一、引言
隨著城鎮化發展地加快,生活水平的提高,住宅需求的增長,同時對住宅的節能減排也提出了新的要求,而傳統住宅建設能源消耗大,難以滿足“四節-環保”的 要求。對此建設節能型住宅、推進住宅產業化已勢在必行。在規劃及建筑設計過程中體現“節約”、“和諧”的思想,創造出節能的生態社區和建筑,是一個十分有意義的課題。
二、規劃設計中的節能要點
對于建筑節能產生重要影響的有如下幾點自然因素:
●日照:適度的日照會讓住戶感覺舒適,但是過度曝曬或缺少陽光則會對生活帶來不利影響。雖然空調可以調節室內氣溫,但是也會消耗大量的電能。
●風及空氣流通:建筑密集的住宅區會造成室內外空氣的不流通,會造成由于熱量無法及時揮發而造成不必要的能源消耗。
●降雨:水是日常生活中必不可少的重要自然資源。如何充分利用雨水來為日常生活服務是一個在規劃及建筑設計中需要注意的課題。
首先談談在規劃設計中如何利用這些自然要素。規劃設計的重點是平面布局、開發強度及相關的配套設施
1、合理的平面布局
●建筑朝向:南北向的住宅排列方式可以保證住宅獲得充足的日照,并且山墻面對西向則可以有效避免被日光曝曬。
●建筑間距:住宅之間保證合適的間距是滿足日照及通風的重要保證,根據居住區設計規范,滿足日照要求為基礎,綜合考慮采光、通風、消防、防災、管線埋設、視覺衛生等要求確定。
●風道:住宅區內的空氣流通主要依靠建筑圍合形成的風道。因此在平面布局時要注意避免在風道上設置障礙物影響了空氣的流通。
●綠化及樹木種植:盡量減少建筑群間的硬化地面,推廣植草磚地面,提高綠地率,加強由落葉喬木、常綠灌木及地面植被組成的空間立體綠化體系,以便由樹冠和地面植被阻檔、吸收大部分的太陽直射輻射,減小地面對建筑物的反射輻射,降低區域的夏季環境溫度,減輕區域的熱島現象。
2、合適的建筑密度
在住宅區的設計中,建筑密度對創造良好的生態環境有直接的影響。較低的建筑密度意味著住宅區內會有更多的空間設置開敞空間及綠地,同時較低的建筑密度也是合適建筑間距、充足日照、通暢的風道的有力保證。所以,在規劃設計中,降低建筑密度是保證良好生活環境、有利于居住節能的有效的措施。
3、市政設施
住宅區的市政設施設計需要重點注意能源的收集和循環使用。例如設計雨水收集系統、水利用循環系統、太陽能利用裝置等,均可以起到充分利用能源的作用。
三、建筑設計中的節能要點
對于單體住宅建筑來說,在設計中注意以下幾點問題可以有效的降低建筑能耗。
1、建筑的體型:建筑的耗能量隨著體型系數加大而增加,體型系數小,建筑物耗能效果好。為了減少建筑物的體型系數,在設計中可以采用以下幾點:1)建筑平面布局緊湊,減少外墻凸凹變化,即減少外墻面的長度。2)加大建筑物的棟深。3)加大建筑物的層數。4)加大建筑物的體量。 在建筑設計中,原則上應減少建筑物外表面積,適當控制建筑體型系數,即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比,減少建筑面寬,加大進深或增加組合體,建筑平面宜選用如“一”字型等較為簡潔規整、能夠獲得較多日照和較少東西曬的平面型式,以減少夏季熱輻射和冬季冷風滲透量,體型復雜、凹凸面過多的點式低、多層及塔式高層住宅,建筑的外表面積和體型系數大,對節能不利。
坡屋面建筑與平屋面建筑相比,其坡屋頂增大了屋頂的熱交換面積,加大了能耗,因此不利于房屋的節能。結合建筑形體空間的處理,可以在建筑物中設通風口,加強氣流組織,改善小區內部的通風條件。從建筑外觀形態上來談,影耗大小主要有兩個因素,一個是建筑絕對的大小,也就是我們常說的體量,另一個就是平面是否緊湊。一般來說,平面、立面凹凸變化較大的建筑就屬于平面非緊湊型建筑。特別是背陰面北側墻體的凹凸變化。外墻面積的增大勢必增加形成“冷橋”的可能性,增大建筑能耗。德國建筑中“方盒子”非常普遍,究其原因,并非建筑師們缺乏創造性,而是“方盒子”有利于節能。
2、 在節能住宅的設計中,圍護結構的保溫狀況是影響住宅冬、夏季能耗指標的重要因素。
1)外墻保溫
隨著節能保溫技術的進步, 外墻外保溫的優越性受到社會的認可。
常用的保溫材料有:膨脹聚苯板(EPS板 )、擠塑聚苯板(XPS板)、巖棉板、膠粉聚苯顆粒保溫漿料、聚氨酯發泡材料、珍珠巖等漿料。 由于近年來多起建筑保溫火災事件的發生,引發了各界對保溫防火的思考,保溫材料的防火性能史無前例的引起了業內各界的高度重視。然而,很多保溫材料起火都是在施工過程中產生的,如:電焊、明火、不良的施工習慣。這些材料在燃燒過程中不斷產生的融滴物和毒煙,同時釋放出來的氯氟烴、氫氟碳化物、氟利昂等氣體對環境的危害也不可忽視。為此,住房和城鄉建設部和公安部于2009年9月25日聯合發布了《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》公通字[2009]46號文通知。保溫設計過程中防火性能更好、保溫性能出色系統更能贏得市場的任何。
2)窗戶的設計
(1)窗戶的朝向
窗戶的朝向影響到風如何進入室內及風在室內的流動方向。入口與出口間的直接軸線經常是空氣在房間內流動的路徑,當進風口與風向成正交(90度)時,空氣流動會直接朝向出口,對房間內其他部分的作用很小。當窗戶與風向成一定角度時,進入室內后,風速會變快,風所影響的區域也會變大,這種情況下,有利于空氣的自然流通及室內散熱。
(2) 窗戶的大小
窗戶的大小決定對流的空氣速度。要使空氣進入房間,也必須讓空氣有出口流通。需要注意,當窗戶愈開愈大時,室內風速反而會下降。
對流提供自然換氣的最佳情況,設計時需要注意。當出風口大于入風口時,房間內會產生最大的風速。出風口與入風口大小相同時,風產生最大的風流量。不過如要達到涼快的效果,最大的風速比較重要。
(3)窗戶的材料
目前大多地區仍采用塑鋼窗,但斷橋隔熱或多材質復合窗體應用的較少。斷橋鋁合金中空玻璃或低輻射LOW-E玻璃,明顯提高了保溫隔熱的節能減排效果。
窗玻璃是窗戶構成中最重要的因素。玻璃材料的選擇直接關系到建筑受到日照的影響、氣流的流入及流出,這對寒冷地區的保暖十分重要。除去一般的玻璃材料而使窗玻璃對日照、反光、吸熱等產生的影響外,在一般的處理上,窗戶的色澤會對上述因素產生重大的影響。
一般來說,深色澤的玻璃會極大的降低照入室內的日光量,所以,經由玻璃透射的熱量較少,因此室內溫度較低,有利于在炎熱地區使用。但是由于深色澤的玻璃反射陽光現象較為嚴重,會影響建筑物周邊環境的溫度,同時反射所造成的眩光現象也是干擾行車安全的重要因素。
和深色澤的玻璃相反,淺色澤的玻璃可具有更好的透光性,吸收更多的熱量,比較適宜在寒冷的地區使用。
在新技術的支持下,開發出的多層強化玻璃有效的解決了淺色玻璃和深色玻璃的缺陷,在雙層玻璃之間的中間膜層可以滿足各種顏色的要求,同時中間膜層具有阻擋透射的特性,在準許光透射的情況下,對于噪音干擾的控制及降低熱透射與過度眩光等問題,都能發揮良好的功效。
3、可再生能源的利用
1)太陽能利用主要以太陽能熱水器為主。
小區住宅太陽能資源的合理使用隨著人民生活水平的效益提高,大中城市居民對家庭衛生熱水的需求越來越高,尤其新購住宅,無一例外要安裝生活熱水設施。房地產開發商為提升小區的品位和檔次,也努力讓自己的住宅產品附帶熱水設備。而太陽能熱水器免費熱能,又具備無污染、安全的特點,因而受到業主的歡迎。
2)地熱能是利用地表面上下的溫度差值,通過能量轉換裝置來實現住宅室內的溫度調節,是一種清潔能源。
地源熱泵是利用是利用地能的一種較好形式,利用地下水進行冷熱交換。地源熱泵較環保,對環境污染排放少。
4、合理設置交通核的位置
交通核是高層住宅重要的結構組成部分,一般來說,交通核位置有如下三種做法:1、中央核;2、雙核;3、單側核。
從節約能耗的角度考慮,將交通核設置在建筑物周邊有利于節能,具體有如下優點:
●不需裝設防火加壓風管,降低裝置費用與營建運用。
●電梯門廳有直接對外的視野,易于辨認所在位置。
●提供自然換氣及采光
●服務核位于建筑側面,直接受到太陽的照射,可以極大降低建筑內部空調負荷(窗戶位于南北向,服務核位于東西向)。服務核的配置滿足上述要求,避免在比核區域更需要冷氣的使用空間中產生熱量,同時形成緩沖地帶,盡可能減少使用空間的冷氣(或暖氣)的流失。同時核安排在周邊也可以抵擋冬季寒風。
四、結語
住宅節能涉及到自然、環境、規劃、設計等各種因素,通過協調好各方面的關系,把節能工作落到實處。