摘要:绿色建筑不仅要能提供舒适而又安全的室内环境,应具有与自然环境相和谐的良好的建筑外部环境。推进建筑节能是项节约能源、保护环境、促进经济社会可持续发展的重要工作,有利于提高人民生活质量和改善建筑条件。本文从建筑选址、窗口采光等方面进行论述。
关键词:建筑设计;节能;探讨
1建筑节能势在必行
室内环境涉及到室内的温度、日光照明、声问题、空气质量;室外环境既包括人工环境,也包括自然环境。绿色建筑要考虑如何与所在地的气候特征、经济条件、文化传统观念互相配合。从这点上来说,目前我国的建筑水平还处在发展阶段,大多数建筑都无法从多方面顾及这些要求,只能从某点上加以改善。所以笔者认为,当前我们的主要精力还是放在如何节省能源这块作为突破点更符合中国国情。
2建筑选址布局
2.1满足日照
对于建筑内部空间来讲,争取日照包括争取更长的日照时数、更多的日照量和更好的日照质量三个方面。
(1)建设基地应该在向阳、避风的地段上,为建筑争取日照提供先决条件。
(2)应以南北向为主,这样可使每户均有主要房间朝南对争取日照有利。当然,各城市最佳建筑朝向不尽相同,应该依据各地的自身情况来选择合适的建筑朝向。
(3)选择满足日照间距要求、不受周围其他建筑严重遮挡的基址。楼栋之间若间距不足就会形成日照遮挡,为此各地区均有针对本地区的地理条件和城市环境所制定的日照间距标准。
(4)利用住宅楼群合理布局,争取日照。①在多排多列楼栋布置时,采用错位布局,利用山墙空隙争取日照。②点、条组合布置时,将点式住宅布置在好朝向位置,条状住宅布置在其后,有利于利用空隙争取日照。③在寒冷地区,城市住宅布置时可通过利用东西向住宅围合成封闭或半封闭的周边式住宅方案。这种布局可以扩大南北向住宅间距,可以形成较大的院落,对节能节地有利。④全封闭围合时,开口的位置和方向以向阳和居中为好。
2.2建筑朝向
得当的建筑朝向能使建筑在冬季可以增加太阳辐射热夏季可以减少太阳辐射热。影响建筑朝向的因素很多,比如地理纬度、地段环境、局部气候特征及建筑用地条件等。朝向的选择有以下因素:
冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内,同时避免冷风吹袭;炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙面,并保持良好的通风;充分利用地形和节约用地;照顾居住建筑组合的需要对于高层建筑来说,其定位首先应考虑对城市环境的影响,容积率过高很难满足日照要求。阳光有着巨大辐射能量在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理,合理的确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。如,在北纬40～45度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2.5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同(见表1)。建筑群的规划布置、建筑物的平面布置应有利于自然通风。自然通风最容易满足建筑绿化的要求,它一般都不用外来不可再生资源,而且常常能节省可观量的全年空调负荷而达到节能以及绿化的目的。但要充分利用自然通风必须考虑建筑朝向,间距和布局。另外,建筑高度对自然通风也有很大的影响,在不同高度的房屋组合时,高低建筑错列布置有利于低层建筑的通风,处于高层建筑风景区内的低矮建筑受到高层背风区回旋涡流的作用,室内通风良好。
2.3 建筑布局
良好的建筑布局能优化微气候,建立气候防护单元,对节能有利。气候防护单元的建立,应充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征、建筑物的功能、人的行为活动特点,也就是建立一个小型组团的自然一人工生态平衡系统。
尽可能注意使道路走向平行于当地冬季主导风向,这样有利于避免积雪。
当高度相似的建筑排列在街道的两侧,且宽度是其高度的2-3倍时,建筑与其组合会形成风漏斗,这种风漏斗可以造成高速风,提高风速30%,加剧建筑热损失,在布局时应尽量避免。
在组合的建筑群体中,当一栋建筑远远高于其他建筑时,它将受到沉重的下冲气流的冲击。当若干栋建筑组合时,在迎冬季季风方向减少某一栋,均能产生由于其问的空地带来的下冲气流。这些下冲气流与附近水平方向的气流形成高速风及涡流,从而加大风压,造成热损失加大。
2.4 建筑形态
建筑的体形受多种因素制约,包括当地冬季气温和日辐射照度、建筑朝向、各面维护结构的保温状况和局部风环境状态等。
严寒地区节能住宅的平面形式应追求平整、简洁,如直线型、折线型和曲线型。不宜大规模采用单元式住宅错位拼接、不宜采用点式住宅,不宜采用点式住宅拼接。
因地制宜,科学的规划布局与合理的建筑设计能使建筑群的规划布置和建筑物的平面布置有利于自然通风,保留自然水域面积,增加植被绿化,减少硬化地面,形成小区微气候。尽可能争取最有利的建筑朝向,采用南北向或接近南北向,且与当地夏季的主导风向一致。在夏热冬暖地区,居住建筑的平面布置还应有利于组织夏季凉爽时间的穿堂风。
3 窗口采光
外窗是能量损失的主要途径,其能耗大约占到整个建筑能耗的60%。南方地区,由于气候夏热冬冷,大窗就不是很适合,东西向的墙最好开小窗或不开窗。可以采用中空玻璃塑钢平开窗、中空玻璃断热型平开窗两种节能窗型。在夏季,西向的窗每天接受太阳光直射,因此设置“遮阳篷”也很重要。
建筑节能的标准之一就是充分利用自然光照。在许多国家,包括我国,许多写字楼和大型商厦就存在着用人工照明代替自然采光的问题,大大浪费了有限的能源,白天应将太阳光作为室内采光。然而简单地增加窗户并非最佳解决之道。因为每在空间中加入一个大窗户,设计者就必须设法让光线均匀四散,以平衡房间的整体采光与此同时也产生了矛盾,办公楼采用大面积的玻璃窗采光,在节省照明的同时也吸收了过多的热量。安装大量玻璃幕墙的写字楼很多还没到夏季就早早打开了空调,造成能源浪费。新的设计标准提出,建筑每个朝向的窗面,包括玻璃幕墙,和墙面的比例不得超过7:10制冷负荷大的建筑,外窗、玻璃幕墙要设置外部遮阳。
另一方面,很多公建为了外观整齐,设计的窗户既少又小。按规定,公建外窗可开启面积不应小于窗面积的30%,透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置,既节约能源又有利于健康。
在节能概念里,窗墙面积比是个很重要的参数,一方面设计者希望能最大限度降低能耗而宁愿做小窗户,另一方面消费者又希望有较大视野范围,这对矛盾只能从不断提高窗户保温性能来实现。窗户一方面是散热大户,一方面也是太阳能进入的主要渠道之一,所以应该在白天引入尽可能多的太阳能,散失尽可能少的热,晚上就要做好保温,让白天蓄的热散不出去。建筑中常用的窗型,一般为推拉窗、平开窗和固定窗。
推拉窗。推拉窗是由日本早期的推拉门发展而来,两个窗帘窗框上下滑轨中开启和关闭,开窗面积为窗框的一半。热气对流的大小和窗扇上下空隙大小成正比,因使用时间的密封毛条表面毛体磨损、窗上下空隙加大对流也加大,能耗更为严重。不论是铝合金或塑钢材料制成的推拉窗其节能效果都不理想。可以说,推拉窗的结构决定了它不是理想的节能窗。
平开窗。平开窗分内外平开窗。正规的铝合金平开窗,其窗扇和窗扇、窗扇和窗框问一般均用良好的橡胶做密封压条。窗扇关闭后,密封橡胶压条压得很紧,密封性能很好,很难形成对流。这种窗型的热量流失主要是玻璃和窗框窗扇型材的热传导和辐射。如果能解决这个问题,平开窗的节能效果会得到有利的保证。从结构上讲,平开窗要比推拉窗有明显的优势平开窗可称为真正的节能窗。多层住宅外窗宜采用平开窗。
固定窗。固定窗的窗框嵌在墙体内,玻璃直接安在窗框上,用密封胶把玻璃和窗框接触的四边密封。正常情况下,有良好的水密性和气密性,空气很难通过密封胶形成对流,因此对流热损失极少。玻璃和窗框的热传导是热损失的源泉。固定窗是节能效果最理想的窗型。
减少热量的流失、能量的浪费,不单纯是用塑料或铝材的问题,要从三个主要方面考虑如何减少热量(或冷气)的流失,真正起到节能的作用。第一,要从窗的结构设计考虑。第二,窗体散热大面积是玻璃,而不是窗框,玻璃占不同类型窗面积的70%～90%。平板玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、LOW-E玻璃、LOW-E中空玻璃都有节能效果,只是程度不同而已。在不同地区,不同建筑要求窗的功能不一样,哪种玻璃也代替不了另一种玻璃。第三,窗框材料要节能。
4 其他技术性问题
经过调研发现,近20年以来,建筑的不断西化,目前我们居住的房子存在以下三大问题:首先是外墙体“过于保温”;其次是建筑中大部分采用无色透明玻璃的铝合金门窗和塑钢门窗,许多建筑都采用近乎密闭式的大玻璃窗、落地玻璃(阳台)门等设计,但极少考虑遮阳和通风措施,大大增大了传人屋里的太阳辐射热量;再次,屋面隔热状况十分不理想。因此,为改善建筑物室内热环境和减少建筑设备能耗,应在建筑物的围护结构中采取隔热保温等节能措施和选用节能型建筑设备,达到不断降低建筑物使用能耗的目标。此外,在施工上还有很多技术性应用,在这里就略提一下:节能墙体和屋面的保温、隔热材料与技术的应用;节能门窗的保温隔热和密闭技术的应用;集中供热和热冷电联产技术的应用;太阳能等可再生能源利用技术及装置的应用;空调节能技术与产品的应用,以及空调和热力管道系统的保温、空调风系统防渗漏技术的应用;节水型的建材产品和器具的应用。
