小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐

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摘要:

結(jié)合綠色建筑理念，介紹了小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則，從選址規(guī)劃、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、自然通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)等方面，闡述了夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法，旨在為人們創(chuàng)造出健康舒適的生活環(huán)境。

關(guān)鍵詞:綠色建筑，節(jié)能設(shè)計(jì)，夏熱冬冷地區(qū)

0引言

綠色建筑設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)“人與自然的和諧發(fā)展”，要求統(tǒng)籌兼顧建筑的能源節(jié)約、資源節(jié)約、回歸自然和環(huán)境保護(hù)，創(chuàng)造出舒適和健康的生活環(huán)境，同步實(shí)現(xiàn)建筑的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。文章將基于綠色建筑理念，闡述建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則，并深入研討夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法。1基于綠色建筑理念小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則在夏熱冬冷的地區(qū)，小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，要考慮整體設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，堅(jiān)持建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)性原則，旨在為人們創(chuàng)造健康和舒適的生活環(huán)境?；诰G色建筑理念，在夏熱冬冷地區(qū)的小型公共建筑設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持以下幾個(gè)方面的原則。

1．1整體協(xié)調(diào)原則

節(jié)能設(shè)計(jì)并非單方面的建筑功能實(shí)現(xiàn)，譬如建筑夏季充分利用了自然通風(fēng)，但在冬季時(shí)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不能夠有效保暖保溫，是不能稱之為嚴(yán)格意義的建筑節(jié)能。換句話說(shuō)，建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，并非簡(jiǎn)單地安裝幾塊太陽(yáng)能光伏玻璃。筆者認(rèn)為，建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，要綜合考慮氣候、材料、地理、能源分布等因素，我們秉持整體協(xié)調(diào)的原則，重視建筑整體能耗的熱工性能、地理位置、功能特征和建筑朝向等，因地制宜地完成建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方案。

1．2生態(tài)性原則

節(jié)能型的建筑尊重自然的生態(tài)規(guī)律，模仿自然界生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡特征，在適應(yīng)自然條件的情況下，盡可能減少能源的損耗和提高資源的利用效率，類似于太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能等，都是不可多得的可再生自然資源，這些資源的充分利用，建筑的節(jié)能效果將事半功倍。除此之外，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能提高，以求減少冬季的熱量損失和增強(qiáng)夏季的通風(fēng)效果，尤其在夏熱冬冷的地區(qū)，可構(gòu)建出和諧的生態(tài)環(huán)境。

1．3全壽命周期原則

建筑從建設(shè)伊始，到落成投入使用，無(wú)不在消耗各種能源，適時(shí)能源的節(jié)約與否，以及危害環(huán)境與否，都表現(xiàn)出建筑的節(jié)能成效。因此，建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，要考慮全壽命周期原則，將其作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的索引，在建設(shè)階段，盡可能減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，以及創(chuàng)造建筑舒適健康的環(huán)境;在落成后，為人們所提供的環(huán)境，是健康舒適和低耗無(wú)害的環(huán)境，比方說(shuō)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫和隔熱，再如借助地?zé)崮苓M(jìn)行冬季取暖和夏季降溫;在建筑拆除時(shí)，對(duì)環(huán)境的危害影響可降至最低狀態(tài)。

2夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法

遵循以上建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的原則，在夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)工作，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面入手，指導(dǎo)完成建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。基于相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，筆者歸納了以下幾方面的設(shè)計(jì)建議。

2．1選址規(guī)劃設(shè)計(jì)

關(guān)于建筑的選址規(guī)劃，需要綜合考慮地形地貌、城市道路、自然環(huán)境等因素，權(quán)衡各方因素的利弊，有關(guān)策略可從以下三個(gè)方面分析:首先是建筑物與建筑物之間距離的控制，要保證冬季時(shí)陽(yáng)光被障礙物遮擋，增加冬季的日照量和日照時(shí)間，但不能夠一味考慮冬季日照保證，否則在夏季時(shí)也會(huì)因?yàn)榈脽徇^(guò)快，而增加空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷;其次是冬季盡量避開冷氣流的影響，可通過(guò)擋風(fēng)墻體的設(shè)計(jì)，以及以綠色植物作為避風(fēng)屏障;最后是避免室內(nèi)風(fēng)速太大，影響室內(nèi)舒適度，可在建筑物周圍布置葫蘆柱外墻，形成建筑的安全保護(hù)結(jié)構(gòu)。以上的選址規(guī)劃設(shè)計(jì)，是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)容易忽略的宏觀因素，筆者認(rèn)為選址規(guī)劃是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的前提，只有在保證建筑布局優(yōu)化的情況下，才能夠充分利用各種自然條件，形成有利于節(jié)能的建筑環(huán)境。

2．2圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

首先是建筑的外墻設(shè)計(jì)，選材時(shí)要逐漸摒棄燒結(jié)實(shí)心粘土磚土，這些類型的材料需消耗土地資源，在燒結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生污染性氣體，屬于能源利用效率低級(jí)的材料，因此外墻材料的選擇，可嘗試性利用新型環(huán)保材料，譬如蒸汽加氣混凝土砌塊，這種材料保溫隔熱和防火性能俱佳，可有效降低建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳系數(shù)。其次是地面的防潮隔熱設(shè)計(jì)，綜合室內(nèi)的溫度、濕度和風(fēng)速，在夏熱冬冷地區(qū)，降雨量大，常有地面返潮現(xiàn)象出現(xiàn)，使得建筑內(nèi)部的濕度比較大，并伴隨出現(xiàn)結(jié)露和發(fā)霉，在此筆者建議在進(jìn)行地面設(shè)計(jì)時(shí)，可依次鋪設(shè)薄膜返潮層、發(fā)泡水泥絕熱保溫層、水泥砂漿防潮層和混凝土回填層，減少濕度因素對(duì)建筑地面壽命的影響。再次是屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)，屋頂綠化是最為常見，也是最為有效的節(jié)能設(shè)計(jì)方法，在進(jìn)行屋頂綠化設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮建筑屋頂結(jié)構(gòu)的特征，在掌握屋頂熱傳系數(shù)的情況下，將種植屋面技術(shù)盡量簡(jiǎn)單化。值得一提的是，屋頂綠化設(shè)計(jì)必須做好結(jié)構(gòu)的防滲處理，所選擇的屋頂植物，盡量?jī)A向于本土和成活率比較高的植物，使得建筑與周圍環(huán)境舒適協(xié)調(diào)。

2．3自然通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)

自然通風(fēng)環(huán)境的營(yíng)造，目的是改善室內(nèi)的熱環(huán)境，其關(guān)鍵在于窗戶設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)設(shè)計(jì)和熱壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。小型公共建筑的窗戶，可選用雙層中空玻璃，其氣密性為四級(jí)，而遮陽(yáng)設(shè)計(jì)也是自然通風(fēng)的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)緊扣氣象參數(shù)的數(shù)據(jù)，選用活動(dòng)型的百葉外遮陽(yáng)技術(shù)，在夏季時(shí)遮擋強(qiáng)烈日照光線，減少空調(diào)的制冷負(fù)荷，同時(shí)靈活引入自然風(fēng);在冬季時(shí)關(guān)閉百葉窗，減少建筑內(nèi)外部的換氣頻率，避免建筑散熱過(guò)快。至于建筑的熱壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，常見設(shè)計(jì)手法是增加建筑的面積和調(diào)節(jié)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，譬如某建筑的屋頂結(jié)構(gòu)與樓梯間互相貫通，形成仿若風(fēng)貌的結(jié)構(gòu)形體，并在東西兩側(cè)的外墻上，設(shè)計(jì)了調(diào)控型的百葉窗，既可排除污濁熱空氣，也能夠吸入室外新鮮冷空氣。這種樓梯間的熱壓通風(fēng)設(shè)計(jì)方法，尤為適合夏熱冬冷的地區(qū)，夏季可將余熱帶出室外，冬季時(shí)則有效保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體問(wèn)題，避免冷空氣對(duì)建筑內(nèi)部能源的消耗性影響。

2．4空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的功能型部件，系統(tǒng)本身處于不斷耗能狀態(tài)，以換取相對(duì)舒適的室內(nèi)環(huán)境。關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，目的是控制系統(tǒng)能源損耗速度過(guò)快，并且充分利用系統(tǒng)的資源。筆者建議在選用空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合建筑的冷負(fù)荷情況而定，同時(shí)需要兼顧當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?，譬如某建筑瀕臨湖泊，湖水容積很大，在夏季時(shí)相當(dāng)于一個(gè)天然冷庫(kù)，可以通過(guò)自然通風(fēng)的方法，將冷熱源引入建筑的內(nèi)部，同時(shí)湖泊所產(chǎn)生的水蒸氣，提高了自然通風(fēng)的冷卻效果;冬季時(shí)湖泊具有蓄熱功能，可利用湖水源作為熱泵空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，發(fā)揮湖泊的蓄熱作用。由此可見，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，講究因地制宜地設(shè)計(jì)理念，當(dāng)然在硬件配置方面必須質(zhì)量達(dá)標(biāo)，盡量選用質(zhì)量?jī)?yōu)越的系統(tǒng)部件，譬如空調(diào)主機(jī)制冷量至少為60kW，選用半封閉螺桿式壓縮機(jī)的COP值不低于4．5。

3結(jié)語(yǔ)

在夏熱冬冷的地區(qū)，小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，主要考慮整體設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，堅(jiān)持建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)性原則，旨在為人們創(chuàng)造出健康和舒適的生活環(huán)境。基于綠色建筑理念，在夏熱冬冷地區(qū)的小型公共建筑設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持“整體協(xié)調(diào)原則”“生態(tài)性原則”“全壽命周期原則”，遵循節(jié)能設(shè)計(jì)的原則，在夏熱冬冷地區(qū)小型公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)工作，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等方面入手，指導(dǎo)完成建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。

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作者：黨宏偉 單位：西安市建筑設(shè)計(jì)研究院