建筑节能设计

年第4期辽宁建材设计论坛LIAO NING BUILDING MATERIALS建筑节能设计王洪伟大连新大地建筑设计研究有限公司,辽宁大连116021)[摘要]本文介绍了近年来国外开发节能型建筑物的技术和成果关键词]建筑节能;太阳能:节能窗[中图分类号]TU2015[文献标识码]B[文章编号]109-0142(2004)04-0037-03在我国的工业民用建筑中,约有45%属于采暖建筑。放在了最优的地位。建筑如何节能的问题,已经受到设计我国北方地区采暖能耗占总能耗的30%左右。1987年,国和使用者的重视,成为当前影响建筑发展方向的重要因素际能源机构对世界各国在提高能源效率、节能方面的情况之一。因此,近年来国际上岀现了节能型建筑和太阳能建进行了分析和研究,得岀一个重要结论:节能上的投资筑。一个新的建筑流派—″节能派”正在逐渐形成效益比能源供应上的投资效益高得多。”由于在各种使用能不言而喻,现代化建筑是离不开能源的,建筑物采暖、耗中,建筑采暖空调能耗所占比例最大,各国把建筑节能空调、照明等设备都要消耗大量的能源。随着建筑技术的[收稿日期]2004-04-293.3扶壁构造柱与基础的连接问题压抹细石混凝土的做法。并随钢筋网墙做成暗构造柱及暗有的做法是将构造柱伸至基础大放脚即终止,这样的圈梁,即在应设构造柱处将钢筋网的竖向钢筋所需直径加构造柱等于未做基础,应将柱伸下去,并做基础。对底层大,用穿墙箍筋与竖向钢筋连结,形成与砌体成为一体的的后加构造柱要将其柱根主筋与基础锚拉成整体,但不暗的组合构造柱。同样,在应设圈梁处将钢筋网的水平钢定都伸至基础底部主要有足够锚固长度即可。如图2所示。筋加大所需直径,用穿墙箍筋与水平钢筋连结,形成与砌体成为一体的暗的组合圈梁,如图3所示室内地坪室外地坪室外地坪双面钢筋网■i暗构造柱8暗圈梁图3暗构造柱及暗圈梁墙体加钢筋网,灌注混凝土或压抹细石混凝土是提高图2b深埋基础做法图2a浅埋基础做法墙体地震抗剪能力较好的方法。但应注意钢筋网与上下左【原基础深度大于2m)右构件的连接及与邻墙的锚固。钢筋网加固墙体,应使竖4其它方法向筋穿过楼板面上下贯通,至少应有13的钢筋穿过。墙体水平钢筋应伸入与该墙垂直的墙内,凿洞锚入,使两墙拉砖混结构采用外加固者较多,即沿外墙竖向增设扶壁结牢靠构造柱,横向增设圈梁,但多数建筑物构造柱及圈梁断面中国煤化工锚入另墙内。暗构造柱、暗选取偏大,造成立面横竖线条较突岀,改变了原来的立面CNMHG具,使穿墙钻孔不破坏墙¤杜、咱圈王筋与穿墙箍筋共同工形式。对于临街建筑,或立面要求较高的建筑,应采用其它抗震加固方法。如外纵墙可采用双面加钢筋网、喷涂或作。此法无日后维修之苦,且其抵抗地震水平作用能力较强,增强了建筑物的整体刚度。▲38发展,建筑消耗的能量也越来越大。目前在工业发达的国一段时间以来,太阳光作为光源,由于不易控制和难家里,建筑采暖、空调所消耗的能量已经大约占国家能量于达到预定的采光效果,多少已经被置于次要地位。但是总耗的三分之一。建筑照明消耗的电力也已占国家电力消从节约能源的角度看,把天然采光和新的控制技术结合起耗总量的四分之一左右。在过去,虽然也并非完全不注意来,同时辅之以减少建筑进深等措施,却可能达到节能的节约能源,但设计和使用者主要关心的是舒适和方便,能效果。因此在利用太阳能采暖和制冷的同时,天然采光源消耗的增长被当作人民生活水平提高的标志。1973年资有复兴的趋势。当然,在人工照眀技术方面,也始终把节本主义世界曾经发生能源危机,石油价格上涨,能源普遍能作为一个重要问题。目前有不少国家正在致力于研究利紧张起来,不但影响到工业生产,也对建筑设计提出了新用不同效率的新光源,来达到最合适的照度。另外,窗面问题,促使许多国家的建筑工作者,对如何在建筑中保存积与热负荷的关系,窗面积增减与人工照明费用的关系和节约能源,以及利用新能源的问题,作了各方面的探现在也逐渐给予更多的注意。总之,由于节约能源的要求,对建筑中使用能源的各个环节的研究正在不断深入,并且建筑师对于建筑物与自然环境的关系当然始终是注意由分散趋向于综合。这个趋势,虽然岀于形势所迫,应该的,但是很少从节约能源的角度来考虑。建筑物与太阳说是合理的。虽然在短期内可能加大了投资,但从长远的风、地面等的关系,建筑物的內部负荷与环境、建筑物的角度来看,还是会有很大的经济效益的外形、外围护结构的关系等等,都直接影响建筑的能量消随着节约与开发新能源技术的发展,一些国家的政府耗。这些虽然都不是新事物,但是今天在考虑到节约能源也及时地制定了相应的政策、法律或规定。如美国新英格的时候,对它们都需要重新认识和做进一步的探讨。建筑兰地区的法律,规定对装置太阳能或风能系统的房屋免征节约能量首先应该从总体布置开始,而不能局限于个体建十年财产税。有些国家主管部门为了保证建筑围护结构的保筑物。建筑物周围的地形、地物等自然祭件所形成的小气温性能在采暖空调标准中规定了单层窗与双层窗的面积比候,对建筑的受热与耗热很起作用。国外已经作了一些尝例等等。这些也对建筑节能技术的发展起了一定促进作用试。例如,有的建筑物利用地形做成在冬季既能防止凛冽上面所说的国外情况当然和我国目前情况有很大差别。的北风又能得到较强的日照;有的根据太阳的运行规律合我们的能量消费水平还很低,大约等于全世界平均耗能量理地配置树木来控制北风,争取日照,同时防止地面的反的四分之一。我国的能源供应也十分紧张,因此更需要节幅射,而又得到一定的通风效果;有的建筑利用半地下室约。但在建筑中节约能量的问题还没有引起足够的重视。的条件减少能量的消耗,同时通过玻璃窗取得太阳辐射热,近年来建造的大型建筑中,很多都是以形式与功能为主,做到冬暖夏凉等等。这些处理手法对建筑的节能起到了相为了达到某些效果而忽视节能的例子并不是极个别的。在当好的作用这种情况下,要求我们建筑工作者对节约能源的问题予以在早期的节能设计方面,注意力较多地放在建筑外围关心,从国外现有的节能技术中吸取精华来处理好我们自护结构上,通过改进外围护结构来节约能量。外围护结构己的建筑,利用别人的经验发展来解决好我们自己的问题的热工性能与能量消耗的关系是明显的,尤其是对于小型为我们将来的社会环境留下更经济、更宝贵的财富的和周边相对较长(与面积相比)的建筑,处围护结构的20世纪90年代以来,市场经济工业化国家建筑规模日设计更为重要。这一阶段在这方面取得不少经验。同时也增,但建筑物能耗几乎不变,主要原因是在设计中注意了重视窗的保温与隔热问题,在窗面积比例,构造(单层与节能,使能源利用效率得到全面、综合的提高。建筑能耗双层窗)以及门窗的冷风渗透等方面都有所进展。但是单比1973年降低了25%,每天节约的燃料相当于380万桶石纯改进外围护结构的性能或者减少外围护结构面积并不一油,超过北海油田的产量。下面是国內外开发节能建筑的定总是合理的和节约的。因为各种建筑物的规模、性质差方法和措施。别很大。建筑物的内部负荷(人、照明、设备等)各有特(1)对现有建筑进行改造点。譬如说对于一般住宅建筑而言,通过改善外维护结构各国重视对已有建筑进行节能改造。如美国对4万幢的保温性能所收到的效果是十分明显的,但对于一座进深建筑进行翻新,使能耗下降了25%,房主也能每年回收其很大而周边相对较小的大型建筑,往往由于建筑内部人和投资的23%。精心设计和施工的房屋翻新,一般五年便可照明设备等所产生的热量,就会使建筑的制冷期”延长,基本回收全部投资甚至在室外气温低于常温时,建筑内部还需要制冷才能保中国煤化工持舒适的条件,这显然是不合理的。因此只有综合分析建CNMHG积需采暖用能为160筑内部负荷的特点,选择合理的外形,才能达到节约能量kJed,瑞典为65kJ^ed。最近美国明尼苏达州新建的的效果。节能建筑,平均能耗51kJ℃d,瑞典则低到18kJ^d。这些节能建筑的关键是采用超隔热”技术,将一般普通玻璃作窗户的建筑,夏季进入室内的太阳辐射热多的隔热层加倍并在墙中设置不透气层。由人体、炉子和家空调负荷大;冬季朝室外散失的热量也多,采暖负荷高用电器放岀的热能就可将房屋増温而几乎不再需要采暖设为了改善这种状况,岀现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐备。夏季则可阻止外面的热空气流入。建筑费用提高了射玻璃和中空玻璃等等。①吸热玻璃和热反射玻璃以吸收5%,大约五年内的节能费用可以回收。目前,北美已有2或反射的方式遮蔽太阳辐射热,通过此种玻璃窗射入室内万多座这种超级隔热建筑,每年约新建5000座。的太阳辐射热可降低到相当于3mm厚普通透明玻璃的3)利用太阳能采暖和空调。50%-70%,甚至30%,因此,能减少夏季空调负荷,改善太阳能与建筑中的热利用,是建筑节能有效而又经济热天室内环境。然而,由于此种玻璃阻挡长波热辐射和放可行的重要措施,它与建筑师对于建筑物应与自然环境相热损失的能力较差,其传热系数降低甚微,所以对减少冬协调的观点一致,由此而产生了太阳能建筑,受到国际上季采暖能耗作用不大,以用于炎热地区为宜。②普通透明的普遍重视。在上世纪80年代召开的世界太阳能会议上,中空玻璃的太阳辐射透过率很高,冬季在日光照射的时间参加太阳能建筑的代表人数最多,现已岀现了太阳能建内,可获得太阳辐射热,又由于有空气间层的保温作用筑学”新专业,这是值得我们建筑界重视的一个动向。太传热系数可大幅度降低,能减少采暖能耗,但在夏季降低阳能建筑目前正在朝着带有保温窗帘的直接受益式方冋发空调能耗旳作用比较有限。如果把吸热玻璃或热反射玻璃展。芝加哥已建成一幢太阳能被动式节能建筑,建筑物采与普通玻璃组合,成为吸热中空玻璃或热反射中空玻璃用圆形,这不仅是地形的缘故,同时也是为了象征主要能中间封入特种气体,就有利于发挥两者的优越性,既使太源太阳的形状。圆形建筑能以最小的外围护面积获得最大阳辐射热的进入得到控制,又有良好的保温作用,使夏季的建筑面积。该建筑的特点在于南面截去一部分,这样创空调、冬季采暖能耗都有所降低,还有降低噪声、避免结造了一个可安置太阳能集热器的立面,而且截去部分做成霜的效果。③低辐射玻璃是在玻璃表面镀覆一层半导体氧水池。使太阳能集热器能更好地利用太阳能,即充分的利化物,如铟·锡氧化物或介电体-金属-介电体复合涂层用水池的反射光。为了减少耗能量和提供一个舒适的环境,薄膜制成,其主要特点是发射率低(只有0.10-0.,20,而普将內部空间设计成开敞形办公室,再依靠安装在窗前的反通玻璃为0.84)。这种玻璃对可见光和近红外的透过率较射裝置、屋顶天窗和一个三层高的中庭,使65%的场所都高,反射率较低,因而作为窗玻璃用可大量获得太阳辐射有自然光线。热,但对常温下的长波辐射热的透过率很低,反射率甚高4)推行住宅建筑物耗能标准。因而保暖性能良好。如果制成中空玻璃,传热系数可低至目前在工业化国家和许多发展中国家普遍采用建筑物普通单层玻璃的1/3-14,所以特别适合于以采暖为主的寒耗能标准。这些标准中,有些是强制性的,有些只是提供冷地区使用,在夏天也有一定的隔热效果。如果把低辐射般性指导。美国加利福尼亚州、南朝鲜和瑞典有最严格玻璃和热反射玻璃组合成中空玻璃,那么这种瓌瑞就更适的建筑设计耗电量标准,成功地降低了能耗。瑞典的商业合于在夏热冬寒地区使用。建筑物采暖能耗为170万kJ^d以下,强制推行的新建筑由此可见,在节能建筑中,窗用玻璃将向多功能中空物采暖能耗标准是不超过100万kJd。1973年美国新办保温隔热玻璃的方向发展。公楼能耗为570万kJe℃d,目前为300万kJ/ed()热回收装置。65建筑物采用储热技术。在塞冷或炎热季节,通风损失,即新鲜空气加热或降瑞典的一些新办公楼非常有效地将人体和设备排放岀温,都要耗费大量能源,特别是通风要求较高的学校建筑、旳热能储存起来,作为冬季采暖用。美国一些建筑物利用医疗建筑、商场建筑、办公建筑以及许多工业建筑更是如夜间凉空气冷却水,白天则用这些水使室内温度保持适宜,此。热回收的原理就是要设热交换器,利用排出的热空气这样,夏天不用空调来加热进入的冷空气,或者利用排出的冷空气使进入的热(6采用节能窗户空气降温。这种方法可以在能耗很小的情况下做到通风良这是发展节能建筑物的重要步骤。据估计,美国每年好,从排出的空气中回收60%-90%的热量。在住宅的浴从窗户泄漏岀去的热能几乎等于从阿拉斯加油管中流过的室、厨房安设此种装置,可将洗澡、做饭产生的湿气、热石油。美国能源部最近开发了一种特殊旳窗户涂层,能顺气迅速排岀,并回收部分热能。热回收有许多不同的办利通过光线而把热量拦截在室内,使窗户隔热性能提高法,如中国煤化工效地进行热回收的倍。美国政府计划投资20万美元,民间投资15亿美元,个先決引CNMH哇良好,也就是要堵塞开发这种新型窗户住所有的与室外直接连通的孔洞、缝隙,门窗都用密封条普通玻璃的太阳辐射透过率和传热系数都很高。采用封严,使通风换气空气经由热回收装置通过。▲