基于节能设计的建筑方案设计

基于节能设计的建筑方案设计魏春玲重庆卓创国际工程设计有限公司重庆邮编401 120摘要:在国家大力提倡节能环保的背景下，节能环保已成为建筑设计未来发展的趋势。而建筑设计中节能设计也已成为目前人们越来越重视的课题。本文分析了节能型的建筑设计方案。关键词:整体规划与建筑群布局;建筑单体设计;中图分类号: TU2文献标识码: A文章编号:引言改革开放以来，中国建筑业发展迅速，高速发展的经济和日益提高的生活水平，促进了人们对舒适的房屋居所的需求。然而很多建筑过度追求建筑物的规模和外观，大面积使用玻璃材料、办公室- .年四季使用空调等都造成了巨大的建筑能耗。据报道，我国95%的既有建筑属于不节能建筑，建筑耗能约占我国能源消耗总量的30%，建筑业污染约占环境总体污染的30%。能源匮乏、人均能源占有量低、环境污染的警钟一再敲响， 建筑节能的重要性和必要性愈发明显。具体到单体建筑而言，节能的措施有很多，可以从单体建筑设计、材料设备等方面达到节能的效果。而从建筑方案设计的角度来说，可以从下文几个方面考虑。1、建筑节能概述建筑节能，在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗及控制抢窗的面积比等措施。2、建筑节能的重要性建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一个环节 节中国煤化工生选YHCNM HG址、规划、设计、建造和使用过程中,通过合理的规划设计,采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗合理、有效地利用能源。随着我国建筑业的不断进步，在日益发展的中国城市化建设中,建筑能耗可谓急速增长，已经达到整个社会能源消耗量的32%以上,加之每年房屋建筑材料生产能耗13%，建筑总能耗已近全国能源总消耗量的45%。中国建筑面积为400亿平方米绝大部分为高能耗建筑，在每年20亿平方米新建筑建筑中，95%以上仍为高能耗建筑。在此情况下，必.须提高节能水平设计标准，否则将留下过重的能耗负担，治理将困难重重。3、整体规划与建筑群布局现阶段，我国正处于一种大规模的建设格局之中，城市的面貌日新月异,新城建设和小区建设随处可见。在这些大规模的建设项目中，首先就面临着-一个选址问题。-一个项目的选址当然会涉及到政治、经济、文化等多方面的因素，在这里仅从节能而不考虑其他方面的理想状态来研究。在这种情况之下，选址的节能问题便成了一个与大自然资源的整合问题，及符合自然规律、尽量地利用自然环境资源来创造适合人类生存的条件。拿小区建设来说，我们就不宜将一个小区的选址布置在山谷、洼地、沟底等凹地里，这样首先是影响了季风的通行，不利于室内的通风换气;其次，冬季冷气流在凹地里会形成对建筑物的霜洞效应，而夏季形，成的低气压将导致更加闷热的小气候。虽然我们现在的科技水平完全可以做到通过人为的手段来消除这些不利因素，但这样显然不利于节能。在选址这个问题上，笔者认为中国古代的匠人是做得很好并积累了-.些经验，“阴抱阳”、“背山面水”、“坐南朝北”等等都是古人在天人合一的思想指导下总结出的一些简单易懂的实践经验，并运用这些经验建设了大量舒适而风景优美的城市。我们今天掌握的知识和古人相比不可同日而语,更应该继承古人的精神,比古人做得更好。4、单体建筑设计中的节能措施4.1复合界面对建筑节能的作用“建筑界面的本质意义就在于对有利和不利的气候要素进行选择与离析,在于其“膜效应”。膜效应是对气候用与防的辨证统一,中国煤化工理MHCNMHG念的具体表达。”对气候的用与防正是建筑节能的关键所在。建筑界面在建筑上是划分不同空间领域的实体构成或媒介地带，即空间和实体的交界面，只是二维的面。而建筑复合界截面是建筑与城市之间过渡性的那一层与自然环境和谐,又包含了人的活动在其间的复合性分界空间。从宏观上看，它仍然是整个城市的分割公共空间与私密空间的-一层“二维表皮”，但从微观上看，它本身也是建筑的-一个空间，是由几个界面所构成的一一个包含了人的活动的空间。因此，建筑复合界面相对于建筑界面而言,在对气候的用与防的作用上将有更多的可能性。所以在设计中，理性地运用复合界面的设计将对建筑节能有重要的意义。4.2柱廊空间一延续内外空间，使内外空间得以缓冲柱廊是建筑设计中经常使用的设计元素，古今中外各个历史时期的建筑几乎都有使用柱廊空间的例子，像古希腊的雅典卫城，中国古代的故宫建筑群，都可以看到柱廊的身影。柱廊又可分为围廊和局部柱廊，但其作用主要都体现在其作为室内微环境与室外大环境之间的缓冲区而对建筑产生的影响。首先，架空可以引入市外的绿化，增强建筑底部的空气流动,从而可以改善建筑周边的生态环境，调节小气候而达到节能的可能。其次，底部架空可以结合地形修建车库，相对于地面停车和地下车库停车架空停车减少了土地的占用和照明通风的能耗,因而对节省资源和节约能源更加有利。如图1图一岳麓书院中的柱廊4.3阶台状空间一连接内外 人流，使内外空间得以过渡通过对建筑界面的重组而形成复合界面。主要包括台阶与各式平台。室外台中国煤化工阶的合理布局，能加强对人流的引导性，最大程度地减HCNMH G用次数，节约建筑能耗。4.4曲凹空间--吸纳内外环境，使内外空间相互包容通过对建筑界面的折叠形成复合界面。包括曲线界面、水平凹凸、逐层悬挑、体形扭转、局部凹空间、空中巨洞结构等形式。曲凹空间对建筑节能的影响主要.体现在通过结合当地气候环境的特征对建筑形体进行凸凹或曲面的设计,来创造建筑自身的阴影区，并结合生态设计，种植植物，加强建筑内外的空气交流,改善建筑的局部环境。如图2 ( 长沙亚大写字楼中的中空大洞设计)图24.5玻璃体-融合内外视线，使内外空间得以渗透借内外视线的贯通和渗透，使内外活动联系起来形成复合界面。主要形式包括边庭和纯玻璃体。这里主要介绍边庭对节能的作用。首先边庭与中庭有共同的热工特征即温室效应。因为边庭的空气容量较大，相对来说温度波动较小，因此可以调节室内的热环境。边庭的设置也要注意地区的差异性。例如我国的夏热东冷地区，由于太阳在不同季节的入射角度的不同，玻璃边庭就宜朝向东南或西南设置。这样冬季可以延长太阳的辐射时间，夏季可避开灼热的阳光。再者,边庭由于其靠边的位置属性，对室内的采光也有着重要的影响。5、建筑围护结构节能的设计中国煤化工MHCNMH G众所周知，建筑的室内和室外的物理界限就是建筑物的围护结构，围护结构同时也是建筑多种功能的总集合体。随着时代的发展，围护结构也在不断发生变化，其功能足部完善，这种完善给人带来越来越舒适的室内热环境。一方面,随着科技的发展，构造技术和使用材料取得了很大的进步，这种进步大大提高了传统的围护结构的保温性能;另-方面， 现代意义上的围护结构不仅能够满足传统的功能需求，而且已经成为了采集利用自然可再生能源和新能源的有利场所,这一方面的典型例子就是太阳能墙板等。5. 1墙体节能设计随着时代的发展，我们越来越发现，由不同材料组合而形成的复合墙体保温性能很好，它们在现代建筑墙体的应用中处于主导位置。与此同时，体现出高技术特色的新式墙体也有了越来越多的发展。应用最多的是透明绝热墙、双层玻璃幕墙、玻璃幕墙和绿化墙体等。5.1.1保温外墙体的设计保温外墙体分为单--材料墙体和复合墙体。最常见的单一材料围护结构是砖墙，为了提高节能效果，同时减少实体粘土砖的使用和节省建筑面积，目前多采用空心砌块。单- -材料围护结构包括:粘土多孔砖，多层住宅- - 般采用砖混结构,以粘士多孔砖为墙体。混凝土空心砌块,外墙采用混凝土空心砌块作为承重材料，孔内填充保温材料，外墙内粉刷保温砂浆作保温处理。复合墙体保温材料的设置有外保温、内保温和保温层在中间三种方式。常见的复合墙体有:砌块复合墙体。采用高效保温材料，将聚苯板、玻璃棉、岩棉板、矿棉板等附在墙体结构层内外形成内外保温复合墙体。5.1.2玻璃幕墙在现代生活中，玻璃幕墙以其独特的美观性特诊，已经收到越来越多的消费者的青睐，使用越来越广泛,因而玻璃幕墙对于节能设计也占了越来越大的比例。寒冷地区，尤其是严寒地区的冬季，最适合采用这种方法。5.1.3透明绝热墙透明绝热墙在现代生活中应用也十分普遍，它是由透明的绝热材料和外墙复合而构成的。相对特隆布墙的优势在于，特隆布墙只有- -层空气层，而透明热阻墙都有两层空气层，再加上透明热阻的材料本身固有的i 中国煤化主为的YHCNMH G温度。5.1. 4双层玻璃幕墙双层玻璃幕墙在现在的建筑中应用越来越多。很多人把双层玻璃幕墙叫做作“能够呼吸的皮肤”。它的种类不一，有两层的，也有三层的。各个玻璃幕墙中间留有相当宽度的通风道，以供空气流通。同时，这这种玻璃幕墙配有可以灵活调节的百叶，以方便控制。5.1. 5绿化墙体绿化墙体主要是指外表面覆盖着爬墙植物或者攀藤植物，正是这些落叶植物能够保证冬季日照的削弱和夏季保温性能的提高。适合垂直绿化的常见藤本植物有爬山虎、常春藤、凌霄、金银花、扶芳藤等数十种。其中墙体绿化广泛使用较多的是爬山虎。6、屋顶的节能设计屋顶作为建筑物外围护结构之一，在建筑节能方面具有重要作用。通过对平屋顶、坡屋顶的结构进行改造，使其达到节能设计的最佳效果。在我国夏季炎热地区，水平屋面的表面空气温度达到60- -80°C， 顶层比其下层室内温度高出2~4C。因此，提高屋面的保温隔热性能，对于节省能源消耗及改善顶层居住环境具有重要意义。其材料的选用也应尤为注意。目前采用倒置式屋面将防水层上铺设增水性保温材料，可有效防止传统屋面构造中防水层老化问题，该方法施工简单，正被大多数设计者采用。7、楼板层的节能设计.主要是利用其结构中空空间，并对楼板吊顶造型加以设计。例如将循环水管布置在楼板吊层，可以起到寒冷季节利用热水循环增加室内温度,温暖季节利用冷水循环降温的作用。8、选用建筑节能材料合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能效果。另一方面,要结.合当地的实际情况,发掘出-一些地方节能材料,更好地应中国煤化工TYHCNMH G9、门窗节能改善住宅门窗的保温性能，提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透门窗采用隔热保温性能好的塑钢中空玻璃或隔热型铝合金中空玻璃门窗;外门窗框与门窗洞口之间的缝隙应用聚氨醋高效保温材料甜实，并用密封膏嵌缝，不得采用水泥砂浆填缝。外门窗洞口周边侧墙应进行保温处理;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。10、设计节能照明在我国民用建筑中，照明用电不仅量大而且面广，所以选择合适的照明设备对于节能来说非常关键，选用的电光源发光的功率要高.日常所用的白炽灯的发光效率一般在15Lm/W左右，而目前广泛使用的T5型所产生的发光型效率能达到90Lm/W左右，而且可以显著改善灯光的特性，非常适用于办公楼和住宅楼。因此，我们在设计时应尽量运用自然光，如采用分区双联开关控制、自动亮光节约照明控制等。对传统的卤素灯、钨丝灯可以用日光灯来代替，水银灯可以用钠气灯、复金属灯来代替。在装修涂漆时，就选用亮色来提高室内照明的效果。尽量用40W或60W的日光灯来代替多个20W的日光灯，这也可以达到节能的目的。结束语基于建筑方案设计的节能措施，属于多种节能途径中的一部分。运用多种新型技术，开拓更广阔的节能途径，才能使建筑中的能耗降得相对较低。节能设计尤其是建筑节能设计现在已经成为不可回避的话题，已经成为现代建筑行业乃至我国国民经济可持续发展观的关键一环。 对于我们相关行业，怎么样更高效地进行节能规划设计和建筑方案设计是当前我们不得不思考的难点、焦点问题。推进建筑节能是减少污染、降低能耗、提高能效的重要途径，更是提高人民生活水平的重要途径的必由之路。参考文献[1]谢塘开.从建筑设计谈建筑节能设计[J].建筑知识，2001 (3).[2]谢浩，徐宇龙，张伦琳.建筑节能问题[J].住宅科技，2012 (12): 31-34.[3]邱爽.论住宅建筑节能设计[J].中华民居，2011 (4): 60-62.[4]陈若仙.基于现代建筑方案节能设计的探讨[]中华民居，2011 (10):中国煤化工173- 174.MHCNMH G