我国在建筑节能设计与绿色建筑设计方面与世界发达国家存在一定差距,为此我们可以通过节能设计来降低建筑能耗,提高建筑的智能化程度。本文阐述了如何实现建筑节能设计的优化。
我国是一直处于能源稀缺边缘的人口大国,而在消耗的能源中,建筑能耗上约占全国总能耗的1/4,并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。如何有效的进行建筑节能是近年来国内住宅建筑的设计研讨的热点。建筑节能的重要性主要体现在以下几方面:(1)可以缓解能源资源的紧张局面,建筑节能是社会经济发展的需要。(2)是减轻大气污染的需要,建筑采暖和饮食能量是造成大气污染的两个主要因素。(3)可以保护生态环境和提高建筑热环境的质量,随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需求。(4)是发展建筑业的需求。我国建筑节能的范围包括:建筑采暖、空调和照明的节能,并与改善建筑舒适性相结合。(5)建筑用能使地球变暖,正危及生态平衡与人类生存,为了拯救环境,必须重视建筑节能。因此住宅的节能是我国节能工作的重点,意义重大。我们应该把建筑节能作为我国可持续发展战略的一部分。在提高和保证住宅舒适性的前提下,有效地利用建筑节能设计原理,尽量降低建筑物使用过程中的能耗。
1.门窗节能
门窗作为建筑外围护结构的开口部位,不但要满足人们采光、日照、通风、视野等基本要求,还要具有优良的保温、隔热、隔声性能,才能为人们提供舒适、宁静的室内环境,才能满足人们节约能源、保护环境,改善热舒适条件,提高生活水平,实现社会可持续发展的要求。门窗在一般建筑外围护结构中约占30%-40%,其热损失占到了50%左右。从理论上讲,窗户越大其热损失也越大。而实施建筑节能时,窗的节能造价也占到节能总造价的50%左右。
通过建筑外窗的热量中,占窗面积80%左右的玻璃传热是第一位,其次是窗缝隙空气渗透传热,而窗框所传热量占第三位。因此,使用既隔热又隔声的采光玻璃是提高窗户热学、声学和光学性能的关键。热反射镀膜玻璃、中空玻璃、热反射中空玻璃、低辐射(Low-E)镀膜中空玻璃中,采光、隔热、保温综合节能效果好的低辐射(Low-E)镀膜中空玻璃是目前世界上最理想的窗玻璃材料,相对价格也是最高的。
除了玻璃之外,提高窗框隔热性能也是确保外门窗保温隔热效果的措施之一。虽然PVC的气密性、隔声和保温隔热性能较铝合金窗好,但其抗风压、水密性能、单一色彩的装饰性能明显不足,而且在明火下会燃烧放出有毒气体,防火性能较差。采用隔热条的铝型材传热系数可以下降得比较低,铝合金型材对紫外线、可见光、红外线有很好的反射能力,其表面的反射能力与表面状态和颜色有关,对热辐射的反射能力最高可达90%,这对于阻隔太阳辐射热是很有利的。
再就是要确保门窗的负压气密性。在空调通风制冷房间中,通常是保持室内正压(≤50Pa),即室内压力大于室外压力,这对外窗要求的就是“负压气密性”。因此,双向密封的推拉窗型和内开式平开窗型,对防止夏季空调房间的空气渗透能量损失会更有利。
最后,外门窗的设计还有适当考虑窗的通风换气和散热,夏季的建筑白天隔热好,晚上散热快,就利于降低冷负荷。建筑外窗的窗墙面积比(南向)和窗的可开扇比例适当大一些,有利于充分利用窗及其缝隙的自然通风和晚间散热作用,处理好隔热和散热的矛盾。
2.墙体节能
我国长期以实心黏土砖为主要的墙体材料,用增加砌筑厚度来满足保温要求,这对能源和土地资源是一种严重浪赞,因而在节能的前提下,应进一步推广复合墙体和空心砖墙技术。
复合墙体的应用越来越广泛。其主要原理为:用砖或钢筋混凝土做承重墙,并与绝热材料复合达到增加墙体的保温隔热性能,绝热利料主要有矿棉、岩棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。目前复合墙有三种做法:① 内保温,将绝热材料复合在外墙内侧。此方法实施简易,目前应用广泛。② 中间保温,既将绝热材料设在外墙与内墙中间,以取得良好的保温性,但要填充密实,避免内部空气对流。③外保温,将绝热材料复合在承重墙外侧,此方法热稳定性好,居住较舒适,但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭,对外保温材料的耐久 提出了很高的要求。
外墙围护结构是建筑工程设计中的重要结构,是建筑能耗的主要门户,在空调居住建筑中,外墙能耗约占总能耗的20% 左右,外墙的节能率占总节能率的比例也比较大,改变外墙的传热系数和太阳辐射吸收系数P,可以节能15%左右。
3.屋顶节能
屋面节能的主要措施为:①屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料,以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排除的水分 ②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大。
比如,在某别墅建筑设计中,屋面保温层由阻燃型挤塑聚笨板、专用胶粘剂、耐碱玻璃纤维网布、高弹防水涂料组成,并采用浅色铺地砖。增加了屋顶的隔热性能。局部可结合屋面结构体系设计成绿化屋面,由于覆土层和植被层的蒸发作用,对降低屋面内外表面的温度有很大的作用。
4.结束语
总之,我们应该把建筑节能作为我国可持续发展战略的一部分。在提高和保证住宅舒适性的前提下,有效地利用建筑节能设计原理,尽量降低建筑物使用过程中的能耗。