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被动式节能建筑设计的探讨

2015-10-26              阜新市建筑工程施工图设计文件审查中心

[摘 要] 节能不仅是我国经济和社会发展的一项长远战略方针,也是当前一项极为紧迫的任务,被动式节能建筑设计的思想对于降低建筑能耗,改善建筑环境有着重要的意义,本文对被动式节能建筑设计方法进行了深入的研究。

[关键词] 建筑能耗;节能设计;被动式节能;商场建筑节能

自上个世纪七十年代以来,人们逐渐的意识到飞速发展的工业社会给地球自然系统带来了各种环境问题:气候变暖、资源耗费严重、环境污染加剧等。我国由于人口众多,所以人均资源占有量少,并且,随着经济快速发展与人民生活水平不断提高,采暖空调的使用越来越普遍,必然会造成人均能耗量的持续增加,建筑能耗总量及其所占比例还将持续增长,国家的能源负担将加重。所以节能设计是当前一项极为紧迫的任务。以下便是对被动式节能建筑设计的几点看法和在实际建筑中的应用。

1被动式节能建筑设计与建筑环境的关系

被动式节能建筑设计能够达到即节省能源又创造舒适环境的双重目的,有较好的节能效果。“所谓被动建筑设计就是通过建筑设计的本身,而非利用设备达到减少用于建筑照明、采暖及空调的能耗。”被动式设计方法包括建筑朝向、建筑保温、建筑体形、建筑遮阳、最佳窗墙比、自然通风等。被动式设计方法需要建筑师对于环境现状有充分的了解,突破学科间的相互限制,利用简单易用的技术进行设计。随着建筑规模巨大化,除了运用被动式技术之外,还需要主动利用新技术手段来获得良好的建筑环境。

2节能建筑特征

“节能建筑有两个重要特征:一是地区差异性,二是过程控制性。地区差异性是指不同地域由于气候、生活习惯和建筑形式的差别,造成建筑节能技术因地区而不同;过程控制性是指同一地域的建筑物也可能因一年中季节的不同、一天中时间的不同而遇到不同的温度、湿度、气流、光照,因而建筑物的能耗随时间出现化,节能建筑设计应当使建筑的变化根据人的需要加以控制,这主要体现在三个方面:总体环境布局、建筑空间、建筑围护结构。

1)总体布局的可控性。应用高新技术能够改变建筑朝向,欧洲就已经存在计算机控制的太阳跟踪住宅,使之根据季节及风向变化而调整。例如德国建筑师塞多·特霍尔根据向日葵的生态原理,把住宅设计建造得如同向日葵一样,始终向着太阳,以充分利用太阳能。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%。所吸收的太阳能相当于固定太阳房的2倍。这座旋转住宅在建筑外部布局的可控性方法给人们以启示。然而,对于体量庞大的公共建筑而言,上述方法是不适合的,应当寻找更为合适的控制途径。在公共建筑的节能建筑规划设计中,从外界环境因素进行考虑,建筑总体布局应以适应四季气候变化为原则,根据本地气候条件(主导风向、日照、雨量等)合理确定建筑朝向、体量、周围绿化布局等因素,考虑利于夏季通风遮阳、减少太阳辐射热。

2)建筑空间的可控性。根据时间及气候的变化来控制建筑空间,可最大程度地利用气候资源的风能、光能等,节省用于空调或采光的建筑能耗。例如,我国南方炎热地区传统民居的天井空间,在夏季保持开敞加强通风,在冬季用透光材料加以覆盖,防止冷空气侵入,这些措施改善室内热环境达到了较好的效果,是利用建筑空间可控性营造舒适环境的实例。

3)建筑围护结构的可控性。建筑围护结构及其构件对室内环境及建筑能耗会产生较大影响。围护结构的可控性是指对太阳辐射、室外空气温度综合作用产生的热过程是可控制的。例如传统的建筑外墙,主要通过窗户的开启与关闭对冷热气候进行一定程度的调控,这种方法体现了围护结构的控制作用.现代建筑外围护结构得到发展,设置为双层或多层的立面系统,其中可以开启或关闭某个层次以适应不同的气候。

3被动式节能设计方法在商场建筑中的应用

所谓被动式节能建筑就是指在完全不使用其他能源的基础上实现建筑的隔热与保温。也就是室内温度的降低与升高。

1)总平面布局。建筑是其周围环境的有机组成部分,建筑物的总体布局反映了建筑与周围环境的对应关系,它对建筑的节能潜力亦具有重要影响。商场建筑在与基地条件相协调的过程中,应充分尊重微气候环境,通过合理的平面布局达到有利于建筑的整体节能效果。建筑在基地中应坐北朝南,南侧留出尺度上许可的室外空间,以利于争取较多的冬季日照和过度季节的通风.这种方法要视基地具体条件、气候状况以及使用者的要求而定。

2)屋面。建筑屋面和外墙是建筑与周围环境进行能量交换的媒介体,它具有通风隔热、遮阳蔽雨等明确的庇护功能,也是体现建筑形象艺术特征的重要部分。建筑屋面和外墙将室内空间从外部空间中分隔出来,将对人类居住环境不利的恶劣自然因素“阻隔”在建筑外面,庇护人的居住空间;同时,作为建筑物内外不同空间的中介物,还肩负着“传递”自然资源的任务,例如自然风、自然光等气候资源的功能。被动式设计方法既是强调利用屋面和外墙的传递能量的功能,充分利用自然界的有用资源,而将不利因素阻隔在建筑外面,在“用”与“防”之间达到平衡。通常,减少外墙传热主要有以下的方法:一是严格控制建筑的体型系数,以减少传热面积;二是通过外墙构造设计增强外墙的保温隔热性能;以及有效防止外墙体内部结露等。

3)玻璃幕墙。玻璃幕墙山于通透、轻质、美观等优点,在商场建筑外围护结构中有着比较广泛的应用,尤其是在商场临街的主要立而上,玻璃幕墙的使用更为频繁,因此,玻璃幕墙是商场建筑外墙的重要组成部分,对玻璃幕墙应当进行节能设计,使其满足商场建筑外围护结构的隔热保温要求。玻璃幕墙的热工性能受许多因素的影响,其中影响最大的指标就是传热系数和遮阳系数。一般来说,传热系数受构造和材料厚度的控制,遮阳系数则受玻璃材料本身特性和遮阳设施的控制。

4)出入口。商场建筑是公共人群最为集中的场所,其出入口的使用频率极大。调查中发现,许多商场的底层出入口是直接向着外界敞开的,甚至在炎热天气商场出入口也是直接开向室外,较少采取相应的保温和隔热措施,导致建筑内部的冷气源源不断地流向室外。显然,商场出入口部位己经成为围护结构上与外界进行热交换的薄弱环节,这是由于设计中对出入口热控制的忽视,而造成了商场建筑夏季制冷能耗的浪费。

4结论

在国家大力提倡节能建筑、绿色建筑的大背景下,本文针对性地通过举例对建筑中被动式节能设计问题进行了探讨。例如商场建筑的总平面布局、以及屋面、窗、玻璃幕墙、出入口、外墙、遮阳等方面的建筑设计达到被动式节能降耗的效果。这对我国解决气候变暖、资源耗费严重、环境污染加剧等问题具有重要的意义。

 

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