浅谈民用建筑结构节能设计

浅谈民用建筑结构节能设计

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【摘要】当今社会经济飞速发展,做为我国国民经济三大支柱产业之一的建筑业,在能源消耗中占的比重越来越大,在当下大力倡导节能环保的大环境下,节能建筑做为共同关注的重要问题被提上日程。本文主要从墙体、门窗、屋顶及其它围护结构等方面,探讨了民用建筑设计的节能技术,以期望对建筑设计师能有所借鉴。

【关键词】民用建筑;围护结构;节能设计

随着我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就的同时,我国也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,经济发展与资源环境被破坏的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈,能源的短缺已不容忽视,节约能源与环境保护已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。因此,我们必须从可持续发展的战略出发,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染及破坏,并为使用者提供健康、舒适与自然和谐的工作及生活空间。

1民用建筑结构节能的技术原理

建筑物的能耗是由其围护结构的冷风渗透和热传导两方面造成的。民用建筑的围护结构主要指墙体、屋面、窗户(玻璃幕墙)、外遮阳设施等。建筑物围护结构的作用是防热御寒,使室内受到遮护,形成温暖、舒适的环境,以不受室外气候变化的影响。房屋内外的热流方向在冬季和夏季截然不同,但都要求外围护结构具有绝热的性能,使流出或流入的热量减少。为了降低建筑能耗,在减少建筑物冬季空气渗透耗热量和夏季空气渗透得热量的前提下,尽量利用太阳辐射得热和建筑物内部得热。建筑的围护结构直接影响民用建筑的能耗,据调查,围护结构的耗热量占建筑采暖热耗的1/3以上。因此,对于民用建筑物来说,节能的主要途径是:应从墙、门、窗、顶等围护结构着手,通过逐步优化围护结构设计,尽量减少其能量散失,更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,达到最佳的节能效果。

2民用建筑规划阶段的节能设计

在民用建筑规划阶段,节能设计应慎重考虑建筑物的朝向、布局、体型、间距、绿化配置等因素对节能的影响。在朝向方面,从节能和热环境两方面考虑,建筑物应选择在向阳、避风的地段,避免东西向,以南北向或接近南北向为好,对争取日照有利。如果不能为南北向,将主要房间设在冬季朝阳和背风的方向,以减少围护结构散热量的影响。在建筑布局方面,应建立气候防护单元,形成优化微气候的良好界面。节能建筑的形态要求体形系数小(即建筑物外表面积与其所包围的面积之比),尽量减少建筑物的外表面积。建筑物平面形式应平整、简洁,外形应选用长条型,避免使用凹凸面过多、体型复杂的塔式建筑。在节能规划中,不宜采用点式住宅和单元式住宅错位拼接,以防止形成较长的外墙临空长度而不利于节能。同时,还应注意建筑间距与节能的关系,间距的确定首先要以能满足日照间距的要求为前提,使建筑南墙的太阳辐射面积在整个采暖季节中不因其他建筑的遮挡而减少。

3民用建筑结构节能的主要措施

3.1民用建筑规划的节能设计

3.1.1合理选址

民用建筑选址主要是根据当地的气候、地质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为民用建筑节能创造条件,同时又要不破坏整体生态环境的平衡。

3.1.2正确选择朝向

日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向均满足夏季防热和冬季保温是困难的,因此,只能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。

3.2民用建筑围护结构节能设计

民用建筑围护结构组成部分(屋顶、外墙、门和窗、遮阳等设施)的设计对建筑能耗与用户所处热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传入室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑冷、热消耗。

3.2.1屋顶节能

屋顶是住宅第五立面,对民用建筑造型起着重要作用。住宅做斜坡顶屋面,可借助屋面坡度与日照斜率相接近的特点,可再降低住宅顶层的层高。在维持平屋面住宅日照间距的条件下,既取得了改变建筑轮廓、有效地解决了屋面防水和扩大屋顶部位使用空间的效果;也减少了住宅之间的日照间距,节约了建设用地。平屋顶可采用北向的退台,既获得露天活动空间,也可缩小日照间距。

3.2.2墙体节能

墙体是民用建筑外围护结构的主体,其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量,一般情况下,单一墙体材料往往难以同时满足保温、隔热要求,因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。其一般做法是,用砖或钢筋混凝土作承重墙,并与绝热材料复合。

3.3民用建筑材料节能设计

合理选用民用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。民用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民用建筑设计中去,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。

3.4其他节能措施?

3.4.1与室外接触的楼板。常见的与室外接触的楼板有挑板、过街楼等,进行保温节能设计时应注意:与室外接触的楼板通常有梁,如不对其作保温,则需对其会否造成冷桥进行计算;立面设计的凸窗的窗顶、窗台板板应作保温。

3.4.2玻璃幕墙。玻璃幕墙是建筑外观设计重要的创作手段。它有高耗能的缺点。节能设计规范对玻璃幕墙高隔热节能性能有严格规定,会大大增加玻璃幕墙的造价,应淘汰低档产品,避免玻璃幕墙的滥用。玻璃幕墙分为不透明和透明两种,对不透明部分,可以在幕墙和建筑构件之间设保温材料,类似于外保温。对透明部分,节能措施可以采用Low-E玻璃、中空玻璃、断热金属型材等。

3.4.3遮阳设施。遮阳设施是窗、玻璃幕墙的配套设施,这对于调节日照、节省能源具有十分重要的作用,开窗面积越大,遮阳要求越高。遮阳方式分玻璃外遮阳和自遮阳两种。外遮阳包括遮阳百页窗、遮阳构件(挑板)等。与窗配套的百页窗技术简单,在欧洲被广泛使用。玻璃自遮阳就是降低玻璃的透射率,例如镀膜玻璃、着色玻璃。

4结束语

保护环境、有效利用自然能源、削减能源负荷是新时期实现可持续发展的重要要求之一,民用建筑设计中应用节能技术是对可持续发展这一理念的最好回应,节能民用建筑将成为今后民用建筑设计的主打方向,民用建筑节能工程作为建设领域的新方向已成为我们既定的基本国策,我们应深刻认识到节能设计的重要性,从自身出发、从实际出发,设计出与实际生活和社会相适应的设计,努力使建筑能耗最低化,大力发展节能建筑,提高能源利用率,为加快建设资源节约型,环境友好型社会做贡献。

参考文献:

[1]刘加平,武六元.建筑节能与建筑设计中的新能源利用[J]能源工程,2001

[2]周炜.小议建筑节能设计[J]陕西建筑,2008

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