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有关建筑节能设计的文章
有关住宅建筑节能设计的体会
摘要:
建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。
在发达国家,适宜的室温已经成为一种基本的需要。
新疆作为我国北方采暖地区是属于福利型供暖,九十年代以前采暖用能及节能与用户经济利益无关,致使用户并不大关心建筑节能问题。
近几年住宅节能的重要意义已逐步受到建筑师重视,如何在住宅建筑设计中,更好地利用自然能源,提高住宅建筑中能源利用效率,则是建筑师需要探讨的课题。
近年来,随着全球能源问题的日益严峻和“可持续发展”理念在国内的推广,建筑节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。
许多发达国家先进的建筑节能理念、技术、材料,以及应用成果被介绍到国内,向人们展示了通过优秀设计和高新科技相结合所创造的优雅、舒适且节能环保的新型建筑发展前景。
但是,这些大量应用高科技的节能措施往往成本很高,一次性投入比较大,连发达国家目前也难以大规模推广。
我们还应当注意到,目前发达国家的建筑节能技术主要是针对当地的气候特点开发的,而这些技术本身也不是十分完善,在其他地区是否能达到预期的效果还没有十足的把握。
一、节能住宅的概念
随着能源危机的出现,越来越多的开发商开始重视节能住宅。
节能住宅需要通过对建筑的合理设计、合理选材,最大限度的把室内自然温度控制在人体舒适温度范围内,从而为居住者提供健康、舒适、环保的居住空间,降低建筑物的运行能耗。
北京锋尚在国内率先整合了欧洲先进的技术系统为一体,建造的高舒适度、低能耗住宅,达到了发达国家的居住标准。
其核心技术概括为八大子系统:
第一,混凝土采暖制冷系统。
该系统是将聚丁烯(PB)盘管预埋在钢筋混凝土中,夏季管中送20℃、冬季送28℃的水,能使室内温度保持在20℃-26℃的合适范围内。
第二,健康新风系统。
通过统一空气净化和冷热处理后新风经“下送上回”进入室内,无须开窗即可保持新鲜空气不断更换。
第三,外墙系统。
外墙采用欧洲标准加厚外保温方式,能有效阻挡冷热辐射和雨雪侵蚀。
外饰面采用干挂砖墙面,干挂砖幕墙与保温板之间有一个流动空气层,可以保持保温板的干燥。
第四,外窗系统。
窗采用德国SCHUCO断热铝合金窗和LOW-E低辐射中空玻璃。
第五,屋面及地下系统。
对屋面及地下墙体的特殊处理,保证了顶层和一层与标准层舒适度的均好性。
第六,防噪音系统。
通过外墙系统、ALULUX卷帘、楼板处理、同层后排水系统,防止来自室外、楼上、下水道的噪音。
第七,垃圾处理系统。
垃圾处理系统有中央吸尘、食物垃圾处理和可回收分类垃圾周转箱三部分组成。
第八,水处理系统。
小区设中水处理系统,将社区生活用水处理用于浇灌绿地、冲洗和补充人工湖水。
二、国外节能已成风尚:
在国外,建筑师采用多种形式和方法来节能:
(1)、资源回收利用:
日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。
除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。
全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。
这种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
(2)、新能源开发利用:
德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。
房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。
房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。
当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。
它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。
三、中国建筑能耗基本情况
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。
近年来我国建筑业得到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。
据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。
目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。
与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。
在能源的利用过程中,化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中,99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的,其中煤燃烧产生的占大多数。
燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%,CO2占71%,烟尘占60%。
由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家,每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二,预计到2020年,中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。
因此,中国对于全球气候变暖承担着重大的责任,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为关系国计民生的重大问题。
四、住宅设计最基本的节能意识:
新疆冬季严寒漫长,因此,住宅建筑设计中,主要空间朝向南,或向南偏东,或向南偏西,历来被认为是合理的设计,这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用。
在我国的大部分冬冷夏热地区住宅的总体规划和单体设计中,为住宅的主要空间争取良好朝向,满足冬季的日照要求,充分利用天然能源,无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计,是最基本的节能措施。
因此,我国现行国家标准《住宅设计规范(GB 50096-1999)》中规定“每套住宅至少应有一个居住空间能获得日照,当一套住宅中,居住空间总数超过四个时,其中宜有两个获得日照。
”在现行国家标准《城市居住区规划设计规范(GB50180)》中,规定了住宅的日照标准的最低时限。
五、节能设计思路
(一)建造内保温复合节能墙体
复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。
如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧,则称为内保温复合墙体。
1.墙体结构层:
系指混凝土现浇或预制品的外墙,内浇外砌或砖混结构的外砖墙。
以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。
2.空气层:
空气在0℃时导热系数为0024VV/(m·k)。
在25℃±5℃时为00256W/(m·k),即使在200℃的情况下仍有00:
384W/(m·k)。
由此可见,空气也是一种优良的保温材料。
因此,在建筑物中常用材料围成的空气隔离层,不但可以保温隔热。
而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能,因为一般外侧墙有吸水能力,而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。
可被结构材料吸入且不断向室外转移和散发。
3.保温隔热层:
这是节能墙体的主要功能部分,常用绝热材料可分为有机、无机金属等三大类。
出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。
此处选用挤塑型聚苯板(XPS)为保温材料。
4.保护层:
主要功能是防止保温层受破坏,并阻止室内水蒸汽侵入保温层。
出于防火、抗冲击和环保等方面的考虑,宜选用A级无机防火板为保护层材料。
5.饰面层:
由于A级无机防火板具有优良的表面亲和特性,所以各种饰面材料均可使用,选用的内墙涂料和粘贴瓷砖都有良好的效果。
结合各地的气候和地理环境,借鉴各方面成功和失败的经验,在优化组合的基础上开发的墙体内保温板,具有保温、隔热、隔音、防潮抗冲击、抗震、呼吸等功能,已在工程中应用。
(二)改善门窗性能
外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。
其节能措施有:
1、控制住宅窗墙比。
住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。
2、提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。
如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。
而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
3、改善住宅门窗的保温性能。
户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
4、设置“温度阻尼区”。
所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。
在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
(三)使用节能的绿色建筑材料
建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性,对降低建筑能耗起着至关重要的作用。
国内目前通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层,以改善热工性能。
这种方法虽然可以达到一定的效果,但各种高效保温材料价格不菲,而且其生产加工过程也会大量消耗各种能源。
因此,建筑节能不应当只着眼于建筑建成后在使用过程中的能耗,还应当从整体系统的观念出发,关注建筑全寿命周期的能源消耗。
从这个角度出发,建筑材料就不但要有出色的保温隔热性能,其加工生产过程也应当简单易行,节省能源。
位于美国加州霍普兰德山谷中的太阳生活中心(RealGoodsSolarLivingCenter,Hopland,California)创造性地利用稻草垛作为墙体材料。
其具体做法是先将稻草加压打捆,再把它们砌成墙体,然后在墙体上喷涂一种8~10cm的土质护面灰来代替水泥砂浆。
完成后的墙体不但具有良好的保温隔热性能,而且兼有较强的防火性,并且无毒无害。
无独有偶,美国建筑师塞缪尔·默克比(SamuelMockbee)设计的布赖恩特(Bryant)住宅也采用了类似的墙体做法,只是具体构造略有不同。
需要指出的是,这栋面积为79m2的住宅是建筑师无偿为美国阿拉巴马州黑尔县的一对贫困黑人夫妇而设计的,项目经费全部靠募捐筹集,十分有限。
建成后的布赖恩特住宅在各方面都达到了设计要求,并深受使用者的喜爱,他们给这座房子起了一个有趣的绰号——“干草捆住宅”。
实践表明,这种使用农业副产品作为建材的方法可以使多方受益:
农民因出卖稻草获利,建造方可以减少材料造价,节省建材能源开支,燃烧秸秆所产生的温室气体也大大减少。
由此可见,创造性地采用新型建材往往可以变废为宝,减少污染和能源浪费,从而达到一举多得的效果。
新型建材的思路可以是废物的升级利用,当然也可以是科学上的合成,但如果加工处理过程中的能源消耗过大,或工艺过于复杂,也会得不偿失,这一点应当引起注意。
(四)充分利用太阳能资源
太阳能作为一种天然的洁净能源,也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。
从近年来的能源使用和发展情况来看,煤、电、油的供应紧张已经不容忽视,太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”发展。
特别是太阳能热水器经过20年的发展,产品的生产研发技术日臻成熟,越来越受到消费者的青睐。
另外,从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看,太阳能热水器也具有较大的成本优势。
然而由于各方面原因,目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主,存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。
要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内。
如果太阳能热水器能够充分加以推广应用,就可以大大节省常规能源,也是建筑节能的发展方向。
六、总结
总之,只要按照节能新标准严格把好节能设计关,监督好施工节能用材关,就能有效提高居住建筑节能效率,降低建筑能源耗费,节约居家生活成本,为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅,为国民经济可持续发展做出贡献。
有效地节约土地和能源,是中国可持续发展的战略。
将建筑热工技术与恰当应用新材料、新构造相结合,搞好节能建筑设计和施工,促进建筑节能和利用自然能的进一步发展和建筑热功能的进一步改善,是我国建筑工作者进人21世纪的重要任务。
成熟,越来越受到消费者的青睐。
另外,从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看,太阳能热水器也具有较大的成本优势。
然而由于各方面原因,目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主,存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。
要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中,在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置,特别是在厨房卫生间内。
如果太阳能热水器能够充分加以推广应用,就可以大大节省常规能源,也是建筑节能的发展方向。
(转载)
统计数据表明,中国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的27.8%。
而建筑最大的耗能点是采暖和空调,据悉,我国在采暖和空调上的能耗占建筑总能耗的55%。
据介绍,我国城乡既有建筑达430多亿平方米,数量如此之巨的建筑中,最乐观估计,达到节能建筑标准的仅占5%左右;即使是新建筑,也有90%以上仍属于高能耗。
与气候条件相近的发达国家相比,我国每平方米建筑采暖能耗尽管约为发达国家的3倍左右,但热舒适程度远不如人。
无论从整个国际经济气候还是中国宏观经济大势来看,中国能源问题已经日趋严峻,节约能耗势在必行,而建筑能耗则是人们通常被忽视的重大问题。
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让绿色节能建筑不再成为“海市蜃楼”
(1)
中美科技合作项目之一的科技部节能示范楼坐落在北京玉渊公园南侧。
它先后获得了建设部颁发的“全国绿色建筑创新奖”和美国绿色建筑协会颁发的“节能设计领先金质奖”,受到了国内外家的一致好评。
近日,记者访问该节能楼,巧遇内蒙古自治区科技厅的相关领导前来参观。
该项目方案研究负责人、策划及工程指挥杨国雄笑着说:
“正好两组人合并一起参观吧,接待量太大,忙不过来了!
”据介绍,该节能楼自建成以来,已先后接待了近30个国家的来宾,目前,来访的相关人员仍然络绎不绝。
那么,这座节能示范楼究竟有什么特别之处呢?
看得见摸得到,节能效果实实在在
科技部节能示范楼看起来很普通,但是在其“低调”的背后,却有着一组惊人的数字:
首年总节能达72.3%;次年节能72.8%;年节水1万吨;年节电超过90万千瓦时。
“有人问我怎么证明示范楼是节能的,我会立刻给他看我们的水电费清单。
”杨国雄自豪地说。
“不要将水倒入便池”。
记者在洗手间看到了这样的提示。
原来,大楼全部使用无水型小便器,尿液经过化学药盒的处理,被分解为水和固体物,仅靠此项技术就可实现全年节水450吨。
节能楼的节水型坐便器统一使用3升水箱,依靠水压为动力实现压力冲洗,这样又比国家规定的6升标准节约了一半。
另外,加上节水型红外感应式洗手龙头和脚踏冲阀的应用,可实现年节水近2/3。
目前,普通办公建筑的人均水消耗量为8.9吨/月,而接近500人使用的节能楼年水消耗量仅不到6000吨,实现人均消耗1.1吨/月,创造了年节水1万吨的奇迹。
在用电方面,据杨国雄介绍,建筑照明能耗约占建筑能耗总量的29%%,成为能耗大项。
根据这种情况,节能楼照明系统采用了自控技术。
办公室内没有设计灯具开关,而是采用光照传感器与红外人体感应传感器相结合的控制方式。
办公室灯光实际使用效果低于4瓦/平方米,显著地节省了照明用电。
此外,通过智能控制变频电梯、太阳能光伏发电、冰冷电冷混用的空调设施,以及新风转轮式全热回收装置等,节能楼可实现年节电90万千瓦时。
办公楼变身“绿野仙踪”
据介绍,在节能楼的设计施工过程中,大量选择了绿色建筑材料,实现了由节能示范楼向绿色建筑的升级。
因此,除了节能,从人居环境舒适度标准来衡量,节能示范楼在绿色技术方面也达到了国际先进水平。
大楼在建设中广泛采用了价格低廉而且对人体无害的绿色建材:
内墙涂料采用最传统的无污染建筑工艺,由白石灰粉和贝壳粉混合而成;建筑木材全部使用杨树等速生木材,全楼禁止使用大芯板;石料则选用辐射低的白麻花岗岩。
通过测试,节能楼室内的有害挥发性气体含量不到国家环保标准的1/4,为使用者提供了一个绿色、舒适、健康的工作环境。
在节能楼2200平方米的规划面积内,绿化覆盖率达到42%。
最特别的是大楼顶部的“空中花园”。
该花园采用绿色人造火山灰作为土壤覆盖层,这里松竹相映、四季常绿,70余种植物分布在总面积810平方米的屋顶花园上,约占屋顶面积的70%。
杨国雄介绍说,普通建筑夏季楼顶的温度超过50摄氏度甚至60摄氏度,而通过屋顶花园的作用,室温大大降低,间接降低了制冷的压力,实现了节能。
另外,屋顶花园采取了自动喷灌系统加防积水的雨水过滤基底导流技术,实现雨水全回收,可以满足夏秋季屋顶花园和周边绿地的浇灌用水。
楼四周环形通道铺装透水率达到120毫米/小时的透水砖路面,与绿地配合降低了楼周围的热岛效应。
低造价使其堪称节能降耗“样板间”
有人说,想要节能就必须提高建筑成本。
科技含量如此高的节能示范楼,成本想必是一般业主望尘莫及的。
实则不然。
杨国雄介绍说:
“整个大楼的成本是一点一点省出来的,没有任何花里胡哨的装饰,好钢全都用在了刀刃上。
”
全球变暖迫在眉睫住宅低碳技术体系
慧聪暖通空调制冷网 2009年9月22日胡锦涛总书记在联合国气候变化峰会开幕式上发表了题为《携手应对气候变化挑战》的讲话。
他指出:
"应对气候变化,实现可持续发展,是摆在我们面前一项迫切又长期的任务,事关人类生存环境和各国发展前途,需要各国进行不懈努力"。
联合国气候变化大会在哥本哈根召开前十天,我国宣布承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。
为了应对气候变化,我国采取了强有力的措施:
1、加强节能、提高能效;
2、发展可再生能源和核能;
3、增加森林碳汇;
4、发展绿色经济、低碳经济和循环经济,研发和推广气候友好技术。
低碳是指低水平的温室气体排放,其核心是低能耗、低污染、低排放。
这不仅成为经济效益层面的优选考量,而且还代表全球时代正确的生产、生活方式的方向。
2009年8月12日温家宝总理主持召开国务院常务会议,首次提出中国将培育低碳经济作为新的增长点,要"大力发展绿色经济。
紧密结合扩大内需促进经济增长的决策部署,培育以低碳排放为特征的新的经济增长点,加快建设以低排放为特征的工业、建筑、交通体系。
发展中的中国属于"高碳经济"行列。
据报道:
2007年我国消费煤炭约23亿吨,碳基燃料共计排放C02达到54.3亿吨,居全球第二。
我国每建成1平方米的房屋,约释放0.8吨C02;每生产一度电,要释放1公斤C02;每燃烧1升汽油,要释放2.2公斤C02;因此,在2008年的国家4万亿元经济刺激计划中,有2100亿元用于节能减排、发展循环经济和生态环境建设。
今天,中国房地产研究会住宅产业发展和技术委员联合新浪网发布《低碳住宅技术体系(框架)》,向全国推广。
地产企业未行动建筑低碳难道是个传说
目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。
一个经常被忽略的事实是:
建筑在二氧化碳排放总量中,几乎占到了50%,这一比例远远高于运输和工业领域。
在发展低碳经济的道路上,建筑的“节能”和“低碳”注定成为绕不开的话题。
“建筑行业中的碳排放量也已经达到了排放总量的约50%。
”国家一级注册建筑师秦方告诉记者。
在采访过程中,记者发现很多人认为二氧化碳的排放量最大的应该是工业气体、汽车的尾气等等,其实建筑行业的碳排放量也很大。
但记者向地产企业询问时很多企业表示,尚未开始在低碳方面有所行动。
高能耗、高浪费的生产模式不可持续
“虽然有所关注,但是目前在项目的实际操作中,还没有考虑低碳这个问题。
”记者在采访中听到更多的是这样的声音。
实际情况并非如此,据了解,在哥本哈根会议上,也出现了中国房地产企业家的身影,代表团成员包括万科企业股份有限公司董事会主席王石、万通集团董事长冯仑等,这是联合国气候变化大会上第一次出现中国企业家代表团的身影。
就低碳建筑的相关问题,记者致电万科地产总部,万科地产做出了如下回应,“统计显示,一套毛坯房因为装修所产生的建筑垃圾比开发商直接提供的装修房多产生约两吨。
”
万科就已经意识到:
当前高能耗、高浪费的行业生产模式不可持续。
也正在从供应链、建造、使用和拆除再利用的完整产业链角度来推进节能、减耗和可持续的建筑产品。
”
同样,在上周四的报纸上,和平区的一家项目也打出了“低碳经济,不只是概念,不只是在哥本哈根”的广告,并提出了“少空调、多采光,卧室超大飘窗”来倡导低碳生活。
“开发商如果占有了低碳建筑的先机,一定能够在获得商业回报的同时,也收获社会的认可。
”秦方表示。
低碳开发面临成本材料关
低碳建筑究竟难在哪里?
是意识问题,技术问题还是成本问题,造成了低碳建筑的缺位?
就此,记者采访了沈阳部分开发商,沈阳万达房地产总经理韩勇表示:
“说到节能减排,
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