热对建筑能耗影响很大,夏季太阳辐射得热增加制冷负荷,冬季太阳辐射得热降低采暖负荷.总之,由于太阳高度角和方位角的变化规律,南北向的建筑夏季可以减少太阳辐射的热,冬季可以增加太阳辐射的热,是有利的朝向.在规划条件允许的情况下,应该优先采用南北或接近南北朝向,尽量避免东西朝向.经计算若将南北朝向的建筑旋转90°成为东西朝向,其建筑的能耗会增加一倍.

2.4合理控制体形系数

建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比.体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著,体系形数越小,单位建筑面积对应的外表面积越小,护结构的传热损失就越小.从降低建筑能耗的角度出发,应将体形系数控制在一个较低的水平上.但体形系数不只是影响围护结构的传热损失,它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关.体系系数过小,将制约建筑师的创造性,造成建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能.当然,我们也要避免片面追求怪异、表面积过大的建筑造型.因此,在考虑节能设计时,建筑平面外形不宜凹凸太多,力求完整,避免因凹凸太多增大而提高体形系数.在所有几何形体中,球面体体形系数最小,同等条件下能耗最低.

2.5正确控制窗墙比

住宅建筑围护结构中热工性能最薄弱的环节是窗户.一般而言,窗户的保温隔热性能比外墙差很多,夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多得多,窗墙面积比越大,则采暖空调的能耗也越大.窗墙比就是建筑外窗总面积与护墙体总面积之比值.由于护墙体的热工性能比玻璃窗户要好.尽管外窗面积比外墙面积要小得多,但通过外窗得失热量却占护结构得失热量的40%左右,因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比.

2.6外窗的保温隔热

从节能的角度出发,窗户的保温隔热设计必须予以足够的重视.首先要考虑窗户本身的保温性能,窗玻璃和建筑外部的遮阳措施,其次还要保证窗户的密闭性能.通过窗户的传热有两部分,一部分是室内外的温差引起的传热,另一部分则是太阳辐射直接透过窗玻璃进入室内.使用传热系数小的窗户,可以减少温差传热.并尽量减少通过玻璃直接进入室内的太阳辐射.窗户外部的遮阳是效率最高的一种遮阳措施.干燥地区对通风要求比较高,同样大小的窗洞口,平开窗的通风面积比推拉窗大一倍,而且平开窗的密闭性能比推拉窗更容易有保证,因此,多层住宅宜采用平开窗.设计外窗时可选用单层或多层中空或低辐射玻璃和经热断桥处理的门窗型材,同时加强窗墙间、框扇间的接缝气密性设计.

2.7外墙的保温遮阳

由于外墙在整个外包面积中占的比例最大,所以对传热的影响也最大.在高温地区外墙不仅要考虑冬季的保温性能,也要考虑夏季隔热,还应适当考虑墙体的热稳定性.在传统墙体的基础上增设一层聚苯乙烯硬质泡沫塑料板或胶粉聚苯颗粒砂浆,组合而成多层复合墙体,是提高墙体保温隔热的重要措施.这种墙体的优点是保温层和承重层分工明确,传统的墙体承担承重的任务,高效保温材料承担增大热阻的功能.由于高效保温材料的导热系数非常小,增设几厘米厚的保温层就可以极大地提高墙体的保温性能.多层复合墙体的保温层的位置对墙体的保温性能也有很大的影响,其布置方式不外乎是:在承重层内侧(内保温)、在承重层外侧(外保温),在结构中间(夹心保温)等三种,每种方式各有它的优缺点.外墙体遮阳,主要用于热工性能要求更高的墙面,在保温层外侧设计钢结构支撑体系,干挂板材,可以遮挡夏季阳光直接辐射到墙体,同时后侧流动的空气层能迅速带走热量,起到很好的遮阳隔热效果.夏季外墙表面对太阳辐射热吸收的强弱也是一个值得关注的问题,表面吸收的太阳辐射热越多,墙面温度就越高,通过墙体传向室内的热量也就越多,墙体采取浅色外饰面或垂直绿化措施,就可以反射掉相当大一部分太阳辐射.

2.8屋顶的保温隔热

在夏季,太阳辐射强度大,屋顶外表面温度最高达到60～80℃,顶层室内温度受其影响会提高2～4℃.屋顶在整个外包面积中占的比例不大,但对顶层房间而言却是比例最大的围护结构,而且水平面的太阳辐射也远大于垂直墙面.在冬季,屋顶对外散失热量,又增加了室内的空调热负荷.因此,我们应鼓励外墙和屋顶采用薄抹灰膨胀或挤塑型聚苯乙烯板外保温等较高档的节能技术和产品,热工性能应突破标准的规定值.屋面隔热保温除采用倒置式设计外,蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的重视.