摘要:本文就目前居住建筑设计中基本未考虑节能措施的现状,根据《深圳市居住建筑节能设计规范》的要求,进行了实用性分析,并提出了切实可行的节能设计方法。
关键词:建筑能耗、节能设计、技术措施
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随着深圳市近年来大规模的房地产开发,现代居住建筑、公共建筑、商业建筑的大量增加和空调的普遍应用,使建筑能耗大大增加,据统计,深圳市空调电耗已占全市用电量的三分之一。增强建筑保温隔热性能,降低建筑能耗,已成为建筑设计迫在眉睫的要求。
二OO三年七月三十一日,深圳市建设局组织市经济贸易局、市住宅局、市规划与国土局联合编制了《深圳市居住建筑节能设计规范》,自2003年10月1日起施行。
《规范》明确指出:居住小区宜通过采用生态设计,改善小区热环境与空气品质;居住建筑应通过增强建筑围护结构、隔热性能和提高空调设备能效比等节能措施,在保证相同的室内热环境质量和卫生换气指标的前提下,与未采取节能措施前相比空调能耗应节约50%。
目前,建筑市场还比较混乱,设计单位为了生存竞相压价竞争,这样就产生了恶性循环的恶果。在有限的时间内,在低廉的设计费作用下,建筑师只考虑了该建筑的耐久性、安全性(受各种规范制约),而不去考虑环境、资源的耐久性,更不用说运用生态化环保节能的设计技术。同时由于发展商对投资的控制,建筑材料也难以保证节能环保,考虑循环再利用,结果导致建筑越来越成为耗能大户,地球上能源日趋枯竭,环境越来越恶化。
当然,提高建筑师素质,出台一些相关政策加快节能环保建筑的建设步伐是贯彻节能规范,提高居住水平的重要途径。同时,研究出切实可行的节能设计措施,降低节能建筑成本也是十分重要和可行的。
本文从以下几个方面对深圳市居住建筑节能设计的具体措施进行探讨。
一、适应气候的总体建筑布局:
建筑的总体布局决定了建筑的朝向,并与基地的通风和热环境状况密切相关。因此,适应气候的总体布局是建筑节能的起点。
1.疏导基地和建筑群体通风:
在规划设计中,合理、高效地利用自然通风是节能设计的一个重要手段。深圳的夏季主导风向为东南向,为减少夏季空调运行时间和保证不使用空调季节室内的热舒适性,在群体空间布局上采用前后错列、斜列、前疏后密等方式以疏导气流,并使建筑物处于周围建筑物的气流漩涡区以外。
2.选择夏季热辐射强度较低的朝向:
太阳辐射热对建筑能耗影响很大,根据太阳高度角方位角的变化规律,建筑南向夏季可减少太阳辐射得热,冬季可增加太阳辐射得热,是最有利的建筑朝向。
3.创造节能环境:
当前,环境设计已成为居住区规划设计中重要的一环。创造对节能有利的微气候条件对建筑节能也非常重要。具体措施有:
(1) 增加绿化种植面积,考虑地面绿化、屋顶绿化、墙面垂直绿化和阳台绿化的整体结合,有效调节环境温度。
(2) 减少硬质铺地,采用生态铺地设计,使场地具有可呼吸的特性。
(3) 采用高大落叶乔木,遮挡阳光辐射,疏导通风。
二、单体设计:
1.非空调期技术:
在深圳地区一年约有一半的时间属于非空调期,在此期间主要考虑被动式技术策略,从单体空间的合理建构方面来创造良好的室内热环境。
(1) 采用南北通透户型,并保持适度进深(14米左右)。由于《深圳市节能规范》未对体型系数及窗地比作出限制,可利用这一有利条件,通过建筑物一定的凹凸引导自然通风,争取更多的开启通风面。
作为建筑平面在实际选择时是多变的,所考虑的制约因素来自众多的方面,以室外风流对建筑平面的影响而言,通过对典型平面的讨论,可以得知,在深圳市,建筑物所处气候区以夏季防热为主要目标时,宜采取将建筑复杂平面内的最长线(一般为对角连线)与夏季主导风向相垂直布局,以争取建筑尽量大的吸风面。
(2)南北向房间门窗相互对应,避免气流转折,保证水平通风的通畅均匀(见对流窗位置与通风示意图)。
《规范》要求,采用单侧通风时,窗口设计应使进风气流深入房间。外窗(包括阳台门)的可开启面积不应小于房间楼面面积的10%。
(3)适当扩大阳台(露台)空间尺度,有利于房间的遮阳、通风和散热。
2.空调期技术:
《深圳市节能规范》条文说明中指出:深圳市地处东南沿海,夏热冬暖,冬季大部分时间内气温在摄氏10度以上,冬季日照率为35%,基本不用采暖,其建筑节能的重点是提高夏季室内热环境质量和降低空调能耗。
夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热构成了空调负荷的主要部分,《规范》4.2.2条要求,建筑外窗的太阳辐射透过率不应大于0.3,降低建筑外窗玻璃太阳辐射透过率及设置窗户外遮阳是减少太阳辐射热进入室内的有效措施。
(1) 当建筑外窗玻璃的夏季太阳辐射透过率小于或等于0.3时可不采用外窗遮阳。低辐射玻璃(Low-e玻璃)的太阳辐射透过率可以低到0.3,这时可不需再设窗户外遮阳。但低辐射玻璃同时阻挡了冬季通过玻璃窗进入室内太阳辐射热,不利于冬季太阳能利用,并且对室内的自然采光有负面影响。
(2)设置窗户外遮阳是减少太阳辐射热进入室内、降低外窗太阳 季通过玻璃窗进入室内太阳辐射热,不利于冬季太阳能利用,并且对室内的自然采光有负面影响。
(2)设置窗户外遮阳是减少太阳辐射热进入室内、降低外窗太阳辐射透过率的一个的有效措施。
由于深圳市室外风速较高,采用布帘
帘、软质百页等轻质悬挂的活动遮阳措施来降温,效果并不显著,应是遮阳设施能稳定地固定在窗口,不能被风吹开,同时又不能影响室内通风且太阳辐射吸收率应小,不需要时可移离窗口。
符合以上要求的遮阳设置有以下几种:
① 可开启木百页;
② 活动铝合金百页;
③ 窗外蓬布遮阳。
原始的遮阳形式是与建筑密不分的,那时的遮阳是建筑的一部分,非一个独立构件;近一百年现代建筑依托科学技术的发展,建筑业发生根本变革,遮阳经过短暂的利用而造成危机,其原因为:建筑工业化要求建筑物简洁,尤其是居住建筑为了使施工进度加快、造价降低,遮阳装置被取消;建筑师对遮阳降温的认识不足、重视不够,在建筑方案评估和优化中普遍忽略建筑的日照控制问题;遮阳设置不当而造成通风差,夜间辐射大,影响冬季日照等问题。
建筑师在对待遮阳设计的问题上应充分认识到:遮阳是通过一定的技术手段和设计方法,有效地组织和调节日照对室内的影响,是建筑的组成部分,具体表现为构配件化或建筑-构配件综合体。在解决日照控制问题同时应协调好采光与通风的关系,使之成为炎热地区有效的降温措施。
三.表皮节能技术:
表皮概念的物质实体同建筑围护体系是一致的,但它赋予了建筑物有机生命的内容,为围护体系的设计开启了新的视野,表皮节能技术是当前国内外建筑节能技术研究的重点之一。
《规范》4.3.2条对围护结构各部分的传热系数和热惰性指标作出了明确的规定:
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