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[关键词]建筑施工;工程设计;新能源;能源开发利用
夜上海论坛 中图分类号: TU7 文献标识码: A
我国建筑节能现状分析
改革开放以来我国经济的迅速发展为建筑工程开展奠定了坚实的基础,伴随着我国建筑工程发展规模的扩大,建筑能耗也逐渐发展成为能源消耗的主要组成部分,据不完全统计,2010年以来,我国的建筑能耗约占全球能耗总量的25%,成为建筑能耗最为严重的国家。人口数量的巨大以及广阔的国土面积,进一步加速了我国建筑工程的能源消耗速度,建筑工程中大量的能源消耗使得我国的能源开发利用面临更为严峻的挑战。为有效解决我国建筑工程的能源消耗问题,我国设定了建筑节能设计标准,通过改进建筑材料和控制建筑数量等方法实现对建筑工程能源消耗的有效控制。
我国建筑节能工程的发展,使得能源节约理念在建筑施工中得到有效落实。在建筑施工中,进一步控制建筑节能的范围,通过选取更具节能性质的材料以实现对降低建筑工程中的能源消耗量,并保证建筑工程的施工质量。建筑节能还对建筑工程的设计提出了一定要求,为有效减少工程的能源利用量,需要更为科学的设计建筑的结构,通过科学合理的设计集中建筑支持能量,以有效减少能量散失,进而实现建筑工程的节能建设。而由于我国建筑节能技术尚未得到完全普及,因此我国建筑能源消耗仍处于较高水平,我国建筑节能工作的进一步开展也面临巨大挑战。
建筑设计中有效节能方式的探究
夜上海论坛 在我国的建筑节能施工中,能源节约的有效方式主要是从建筑结构自身能源维护和开发新型能源两方面展开的。就建筑工程施工中建筑结构自身能源维护分析,提高建筑自身的能源供给效率和减小建筑结构的能源散失是最为主要的方法。为有效提高建筑的能源供给效率,要着重对建筑结构进行科学设计与合理排布,如在进行供暖系统设计施工过程中,要针对不同的建筑结构搭建对应的供暖网络,并通过科学合理的设计供暖管道和调控建筑室暖气装置等技术来提升建筑中供暖系统的工作效率。为有效限制建筑结构自身能源的散失,通常采用的方法是在建筑过程中引入具有特殊物理特性的建筑材料,利用材料的物理特性提升建筑结构的密闭性及能源维持性能。针对建筑施工中的保暖系统设计分析,为有效保证建筑结构能够有效维持自身的热量,通常会在建筑施工中使用保温特性较好,并且具有密闭性的建筑材料,通过将保温建筑材料与建筑结构进行有机融合,进而提升了建筑结构整体的保温性能。
夜上海论坛 建筑节能中对新能源的开发利用主要集中在太阳能装置的使用中。当下在建筑结构中引入太阳能是最为主流的建筑节能方式,通过利用太阳能这一可再生能源代替其他化石能源的燃烧,以此有效控制能源燃料燃烧对环境造成的影响。与其他化石能源相比,太阳能这一能源具有可再生和清洁等优良特性,将太阳能装置搭建在建筑结构的屋顶,能够有效实现建筑的采暖,热水供给以及电力供给等,而由于太阳能设备的内部结构涉及到多种能源的有效转换,建筑节能工程中需要专业建筑师进行太阳能装置的设计与安装,结合建筑工程的施工实际对太阳能设备进行对应调整,以此实现建筑结构施工中的有效节能。
建筑设计新能源利用概述
夜上海论坛 在我国建筑结构的节能设计中,新能源的开发利用主要强调太阳能与建筑结构的有机结合,通过将太阳能装置应用到建筑结构的取暖和发电等领域中,实现建筑设计中新能源的有效开发与利用。不同太阳能装置的结构与功能是不同的,所以在建筑节能工程的设计中,针对不同的太阳能装置要采用针对性建设方案。建筑设计中新能源利用的主要方式包括太阳能热水器,太阳能发电以及太阳能空调等。
太阳能热水系统的原理是通过特殊材质吸收太阳光能量,并在热交换器的作用下将吸收的光能转化为热能,进而实现对太阳能热水器中水体的加热。由于太阳能热水器的运行不需要投入任何运行费用个,因此在学校,医院以及政府部门的建筑设计中通常受到广泛利用。太阳能热水系统与建筑结构的结合方式主要包括设备的固定安装和管道的搭建两种,太阳能设备的固定安装是指在建筑结构的屋顶安装固定的太阳能热水器,使得热水器成为建筑结构的组成部分,在有新住户进行居住时,能够直接使用太阳能热水器,无需对装置进行处理与改动。而在管道搭建式太阳能热水器的建设中,一旦住户出现搬迁,就会带走太阳能热水器,新住户的到来则需要重新安装太阳能热水器,需要在墙壁和地板上重新开孔并施工,重新安装热水器,而由于此种安装方式会在一定程度上对建筑结构的稳定性造成影响,因此在太阳能热水器的实际应用中多采用前一种方式。
太阳能光伏发电技术的发展有力推动了我国建筑工程发展中新能源技术的开发与应用。太阳能光伏发电过程是通过利用太阳能电池方阵将太阳辐射能直接转化为电能的过程,伴随着我国太阳能电池技术的不断成熟,其在建筑工程中的应用也日渐普及。在建筑结构中安装太阳能发电装置,首先要在屋顶铺设光伏组件,进而将光伏组件的引出端接在太阳能发电装置的控制端,通过控制光伏转化速率实现对太阳能发电装置的有效控制。伴随着建筑工程开展中新能源利用效率的不断提高,太阳能发电装置的光伏组件的形态发展将会更加注重建筑结构的一体化,通过在建筑结构中添加光伏涂层,使得太阳能发电技术更具观赏性,也有效保证了建筑工程中新能源的利用效率。
[结束语]
夜上海论坛 在建筑设计与施工中科学利用新能源,不仅实现了对新能源的有效开发,也进一步加强了我国建筑业与能源节约工程的联系,通过新能源开发利用与建筑业的有机结合,提升了我国建筑工程的科学技术含量,也在一定程度上完善了我国的建筑技术,使其能够在新能源开发利用的基础上,有效减少我国建筑业的能源消耗,同时有效促进我国建筑工程技术发展。
[参考文献]
[1]李远哲,刘天颖.中国建筑节能战略目标与对策研究[A].北京清华大学出版社,2011.6-15
关键词:节能新能源建筑设计
夜上海论坛 中图分类号:TU201.5
夜上海论坛 一、建筑节能与新能源的紧密关系
建筑节能中的环境保护、生态平衡与节省能源不是孤立的,而是相互影响和联系的。人类可以自主建造舒适的建筑内部环境,但人工化的舒适通常依赖于照明、空调和通风等高耗能设施,且舒适度的提高又往往以耗能的增加为前提条件,这种发展模式带来了当前环境和能源危机,进而威胁到人类自身的生存发展与安全保障。
随着经济的发展与城市化进程的加快、城市居民生活水平提高,建筑耗能占整个能源消费总量的比重不断上升,每年由于新建和改建建筑,消耗大量能源,带来自然环境的恶化。同时在建设过程中还存在水污染严重、土地资源利用率低、建筑耗材高等严重问题。如不注意防止水、土和空气的污染,绿化与水面严重不足、空气污浊、气温升高、能耗剧增。自然环境的日趋恶化,结果是建筑系统内和建筑系统外的物质良性循环与能量的良性转换受到严重破坏,也就是生态环境受到严重破坏。居住区中的气候设计,不仅仅是一个充分利用自然能源、减少再生能源消耗的问题,也是一个直接处理人与自然的关系问题,实现可持续发展是本世纪人类所面对的巨大挑战。
二、新能源前提下的建筑设计原则
如今,随着节能环保意识的增强和能源短缺的压力,“节能建筑”成为当前最热的话题,节能建筑的标准应该统一的,节能建筑就应该是环保建筑,充分利用阳光、雨水等可再生能源,最大限度的节电节水,大力发展绿色节能建筑是中国建筑业未来发展的方向。我们在新能源的建筑设计上要遵从以下原则:
(一)建筑设计的资源利用效率要达到最高的原则,指的是对各种建筑用的资源,包括能源、土地、水、各种建筑材料等,都要高效率地利用,尽可能的节约能源。
夜上海论坛 (二)要达到对环境影响最小,要注意以下几个方面:一是防止建筑对土壤、空气和水的污染;二是尽量使用本地建材。这也是对环境影响最小的一项措施,因为这样可以减少运输对环境的影响,而且可以支持当地经济的发展:三是重复利用建筑材料。在建筑选材时,要考虑材料的可循环使用,这是鼓励利用建筑材料的回收利用。四是要尽可能利用既有建筑,提高建筑物的寿命。
(三)对生态环境最好指的是对人以及其他生物的生存和健康最为有利,通常我们说“以人为本”是正确的,但同时不要忘了其他物种。人也是自然生态中的一部分,“以人为本”的建筑设计原则,不单只是满足“人”的物质与精神需求,更应该使其与生态环境保持应有的平衡关系,需考虑到未来的的可持续发展。
夜上海论坛 三、如何做好建筑节能工作相关措施
夜上海论坛 实施建筑节能,已经势在必行,通常需要首先从意识上转变,结合国家相关建筑法规,运用高新节能技术进行创新运用。具体措施为:
夜上海论坛 (一)建筑外部环境的节能设计
在建筑位址确定之后,根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境,主要方法为:在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪;创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等作用。这种绿化方式的优点在于绿色植物在光合作用过程中吸收利用大量的太阳辐射能,直接减少地面对太阳辐射的吸收,与此同时还通过蒸腾作用吸收周围空气中的能量可持续性发展,有效降低该区域的空气温度、增加空气湿度。
(二)合理的建筑规划和建筑体型设计
合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小,同时需要夏季日辐射得热少,冬季还需要对避寒风有利,但满足此三项需要的建筑形体常不一致,因此应考虑多种因素的制约,包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风向环境情况,权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出这一地区建筑的最佳朝向和较好朝向,尽量避免东西向日晒。
(三) 建筑物各部分构造的节能设计
通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计,以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等,来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件,以达到节能和改善室内微气候环境的效果。建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候环境条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。如:屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温;③根据需要,设置保温隔热屋面(架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面等)。
(四)减少建筑围护结构的能量损失
建筑围护结构的节能技术集中体现在对通过建筑围护结构的能量控制上。在建筑实体墙部分,通过建筑的内、外保温技术,在冬季的采暖季节,降低通过围护结构向外的热损失,在夏季的空调季节,降低通过围护结构向低通季节,充分利用自然通风作用,调节室内环境。在建筑物透明结构部分,主要是控制窗户的太阳能热流,采光性能,通风性能等。如通过设计控制合适的窗墙面积比,选择合适的窗户结构,通过采用遮阳技术和镀膜技术等,来达到冬季采暖季节时,可以阻止室内热辐射通过透明结构的损失,增加太阳能对室内的渗透,在夏季空调季节时,可以阻止室外热量向室内渗透,减少室内冷气的损失。
夜上海论坛 (五)降低建筑设备运行的能耗
夜上海论坛 建筑内的能耗设备与系统主要包括建筑的空调系统、照明系统、热水供应系统、电梯设备等。其中空调系统和照明系统在大多数的民用建筑能耗中占主导地位,空调系统的能耗更接近建筑能耗的40%到60%,成为主要的控制对象。而降低能耗又成为建筑设施节能的关键,因而在降低能耗设备方面可以做到如:家用空调器选用节能型(高效制冷压缩机、换热器和风扇,采用变频调速,并匹配良好);空调器的安装位置宜不受太阳直射;不设定过低室温,经常清洗。采用热泵技术,同时满足夏季制冷与冬季采暖的需要。在用电方面尽可能充分利用自然光;采用高效照明光源及灯具。
夜上海论坛 (六)合理选用建筑节能材料
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,更好地应用到建筑节能中去。
夜上海论坛 四、结束语
目前,建筑大多数以石油、矿石石料、煤炭、天然气等不可再生能源为主要原料。这些不可再生的能源在运用过程中会产生大量有害人体健康的物质及气体,例如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化合物等。这些物质都是造成环境污染、可吸入颗粒增多、生态环境破坏的重要因素。我国虽然是资源大国,但随着我国经济的快速发展,城镇化及第二产业工业化的高速发展,加大了我们对能源资源的需求,迫使不可再生能源、土地、水、原材料等资源严重短缺,人均能源占有量在全世界排倒数几位。我国大部分地区以温带季风气候为主,夏暖冬凉,冬天需要暖气开房,大批建筑物需要煤电供暖,如何在建筑中高效率的利用能源,让新能源代替旧能源发挥更大效用值得我们思考。
二、新能源在建筑中的具体运用
近年来,新能源走进建筑设计,运用新能源构造低碳环保的建筑成为了建筑设计行业的风向标。新能源是指非常规能源,是指原传统能源之外的各种能源,也指最新开发研究出来的,如太阳能、地热能、风能、海洋能等已经应用的能源,生物质能和核聚变能等正在研究阶段的、未有推广的能源。目前,应用于建筑行业最多的、规模最大的就是太阳能,每天将太阳光收集起来加以利用,经济环保,节约了能耗;同时,使人们享受新技术新能源给日常生活提供的便利。生活热水、利用光伏电池提供电源、供热采暖,太阳能制冷空调是几种比较主要的太阳能在建筑中的利用形式,运用的最具体有成效的是太阳能光电技术。太阳能光电技术广泛应用于建筑中,在建筑外侧安放太阳能热板,作为建筑物供热热源,提供给生活在建筑物里的广大用户日常运用的热力供暖、洗浴热水等等,综合利用太阳能供热系统。太阳能的光电技术增强了太阳能整合系统的性能,关键是提升建筑与太阳能系统相互之间的协调能力技术。空调是建筑中不可缺少的物品,太阳能空调技术的利用会减少二氧化碳的排放,改善生活环境。新型太阳能复合超导冷暖空调,制热时的主要能耗是以可再生的生物质燃料及太阳能,是最绿色合理的取暖方式,制冷时利用夏季地源低温的能量,通过超导系统,直接冷却房间中的空气达到制冷目的,让太阳能的供给量和用户对太阳能空调的应用需求达到平衡;新型太阳能复合超导冷暖空调在建筑中由于能全年综合利用,可以降低能源耗损,提高能源利用效率,保护生态坏境,可提高建筑节能经济效益,增强可持续发展。因此,炎炎夏季可以成功利用太阳光来冷却家庭房间或办公室——并且在此过程中不会产生令人厌恶的环境污染,消耗大量难以再生的能源。根据我国具体的地理环境使太阳能和建筑和谐搭配,我国大部分地处北纬23°26''''以北。因此,建议建筑物的南侧面采用斜型屋顶结构。首先,因为斜面的采光面积比平面大得多,可以安装更多的太阳能集热器;其次,因为在斜面上安装太阳能集热器时并不需要过多考虑前后遮挡问题,并且从建筑美学上来说造型美观。斜屋顶倾角取与当地太阳直射成90°的安装角度,有利于太阳能集热器充分发挥作用。太阳能与建筑相结合是一个利国利民的好事,能有效地降低建筑能耗,实现建筑节能的目标;将太阳能电池板和集热器安装在屋顶或屋面上,不用占取建筑用地,节约土地资源;就地安装、实施供应热水和发电上网,不用额外架设电路输电线路、安装热水管道,运用太阳能减少了对市政工程建设的压力,降低对市政配套公共设施的依赖,太阳能产品零噪音,零排放,零污染,不消耗任何燃料,人们容易接受。地热能的开发就是利用高达200~400℃的浅层地热资源进行发电,目前利用浅层地热能的主要方面主要是运用在建筑物的空气调节中,其方法就是通过热泵技术将地下低品位的浅层低温热源提取上来加以利用。地源热泵技术是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。热力学第一定律告诉我们能量是守恒的,而且是可以相互转换的,热泵的理论基础源于卡诺循环,与制冷机相同,是按照逆循环工作的。在设计中采用生态节能技术的实例很多,像张家港生态农宅设计、清华大学建筑设计中心大楼设计、济南高等交通专科学校图书馆等。而天津工业大学新校区是新能源在建筑设计中的成功应用的典型范烈,校园利用地热深井、地源热泵、水源热泵、LED照明、太阳能技术,打造节能、节水、资源综合利用生态绿色节约型校园。校园生态系统经过2年运行,地热深井每年可降低65%供暖成本,节约标准煤1.24万吨,减少二氧化碳排放量3.28万吨。1500余盏LED照明路灯和2000余盏LED室内照明灯组成目前世界上规模最大的商用化半导体照明示范工程,每年可节约用电130万千瓦时。天津工业大学的土壤源热泵系统被住房和城乡建设部列为可再生能源建筑应用示范项目,能源多样化创新型技术集成应用示范工程总体水平达到国内领先,多种可再生能源的利用达到了国际先进水平。对于新能源而言,无论采用太阳能,还是地热能,提高能源综合利用效率,加强资源综合利用效能,减少污染物排放,强化对于稀缺资源的替代和努力节约能源资源,以及依靠信息化最终实现能源的可持续发展,都是我们努力的方向。除此之外,从建筑设计的全局来说,建筑设计阶段要合理布局、生态布局,构造绿色建筑,与周围环境形成一体,平衡生态系统的,促成建筑成为周围生态环境的有机组成部分。构建绿色建筑体系,发展节能、节地、节水、节材和环保的绿色建筑。政府应当制定建筑应用可再生能源的鼓励政策,支持、引导建筑项目应用可再生能源;应当加强对建筑用能系统运行的科学研究,建筑用能指导信息,强化建筑用能系统的能耗监测,提高能源利用效率。
三、结语
夜上海论坛 【关键词】新能源,经济条件,工业房屋建筑,设计
一、建筑新能源技术在工业房屋建筑中存在的问题
夜上海论坛 1、高舒适度追求加剧能源的消耗
夜上海论坛 随着经济的发展和人民生活水平提高,对于居住环境的要求越来越严格,对于舒适度的要求越来越高,渴望得到恒温恒湿的居住环境,为了满足人们对于高舒适度的居住环境的要求,就需要消耗大量的能源来达到人们的目的,从而违背新能源建筑节能在房屋建筑领域应用目的。
2、用于保温的护结构不合理
目前我国用于保温的护结构设计有粘土空心砖护、混凝土小型空心砌块护、加气混凝土护、内保温复合护、夹心复合护以及外保温复合护。这些护结构设计各有各的优点,也各种各的不足之处,设计存在明显的不足,使建筑物的护全部或者部分在室外,建筑物的围护结构处于两个不同的温度环境中,温度的差异就会导致围护结构的不同变形[1]。
夜上海论坛 3、不合理建筑节能产品的滋生
随着低能耗建筑节能等新能源技术的推广,很多产品应运而生,人们通过利用低能耗建筑节能理念来达到公司利益的最大化,却忽略了投入产出的比例,造成资源的浪费。在生产建筑节能产品的时候,产品的作用已经远远低于所消耗的资源,虽然从资金方面看,可利用的资源在资金使用上比较低,但是从一定程度影响了新能源的作用发挥。
二、新能源建筑节能技术在工业建筑领域的应用
1、深入了解工业建筑的第一手资料
夜上海论坛 对于工业房屋建筑,尤其是一些要实行实行改造以及再利用的工业房屋建筑,要掌握第一手资料。一是全面了解工业建筑房屋及厂房的结构体系和企业生产性质。譬如有些工业化工房屋建筑大多是砖混结构或内框架体系,少数为纯框架。二是考察工业建筑房屋的残缺和腐蚀状况。充分考虑建筑独有的特征,尤其是一些化工厂房决定了生产和使用时,对结构的腐蚀较重,特别是受到经常性的酸,碱浪,汽相腐蚀对,墙体,粱、板等极易被风化、碳化,从而使构件削弱甚至丧失其强度,失去承载力[2]。三是了解工业建筑房屋的设计标准。不断修改和补充,关注工业旧厂房的改造和再利用的循环使用方式,从本土工业发展的形势出发,构建新能源、环保型的工业房屋建筑模式,实现资源的最大化利用和最环保型的再利用。
4.全盘考虑精准化
精打细算是实现资金最大化的有效方式,在工业房屋建筑的管理上,结合新能源的应用,建立精打细算的造价预算管理,做一个精算师。综合对工业房屋建筑工程项目全过程的成本预算,包括开工、施工、完工等各个阶段,制定可行的资源计划,对人力、设备、材料、能源、设施及其他各种资源等进行估算[3],包括初步项目成本估算、技术设计后的成本估算(预算)和详细设计的成本估算(最终估算)等几种不同精度的项目成本估算。尤其是对项目建设全过程的成本估算共更要精准,对开工阶段编制预算、施工阶段落实预算、工程竣工阶段编制决算多有全盘的考虑,精确地估算项目总成本,并将其分摊到项目的各项具体活动和各个具体项目阶段上,通过造价预算实现成本管理[4]。使用总预算确定的方法、进行预算分解和调整的方法、预算投入时间安排的方法及详细预算的方法,也可以使用计算机软件去进行这些工作。
夜上海论坛 5.发展新能源房屋建筑
夜上海论坛 新能源在房屋建筑上,主要以建筑为平台,兼备建筑设备,自动化及通信网络系统和各种智能服务设施的安全、高效、舒适、便利的建筑环境。体现着“人”与现代技术的结合。以“人”为核心、以科技为动力,利用自然、改造自然,使人生活得更舒适、安全、方便。不仅仅可为人们提供舒适、便利的环境,还具有可持续发展的节能功效[5]。例如在节能住宅方面,一般情况下至少有15cm 厚的保温层,能源消耗为65kwh/㎡ a;低能耗住宅,一般情况下保温层厚度处于20~25cm 之间,能源消耗不超过30kwh/㎡ a; 被动太阳能住宅,一般情况下保温层厚度在30cm 以上,采暖能源消耗不超过15kwh/㎡a;零供暖住宅[6],在被动房的基础上,通过可再生资源的利用,比如利用太阳能收集器来主动采集能力,达到零供暖的住宅。
6.将新能源技术应用于建筑的意义和未来展望:
4.1、建筑节能设计的重要意义:
4.1.1、建筑节能是经济发展的需要:
夜上海论坛 能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。当今能源问题已经成为全世界共同关注的问题,能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产,建筑施工直到建筑物的使用无时不在消耗着能源,资料统计表明欧美等发达国家的建筑能耗占到全国总能耗的1/3 左右,我国也占到25%以上。因此在建筑中推广节能技术势在必行。
4.1.2、建筑节能是环境保护的需要:
我们现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质(二氧化碳、硫、氮氧化合物等),是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。因此提倡建筑节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,提高生活质量的一种有效的方法。
4.2、建筑新能源节能设计的未来展望:
随着能源需求的不断增加,地球上不可再生能源的资源将进一步的减少直至枯竭。为了社会的发展和人类的进步,在提高能源的使用效率,节约能源的同时还必须要开发和利用绿色环保并可再生的新能源。根据专家预测,到2060 年,全球可再生能源的用量将发展到能源总用量的50%以上,成为未来能源结构的主要部分。采用新能源是保护生态环境,走可持续发展道路的重要措施。
夜上海论坛 建筑消耗大量能源,当前我国建筑业发展迅猛,把节能、绿色环保、生态技术应用于工程是建筑发展的必然趋势。太阳能、风能、地热能等新型能源在建筑上的有效应用,不仅可以代替资源有限的传统能源,而且可以减少污染物的排放,保护生态环境,它的开发和利用具有广阔的前景和深远的意义。我国具有丰富的新能源资源,目前在太阳能利用方面发展迅速,太阳能电池发电技术在建筑上大量使用,太阳能热水器的用量也以每年20%的速度增长,预计到2015年太阳能热水器的普及率将达到25%,太阳能发电系统的拥有量将达到320MW.另外像风能、地热能等方面的开发研制也取得了很大成就,预计新能源必将在我国的建筑事业中发挥巨大的作用。
三、结论
夜上海论坛 文章旨在从多方面探讨新能源经济条件下的工业房屋建设存在的误区及问题,全面把握新能源在工业房屋建设中作用,从而探讨新能源经济在工业房屋建设中的具体运用方式,更好地实现新能源与工业房屋建设的和谐型发展,收获更大的经济和社会效益。 新能源是市场经济发展到一定阶段,为了更好地实现低消耗、节能的目的而实行的一种经济适用、节能减排、绿色环保的方式,运用到工业房屋建筑中来,就要从地基的选定、材料的运用、建筑施工的取材等各方面考虑新能源的使用,实行工业房屋建筑在新能源经济条件下更健康、节能。
新能源技术在我国处于初始阶段,在工业房屋建筑领域推行新能源建筑节能技术仍然存在各种问题,譬如认识不够、观念不新、技术力度不够,各种相关政策还相对不完善,并且缺乏沟通交流的平台等不足之处随之显现。在以后的新能源建筑节能技术发展的道路上需要进一步完善,提高新能源经济条件下工业房屋建设的应用及推广。
参考文献:
夜上海论坛 [1]马明辉;叶传海;冯峰;;尹崇华;;新能源经济的社会福利数学模型及分析;山东电力高等专科学校学报;2010 年03 期
夜上海论坛 关键词:新能源,经济条件,工业房屋建筑,设计
Abstract: this paper aims to explore new energy economy from various aspects of the housing construction industry under the condition of the misunderstanding and problems, grasp the new energy industrial building construction in effect and explore new energy economy in industrial housing construction in the specific application way, better achieve new energy and industrial building harmonious development of construction, the harvest more economic and social benefits.
Key words: the new energy, the economy, the industrial housing construction, design
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
新能源是市场经济发展到一定阶段,为了更好地实现低消耗、节能的目的而实行的一种经济适用、节能减排、绿色环保的方式,运用到工业房屋建筑中来,就要从地基的选定、材料的运用、建筑施工的取材等各方面考虑新能源的使用,实行工业房屋建筑在新能源经济条件下更健康、节能。
一、建筑新能源技术在工业房屋建筑中存在的问题
1、用于保温的护结构不合理。目前我国用于保温的护结构设计有粘土空心砖护、混凝土小型空心砌块护、加气混凝土护、内保温复合护、夹心复合护以及外保温复合护。这些护结构设计各有各的优点,也各种各的不足之处,设计存在明显的不足,使建筑物的护全部或者部分在室外,建筑物的围护结构处于两个不同的温度环境中,温度的差异就会导致围护结构的不同变形[1]。
2、高舒适度追求加剧能源的消耗。随着经济的发展和人民生活水平提高,对于居住环境的要求越来越严格,对于舒适度的要求越来越高,渴望得到恒温恒湿的居住环境,为了满足人们对于高舒适度的居住环境的要求,就需要消耗大量的能源来达到人们的目的,从而违背新能源建筑节能在房屋建筑领域应用目的。
夜上海论坛 3、不合理建筑节能产品的滋生。随着低能耗建筑节能等新能源技术的推广,很多产品应运而生,人们通过利用低能耗建筑节能理念来达到公司利益的最大化,却忽略了投入产出的比例,造成资源的浪费。在生产建筑节能产品的时候,产品的作用已经远远低于所消耗的资源,虽然从资金方面看,可利用的资源在资金使用上比较低,但是从一定程度影响了新能源的作用发挥。
夜上海论坛 二、新能源建筑节能技术在工业建筑领域的应用
1、深入了解工业建筑的第一手资料。对于工业房屋建筑,尤其是一些要实行实行改造以及再利用的工业房屋建筑,要掌握第一手资料。一是全面了解工业建筑房屋及厂房的结构体系和企业生产性质。譬如有些工业化工房屋建筑大多是砖混结构或内框架体系,少数为纯框架。二是考察工业建筑房屋的残缺和腐蚀状况。充分考虑建筑独有的特征,尤其是一些化工厂房决定了生产和使用时,对结构的腐蚀较重,特别是受到经常性的酸,碱浪,汽相腐蚀对,墙体,粱、板等极易被风化、碳化,从而使构件削弱甚至丧失其强度,失去承载力[2]。三是了解工业建筑房屋的设计标准。不断修改和补充,关注工业旧厂房的改造和再利用的循环使用方式,从本土工业发展的形势出发,构建新能源、环保型的工业房屋建筑模式,实现资源的最大化利用和最环保型的再利用。
夜上海论坛 2、全盘考虑精准化。精打细算是实现资金最大化的有效方式,在工业房屋建筑的管理上,结合新能源的应用,建立精打细算的造价预算管理,做一个精算师。综合对工业房屋建筑工程项目全过程的成本预算,包括开工、施工、完工等各个阶段,制定可行的资源计划,对人力、设备、材料、能源、设施及其他各种资源等进行估算[3],包括初步项目成本估算、技术设计后的成本估算(预算)和详细设计的成本估算(最终估算)等几种不同精度的项目成本估算。尤其是对项目建设全过程的成本估算共更要精准,对开工阶段编制预算、施工阶段落实预算、工程竣工阶段编制决算多有全盘的考虑,精确地估算项目总成本,并将其分摊到项目的各项具体活动和各个具体项目阶段上,通过造价预算实现成本管理[4]。使用总预算确定的方法、进行预算分解和调整的方法、预算投入时间安排的方法及详细预算的方法,也可以使用计算机软件去进行这些工作。
3、发展新能源房屋建筑。新能源在房屋建筑上,主要以建筑为平台,兼备建筑设备,自动化及通信网络系统和各种智能服务设施的安全、高效、舒适、便利的建筑环境。体现着“人”与现代技术的结合。以“人”为核心、以科技为动力,利用自然、改造自然,使人生活得更舒适、安全、方便。不仅仅可为人们提供舒适、便利的环境,还具有可持续发展的节能功效[5]。例如在节能住宅方面,一般情况下至少有15cm厚的保温层,能源消耗为65kwh/a;低能耗住宅,一般情况下保温层厚度处于20~25cm之间,能源消耗不超过30kwh/a; 被动太阳能住宅,一般情况下保温层厚度在30cm以上,采暖能源消耗不超过15kwh/a;零供暖住宅[6],在被动房的基础上,通过可再生资源的利用,比如利用太阳能收集器来主动采集能力,达到零供暖的住宅。
夜上海论坛 三、结论
夜上海论坛 新能源技术在我国处于初始阶段,在工业房屋建筑领域推行新能源建筑节能技术仍然存在各种问题,譬如认识不够、观念不新、技术力度不够,各种相关政策还相对不完善,并且缺乏沟通交流的平台等不足之处随之显现。在以后的新能源建筑节能技术发展的道路上需要进一步完善,提高新能源经济条件下工业房屋建设的应用及推广。
【参考文献】
夜上海论坛 [1]马明辉;叶传海;冯峰;;尹崇华;;新能源经济的社会福利数学模型及分析;山东电力高等专科学校学报;2010年03期
关键词:建筑设计;节能;应用
一、建筑节能有利于人们生活水平的提高
夜上海论坛 现阶段,我国建筑领域已处在一个高速发展的时期,建筑数量较往年相比有很大幅度的提升。一般情况下,高层建筑指的都是十层或者十层以上的居民住宅建筑,或者总高度在24米以上的公共建筑。随着当前社会现代化的不断建设,人们的生活水平在逐渐提高,越来越多的人对日常的生活有了较高的要求。其中,冬季采暖和夏季空调这两点问题,都需要有关能源对它们进行供应,但是在目前我国能源紧张的形势下,建筑能源消耗的节约就显得特别重要。建筑设计节能主要指在符合某种条件的基础上,运用先进技术来减少建筑的能源消耗,从而使能源的使用效率可以得到进一步提高。
二、影响建筑节能的因素
1.建筑总面积布置
建筑领域中的通风环境是影响建筑能耗的主要因素之一。在对建筑的总平面进行布置和设计时,要尽可能的利用冬季日照和夏季的自然通风,并合理避开冬季的主导风向。科学合理的平面布局可以达到理想的通风效果,在对建筑门窗进行合理设置时,能够形成通风口。另外还需注意由于冬季风力过强,会给建筑带来极大的热损失,从而加大冷空气的渗透量,导致室内热损失不断增加。因在建筑期间某些环节处理不准确,使得墙体内部很容易发生结露现象,因此,一定要合理选择建筑保温材料,并科学的对建筑结构进行设计。在建筑的过程中要尽可能的使用节约能源的建筑材料,避免使用有害的建筑材料而给环境带来威胁。
2.建筑朝向
夜上海论坛 在对建筑进行布置时要选择有利的朝向,最好选用南北朝向或者与南北朝向较为接近的方向进行布置,这样可以使建筑中的主要房间能够避免夏季的东西向日晒。在对西向房间进行设置时要安装活动式内遮阳帘,同时对建筑西面的山墙做相应的隔热处理,另外还要考虑建筑所在区域的气候条件,尽量选择气候变化影响较小的方向。在选择建筑朝向时一定要对城市环境的影响进行综合考虑,如果容积率偏高则很难满足当前的实际需求,我们都知道,阳光具有较强的辐射能量,据调查资料显示,地球每天都会接收许多的能量,从某种意义上说就是巨大的太阳接收器。阳光的照射不但有益于人的身体健康,同时对建筑节能也有十分重要的意义。在对寒冷区域进行城市规划时,要对日照原理予以重视,并对建筑位置和朝向进行合理安排,让每一个建筑都能够接收到更多的太阳热量,因此,建筑朝向和节能有着紧密的联系。例如,在北纬四十到四十五度的区域,冬季建筑朝向所得到的太阳辐射能量要比夏季高两倍。而在夏季,东向和西向所得到的太阳辐射能量要比南向高两点五倍,建筑的朝向不同,季节不同,所得到的太阳辐射能量也不一样,尤其是在冬至阶段,因太阳的辐射高度较低,室内所接收到的太阳光线要比夏季多很多。在确定建筑朝向时,要对建筑四周的环境做综合考虑,从而确定出冬季每一天的日照时间,需要注意建筑南向的开窗面积要尽可能的增大,这样可以确保在满足采光条件的基础上,使北向和东向的窗尽量减小,从而就能获取更多的太阳光线。另外还要最大限度的减少热损失,保持室内的温度始终处在舒适状态。
夜上海论坛 三、新能源在建筑设计中的应用
节约建筑能源消耗的主要措施就是合理改善护结构的热工性能,高效保温的墙体具有明显的节能效果。一般办公大楼都会使用250毫米厚度的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块作为工程的护墙,这种材料所运用的主要原料就是火力发电厂所排放出来的粉煤灰,再运用各种生产技术所生产出来的一种新的墙体材料,这种材料可以不断减少建筑垃圾,从而有利于对环境进行保护,是一种真正的建筑材料产品。在满足各种保温节能的同时,可增加一层30mm厚的有机硅保温砂浆,它可以减少护的传热系数。目前,太阳能是我们所使用的最清洁的重要能源,在办公楼或者居民住宅的屋顶安装太阳能电池发电系统,可以使太阳的照射直接转化成电能,在光照的作用下,要把蓄电池组对电池所发出的电能进行贮存,这样可以随时给用电设备进行供电,从而满足建筑中动力和照明系统的用电需求。这种技术具有无污染、安全可靠、维修简便等特点,所以它是目前最有发展前途的一种新能源技术。对于办公大楼建筑来说,一般其空调系统都会采用地源热泵等相关技术,这种技术通过地表浅层当中的蓄存能量,使室外空气的温度波动相对较大,但是地表下的地温通常都具有全年恒定的特点,夏季室内所释放出来的热量大多被大地所吸收,使建筑物中的室内温度始终处在适宜的状态。该技术具有设计灵活、对环境影响小等特点,并且它的维修费用也比较低,是一种既环保又高效的能源运用系统。
夜上海论坛 四、采暖系统节能
目前建筑供暖主要以集中供暖为主,它可以最大限度的提高热效率。在管网系统中安装平衡阀,可以使管网系统达到水利平衡的状态。和没有安装平衡阀的不平衡系统相比较,在确保所有空间都符合室内温度的条件下,能相对的减少所供暖区域的平均室内温度,从而达到节约能源的目的。结语:总而言之,在全面建设小康社会的发展进程中,建筑领域得到迅猛发展,在能源和资源被人们充分利用的同时,建筑物的使用将越来越符合人们的需求,舒适、高效、健康的使用空间不仅是人们对理想生活的愿望,同时也是建筑节能的发展目标。当前,有效提高能源效率、开发新能源、保护自然环境已经成为未来社会发展的重要战略目标。随着我国建筑节能工作的进一步开展,建筑节能技术一定会得到迅速发展,从而满足人们对改善建筑环境的迫切要求。
作者:江沛琛 单位:广东省建筑设计研究院
夜上海论坛 在大自然和人类社会中,绿色就代表着和谐。现如今我国正在推行节能环保的政策。建筑方面的能源消耗问题逐渐受到社会的关注,建筑生产的能源消耗也带来诸多的问题,在建筑设计当中注重能源的节省就是解决问题的主要方向。绿色建筑的设计理念就是将环保节能的理念加以应用,利用这一理念维持建筑行业的发展,绿色建筑的设计理念就是以节能环保为中心[1]。
夜上海论坛 2应用绿色建筑设计的原则
2.1利用新能源
现今社会倡导的就是节能减排,能源是维系社会发展和人类生存的主要力量,为了环节能源的使用压力,必须开发新能源并且加以利用,风能和太阳能以及天然气等新能源可以维持环境的清洁,对环境和资源都可以进行保护。应用现代新能源可以有效的解决建筑行业中能源的消耗问题。在建筑的各个方面应用绿色建筑设计理念,在屋顶的设计当中就可以应用太阳能,墙壁和玻璃的设计也可以通过应用太阳能,太阳能可以将热能转化为太阳能,太阳能转化能源效应的原理是光电转换原理,合理的利用新能源可以减少建筑建设的成本[2]。
2.2保护环境
绿色建筑的理念设计的终极目标就是保护环境,有效的减少因为建筑过程中产生的许多垃圾废料造成的污染。在我国的多数建筑行业中会产生很多垃圾废料,废气、废水的排放会对环境造成一定程度的污染,同时也会造成资源的严重浪费,在一定程度上会增加建筑所需的成本。引用绿色建筑设计可以选择低能耗和较为环保的设计材料。
2.3以人为本
夜上海论坛 建筑场所主要是提供给人类居住活动的场所,在设计的过程中应该以人为本,对建筑的各个部分的设计要坚持结合人们的需求进行设计。室内要保持空气的流通,采光设计要考虑室内的整体光照环境,全面以人类的健康为主进行适当的调整,同时合理的光照还可以节省能源。
夜上海论坛 3绿色建筑的应用
3.1建筑现场应用
夜上海论坛 在建筑施工之前的设计阶段首先要为建筑选址,建筑周围的环境以及地质条件对建筑的安全和美观程度有着重大的影响,依据建筑的合理性设计,建筑的设计人员需要到实地进行考察,结合天气气候和地理环境展开绿色建筑设计,在绿色建筑设计的应用过程中,尽量选择基础设施完备的区域,以保障居民的生活更加方便。如果生态环境被破坏的严重就要避免因建筑施工展开二次破坏,具体的施工建设应当以恢复生态为主。在建筑地址的选取上,注意交通问题,完善的公交交通系统可以为绿色建筑设计添砖加瓦,公共交通工具的保障可以间接的节约能源,对环境进行分析可以合理的利用当地的能源。
3.2布局方面应用
夜上海论坛 绿色建筑设计应用于布局方面需要对现场环境进行全方位的调查,一方面要保障建筑吸收的热量降低,一方面要保障建筑的居住条件合理。在设计当中,对功能的布局进行优化,功能区的健康性和实用性通过合理的布局设计得到保障,对资源的开发和利用合理,在设计中可以将相似的功能区域安排在一个较大的区域之中,例如空调系统和通风系统的合理安排就能和环境相统一和谐[3]。利用当地的能源降低成本的消耗,可以结合当地的风向和温度进行分析,将建筑的朝向和太阳能以及风能的利用统一结合起来。对建筑的场地进行规划,利用树木和周边的大型建筑物减少建筑的热能负荷。
3.3配套系统应用
在建筑当中,配套系统的设计比较重要,利用绿色建筑设计理念可以应用环保的建筑材料,使室内的环境更加绿色健康。在新风系统的设计当中就要利用管道和换气机组成绿色环保的空气处理系统,将室外的空气进化成更加新鲜的空气,综合理念对室内的温度和湿度也可以进行控制,尽量节约能源。
4结论
夜上海论坛 综上所述,绿色建筑设计理念在建筑设计中的具有重要的作用,绿色建筑的设计不仅具有科学性还具有环保性,创新的设计理念可以激发出创新的应用方案,绿色建筑设计推动了我国建筑行业的健康发展和可持续发展。在信息技术的时代,应该应用新技术和新能源,利用绿色建筑设计理念改善人们生活的环境,对人类社会的发展也有重大的意义。
夜上海论坛 作者:岳一然 单位:西安建筑科技大学
参考文献
[1]李野.建筑设计中绿色建筑设计理念的整合应用探究[J].江西建材,2016,14:40+44.
夜上海论坛 [关键词]建筑节能;新能源;建筑设计;应用
1.建筑节能设计的重要意义
1.1建筑节能是经济发展的需要
夜上海论坛 能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。建筑从建材生产,建筑施工直到建筑物的使用无时不在消耗着能源,资料统计表明欧美等发达国家的建筑能耗占到全国总能耗的1/3左右,我国也占到25%以上。由此可见,推广建筑节能设计具有重要的意义。
1.2建筑节能是环境保护的需要
我们现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质,是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。通过提倡建筑节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,是提高生活质量的一种有效的方法。
1.3建筑节能是提高人民生活水平的需要
随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高,人们追求更加舒适的建筑生活环境,冬季采暖,夏季空调都需要能源的供应。而建筑节能设计是建立在满足合理的舒适要求前提下,通过技术减少建筑能耗,提高能源的使用效率,满足建筑节能的要求。
夜上海论坛 2.建筑的节能设计分析
夜上海论坛 2.1建筑节能的主要途径
2.1.1提高供暖(空调)系统的效率
提高供暖系统的效率,包括设备本身的效率、管网的传送效率以及用户端的计量、室温调控装置等,仅用户端的计量和室温调控技术的应用这一项,就可使区域供暖系统节约20%~30%的热能。
夜上海论坛 2.1.2减少建筑本身能量的散失
通过使用高效、经济的保温材料和先进的构造技术来有效地提高建筑维护结构的整体保温、密闭性能。为了保证良好的室内卫生条件,既要适当的通风又要设计配备能量回收系统。以建筑维护结构中耗能最大的外窗为例,透光材料从普通的单层3mm玻璃发展到使用镀膜、中空玻璃,大大提新能源及工艺高了外窗的保温、隔热性能。
2.1.3提高护墙体的保温隔热性能
夜上海论坛 众所周知,外墙内保温构造具有施工方便、保温层不受室外气候侵蚀的优点,但内保温易于形成热桥,容易产生内部结露,室内墙面装修易于损坏保温层,由于保温层设在室内一侧,而建筑外墙外保温较之于内保温就具有一定的优越性,它可以避免热桥的产生,保温效率高。
夜上海论坛 2.2围护结构的节能设计
2.2.1屋面节能设计
(1)在设计建筑屋面时,可以通过将通屋顶设计上隔热层,以便提高屋面的隔热性能,从而可以有效的降低建筑物的屋顶表面温度。此外,还可以在屋顶上设计通风屋脊,或在通风平屋顶上设计具备一定高度的通风帽,可以在屋顶进出风口处产生一定的高度差,在通风帽顶外面涂上黑色,可以有效的加强热压。
(2)一方面,可以加强室内环境的采光设计,以便降低能源的消耗。另一方面,若建筑物所在的区域较为炎热,则可以通过在高层建筑中设置固定的遮阳格片,在布置遮阳格片时,主要以太阳在各个季节中的运行轨迹,由东到西进行设计,结合实际情况,将遮阳格片设计为各个角度,可以有效的调节各个季节中可进入室内的阳光的量,从而可以降低夏季使用空调的能源,起到节能、环保的作用。
夜上海论坛 2.2.2建筑外墙的节能设计
夜上海论坛 (1)在设计建造外墙时,可以主要以复合墙体、通风墙体为主,现以蓄热墙为例进行分析,由于蓄热墙可以有效的吸收太阳能及其热量,从而起到冬暖夏凉的作用。在冬季,通过蓄热墙吸收太阳热量,可以有效的提高室内温度;而在夏季,通过蓄热墙上的特定孔道可以有效的形成热对流,从而加强室内的通风情况。
(2)此外,设计师还应当结合各类降温措施来降低室外的综合温度,可以通过对围护结构进行处理来实现降温的目标。例如,在维护结构的表面生长攀援植物或以遮阳蓬的方式来减少建筑物外墙所吸收的太阳能热量,或在围护结构的外表面进行浅色处理,以降低外墙的吸热能力,还可以通过使用光滑饰面的材料来降低室外的综合温度。
2.2.3门窗的节能设计
通过使用高性能的门窗,可以有效的提高门窗的保温隔热性能,进而起到节能、环保的作用,即尽量使用空腹塑钢窗框、多层窗、单扇双玻空腹保温窗,避免使用传统的实腹单层玻璃窗。
3.新能源在建筑设计中的应用分析
3.1新能源的含义和分类
新能源不仅具有丰富的来源及数量,而且它的污染程度极小,属于清洁能源。当前,新能源主要包括三种类型:其一为大中型水电;其二为新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能;其三为传统生物质能。
3.2新能源在建筑设计上的实际应用
在建筑设计上加强新能源,尤其是太阳能的应用,可以有效的起到建筑节能、环保的作用。现今,由于太阳能本身的可再生性质及其环保性质,太阳能在建筑上的利用方式主要有:被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等。其中,我国主要在研制太阳能电池的发电技术,从而将其应用于建筑设计上,实现建筑节能目标。另外,通过将太阳能电池发电系统安装于实验楼的屋顶上,实现太阳辐射能转换成电能的目标,并利用蓄电池组将太阳能电池的电能储存起来,可以实现向用电设备随时供电,以便提供足够的电量供楼内的动力和照明系统使用。
4.结语
综上所述,倡导可持续发展是当前我国经济发展的主流,通过加强对建筑的节能设计与新能源的应用,可以有效的改善当前社会的环境污染及能源消耗情况,从而改善居民居住的生活环境与工作环境。在进行建筑设计时,设计师应当注重节能环保与新能源的多加运用,以便设计出更多符合环境要求与时代要求的低能耗、高效用的建筑,避免过多的追求建筑物的外观而造成能源浪费。
参考文献
[1]殷志强,孟宪淦.向太阳索取――中国太阳光-热与光-电应用现状与展望[J].太阳能学报,2003,(05):575-588.
[2]林安中,王斯成.国内外太阳电池和光伏发电的进展与前景[J].太阳能学报,1999,(06):68-74.
[3]李舒宏,武文彬,张小松,殷勇高.太阳能热泵热水装置的试验研究与应用分析[J].东南大学学报,2005,(01):82-85.
夜上海论坛 [4]Kuang YH,Sumathy K,Wang R Z.Study on a direct expansion solar- assisted heat pump water heating system[J].Int. J.Energy Res, 2003(27): 531-548.
通过工程实践武汉新能源办公楼加以剖析、延伸,从高层建筑生态技术的研究提出了若干相应的设计策略,力求实现生态技术与建筑外在形式的有机结合。
【关键词】
夜上海论坛 可持续发展;高层建筑生态建筑
近年来,国外应用各种新技术、新材料建造了一大批优秀的生态建筑,国内也在设计建设一批示范性的节能建筑、绿色建筑和气候建筑(它们也被统称为生态建筑)。本文研究缘起于2010年武汉新能源研究院办公楼设计,武汉新能源研究院由武汉市人民政府与华中科技大学组建成立于2009年,其主体建筑将作为武汉新能源研究院的办公场所和新能源产业的研发实验基地,是集科学研究、研发实验、综合服务以及新能源技术与产品应用展示等多功能为一体的综合性建筑物。武汉新能源项目占地面积约9万平方米,整个办公楼高95米,地上17层,总建筑面积约75000平方米。在武汉新能源研究院建筑设计方案中,作为主创建筑师与荷兰荷隆美集团组成联合体,与五家境外知名建筑设计公司竞标成功中标。在整个设计过程中深切体会到了生态技术策略在当代高层建筑设计的实践性,根据设计经历和近期对文献阅读的结果,本文致力于从技术问题入手对高层生态建筑的设计策略进行探讨。
1高层建筑生态设计的意义
随着环境的恶化和不可再生能源的短缺,生态建筑设计理念逐渐成为主流,生态技术策略的引入将对高层建筑设计产生深刻的影响。建筑师的目光从各种风格流派的表达当中更多转移到生态策略的设计上,建立有一套行之有效的生态技术策略,为设计者提供高效、便捷的设计方法,使我们的建筑成为真正意义上的生态建筑。使建筑设计与生态技术有机结合,将生态技术融入到建筑设计中,形成新的建筑美学。
2生态技术与策略
2.1太阳能、风能和地源热泵的利用太阳能利用主要包括两大类型,一是被动式太阳能利用,即在建筑中不使用特殊的动力设备,而是利用太阳的光和热、风等因素调节室内的环境。二是主动式太阳能利用,从中又分为太阳热能应用系统和太阳能光电系统。武汉新能源办公楼以地面以下稳定的土壤地热为能源,以地源热泵作为空调系统的冷热源机组,能够循环使用。冬季热泵系统以大地中的热量为热源,对建筑供热,并使大地的温度降低,蓄存冷量;夏季热泵机组把建筑物中的热量传输给大地,对建筑物降温,同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用,利用深层土壤的恒定温度作为冷热源,大大降低了空调系统的全年能耗。在武汉地区土壤源热泵系统应用时,测试得出比常规的空调节能37%,节省运行成本30.2%。
夜上海论坛 2.2屋顶绿化屋顶绿化能够与地面绿化和墙体绿化一样调节微气候,当太阳照射到屋顶时,由于覆盖植被的存在,建筑物得热大大减少。武汉新能源办公楼实验室裙房屋顶采用屋顶绿化技术,不仅极大地提高了屋顶的保温性能,而且节约了空调用电量,同时又是员工工作之余亲近自然的场所。同时屋顶绿化对防水和荷载的要求比普通屋面高,需要在设计中作特别的处理。
2.3自然通风及采光自然通风较之于其它相对昂贵、复杂的生态技术,是一项比较成熟而廉价、朴树的技术措施,在武汉新能源办公楼的设计中,通过合理的建筑设计、自然通风在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度、带走潮湿砌体,达到人体热舒适度,并提供新鲜、清洁的自然空气。缩短全年空调系统的运行时间,节省能耗21%。合理的自然光利用方法是建筑无光环境和热环境整体质量的主要内容,争取区分天然采光建筑的技术,并在设计时综合考虑,以创造一个统一、完整的天然采光系统,武汉新能源办公楼内部空间设置中庭,自然采光可以从中庭顶部的天窗直接照射到室内,中庭侧壁形成漫射光,使得整个中庭犹如一个明亮的光庭,光庭周边的走廊和各使用空间的照度大大提高。
2.4护材料选择通常护结构的节能控制都是通过增加围护结构材料的热阻、降低传热系数来改善其热工性能。,高层建筑往往采用大面积的玻璃幕墙,热损失是个较为突出的问题。为了充足的采光需求和良好的景观视野,形成良好的外立面形式,在高层建筑中,外窗和幕墙占房间总耗热的30%左右。武汉新能源办公楼外立面主要由玻璃和铝板幕墙构成,办公楼层的外立面设计采用用高绝缘隔热玻璃面板,立面在人的视线高度使用一块高能透明阳光反射玻璃,办公人员可以打开高透明的阳光反射玻璃来获得自然通风,减少能耗增加空间的舒适度。
2.5遮阳系统遮阳系统包括两种类型外遮阳和内遮阳。对于外遮阳来说,百叶在窗户外侧,把主要的太阳辐射热被挡在了室外;而对于内遮阳来说,虽然可以起到这样的效果,然而大部分的太阳辐射热已经进入室内,所以,在隔热性能方面,常采用外遮阳的立面形式具有优势。武汉新能源办公楼实验室裙房的外立面采用了统一模数的外立面金属这样系统,在与内层门窗对应的位置,遮阳构件虽然阻挡了太阳直射光的照射,降低了由于辐射而造成的建筑热量的吸收,然而遮阳构件对太阳光线的反射作用产生的漫射光对建筑来说却是有利的,为了在遮阳和日光控制之间取得平衡,设计出一种独特的遮阳形式,体现了一种不断进化的形体美。
3结语
生态技术策略包括太阳能风能、屋顶绿化、地源热泵、自然采光通风、等技术策略,应用于高层建筑设计之中、通过改善窗户及玻璃幕墙热工性能、选择有效的遮阳系统等策略来实现生态化。武汉新能源项目在立足于生态设计的新能源利用,融合先进的生态建筑技术,并通过空间与形象的表达,赋予建筑物丰富的生态信息,项目目前已完成施工,项目定位于其主体建筑获得中国绿色建筑评估体系《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)三星奖。
参考文献
夜上海论坛 [1]尼克•贝克(美)等编.建筑节能设计手册—气候与建筑[M].黄梁斌等译.北京:中国建筑工业出版社,2005
夜上海论坛 [2]弗拉格(德)等编,李保峰译,托马斯•赫尔佐格:建筑+技术[M],北京,中国建筑工业出版社,2003
夜上海论坛 关键词:节能型建筑;构建
伴随着社会的不断发展,人们的意识形态有了很大的提高,在对于舒适的建筑环境需要的同时,对于能源的节约意识也逐渐增强。建筑节能逐渐映入人们的眼帘。所谓“建筑节能”是指在“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”。这种理解最早源于发达国家,并且伴随着环境资源的不断呈现减少甚至是十分紧张的趋势而得到了更好的重视。近些年来,这种建筑节能思想也日益深入我国,并且在建筑设计人员脑海之中更为强化。相关研究成果表明,从20世纪九十年代我国对于建筑节能工作逐渐加强以来,建筑节能理念的推广与实施已经取得了很大的成效,在我国建筑节能主要是指在整体建筑的前期规划、设计、建设以及后期的维护(改建、扩建、改造)过程之中能够积极的执行节能标准,运用目前较为先进的节能理念与节能技术(例如,先进的节能技术、设备、材料等等)对于传统的建筑理念和建设手法进行升级,进而在促进人们比以往更为舒适的环境中减少能耗。但是,我们在认识到成绩的同时,也应当清楚的看到我国建筑能耗仍然比与西方发达国家存在着很大的差距,由此可见,我国对于建筑节能的研究与学习具有着重要的意义。笔者认为对于建筑节能的研究要以多方面的科技创新、观念创新为基本依托进行,这样才能够更好的促进我国建筑节能的发展。
夜上海论坛 (一)措施之一:优化建筑设计
不同的建筑设计对于建筑能耗影响不同。节能技术在建筑设计上发挥重要的作用,首先要做好建筑设计工作。在建筑设计工作过程之中,设计师应当在头脑之中将节能意识融入设计之中,并将节能设计与人类舒适度相结合。在建筑规划阶段之中,要能够对于建筑物的朝向、间隔、体型等对于节能的影响,同时也要对于建筑物的所处的气候、地形因素进行分析与归纳。第二,在建筑设计之中,要对于建筑单体的功能进行深入研究,还需合理选择建筑体型、朝向、窗墙面积比,这些都对建筑节能产生直接影响,而围护结构所采取的保温隔热措施更直接影响建筑造价的高低及最终建筑节能的效果。将功能与节能相结合,进而达到两者的和谐。据相关研究表明,在节能型建筑完成之前,建筑物设计在整体的规划与单体功能设计之中,都具有着十分重要的作用。将节能型建筑材料的使用列入设计之中,是决定一个建筑物能否取得综合节能效果的关键。
(二)措施之二:积极减少建筑围护的能耗
众所周知,目前建筑围护的能耗主要包含以下三个部分。第一,建筑物的外部墙体的能耗。第二,建筑门窗的能耗。第三部分是屋顶的能耗。对于建筑围护的节能研究将有着重要的意义。目前在许多建筑设计过程之中,许多还采用传统的单一材料增加厚度来最终达到保温的效果,这种作法不再适应环保与节能的的基本要求了。目前复合墙体已经成为建筑墙体的主流。复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构,与保温隔热材料复合,或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。这是传统的材料所不能及的。在建筑所用的保温与隔热材料之中,主要有玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、加气混凝土及胶粉聚苯颗粒浆料等等。尤其是胶粉聚苯颗粒浆料,其主要构成为回收的废聚苯板经粉碎制成的节能材料,其主要是将胶粉料和聚苯颗粒轻骨料加水搅拌成浆料,抹于墙体外表面,进而形成保温层。此类材料对于回收资源具有着重要的意义。
(三)措施之三:新能源材料的大力引用
夜上海论坛 目前在我国新能源材料的研究与生产还处于一个欠发达水平,价格相对较高。但是,从整体上来看,对于新能源材料大力引用,是实现节能与环保的重要举措之一。开发利用新能源以适应人口增加和能源枯竭的现实,这是历史赋予现代人的使命,而新能源有效地开发利用必定要以高科技为依托。如开发利用太阳能、风能、潮汐能、水力、地热及其他可再生的自然界能源,必须借助于先进的技术手段,并且要不断地完善和提高,以达到更有效地利用这些能源。如人们在建筑上不仅能利用太阳能采暖,太阳能热水器还能将太阳能转化为电能,并且将光电产品与建筑构件合为一体,如光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等,使耗能变成产能。通过对于新能源材料的大力引用,则可以更好的促进我国的建筑节能事业的发展。
夜上海论坛 综上所述,建筑节能话题是一个常谈常新的问题,同时,它也是一个复杂的、综合性极强的系统工程。伴随着社会的不断发展与演进,社会对于节能的要求越来越高。因此,作为建设设计人员而言,将节能思想纳入到我们的设计之中,在建筑施工过程之中加强对于建筑材料的选用,同时,也加大对于可再生能源、可回收能源的综合运用,政府也要对节能性建筑的构建给予大力的支持,这样才能够更好的促进我国节能性建筑的大力发展。
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[2]赵云. 建筑设计方案中如何贯彻节能思想[J]. 山西建筑, 2009,(35) .
夜上海论坛 [3]刘振希. 节能建筑设计与高新技术应用[J]. 青春岁月, 2011,(16)
夜上海论坛 1.1构建节能评估体系为促进建筑节能相关技术的发展,应构建符合节能建筑设计实际的规范评估体系,科学评估建筑节能设计,才能不断设计完成具有显著节能效果的建筑。针对评估不合格的节能设计,在综合设计审查环节不予以通过。1.2加强检测监督实施建筑节能的过程在中应不断加强对其的检测监督管理,积极开展对建筑围护结构、墙体等热工性能的科学检测。在建设工程质量管理中对建筑节能效果进行监督,同时采用规范审查方式进行验收。认真落实各项政策法规,积极促进建筑节能的健康有序发展。1.3对新能源的开发利用加大支持力度不断提高新能源技术的创新水平,加快发展新能源并促进可再生能源的应用,积极倡导太阳能及地热等绿色能源的应用,并扩大宣传力度,促进新能源在建筑节能中的推广应用。
2建筑节能采暖的措施
建筑节能作为综合性较强的一门技术学科,应加强配合建设企业的各个部门,综合多专业之间的良好协作;对设计进行不断优化、规范施工各环节,进而从多方面为建筑节能提供重要技术保障。2.1屋顶绝热在建筑中屋顶一般可分为平与坡两种不同结构,平屋顶隔热层采用实体材料,通过材料热稳定性有效降低屋顶内温度。坡屋顶也应具有相应的保温层,将天棚板铺设于顶棚搁栅上,再将油毡铺在其上实现隔热效果,保温材料铺设于油毡上实现保温绝热作用。2.2墙壁绝热在高档建筑设计中,一般可采用诸如聚苯颗粒胶粉外墙外保温等成套技术,对隔热保温、抗震、耐火、抗裂等问题实现有效改善,只是需要相对较高的成本,而对于普通民用建筑一般都是采用上置遮阳设施的墙体材料实现保温效果。2.3门窗绝热门窗作为建筑设计中的重要围护结构,实现隔声、保温等作用,但容易散失热量。一般可采取空气渗透降低热损失的节能措施。建议采用钢塑、铝塑等并具有中空双层玻璃结构的专用型材,达到隔热与利用太阳能的双重效果。2.4采用太阳能采暖太阳能作为一种新能源,发展前景较好,目前已广泛应用于建筑采暖。随着科技的快速发展,不断研发完成的新型建筑节能材料,能够有效结合建筑物采光及采暖要求研制多种复合式窗结构,在建筑中将逐渐成为具有节能作用最可能进行广泛应用的一种新能源。2.5采用地板辐射采暖地热能源近年来得到长足的发展,并逐步应用于建筑采暖。其主要原理是结合地热施工规范将耐高温塑料管材安装至地表面,再采用混凝土平整掩埋地面。只是具有相对较高的建设造价,但辐射也比较均匀,建设空间比较节省,从节能角度来将该供暖方式具有一定的先进性与创新性。2.6采用发热电缆与电热膜采暖电力供应的逐步市场化,以及电能的充分利用在一定程度上促进了发热电缆与电热膜采暖系统的发展。结合房间的吊顶布置安装发热电缆,利用该发热技术具有明显高于原取暖设施的效果。而且电热膜只占较小空间,使用更为便捷安全,所以在新兴采暖设备中具有显著优势,只是具有消耗电能的不足,不同于太阳能使用需要一定的补偿。
夜上海论坛 3建筑节能通风的措施
基于广泛深入的节能技术研究,建筑设计人员积极探索建筑设计新方法,提出自然与机械辅助式自然通风两种方法达到建筑节能通风效果,在建筑设计中应结合具体情况进行合理选择应用。3.1自然通风利用风压实现在良好的外部风环境区域,风压将作为实现自然通风的一个有效手段。在很多非空调建筑中,采用风压使建筑室内空气实现流通,对其空气环境质量得到明显改善,这也是比较常用的一种建筑处理手段。3.2自然通风利用热压实现利用建筑内空气热压差可实现建筑的自然通风,主要是利用热空气上升原理,排风口设于建筑上部可将污浊热空气向室内排出,室外新鲜冷空气从建筑底部吸入。热压作用与室内外温差及进出风口高差具有一定的关系,上述指标差距越大,其热压作用将愈加明显。在建筑设计中,可将多层竖向空腔贯穿于建筑物结构中,达到进出排风口高差要求,并在顶部设置可控制开口,排出建筑物中各层热空气,实现自然通风效果。3.3机械辅助式自然通风因大型建筑具有较长通风路径及较大流动阻力,只利用自然风压与热压一般难以实现自然通风效果。而针对空气与噪声污染比较严重的地区,可直接通过自然通风带将室外噪声、污浊空气入室内,进而影响人体健康。因此,通常采用机械辅助式的自然通风系统。此系统空气循环通道比较完整,利用机械方式能够加速室内通风。
4结语
【关键词】生态建筑;建筑设计;设计方法
引言
夜上海论坛 作为一种全新的建筑形式,生态建筑有着许多不同的解释,总体上是将建筑视为一个生态系统,运用生态学、建筑学和先进科学技术,在建筑生态系统内部使物质、能源实现秩序地循环转化,实现一种低污染高能效的生态循环系统。生态建筑能够给建筑的使用者提供健康绿色的环境,并带来高质量的生存空间和活动空间,同时生态建筑能够有效的降低能源耗费。
夜上海论坛 一、生态建筑设计在房屋建筑设计中的作用
1、协调与自然环境的关系
夜上海论坛 建筑工程施工本身会造成较为严重的污染问题,若在施工及投入使用阶段不注重生态环保理念的落实,很难实现人类与自然的和谐共处,更无从谈及实现经济的可持续发展。在此现状下,生态建筑在设计原理方面首先表现为对自然环境的保护,合理利用自然资源,保证建筑物能耗的减少。例如,现阶段建筑施工中体现的太阳能的利用使人类无需依托高能耗照明设备生产生活,或将喷水系统引入建筑空间内以实现室内温度得以有效控制的目标,不必大量使用制冷设备等。
2、新技术与新材料的应用
夜上海论坛 建筑行业的快速发展使节能环保理念逐渐落到实处,但能够推动生态建筑发展的关键在于新技术与新材料的应用。实际设计过程中在技术方面可应用对环境影响较小的施工技术,如蓄热系统、节水系统等的应用。而在新材料方面可选择经处理后耐久性、强度以及不具备毒害的可再生材料,保证建筑质量的同时满足节能环保理念的要求。
3、满足舒适健康环境的需求
现代人们生活水平的提高,更强调生产环境或居住环境的健康舒适度,这就要求生态建筑设计中将以人为本的理念融入其中,强化群众与自然环境的协调关系。例如设计过程中需将建筑采光系数、通风情况以及室内温湿度的控制等内容囊括其中,为使用者提供更为优越的生产生活环境。
二、生态建筑设计方法
1、降低生态建筑自身能耗
夜上海论坛 建筑物由于自身的设计存在能源的损耗,同时人类在使用过程中也会消耗大量的能量,比如,光线日照、降温或取暖、通风等,这些都是建筑物消耗能源的主要方面。生态建筑的设计就要考虑到降低自身能耗的可能性,对建筑平面、立面、三维空间等不同方面进行充分的考量。自然通风也会有不同的影响,在充分考虑到自然通风的问题后,可以根据当地气候、风能的条件设计通风良好的建筑物,解决户型闷热的问题,提高室内空气质量。另外,也要根据当地日照条件、日照时间和日照角度等方面设计建筑表面的纹理变化,减少室内接受夏季阳光直射增加冬季阳光照射,经过科学的计算,对建筑物之间的布局、单个建筑的朝向、结构进行分析,检查对日光的吸收和遮阳的要求。而在对生态建筑进行绿化的时候,也要注意绿化使用的物种是当地能够适应的植被,不能随意引入外来物种,防止外来物种侵害本地物种,反而造成对当地环境的破坏。生态建筑需要考虑到可能出现的高能耗问题,在设计之初就选用合适的材料和方案,比如通过测试当地风向风力,调整建筑物之间的方位、间距,通过楼间隙产生的风力来实现自然的通风和降温;采光可以使用高透光的材料,并提高其在建筑材料中的比例,并且多在阳台使用围栏而不是全封闭式的阳台;墙体保暖保温可以使用保温材料、遮阳板;降低噪音可以使用双层玻璃的门窗,以及增加建筑物之间的绿化;建筑物楼顶的平台上种植遮阳植物,通过利用植被的生态学特点,达到空气净化和冬暖夏凉、增加湿度的需求等等。
2、采用新能源
夜上海论坛 为了尽可能少减少对不可再生资源的使用,要减少不必要的浪费,合理利用可以使用的能源。除了要减少建筑物的能量消耗之外,还需要重视对可再生能源,如太阳能、风能、地热能的利用,目前,比较成熟的是太阳能技术。同时,要运用先进的建筑技术来实现能耗的降低,在建筑材料中加入节能材料,太阳能新能源、光伏电池这些在现代建筑设计中广受欢迎,也已经广泛运用到建筑设计的各个方面,采光、降温、地暖、热水等方面都已经有所采用。在生态建筑中使用的新能源,还可以根据生态建筑的实际情况调整能源的使用效率,就像手机灯光可调一样,新能源的也可调,比如,可以根据白天和晚上,天晴和下雨等天气的不同,调节太阳能的摄入和转出,利用不同档位的太阳能进行发电,实现光照的强弱不同。这样既达到了生态建筑的采光的要求,也降低了生态建筑的能源消耗,也为使用者们提供了更加适度和舒服的使用体验和生活环境。
太阳能的利用分为被动式和主动式。被动式利用,就是在提高建筑围护结构的隔热性能的前提下,通过对建筑朝向和周围环境的合理布置,建筑内部空间和外部形体的巧妙处理,达到在冬季,能够利用室内的密实材料吸收太阳能转化为热能,而使室内空气增温,解决采暖问题;在夏季,能遮挡太阳辐射,并且使室内热量散失,解决制冷问题。主动式利用技术目前主要有太阳能热水系统以及太阳能供电系统。太阳能热水系统原理相对简单,即太阳能产生的热能,被集热器吸收并将贮水箱中的水加热,通过水循环系统将热能带到室内。太阳能供电系统技术即在建筑中利用太阳能电池发电,为建筑提供电能,这是非常理想的供能系统,不仅可以为照明设备等供电,还能减少火力发电产生的污染,起到保护环境的作用。
夜上海论坛 3、采用新技术新理念
生态建筑的发展离不开设计人员、建筑设计师们的创新,因此,要想生态建筑能够不断的得到提高,建筑设计师们就需要不断的丰富自己的学识,加强自身的理论建设,不断的研究国内外最新的、最先进的生态建筑的设计理论和理念,将节能环保和新型能源使用于生态建筑的设计中,完善生态建筑的各项功能,增加生态建筑在生态环境中的作用,创造出生态建筑的核心科技,使得生态建筑的设计更加的科学、合理、可持续性。并且通过对新能源的研究和开发,降低新能源使用的成本,降低生态建筑使用新能源的使用成本,让生态建筑成为切切实实的生态化的建筑,减少生态建筑对环境的不利影响,全面的提高生态建筑的经济效益、社会效益与环境效益。
三、生态建筑设计实例
设计生态建筑既要以人为本,又要考虑到周围环境的方方面面,要从不同的角度出发,从不同方面体现出生态建筑的内涵。要设计好生态建筑,建筑必须与周边生态系统和谐,北京西单文化广场就是典型,将建筑空间设于地下,地面作成树木、草坪等绿地,不仅使建筑环境得到了改善,也改善了周边的生态环境。我们不仅要考虑到建筑周边生态环境,也要考虑到新能源例如太阳能、风能以及天然能源在建筑中的应用,北京赵冰城市多功能立体生态从综合考虑,(语句不通,或许拷贝有误)将建筑设计为一个微型的生态系统,将建筑环境和生态环境融为一体,并且使用新型建筑材料和新技术,利用太阳能、地热等天然能源等,使建筑既适合人群居住,又可以成为商业用房。并且不损害生态环境,是生态建筑设计中的典范。
结束语
生态建筑作为一种全新的建筑设计形式,有着广阔的发展前景,生态建筑能够促进生态系统良性循环发展,保持生态系统平衡,减少能源消耗,同时又能改善我们的住房环境和质量,是建筑设计生态化的手段。故从现代建筑向生态建筑的过渡是建筑未来发展的大趋势。
参考文献:
[1]尼宁.生态建筑设计原理及设计方法研究[D].北京:北京工业大学,2013.
关键词:建筑设计;建筑节能;措施;分析
夜上海论坛 能源消耗量不断增加,建筑节能设计对降低建筑能源消耗起到十分重要的作用。建筑节能设计属于一项复杂的、系统性的工程,需要对各方面因素进行仔细的综合的考量,因此,有关单位需要给予充分重视,充分发挥建筑节能措施的效果,提高建筑节能设计水平,促进我国节能建筑的发展。
夜上海论坛 1建筑设计中节能设计的应用
夜上海论坛 1.1从建筑的形体上进行设计
在建筑设计中,形体设计属于不可或缺的一个组成部分。和以往的建筑设计进行比较,现代化的建筑设计具有一定的创新,慢慢朝着一体化、多元化的方向发展。多元化指的是在建筑内融合多种元素,使建筑变得更加立体。一体化指的是把建筑和周边环境融成一体,构建和谐的、宜居的环境。在现代建筑形态的节能设计中,不仅需要体现现代建筑的特点,还需要满足建筑节能的效果。在建筑设计过程中,可以从节能、实用、美观以及环保这些方面着手,使用建筑造型的阳台、屋顶、建筑饰面等,有效与自然环境结合在。进行单体建筑形体的规划设计工作,使用建筑形体,增加建筑采暖效果和采光面积,使其达到节约能源的效果。
1.2利用地域环境进行节能设计
在我国建筑设计的过程中,采暖属于一个十分重要的部分,特别是对于我国北方的建筑来讲。在北方冬季天气较为寒冷,需要确保建筑有着良好的供暖系统,才可以保证建筑的居住质量。一些建筑商,其为了建设高质量建筑工作,在采暖方面违背了能源保护理论,使用电能来进行建筑供暖,这导致资源浪费的情况较为严重。因此,在进行建筑节能设计过程中,需要对建筑采暖方面产生的能源严重浪费的情况进行处理。进行建筑采暖相关的节能设计工作,需要了解不同区域的实际情况,对建筑采暖设施进行合理的规划。对建筑的保温效果进行考虑,需要联系各地温度变化的情况,合理科学的设计建筑墙体,使用有效的保温措施,从而提高墙体的隔热效果。
2建筑节能措施在建筑设计中的应用
2.1建筑节能措施在屋面设计中的应用
在建筑设计的过程中,屋面设计属于一个十分重要的部分,对现今的建筑来讲,屋面保温的隔热功能变得越来越重要,因为屋面保温隔热花费的能源较多,因此,在屋面设计的过程中使用有效的节能措施,其节能的效果十分明显,特别是在夏季与冬季的时候,能够通过内外温度差异,有效降低能源的消耗。一般来讲,在建筑屋面设计过程中使用节能减耗措施,最主要的是对建筑屋面保温层进行节能设计,屋面保温层材质需要具有良好的使用密度和吸水性。还有,在进行屋面施工材料选择方面,也应该尽量选择节能的材料,材料应该符合无污染的标准。最后,在建筑屋面的设计过程中,可以使用绿色的植被进行相关的设计和屋面覆盖,不仅在一定程度上确保了建筑的观赏性,还可以有效保证屋面温度,起到良好的隔热效果。
2.2建筑节能措施在墙体设计中的应用
夜上海论坛 在整个建筑设计中,建筑墙体占据了比较大的面积,现今,经常使用在建筑墙体节能设计中的是复合墙体节能设计,这种墙体是根据实际工程建设的要求,在原先的墙体主结构上加设一层或者几层的复合绝热保温的材料,对墙体热工性能带来积极的影响。按照墙体主结构和复合节能材料间的位置关系,建筑工程墙体的节能设计可以分为墙体内部的保温技术与外部的保温技术这两类,在其中,墙体的外部保温技术是现今广泛使用的一种节能设计方法,其不仅仅可以满足新建建筑的节能设计要求,在旧楼的改造工作中也可以起到积极的作用。
夜上海论坛 2.3建筑节能措施在门窗设计中的应用
在建筑能源消耗方面,建筑门窗属于能源消耗情况较为严重的部位,通常占据整个建筑能耗的百分之四十左右。因而,在确保正常采光、日照以及通风的情况下,需要尽量减少建筑门窗占据的面积,增加其气密性,提高门窗保温效果,降低传热的损失,从而起到节能的效果。在进行门窗设计的时候,比较常使用的建筑节能措施有以下这些,首先是对窗墙比进行精心的设计,做好门窗与立面单元之间比值的设计工作。其次,需要对门窗的气密性进行有效保护,尽量提高门窗的气密性,减少冷空气的渗透,从而有效降低热量损耗。一般情况下,建筑外墙气密性需要大于或者等于4级,玻璃幕墙气密性需要大于或者等于3级。还有,需要加强新型的环保材料的使用,使其充分发挥作用,最大程度减少热量损失,从材料方面有效保证门窗节能环保性。
3优化建筑节能设计的对策
夜上海论坛 3.1寻找可替代性能源,积极利用新能源
地热能、风能、太阳能属于比较优质的、清洁的的新型能源,因此,在建筑节能设计的过程中,应该积极使用各种新型能源,有效降低建筑的能源消耗。可以在建筑屋顶、建筑外墙等位置进行太阳能装置的安装,把太阳能转化成热能和电能,在节能建筑设计中可以得到有效的应用。在建筑设计中还可以充分利用自然通风的原理,建立建筑的风导空气流通的系统,不仅和自然有效融合,还可以起到节能环保的效果。使用地热能替代以往冬季的采暖系统。可替代性能源的应用不仅能够有效节约常规的建筑能源,降低工程生产的成本,还能够有效降低环境的污染,保证建筑行业健康良好的发展。在节能建筑中,新能源开发研究与建筑的节能设计属于主要的发展方向,对建筑节能设计进行优化,需要创新新能源在节能建筑中的应用理念,促进建筑节能设计和新能源的开发利用的有效结合。
夜上海论坛 3.2在建筑中推广使用环保绿色的生态材料
夜上海论坛 在建筑行业运行过程中,其运行规律可以满足能量守恒的定律,在建筑设计的过程中减少高耗能材料的使用,也能够有效减少在建筑投入使用后产生的污染物质。使用生态材料,不仅可以有效减少碳排放量,降低温室效应,避免对臭氧层造成破坏,与此同时,在建筑达到使用年限后,也能够更好的进行回收再利用,提高资源的利用效率。还有,更多地使用绿色环保的建筑材料,也能够降低对居民生活空间造成的污染,有利于居民的居住环境。伴随科学技术的不断发展,许多的新型材料被研究开发出来,例如陶瓷块材、加气混凝土砌块等。这些新建材的投入使用在很大程度上提高了建筑设计的节能水平,与此同时,新技术使用也大大提升了建筑施工水平,例如新型墙体面板的施工技术等。但是,伴随新能源的使用,也出现了一些浪费的情况,废弃石料、废煤的生产和加工也增加了环境负担。因此,在新建材研究开发的过程中,不仅仅需要关注建筑材料的物理特性,还需要关注建筑材料的环保性能,加强多个方向、多个品种的发展,只有通过这样的方式,才可以构建一个和谐的良好的建材市场,有效促进建筑行业的发展。
4结束语
夜上海论坛 建筑节能设计对于我国可持续发展理念的贯彻和社会经济效益的发展起到十分重要的作用。根据我国现今建筑节能设计现状和在建筑节能方面存在的问题,有关单位需要对建筑节能设计给予充分的重视,严格根据建筑节能的规范标准,进行相应的节能设计工作,加强节能用材的监管力度,有效节约能源与土地资源,有效提高能源的利用效率,需要学习国内外各种先进的建筑节能技术,并且根据我国不同区域的实际情况,充分利用自然能源,进行有效的应用,开展建筑行业节能环保设计,促进我国建筑节能的良好发展。
参考文献
夜上海论坛 [1]杜萍.建筑设计中的建筑节能措施探讨[J].江西建材,2014(06):23-24.
[2]文洪武.基于建筑设计中的节能措施[J].江西建材,2014(10):24-25.
【关键词】:新能源背景 土建工程 结构设计
随着社会的发展,人民生活水平的提高,原本的土建结构设计又被赋予了新的内涵,在建筑设计和环境保护之间寻找一个平衡点和共通点,目前对于环境保护方面的问题,解决方法就是发展新能源,因此在设计方面需要把土建结构设计和新能源的发展做一个有机的统一,既能改善建筑周围的环境,又能给人们以舒适的生活环境。
一、新能源的含义
夜上海论坛 常见的新能源类型就是太阳能,太阳能顾名思义主要就是利用太阳光大道能源的使用效果,从能源特点上来说,其一清洁,在使用上没有其他能源对于空气、水等方面的污染;其二可再生,由于太阳能取之于太阳,因此取之不尽用之不竭,可以再生;其三可以转化为电能,为人们提供日常的生活所需。
二、土建结构设计与新能源相结合的重要性
目前从我国建筑业的现状上来看,对于各类建材的消耗十分大,尤其是能源的消耗,已经达到了近三成,而且由此造成的污染也是主要的污染源之一,正是由于这一背景,在建筑设计上推行新能源的使用显得极为重要。而且从目前来看,我国的城市化进程越来越快,因此在土建上的需求也特越来越大,预计在近几年我国的建筑面积还将机一部增加,因此从生态环境和可持续发展的角度上来看,必须要实行新能源,人与环境、建筑和谐相处,逐步实现建筑的多样性和环保。在土建设计上,不只是要设计建筑本身的外观和布局,同时对于其配套的硬件设施和环境保护也是设计过程中的重点内容。对于土建中的基础设施而言,生态环境就是最重要的基础设施,对于整个城市的生态平衡有极为重要的作用。在土建结构设计的时候,需要从节能的角度上来进行,大力推行新能源的使用。
夜上海论坛 三、新能源背景下土建结构设计的技术要点
从土建结构设计的角度上来看,有效的技术要点能保证建筑的能源消耗减少一半左右,因此在土建的结构设计阶段,需要在保证建筑正常的使用价值的基础上,采取合理高效的手段,实现原有能源的节约和新能源的开发和利用。目前在很多国家都在努力实践这一发展思想,在土建结构设计之后,基本的技术要点九是尽可能减少原有能源的使用量,大力开发和利用新能源,保证建筑工程不能引起环境的污染,破坏生态环境的承受能力。
1、减少空调的能源消耗
目前我国空调制冷和采暖的利用率已经远远超过能源的原有含量,因此在建筑设计的时候就要从建筑的外层保护和内部设计来那个发那个面减少空调的能源消耗。在土建结构设计的过程中,与环境保护专家和能源分析方面的专家共同完成设计过程,在保证土建工程实际应用的基础上,利用周围的自然环境和气候环境来调整室内的温度和光照。在实际的设计过程之后,主要有以下几点能满足这一要求:其一合理选择土建工程的地理位置;其二是做好土建工程的外部配套工作,例如在建筑周围配套相应的环境改造,包括绿化、水面等;其三是做好土建工程的外观设计,在外观设计上包括凹凸面对于光的接收能力和反射,朝向、通透等方面的问题。充分利用周围的环境,保证室内的采暖和纳凉以及正常的光照。围护结构就是在土建工程的表面形成围挡,包括墙面、地板等,按照围护位置可以分为内部围护和外部围护两方面,在冬季采暖和夏季制冷方面都能很好的改变室内环境,起到围护的作用,在冬夏两季就可以通过围挡把能量传进或出室内,尤其是起到保温作用的围挡,对于室内保温方面有较好的效果,然后以空调位辅助措施,这样就能大大的减少资源浪费。因此从土建结构设计上来说,使用围护结构对于能源的节约又非常大的作用,主要能用到围挡的建筑部位主要有屋顶、墙面、门窗等,从成本角度上来看较为低廉,从能源的节约上来看也能取得较好的效果,目前缺少的就是更加高效的围护手段和材料。
2、新能源的推广和利用
新能源在推广和利用在节约原有能源和保护环境方面都能起到较好的效果。例如在太阳能的推广和利用上,已经明确了发展的方向,也做出了较好的利用,主要包括以下方面:其一太阳能发电,在一些地区已经建立了一系列的太阳能发电站,在逐渐的发展中可以让太阳能发电成为电能的主要获得方式;其二是目前在少数地区可以看见的“太阳屋顶”,这也是促进太阳能利用和发展的主要手段之一;其三是太阳能的热水器,目前在这方面的发展比较成熟,我国大多数地区都已经实现了太阳能热水器的使用,在制造工艺上并不复杂,而且从成本上来考虑也较为低廉,经过多年的发展,制造工艺已经步入成熟阶段。除此之外,在太阳灶和光伏水泵上也有一定的应用。在土建结构设计的时候就需要考虑到新能源的具体应用作用,例如在冬夏两季的太阳能接收和阻止,保证室内的通风正常,同时在这个过程中,也能降低其他能源的消耗程度。同时在照明方面也有了不小的进步,目前我国最常用的就是普通的白炽灯,可是还是有一部分人为了追求外表上的美观,并不注意使用条件的节能环保,因此造成了许多浪费,从新能源的角度上来看,就可以选用荧光灯,无论是从使用寿命还是照明效果上来看都要优于白炽灯。
结语:
夜上海论坛 综上所述,我国目前在土建中浪费能源的现象十分要求安装,而且能源使用对于环境的污染也不容忽视,如果不采取任何措施和手段来改变这种现状,那么在不久的将来,我国现有的能源很难满足人们的需要,然后再对于建筑工程的改造上还会浪费大量成本,因此对于土建来说,在设计阶段就积极使用新能源,既能缓解我国能源资源的短缺现状,也能保护生态环境,促进我国经济的发展,保证城市化进程的速度和质量。
参考文献:
[1]王义华. 也论土建工程的安全性及耐久性[J]. 华章,2012,26:343.
夜上海论坛 [2]金伟良,牛荻涛. 工程结构耐久性与全寿命设计理论[J]. 工程力学,2011,S2:31-37.
夜上海论坛 现在,人们处于一个人口激增、污染严重的环境,随着工业化的发展日益加剧,再生资源越来越少,森林树木砍伐严重,生态环境已经失衡。人类的发展已经严重影响了环境的发展,不断出现的雾霾,各种由于生态失衡引发的问题接踵而来,祖孙后辈的居住环境值得堪忧令人堪忧。在这样的情况下,人们不得不重新审视现如今的生活方式和发展模式,并且为了不使生态环境继续恶化下去,要重新规划城市化生活。因此,生态建筑的理念应运而生。为了生态环境的可持续发展,人们将生态学、建筑学融合起来,开始追求建筑的可持续发展,逐渐认识到,人类的发展,人类的居住、生活本也是生态系统的一部分,并且是不可分割,休戚相关的。人类必须在发展的过程中,在建筑设计中,考虑到生态环境的可持续发展,才能维持生态环境的良好发展。国外的生态建筑主要存在于公共设施中,私人建筑并没有实施生态标准,随着人们对建筑生态环境的要求增高,国外国内的建筑设计团队都在将生态建筑理念融入建筑当中。国内外的生态建筑都处于初级阶段,各国的建筑设计师们都在努力的研究生态建筑的研究方法和设计方案。现在已经开展的主要是两种方法,一种是将建筑融于自然,也就是尽量在原始环境中设计、建造建筑,使建筑成为自然生态系统中的一个组成成分部分,尽量减少或者是不产生对原始环境的损伤损害,将建筑融合在自然环境中;另一种就是将自然环境加入到建筑中去,也就是在建筑设计的时候,多考虑生态环境,建筑中处处有自然环境的体现,将人工造出的环境自然化。目前,国内生态建筑的发展还处于以理理论为主的阶段,对生态建筑的研究还有较为缺乏,且存在一些问题,这些问题的根源来自于我国生态建筑缺乏实践的检验。我国的建筑设计师们已经正在努力的地研究国内外生态建筑,并且提出设计方案,撰写出很多优秀的设计方面的论文了,这些论文促进了我国生态建筑的研究发展,也对推动生态建筑的现实发展起到了很大的作用。但是绝大多数的文献都是根据国内外的现状研究出来关于生态建筑设计理论、生态建筑设计原则及生态学理论对建筑学的指导、国外先进生态建筑的经验介绍,缺乏实际工程实践模式、计算机模拟、环境效果的测试分析。在我国现有的研究中,主要存在于对城市生态建筑的研究,对农村生态建筑的研究很少或者根本没有提及,城乡差别非常大。我国各个学科、各个领域对于生态建筑的研究都集中于大中城市,而且大部分的研究都是从理论基础着手,比如,建筑学、生态学、环境学等等方面,没有将基础学科和当地的实际情况结合起来进行研究,研究成果不实用,不能解决特定地区建筑生态环境存在的问题。
夜上海论坛 二、生态建筑设计原则
夜上海论坛 1.遵循自然,可持续发展原则
建筑的设计及建成在人们的生活中起到了很大的作用,同时,也体现着人类对自然环境的影响。因此,可持续发展是生态建筑在设计之初最需要考虑到的原则。建筑要体现人们对资源、能源和生态环境的使用,对建筑材料的选择,对人类身体健康安全的考虑。以原始的自然生态环境为基础,探索人、建筑和自然环境三者之间可持续发展的关系,在设计、建造能够不破坏自然条件的前提下,设计能够适应人类文明发展,高速发展的建筑。生态建筑应当注重建筑和环境的可持续发展,遵循环境友好的原则,。当今世界能源短缺的问题日益凸显,成为了威胁人类生存与发展的首要问题之一,在生态建筑设计中遵循节能的原则,对实现生态建筑的可持续发展有着重要的意义。人类和自然能和平共处于同一个生态系统,人类要在建筑设计的时候考虑到自然的馈赠,要将自然最大程度的地呈现给建筑的使用人员。建筑需要周四在生态化的基础上实施,、开展,人与自然的和谐共处,才能营造出可持续发展的可能性。生态建筑的最终目的就在于为建筑的使用者提供与自然融合为一体的使用空间,只有这样的建筑才能在自然的生态系统中扮演合适的角色,并能一直存在下去,成为人类与自然友好共处的桥梁。为此,在进行生态建筑设计时,应当尽量采用可再生、可降解的清洁建筑材料,并对建材进行无害化处理,确保建筑材料对人类及环境不构成威胁。同时,还应合理利用太阳能、风能等,减少生态建筑运行时对电能的依赖,尽可能降低生态建筑的运行能耗,实现生态建筑的高效节能。
夜上海论坛 2.因地制宜,尊重当地环境原则
生态建筑顾名思义建筑设计要尊重生态环境,因此,建筑的设计原则中最重要的一条就是要尊重当地的环境,因地制宜。根据生态学的进化论,生态建筑设计包含着资源的经济利用问题,其中首要问题的是土地的利用问题。今后城市的发展,势必在有限的土地资源内展开,为了节省有限的土地,必须建立高效的空间体系,如在地面上建立亲和大自然、充满人情味的低层高密度;生态技术建立起巨构城市,向地上空间要效益;充分开展城市地下空间的综合利用研究等,使城市地面、地下、空中连接为有机协调的立体网络。生态建筑设计强调与环境具有最佳关系,对环境破坏最小,一并充分发挥环境效益。与环境互选共生、共同增长是生态建筑设计的重要原因之一。建筑的选择做到充分利用原有的地形、地貌,与周围的环境特点以及当地的地理与气候特征相适应,做到“因地制宜”[2]。要结合建筑物所在地的自然生态环境,最大程度的地使用当地的太阳能、风能、水环境等,实现建筑物的自然发展。通过对建筑平面、立体、三维空间等不同方面的考量,自然通风也会有不同的影响,在充分考虑到自然通风的问题后,可以根据当地气候、风能的条件设计通风良好的建筑物,解决户型闷热的问题,提高室内空气质量;。另外,也要根据当地日照条件,日照时间和日照角度等方面设计建筑表面的纹理变化,减少室内接受夏季阳光直射增加冬季阳光照射,经过科学的计算,对建筑物之间的布局、单个建筑的朝向、结构进行分析,检查对日光的吸收和遮阳的要求;而在对生态建筑进行绿化时候,也要注意绿化使用的物种是当地能够适应的植被,不能随意引入外来物种,防止外来物种侵害本地物种,反而导致当地环境的破坏。
夜上海论坛 3.降低污染,节能减排原则
在当今的建筑设计中,除了根据自然的环境进行绿化处理外,还需要降低建筑物会产生的污染,要提前预估产生污染的可能性以及会产生污染的原因,将这些污染排放降到最低或者消灭污染。首先,建筑物周围需要布置好绿化带,通过绿化带降低汽车尾气等排放的污染;其次,建筑物要研究该地区是否适合设计建造建筑物,噪声空气质量是否达标,会不会对人类身体状况产生影响,需要合理规划其方位布局,保证建筑与建筑之间的空气流通,并且降低噪声污染的影响;最后然后,建筑物如果建造设计在污染超标的地方,或者预估可能会出现的污染,则要擦去措施来改善或者防范,如果噪声污染严重超标,那么可以通过对双层玻璃的利用来降低污染程度,同时也不影响环境,不对通风效果产生大的影响;最后,在建筑材料的使用上,需要选择环保、清洁的材料,并且使用可降解的再生材料,并对建材进行无害化处理,确保建筑材料对人类及环境不构成威胁。
夜上海论坛 三、生态建筑设计方法
1.降低生态建筑自身能耗
建筑物由于自身的设计存在能源的损耗,同时人类在使用过程中也会消耗大量的能量,比如,在建筑物中需要光线日照、降温或取暖、通风等,这些都是建筑物消耗能源的主要方面。生态建筑的设计方法就要考虑到降低自身能耗的可能性,充分利用通过对建筑平面、立体、三维空间等不同方面的考量,自然通风也会有不同的影响,在充分考虑到自然通风的问题后,可以根据当地气候、风能的条件设计通风良好的建筑物,解决户型闷热的问题,提高室内空气质量;另外,也要根据当地日照条件,日照时间和日照角度等方面设计建筑表面的纹理变化,减少室内接受夏季阳光直射增加冬季阳光照射,经过科学的计算,对建筑物之间的布局、单个建筑的朝向、结构进行分析,检查对日光的吸收和遮阳的要求;而在对生态建筑进行绿化时候,也要注意绿化使用的物种是当地能够适应的植被,不能随意引入外来物种,防止外来物种侵害本地物种,反而导致当地环境的破坏。生态建筑需要考虑到可能出现的高能耗问题,在设计之初就选用合适的材料和方案,比如通过测试当地风向风力,设计建筑物之间的方位、间距,通过楼间隙产生的风力来实现自然的通风和降温,比如,采光就可以使用高透光的材料在建筑材料中的比例,并且多在阳台使用围栏而不是全封闭式的阳台,比如墙体保暖保温可以使用保温材料,遮阳板,降低噪音可以使用双层玻璃的门窗,以及增加建筑物之间的绿化,建筑物楼顶的平台上种植遮阳植物,通过植被的生态学特点,达到空气净化和冬暖夏凉、增加湿度的需求等等。
2.采用新能源
夜上海论坛 为了尽可能少减少对不可再生资源使用,要减少可以减少的浪费,要合理利用可以使用的能源。除了要减少建筑物的能量消耗之外,还需要重视对可再生能源,如太阳能、风能、地热能的利用,目前,比较成熟的是太阳能利用技术。同时,要运用先进的建筑技术来实现能耗的降低,在建筑材料中加入节能材料,太阳能新能源、光伏电池这些在现代建筑设计中广受欢迎,也已经广泛运用到建筑设计的各个方面,采光、降温、地暖、热水等方面都已经有所采用。在生态建筑中使用的新能源,还可以根据生态建筑的实际情况调整能源的使用效率,就像手机灯光可调一样,新能源的也可调,比如,可以根据白天和晚上,天晴和下雨等天气的不同,调节太阳能的摄入和转出,利用不同档位的太阳能进行发电,实现光照的强弱不同。这样既达到了生态建筑的采光的要求,也降低的生态建筑的能源消耗,也为使用者们提供了更加适度和舒服的使用体验和生活环境。太阳能的利用分为被动式和主动式。被动式利用,就是在提高建筑维护结构的隔热性能的前提下,通过建筑朝向和周围环境的合理布置,建筑内部空间和外部形体的巧妙处理,在冬季,能够利用室内的密实材料吸收太阳能转化为热能,而使室内空气增温,解决采暖问题。在夏季,能遮挡太阳辐射,并且使室内热量散失,解决制冷问题。主动式利用技术目前主要有太阳能热水系统以及太阳能供电系统。太阳能热水系统原理相对简单,即太阳能产生的热能,被集热器吸收并将贮水箱中的水加热,通过水循环系统将热能带到室内。太阳能供电系统技术即在建筑中利用太阳能电池发电,为建筑提供电能,这是非常理想的供能系统。不仅可以为照明设备等供电,还能减少火力发电产生的污染,起到保护环境的作用[3]。新能源的引用可以进一步完善生态建筑,使得生态建筑的功能更加全面和完善,并且能够体现出以人为本的思想,实现体现人与自然和谐统一的设计理念。将智能化的设计引入到生态建筑的设计当中,能够进一步完善生态建筑的使用功能,并体现出生态建筑人性化的设计特点,实现以人为本的核心设计理念。