绿色建筑的节能设计研究 绿色建筑的节能设计研究 绿色建筑的节能设计研究
1.绿色建筑的含义与原则 世界性的能源和环境危机使得“可持续发展”(Sustainable Development )的思想在全世界范围内达成共识。从社会能源消费的构成来看,建筑能耗占总能耗的30%~40%,随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,建筑能耗将在一段时期内继续以较快的速度增长。对于城市和建筑来说,由传统的高消耗型
发展模式转向节能环保型模式成为必然的趋势,绿色建筑的概念应运而生。
读解绿色建筑,其涵义为在建筑物的全生命周期中,最少程度地占有和消耗地球资源,最小且高效率地使用能源,最少产生废弃物并最少排放有害环境物质,成为与自然和谐共生、有利生态系统与人居系统共同安全、健康且满足人类功能需求、心里需求、生理需求及舒适度需求的可持续建筑物。绿色建筑的六个原则分别是:和谐、适地、节约、高效、舒适以及经济。
2.绿色建筑中的节能设计思路
绿色建筑要求建筑物高效率地利用能源,最低限度地影响环境,实现“人-建筑-自然”三者的和谐统一。因此,建筑的节能设计成为实现绿色建筑的关键。建筑节能是指在建筑中提高能源利用率,用最有限的资源和最小的能源消耗取得最大的经济和社会效应。据粗略估算,采取周密、有效的建筑技术措施可降低2/3~3/4 的建筑能耗。从社会和经济长久发展的角度来看,绿色建筑是未来发展的必然趋势,绿色建筑的节能设计也必将得到高度的重视。
2.1 充分利用自然采光和自然通风
天然的阳光是大自然赐给人类的宝贵财富 ,它取之不尽、用之不竭。充分利用天然采光不但可以节约大量照明用电,还提供更健康、高效、自然的光环境,从卫生的角度看,充分的日照还可以起到杀灭细菌和病毒的目的。建筑的自然采光就是将日光引入建筑内部,通过设计手段精确地控制并且将其按一定的方式分配,以提供比人工光源质量更好的照明。
自然通风是一项改善人与环境的重要技术手段。在我国许多传统建筑中都有体现,如传统民居中的穿堂风等处理手法,较之其他相对昂贵、复杂的生态技术,自然通风是一项比较成熟而廉价的技术措施。通过合理的建筑设计,自然通风可在不消耗不可再生的能源的情况下降低室内温度、带走潮湿的气体、排除室内污浊的空气,使人体感到舒适,并提供新鲜、清洁的自然空气,有利于人的生理和心里健康,减少人们对空调系统的依赖,从而节约能源、降低污染、预防疾病。
自然通风和采光往往是结合在一起的。通过保证房间内及中庭顶部(若有条件,可依建筑形式而设)一定的开窗面积,既达到了自然采光的目的,又可依靠室内外的风压及热压差,形成有组织的自然通风,在室外气候适宜时通过自然通风达到调节室内热环境的目的。
2.2 围护结构的设计
建筑的围护结构包括门、窗、墙、屋顶、遮阳设施等,它们的设计对建筑耗能、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有很大的影响。国外资料表明,提高围护结构保温隔热性能所增加的投资,完全可以由节省的能源费用来补偿,一般情况下改善维护结构节能性能所增加的费用仅为总投资的3%~8%,而节约的能源可达 20%~40%。
墙体是建筑外围护结构的主体,起承重或分隔作用的单一材料墙体往往难以同时满足较高的保温隔热要求,因此,复合墙体得到了很快的发展。复合墙体不但解决了内外墙热桥的问题,而且具有增加室内实用面积,方便室内二次装修等优点。目前,主要采用的有模压或挤塑聚苯板、岩棉板、玻璃棉板、聚氨酯发泡等保温材料的复合墙体内外保温体系。窗的传热系数比外墙、屋面等围护结构大得多,住宅热损的 35%是由于门窗与室外热交换造成的,使用中空玻璃、真空玻璃和低辐射玻璃代替单层玻璃是在建筑中降低门窗热耗的有效措施。屋顶保温技术应用较多的是加气混凝土,也有使用水泥聚苯板、水泥珍珠岩、浮石砂或采用架空保温屋面的。围护结构的设计随着新型材料的发展而发展,新型保温隔热、蓄热功能的墙体材料及复合化应用材料,高效热辐射材料,新型保温和密闭材料等,都会大大提高建筑节能功效。
2.3 绿化与建筑相结合
绿色植物一方面可以满足人们希望与自然界接触的愿望,另一方面绿色植物可以吸收二氧化碳,通过光合作用产生氧气,为使用者提供舒适的环境和新鲜的空气,同时植物还可以起到遮挡太阳直射光,降低环境温度,减少空调的消耗,从而达到环保的作用。建筑绿化分为屋顶绿化、外墙垂直绿化和室内绿化。
2.4 高效利用可再生能源
在绿色建筑中,新能源的利用对节约传统能源起着非常重要的作 用。现在能源危机在世界范围内得到了广泛的关注,大量使用太阳能、地热能、风能、生物能等非常规、可再生并且绿色无污染的能源成为发展的趋势,符合绿色建筑的理念和可持续发展的思想。 目前主要的太阳能利用方式有:①被动式太阳能热水系统,利用太阳能集热器或真空管吸收太阳辐射热,为用户提供生活热水。此系统结构简单、
经济适用,在我国得到了广泛的运用;②主动式太阳能系统,在太阳能居室采暖方面具有更大的选择性,但需要外在能源启动运行,并需借助电扇或泵等装置来转换和传递太阳能,以此获得生活热水或提供居室供暖;③太阳能光伏发电系统,是利用太阳能光伏电池板吸收太阳能,并将太阳能转化为电能,提供室内设备用电或接入市政电网送电。此外还有太阳能吸收式制冷系统和太阳能干燥系统等。地热能的应用主要有:①利用高温地热能发电或直接用于采暖供热和热水供应;②借助地源热泵和地道风系统利用低温地热能。风能的利用较适用于多风海岸线山区和易引起强风的高层建筑,在英国和香港已有成功的工程实例,但在建筑领域,较为常见的利用形式是自然通风方式。
2.5 采用先进的照明技术
照明是现代建筑的耗能大项。据有关数据统计显示,在现代高层建筑中,照明能耗是建筑总能耗的百分之二十以。照明不仅本身消耗能量,照明的能耗还加大了空调系统的能耗。在绿色建筑中,可通过采用昼光照明、先进的照明技术和高效合理的照明设计来降低照明能耗。昼光照明不仅降低能耗,还可起到降低供电峰值的作用。在大体量建筑中,房间进深通常都很大,利用一些折光板和反射天花板就能将光线引入房间内部,减少白天照明的需求。
此外,先进的照明技术为照明节能提供了更多的解决方案。如高光效的光源和灯具比普通光源和灯具消耗的电能要低得多。
3.结语
我国是一个能源消耗大国,发展绿色建筑,重视建筑节能是实现和谐社会的必由之路,符合科学发展观的指导思想。而绿色建筑的节能设计是由多学科交叉和结合后形成,是一门综合性很强的学科,因此,发展建筑节能技术也为多学科间更加密切的交流与合作提出了更高的要求。
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