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所屬欄目:建筑設(shè)計論文 發(fā)布日期:2010-09-04 10:47 熱度:
摘要:通過對我國建筑能耗的歷史及現(xiàn)狀,提出了住宅節(jié)能的根本目標(biāo)及定量節(jié)能,并提出了若干項節(jié)能措施。從而引導(dǎo)我國建筑節(jié)能的住宅的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:節(jié)能,節(jié)能建筑,建筑能耗,定量節(jié)能
一、 民用住宅節(jié)能的必要性
我國的節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)到目前已經(jīng)實行了20多年,卻始終不見太大成效,這里面除了經(jīng)濟、政策不到位等方面的因素外,社會節(jié)能意識的薄弱是最主要的因素。與發(fā)達(dá)國家相比,我們在節(jié)能理念方面有著巨大差距,所以節(jié)能目標(biāo)和手段更不在同一層次上。我國目前的節(jié)能建筑存在著嚴(yán)重的表象化,節(jié)能多是作表面文章,各種節(jié)能措施常常是各自為政沒,而沒有一套系統(tǒng)的、切實可行的節(jié)能系統(tǒng),。節(jié)能建筑的運營效果往往受預(yù)算制約,更多的是由于缺少系統(tǒng)化設(shè)計,造成冷熱不均、空氣不暢等問題,導(dǎo)致隨便“開窗”放“能”種種現(xiàn)象,造成了如今的“節(jié)能建筑不節(jié)能”。
有關(guān)統(tǒng)計顯示:1999年-2005年全球能源消費增加了60%,建筑耗能量約占我國總能耗的45%,其中建筑生活能耗占32%,而生產(chǎn)與建筑相關(guān)的材料、設(shè)備等能耗占13%.建筑能耗直接影響到了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,建筑節(jié)能已到了刻不容緩的地步。目前我國430億㎡存量的建筑中,僅有1%被稱為節(jié)能建筑。預(yù)計到2020年,中國建筑的耗煤量將達(dá)到10億砘,是現(xiàn)在耗煤總量的3倍以上。與此同時,中國還將成為空氣碳污染最嚴(yán)重的國家,目前在歐洲建筑能耗水平約等于耗煤量8.57㎏/㎡,而中國目前25㎏/㎡的耗煤量,是歐洲發(fā)達(dá)國家能耗標(biāo)準(zhǔn)的3-4倍。德國是建筑節(jié)能的最先進(jìn)國家,其建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)由1984年的24.6㎏/㎡耗煤量降至2002年的4.0㎏/㎡,相當(dāng)于歐洲3L油的能耗,僅僅是中國的1/6-1/7.
因此,如何正確引導(dǎo)我國建筑節(jié)能技術(shù),是目前我國房地產(chǎn)開發(fā)的主導(dǎo)方向。節(jié)能不僅符合我國長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的需要,更是提升民用建筑品質(zhì)的重要手段。
二、 舒適度是節(jié)能的最終目標(biāo)
舒適度是節(jié)能的動力,沒有舒適度要求的節(jié)能建筑不是現(xiàn)代人所需要的。現(xiàn)代建筑的高舒適度主要包含以下幾個要素:空氣溫度、空氣濕度、空氣流速、新風(fēng)量等,只有充分重視這些因素,才能有效提高住宅的舒適度。
高舒適度要求現(xiàn)代建筑設(shè)計應(yīng)包含以下概念:
第一是密閉概念。良好的密閉是節(jié)能的首要條件,只有在“密不通風(fēng)”的條件下才能有效地節(jié)能和對小環(huán)境實施控制,以有效解決空氣質(zhì)量問題。這個理念跟傳統(tǒng)的“穿堂風(fēng)”通風(fēng)理念是對立的。
第二是設(shè)備概念。現(xiàn)代建筑只有通過配置相關(guān)設(shè)備,才能實現(xiàn)補新、熱交換、加溫。
第三是定量節(jié)能的概念。定量節(jié)能是國際先進(jìn)的建筑設(shè)計和科技集成理念在建筑規(guī)劃、設(shè)計和房地產(chǎn)開發(fā)中科學(xué)、完整的體現(xiàn),它要求對建筑的使用功能、物理性能和工程造價等要素及其關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格的定量分析與整體統(tǒng)籌優(yōu)化設(shè)計。采用定量節(jié)能技術(shù)應(yīng)有專門的優(yōu)化技術(shù)顧問機構(gòu),以建筑物理技術(shù)指標(biāo)為先導(dǎo),進(jìn)行技術(shù)干預(yù),以保證最終節(jié)能效果、舒適度效果和成本概預(yù)算的控制。定量節(jié)能是有意識地從規(guī)劃設(shè)計、優(yōu)化整合等角度來進(jìn)行的,所以需要首先設(shè)定耗能定位與舒適度性能的等級,然后協(xié)調(diào)并整合材料和建筑構(gòu)造中影響能耗因素的條件,從而達(dá)到高舒適度、低能耗建筑的目標(biāo)。
第四是低技術(shù)設(shè)計。低技術(shù)概念是相對高技術(shù)而言的是用實際手段,以協(xié)調(diào)的方法去完成的易行技術(shù),充分利用可用資源,將資源最大化,這就是低技術(shù)的樸素思想。貫徹節(jié)能省地的技術(shù)理念,選擇低成本所主張的普通材料,盡量減少資金投入,采用節(jié)約化的手法,滿足大量性建筑需求是我們今天應(yīng)當(dāng)崇尚的。
三、 住宅定量節(jié)能概念及技術(shù)應(yīng)用
高舒適度、低能耗、低成本是當(dāng)前節(jié)能建筑的關(guān)鍵。而節(jié)能又是一個相對的概念,遠(yuǎn)古時候人們住山洞,能耗是零,建造成本是零,但毫無舒適度可言。節(jié)能技術(shù)需要優(yōu)化整合各種各樣的資源,要滿足人們對舒適度的要求,就必需消耗能源。溫度濕度的保持、新鮮空氣的更替、光照等物質(zhì)條件的需求,都要消耗能源。因此,節(jié)能、建筑成本、舒適度三者是相互矛盾又相互依存的,這種關(guān)系引申出了整合概念,盡量減少對不可再生資源的消耗而利用可再生資源(包括地?zé)豳Y源、地冷資源、風(fēng)能、太陽能等),將建筑能耗降至最小。
建筑節(jié)能設(shè)計首先應(yīng)注重系統(tǒng)設(shè)計問題,它絕不是多項節(jié)能技術(shù)或者節(jié)能設(shè)備的簡單累加,而需要分項定量化。定量化的重要意義就在于可以減少重復(fù)投資、資源浪費,可以有效地利用項目現(xiàn)有的資源條件。例如,人們地市場上可以買到節(jié)能空調(diào)、節(jié)能玻璃、節(jié)能熱水器、墻體保溫材料等等,但是這些材料與設(shè)備如何使用、使用哪種型號、用量多少、所起到的作用是什么就是需要通過量化整合來完成。集思廣益,從多方面影響因素出發(fā),以最低的投資、最佳的手段達(dá)到節(jié)能設(shè)計的目標(biāo),這就是建筑節(jié)能設(shè)計定量化的思想。
建筑節(jié)能技術(shù)并不是越復(fù)雜越好,每個構(gòu)件和每項技術(shù)的適用性及其相互之間的協(xié)調(diào)性更為重要。應(yīng)用計算機模擬輔助技術(shù)實施定量的概念,通過計算機模擬了解建筑節(jié)能的效果和程度,作到量化的目標(biāo)、定制節(jié)能技術(shù)。
建筑節(jié)能設(shè)計可以分為被動建筑設(shè)計與節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計。簡單地說,在滿足生活舒適度需要的情況下,被動建筑設(shè)計的目標(biāo)就是盡量減小能源設(shè)備裝機功率,節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計(如空調(diào)系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)等)就是在裝機功率不變的情況下,提高能源使用效率,例如將熱水器的效率從80%提高到90%.
被動建筑設(shè)計主要依靠大自然的力量和條件來維持建筑內(nèi)空間環(huán)境,例如室內(nèi)溫度和通風(fēng)狀況。在理想的狀態(tài)下,成功的被動建筑設(shè)計可達(dá)到在一年當(dāng)中的大部分時間里溫度適宜、通風(fēng)良好,只需要一個小功率的空調(diào)和采暖系統(tǒng)作為補充就可以滿足人們的生活或者工作的需要。對于建筑的開發(fā)者而言,降低空調(diào)和采暖系統(tǒng)投資的同時,建筑品質(zhì)也可以大幅提高:對于建筑的使用者而言,降低建筑的使用、維護(hù)費用也是一件求之不得的好事。
節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計主要是依靠設(shè)備本身的高效率來實現(xiàn)節(jié)能。例如空調(diào)源熱泵比一般的空調(diào)機要節(jié)能,冷凝鍋爐比一般鍋爐要節(jié)能。另外,使用可再生能源的設(shè)備也是節(jié)能建筑系統(tǒng)的內(nèi)容,例如太陽能熱水器、風(fēng)力發(fā)電、太陽能伏電、地源熱泵等等,它們是取之不竭的能源,更是我們今天大力提倡的節(jié)能建筑系統(tǒng)的設(shè)計手段。
然而,無論是被動建筑設(shè)計還是節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計,為了實現(xiàn)經(jīng)濟性與高效益的平衡,定量節(jié)能是必由之路。
四、 被動建筑設(shè)計步驟
被動建筑設(shè)計步驟包括建筑方案設(shè)計與初步設(shè)計。在方案設(shè)計階段,建筑師需要優(yōu)化建筑的方位、體型、朝向,為充分利用風(fēng)、陽光等自然資源創(chuàng)造條件。在初步設(shè)計中,建筑材料也必須優(yōu)化:外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設(shè)計等都需要量化與優(yōu)化:窗墻比需要以節(jié)能和居住舒適度為前提進(jìn)行優(yōu)化。從方案設(shè)計到初步設(shè)計,工程師需要根據(jù)不斷調(diào)整的建筑方案模擬量化建筑的能耗情況,計算空調(diào)和采暖設(shè)備的裝機功率,比對各種影響因素,最后向客戶提供最佳的設(shè)計方案。
五、 節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計
被動建筑設(shè)計完成以后,以其量化結(jié)果作為依據(jù),必須對建筑系統(tǒng)的性價比進(jìn)行充分研究與分析。在空調(diào)與采暖設(shè)備的市場上,各種品牌和型號使消費者眼花繚亂。例如空調(diào)設(shè)備有空氣源熱泵、地源熱泵、風(fēng)機盤管、地板采暖、輻射制冷、采暖系統(tǒng)、戶室中央空調(diào)、變頻機組、水系統(tǒng)、冷媒系統(tǒng)等等,這些空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運行費用、每年的耗能量、能源費用,消費者或者項目開發(fā)者就很容易作出正確的決定。
正確理解和協(xié)調(diào)、使用被動建筑設(shè)計與節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計的原則方法,能夠改變我們當(dāng)今在建筑節(jié)能設(shè)計中大量存在的不務(wù)實效,只求政績的節(jié)能表象。
定量節(jié)能技術(shù)分成幾個階段,一是確定舒適度的等級,即節(jié)能的目標(biāo);二是進(jìn)行綜合統(tǒng)籌,對規(guī)劃設(shè)計進(jìn)行節(jié)能最大化整合,這是被動節(jié)能設(shè)計,若被動節(jié)能設(shè)計達(dá)不到預(yù)期目標(biāo),就加強輔助節(jié)能,即采用主動節(jié)能技術(shù),利用必要的低技術(shù)措施達(dá)到舒適度的目標(biāo);四是施工現(xiàn)場控制,不僅控制預(yù)定節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn),更重要的是控制節(jié)能技術(shù)成本,實現(xiàn)舒適度和經(jīng)濟效益的雙重優(yōu)化。
定量節(jié)能主要分為以下8項具體技術(shù):
1、 室內(nèi)的熱環(huán)境和濕環(huán)境的控制技術(shù)
該項控制技術(shù)主要包括自然風(fēng)和補新風(fēng)系統(tǒng)以及冷熱交換系統(tǒng)。置換式新風(fēng)系統(tǒng)包括冷熱交換裝置、補新風(fēng)系統(tǒng)、加熱裝置。經(jīng)處理后的室外新鮮空氣,通過熱交換送入室內(nèi),能量保留,溫濕度得到調(diào)節(jié),室內(nèi)舒適度提高。當(dāng)然利用建筑外型和熱井拔風(fēng)的原理對自然風(fēng)進(jìn)行有效的組織利用,是建筑節(jié)能借用自然風(fēng)和補新風(fēng)最樸素的方法。
2、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)
利用外墻中間的空氣層保溫是傳統(tǒng)構(gòu)造的有效辦法,它既可以隔熱,又可以將對流的空氣中的熱量帶走。節(jié)能建筑須把所有的冷橋都切斷,包括女兒墻、地基等能夠影響室內(nèi)冷熱的通路,這就是低技術(shù)節(jié)能的簡單原理。
3、外遮陽隔熱技術(shù)
外遮陽把一切室外不利的因素隔絕,保證室內(nèi)溫度波動最小,保護(hù)熱量不受損失。除了外遮陽百葉以外,還可以采用雙層通風(fēng)夾道等構(gòu)造,通過流動空氣帶走熱量。
4、冷熱輻射的控制與改善技術(shù)
輻射采暖制冷系統(tǒng)使冷熱兩種技術(shù)在一套系統(tǒng)內(nèi)解決---冬天可以采暖,夏天可以降溫。其原理是在樓板內(nèi)通過水流進(jìn)行交換,冬天用熱水,夏天用冷水,其技術(shù)關(guān)鍵是管道的鋪設(shè)的問題。混凝土具有熱惰性最大的特征,要以保障室內(nèi)達(dá)到非常柔和的輻射效果。
5、自然通風(fēng)與補新風(fēng)的技術(shù)
自然通風(fēng)可以降溫、改善室內(nèi)居住條件。住區(qū)規(guī)劃應(yīng)將自然風(fēng)組織和室內(nèi)自然風(fēng)利用結(jié)合起來,盡量通過規(guī)劃設(shè)計延長利用自然風(fēng)的季節(jié)。當(dāng)然這種利用還是有限的,被動節(jié)能方式無疑成為節(jié)能的主要手段,使用時間約占全年的1/3.補新風(fēng)的技術(shù)手段也就成為節(jié)能建筑必備要素,一個優(yōu)秀節(jié)能建筑可以不補充冷熱能耗,但是必須補充經(jīng)過處置的室外新鮮空氣。
6可再生能源的利用
可再生能源包括地?zé)帷⑺Y源、風(fēng)能等,目前利用較多的是太陽能、地?zé)帷L(fēng)能等方式。現(xiàn)代太陽能技術(shù)強調(diào)熱集熱器和水箱的分置,將太陽能裝置與建筑整體結(jié)合起來。地?zé)崮茉吹淖畲筇攸c就是恒溫,最新地?zé)峒夹g(shù)是把地表土壤地?zé)崂闷饋恚淠茉磥碜蕴枺壳翱梢宰缘叵?0米甚至更淺取得源源不斷的能源。
參考文獻(xiàn):
1、《建筑生態(tài)節(jié)能的宏觀策略與實施技術(shù)體系》-自由建筑導(dǎo)報
2、《我國節(jié)能現(xiàn)狀與“十一五”節(jié)能重點》—動態(tài)與趨勢
3、《定向節(jié)能是提升中小戶型品質(zhì)的重要手段》--中國建筑設(shè)計研究院原副總建筑師開彥
4、《民用建筑節(jié)能工程質(zhì)量驗收規(guī)程》—天津市建設(shè)委員會編著
文章標(biāo)題:中國節(jié)能建筑的現(xiàn)狀與發(fā)展方向
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