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关键词:建筑设计;节能;方法
中图分类号:TU2文献标识码: A
1、概述
1.1、我国建筑能耗状况
目前我国房屋建筑总量达到400亿,其中建筑规模占世界领先位置。2011年我国建筑能耗约占全国商品能源消费总量的20%,2013年我国建筑能耗所占比例迅速上升至29%。近年来空调建筑总量迅速增加致使建筑能耗增长速度比能源生产增长速度高出许多。据2003年新闻报道资料显示,我国未来20年的建筑用能比例必定较2000年提高约10%,甚至随着社会经济的发展提高至35~40%。1986年我国建筑节能工作正式启动,截至2013年,我国节能建筑总面积达10亿,但与我国房屋建筑总量相比,我国高能耗建筑所占比例依然相当大。总体而言,我国建筑能耗现状包括:建筑能耗所占比例越来越大、人均常规能源资源越来越少、高耗能建筑对国民经济发展的阻碍作用越来越明显。若想实现国民经济的可持续发展,必须全面推行建筑节能。
1.2、建筑节能设计的必要性
建设资源节约型、环境友好型社会是我国的基本方略,社会的快速发展一方面能够为人类带来经济、物质的享受,同时也要注意的是世界能源是有限的,浪费资源会使得人类在将来面临更多的问题和困境。基于建筑设计中建筑节能方法的探讨是十分有必要的,节能设计是生态发展的根本,也是驱动社会朝着更加文明、友好、和谐发展的原动力。所以,只有提高节能的策略和方法,才能够让人类更好地前行。
2、建筑设计节能的基本原则和出发点
2.1、与气候条件相适应的基本原则
气候适应性原则是建筑设计节能的重要出发点和原则,对于不同地区来说,气候因素往往会存在着较大差异,这也正是为什么不同地区的建筑有着不同的特色。在建筑设计过程中,要想能够最大限度地节省能源,就要充分地利用本地现有的自然资源,例如气候要素:太阳能、风能、水等等。同时更要能够消除恶劣的气候环境影响。在“趋利避害”的基础之上,结合建筑设计的总体结构,善于使用材质较好的材料,为室内的环境营造良好的气氛,提高室内的舒适感。气候条件能够为建筑设计充分地节能,从客观的自然环境出发进行建筑设计,能够节省资源和能源,同时也能够提高建筑效率,促进建筑行业的快速发展。
2.2、从整体出发进行规划
在建筑设计过程中往往不能缺少整体规划,所谓整体规划就是要在建筑工程设计和实践的整个过程中,进行节能方面的思考和认识,进而在以后系统实现的各个步骤进行有效的节能。从整体出发进行建筑节能的规划和实践,说到底就是一种宏观层面的管理,它更加侧重对于建筑设计的规划、整体结构的设想和反思,是整个设计过程不可缺少的环节。只有在宏观层面对建筑设计进行节能方法的探索,才能够有效地促进接下来的具体工作顺利地实施下去。
2.3、综合分析,多手段配合
对建筑节能问题的探讨除了宏观层面的控制和管理,还需要对其进行系统的管理,即深入建筑设计的具体工作之中去,进行综合性地分析,不能够只是从某个环节入手,重视其中的一个环节,忽视了各个环节的衔接和系统性。建筑的选址、规划、布局、建造等环节的实践过程中,可以通过使用相关的新型材料、设备和产品进行节能,严格相关的建筑节能标准,同时更要积极地加强节能设计的管理和监督。能够采用多种手段进行建筑节能的设计,比如整个建筑过程中的排水、照明、通风、采暖等问题,也需要进行充分地分析,让这些工作成为一个综合的系统来节能,往往会产生良好的效果。
3、建筑设计的建筑节能方法的探讨
3.1、整体布局
整体布局的关键在于建筑本身与周围环境的有机平衡。以节能为出发点,就要求我们在规划设计时尽可能因地制宜,采用当地的原材料,尊重当地历史文化,同时当地的自然和气候情况也是影响建筑设计的重要因素。只有尊重建筑与人文环境的这种动态平衡,才可能使得建筑成为更加节能化又不失美感的地域特色。
3.2、建筑材料的选取
建筑施工材料的选取是绿色环保理念的最重要体现。如果一处建筑物拥有科学、合理的节能构造规划设计,再配以环保节能的材料选择,必定会收到事半功倍的效果。建筑节能材料的选择和使用必须按照绿色、环保、健康、高效的规则来进行。现阶段,科学技术日新月异,已经出现了许多新型节能环保材料,这些新兴节能环保材料的研制和开发也是遵循绿色、环保、健康、高效的原则来生产的。因此,选取这些新型节能的环保材料,并将其投入进建筑规划设计中,可以收到良好的节能、环保效果。诸如新型玻璃、新型保温隔热材料、防水降温墙体等等。
3.3、建筑物整体形状与外部环境的环保设计
太阳辐射与空气流动是决定城市居民住宅内气候环境和舒适性的两大主要因素。设计者可以根据太阳高度角、太阳辐射量来合理、科学地选择和规划建筑物的朝向,通过降低太阳辐射达到节能减排、自然通风的效果。因此在设计规划时要根据我国的大陆性季风气候为主的气候特征,选取夏季主导风向,以便于通风,增加居民居住的舒适度。建筑物整体形状与外部环境的环保设计主要是根据建筑规划设计者立足在整体综合设计概念,要求要与环境分析家、能源分析家、结构搭配师等的紧密配合。在对建筑物实行规划和设计时,要充分考虑周围自然环境和人工环境,坚持“以人为本,尊重自然”的原则。此外,必须要分析建筑物所处的环境气候特征,尽量选择自然环境优良,能带动室内空气调节的地理位置。其次,建筑规划设计的环保设计必须充分考虑建筑物与外部环境的相互影响关系,坚持走可持续发展的低碳节能环保的绿色之路。
3.4、建筑朝向设计
在进行朝向选择时,要全面考虑当地气象条件、建筑用地、地理环境等,以节约用地为宗旨,优先采用本地区最佳或接近最佳的朝向,满足冬季能争取更多的日照,从长期实践证明,我国各地区较为适宜的建筑朝向就是南向,但是在实际建筑设计时,会有很多因素制约,全都采用南向那是不可能的,因此,合理确定朝向应因地制宜,从而能够使得节能和舒适性要求得到满足。
3.5、建筑各部分构造设计
屋顶节能设计,屋顶作为建筑物与大气直接接触的构造,屋顶的节能方法主要有采用斜坡屋顶或者增加屋顶的保温,根据实际需求,可以在屋顶设置隔热层;楼板层节能设计,对楼板层的利用主要是由于楼板具有中空特性,对楼板的吊顶造型要进行设计,比如可以把循环水管穿入其中,夏季通入冷水可以降低室温,冬季通入热水,可以取暖;墙体节能设计,建筑外墙墙体采用新型节能材料的效果还是十分明显的,我国建筑外墙所采用的混凝土砌块、空心砖、加气混凝土、多种利废砖等新材料的生产能耗比传统的实心砖能耗降低将近一半,因此外墙设计中采用新材料进行施工是节能建筑的必然趋势;门窗节能设计,建筑的,门窗的隔热保温能力相对较差,冷风也容易从门缝中进入室内。据统计,通过门窗流失的能量占建筑耗能的百分之四十左右。因此改善门窗的隔热保温性能对于节能建筑十分必要。
总言之,现在,在建筑设计中运用节能技术已经受到了人们的关注和认可,而其所突出的环保这一特点也得到了国家有关部门的大力支持和重视,节能技术的发展前景具有较大的潜力。与此同时,节能技术应用在建筑设计中,也有着非常重要的现实意义,不但能够进一步地促进建筑工程技术的不断革新和发展,同时也使建筑技术实施水平得到大幅提高。所以在以后的具体工作中一定要得到重视和发展。
参考文献
[1]高己兴.基于建筑设计的建筑节能方法的探讨[J].江西建材,2014,19:43.
[2]芦燕.基于建筑节能概念下建筑设计的探究[J].江西建材,2014,20:22.
[3]王鸣暄.建筑设计中节能建筑设计的探讨[J].江西建材,2014,17:16.
关键词:建筑;节能;概念;意义
引言:
十七届五中全会提出坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。节约资源已上升到和人口控制、保护环境同等重要的位置。作为经济社会发展的基本国策,国务院明确提出经济工作要“坚持实行开发和节约并举,把节约放在首位的方针”,要大力发展循环经济,建设节约型社会。建筑节能工作作为国家节能工作的重要组成部分,不仅是一项重要的技术政策,更是一项重要的战略政策。
二、目前节能现状及存在的问题
我国还是能源严重缺乏的国家,“无油、少电、缺煤”是我国能源的基本现状,加强建筑节能,对于缓解我国能源紧缺局面,保护环境,改善居住环境,促进经济增长方式转变,建设资源节约型社会,实现全面、协调、可持续发展具有十分重要的意义。建筑节能工作目前存在的主要问题有:(1)公众建筑节能意识弱,专业知识和技能推广普及不够;(2)现有标准和法规体系尚未完善,技术支撑体系薄弱;(3)既有建筑节能改造任务繁重;(4)大部分建筑的围护结构的热工性能很差,室内热环境恶劣。据专家测算,与气候条件相近的发达国家相比,我国多层住宅的单位能耗为发达国家的4-5倍,屋顶为2.5-5.5倍,外窗1.5-2.5倍,门窗空气渗透3-6倍:由此造成巨大的供电压力和能源的高消耗低产出。 (5)设计环节中设计人员选用节能计算参数时所选用的材料参数与实际使用的材料性能不符。这种现象普遍发生在公共建筑的节能设计当中,由于公建节能设计标准高,很多实际使用的墙体材料和保温材料不能符合规范要求,为了符合图审要求,设计人员不得不换用导热系数低的材料,但是在实际施工中施工单位所选材料并不能达到设计要求。(6)一些工程项目未按照相关要求,建立相应的质量证明文件.很多竣工工程的材料进场验收、复验报告、节能隐蔽工程监理影像资料及保温工程施工方案等均没有。(7)现场施工质量有待提高,如不按正确配比调制保温砂浆、偷工减料、保温层施工厚度不够等情况普遍存在,建筑节能的效果往往因此被打“折扣”。
三、目前建筑节能技术措施
目前采用的民用建筑节能技术措施主要体现在建筑规划与设计、围护结构的保温节能等方面,譬如适当控制建筑体形系数和建筑朝向;采用保温性能良好的轻质砌块等新型墙体材料;采用墙体保温、屋面保温、中空双层玻璃窗、保温门和合理供暖方式等,既节约了能源,又降低了房屋的使用成本。
1.建筑规划与设计方面:
在建筑规划和设计时,根据建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境,如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等,创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计,如在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙等;合理设计建筑形体(包括建筑整体体形和建筑朝向),充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境;合理设计建筑各部件的结构构造和建筑内部空间的分隔,以改善既有的微气候。
2.建筑围护结构的保温节能方面:
对建筑物整体热工性能均衡影响较大的是外墙、外窗及屋面三大围护结构,这三部分的节能技术是各国建筑界都非常关注的。
2.1外墙节能技术
一般外墙在建筑的护结构中所占的比例最大(全玻璃幕墙除外),由墙体传热造成的热损失占整个建筑的热损失的比例也最大,大约为30%~40%。因此,墙体的保温隔热是建筑节能的非常重要的组成部分。目前,在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温、自保温等方法;材料主要选用挤塑聚苯板、保温砂浆等保温材料。外墙外保温,是将保温隔热体系置于外墙外侧,使建筑达到保温的施工方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,从而使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷(热)桥,有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说,外保温隔热具有明显的优势,在可选择的情况下应首选外保温隔热。
2.2门窗节能技术
整个建筑的热损失中,由门窗引起的热损失占20%~30%。所以,门窗也是围护结构中节能的重点部位。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射三个方面进行。减少渗透量可以减少因室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递,需加强节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型窗框等)和节能玻璃(如中空玻璃、热反射玻璃等) 等技术的推广和应用。
2.3屋面节能技术
整个建筑的热损失中,由屋面引起的热损失占10%~20%。屋面的保温隔热同样也是围护结构节能的重点。屋面在整个建筑围护结构面积中所占的比例远低于外墙,但对于一般顶层房间来说,却是护结构所占面积最大的。在冬季严酷的风雪侵蚀和夏季强烈的太阳辐射下,如果屋面的保温隔热性能太差,对顶层房间的室内热环境和建筑的采暖空调能耗的影响将是比较严重的。为提高屋面的保温隔热性能,屋面应选用导热系数小,蓄热系数大的保温隔热材料,不宜选用吸水率高的材料(如膨胀珍珠岩),以防止屋面湿作业时,保温隔热层大量吸水,降低热工性能。提倡选用挤塑型聚苯板(XPS板)、现场喷涂硬泡聚氨酯或聚氨酯板、高密度聚苯板(EPS板)等保温材料,强度高,施工方便,成本低,工艺简单,经济效益明显,是建筑屋面中一种理想的节能材料。另外,还可以设置架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等,绿化屋面不仅有利于屋顶的保温与隔热,而且赏心悦目,美化环境。
四、建筑节能发展方向探讨
通过上述对民用建筑节能现状的分析,为了节能建筑工作的更好开展,建议从以下几个方面拓宽建筑节能发展之路:
1. 进一步完善建筑节能政策法规。要继续贯彻执行国家关于《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能管理规定》、《民用建筑热环境与节能设计标准》等法律法规和技术规程,使建筑能耗满足规定的标准要求,并配套制定各省相应的规章、规范性文件和相关政策。严格实施建筑节能标准,通过行政立法,把推广建筑节能从一种号召转变为一种强制,变成习惯,以全面启动建筑节能工作。
2. 加强实施过程监管,严格执行建筑节能标准。各有关行政主管部门应在项目立项、可行性研究、规划、设计、施工、监理、竣工验收和备案等环节依据法律、法规和工程建设强制性标准,加强对建筑节能的实施和监管。
3.积极寻求广泛合作,充分吸收国外先进技术和资金资源。积极开展建筑节能的国内外合作,要引进和消化吸收关于绿色生态建设的新理论、新标准、新技术、新材料和新工艺,从规划入手,实行综合优化设计,充分利用可再生能源,运用先进理念、关键技术和管理经验,实施跨越式发展战略。合作的内容、规模与方式可以灵活多样,可在不同城市、不同范围内广泛开展国际合作,以跟踪世界科技发展动向。
4、开展建筑节能的科学研究,鼓励节能技术的研究开发和产业化。一是应有计划地开展对不同层高的节能住宅建筑与新型墙体材料应用项目、混凝土多孔砖和加气混凝土砌块的复合墙体节能应用技术项目、不同建筑结构体系与围护结构节能住宅建筑项目,以及对既有住宅建筑围护结构节能改造等应用项目的试点研究和工程示范;二是对建筑节能及其围护结构的节能产品实施认定和标识制度,培育和认定相应的建筑节能专业技术评定机构;三是应根据不同的建筑节能材料、不同的建筑结构体系进行数据采集,提出建筑节能技术的指导目录等,及时总结科学的、具有可操作性的建筑节能推广应用新经验,为促进建筑节能的市场化、产业化奠定坚实的基础。同时要建立筑节能的专家库资料,汇集一批建筑节能的学术带头人、资深技术和管理专家,为提高建筑节能技术和管理水平出谋划策。
5. 建立建筑能耗评估体系。目前缺乏建筑能源消耗量的基本数据,建立起建筑能耗评估体系。要求所有的商品房在售房时必须出具评估机构给出的能耗及性能指标,开发商也会利用这些指标作为推销和竞争的手段,建筑节能这场大的比赛就会蓬蓬勃勃开展起来。
6. 积极推广和使用新能源,新材料。因地制宜利用自然和再生能源,如太阳能、地热、地道风、沼气,重视回收应用废热余热,提高能源的利用率;大力推广采用节能建材、重视建筑节能设备的研究与开发应用,尤其应重视高新技术与建筑技术结合的研究,采用智能化控制,使节能技术成果得到最广泛的推广应用。对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性好和环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料应大力推广使用。
结束语
为了实现我国可持续发展战略,建筑节能势在必行。只要结合我国国情和实际情况,综合利用各种节能技术措施,趋利避害,选择经济合理的节能方案,必定可以获得显著的节能效果。
参考文献
[1].《全国民用建筑工程设计技术措施》2005年,中国建筑标准设计研究院
[2]. 《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95
[3]. 浙江省《居住建筑节能设计标准》DB33/1015 -2009
[4]. 浙江省《公共建筑节能设计标准》DB33/1036-2007
[5].《外墙外保温工程技术规程》JGJ 144-2004
关键词:耗能问题;可持续发展;建筑节能
1 引言
在建筑业实际工程设计与工程建设过程中,人们往往只关心建筑外形的优劣以及建筑内部空间是否符合使用要求,而忽略了从节能环保方面考虑改善建筑的外形以及内部结构。 [1]其中大型公用建筑耗能占有很大比重,一些规模较大的公共建筑一天的耗能支出即可达到几十万至上百万元人民币。大型建筑耗能较大,除建筑物本身规模较大,照明等耗能设备使用量较大等客观因素外,使用者本身节能意识薄弱也是一个主要因素。作为工程设计人员或设计管理人员,我们所需要考虑的则是从工程实际情况出发,从建筑外形,建筑材料、设备以及结构创新等方面寻找建筑节能的突破口,在项目设计过程中自觉考虑节能环保的因素,使建筑物能够在较低的能耗情况下实现自身功能。
1. 建筑节能设计的基本原则
建筑节能设计作为建筑优化设计的一个方面本身应遵循一定的原则以使其能够更好地配合建筑结构的整体设计,以使建筑物达到舒适与节能的双重效果。建筑节能设计的基本原则有四点:一是气候适应性原则。建筑物所处地域不同则其所处的气候环境会有很大差异。在设计过程中应最大限度的摄取自然界中的能源,充分利用气候环境中的有利因素,并消除、消弱恶劣气候的影响,同时在建筑物上添加附属结构以减少室内能量的耗散以及外部有害能量的进入,保障室内环境的舒适度。二是整体性原则,即将建筑节能的理念渗透到工程建设的整个过程中去,从项目规划、立项开始整体考虑建筑节能的因素,以便在以后的项目设计建设中更为方便地解决节能的问题。三是综合性原则,即对建筑物耗能及用能的特点的进行综合性地分析,采用多种手段进行节能设计,而不是仅仅对一些细节进行单项的节能措施,式建筑结构能够综合实现多方面的节能目标。
2. 建筑节能设计的具体设施
2.1 建筑措施
合理的建筑设计对于建筑物节能所起的作用主要体现在两个方面:一是建筑物外形及内部空间格局对于自然能源的利用程度,二是使用建筑附加构造减少能量的耗散。
对于提高对自然资源利用率的这一方面,人们在长期的生产实践过程中已经摸索出了一套运用生态技术改善室内以及建筑周边环境的方法,自然通风、采光等是最基本的利用建筑外形利用自然资源的方法。如在我国南方地区,建筑底层一般做成接待大厅并且不加封闭,这对于处于南方湿热气候的人们来说,既有利于气流穿过建筑形成穿堂风以降低室内温度,又有利于气流带走建筑底部过于潮湿的空气,以避免建筑相关设备受到严重侵蚀,可谓一举两得。 [2]然而,随着技术的发展,,建筑形态变得多种多样,人们逐渐忽视了如自然通风,自然采光等这些传统的做法,而是更多地依赖于空调等现代技术来调剂室内空气,甚至于在白天时间都要依赖灯光照明,这些都会产生大量的能源消耗及资源浪费。近年来随着节能环保的观念深入人心,建筑师们已经开始重新审视利用自然界“免费能源”的重要性。当代一些优秀的建筑师能够巧妙地安排室内房间的组合排列格局来调节室内气流的走向以达到良好的自然通风效果。常见的很多层数不多的公共建筑屋顶一般都设置有天窗。例如深圳火车站,候车厅顶部的凹面处设置有玻璃天窗,将自然光引入室内,并且候车厅下层屋面间隔布置高强度的半透明漫射玻璃,将日光均匀扩散到室内各部,设计非常巧妙。另外,太阳能技术的发展也为节能做出了大量贡献,一些建筑外挂大量太阳能板,吸收的太阳能甚至能维持建筑物的照明使用要求。这些利用建筑外形及室内格局而不用机械装置来改善室内空气、光线环境的方法非常值得推广。
对于使用建筑附加构造减少能量的耗散这一方面,今年来国家以强制规定新建工程都必须在建筑物的结构设置保温隔热层,这对我国北方冬冷夏热地区的建筑来说尤为重要。设置保温隔热层能有有效阻止夏日湿热空气进入室内,又能有效减少冬天室内暖空气的外流,不仅降低了能耗(减少居民使用空气暖气的时间),且使室内环境更加适合人们的居住。例如位于杭州武林CBD的坤和中心,德国GMP设计经典理性建筑,其玻璃幕墙采用6+12A+6mm中空钢化LOW-E玻璃,外墙砌体材料采用多孔粘土砖(KP1型),外墙外保温材料采用50mm保温岩棉,屋面保温材料为30~40聚苯乙烯挤塑保温板,是浙江省首个获美国绿色建筑LEED认证的国际甲级写字楼。
2.2 材料创新
建筑材料是建筑业发展的一个非常重要的方向,也是前景最好的一个方向之一。新型材料不仅可以以较小的资源耗费为代价满足承载力等基本功能要求,又具有一些新的特质,因而能够发挥更大的作用。墙体材料在房屋建材中约占70%,是建筑材料的重要组成部分,建筑物能量的损耗约50%来自墙体。传统墙体使用实心粘土砖耗费了大量土地资源,且对于框架结构来说,墙体仅仅起维护作用,使用如此大自重的实心砖块儿给起支撑作用的框架体系增加了更多负担。目前,国家已经禁止实心粘土砖的使用,而粘土空心砖,掺废料的粘土砖,非粘土砖,建筑砌块,加气混凝土,轻质板材,复合板材等新型墙体材料已经在我国的到了广泛推广,一些科技含量更高的材料如自保温砌块 植物维条板(FCC板)等也已投入市场。新型混凝土材料也取得了较大发展,具有更优良性质的混凝土具有更高的承载能力以及更好的延性。除墙体材料、新型混凝土材料以外,具有优良的保温、隔热和降噪性能,能够防结露的中空玻璃、真空玻璃、热反射镀膜玻璃等玻璃材料也发展迅速。新型材料的发展与应用极大地降低我建筑业的资源与能源耗费量,是建筑节能的一个十分具有活力的突破口。
3.3实例分析:夏热冬暖南区墙体结构自保温技术
(1)轻集料混凝土是用轻粗集料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的混凝土,其干表观密度不大于1950kg/m3。其通过界面效应、微泵效应、机械齿合效应提高界面强度。
其产品为:蒸压多孔混凝土砌块、陶粒混凝土砌块、硅藻土砌块、自隔热混凝土砌块、混凝土EPS砌块。混凝土砌块是非烧结性块材,属免土、节能、环保的墙体材料产品;但其抗渗性能和抗裂性能相对较差的问题,一定程度影响和制约混凝土砌块的使用与推广。适用于多层、三层以下砖混结构、框架结构墙体。
(2)大孔混凝土是以粗集料、水泥和水配制而成的轻质混凝土,(又称无砂混凝土)。基本特征为由大量的粒间孔隙形成的大孔。其导热系数小、保温性好、吸湿性较小。收宿一般比普通混凝土小30%~50%。表观密度为1800—1900kg/m3。双面抹灰200mm厚大孔混凝土墙体的平均热阻值为0.293m3 k/w,热惰性指标D≥3.0,适用于框架结构、框剪、剪力墙结构的构件。
(3)多孔混凝土是一种不用粗骨料,内部均匀分布着大量微小气泡的轻质混凝土。孔隙率可达85%,表观密度为300~1200kg/m3之间,导热系数0.081-0.29W/(m2 k),具有结构与保温隔热功能。分为加气混凝土与泡沫混凝土。
3. 结论
目前我国正在施行建设资源节约型、环境友好型社会的发展战略目标,建筑行业耗能巨大的产业,降低能耗,实现产业节能,建筑业首当其冲。而发展建筑节能设计,利用我们的智慧降低建筑建设及使用过程中的资源能源消耗是我们建筑设计人员义不容辞的责任。
参考文献
【关键词】建筑节能 建筑设计 节能措施
建筑设计是建筑工程建设的初始阶段,在这个阶段当中加入节能的概念,可以最大化的实现节能减排的目的。随着我国经济的发展,对于能源的消耗逐年增大,已经给社会和自然环境带来了极大的负面影响。本文从分析建筑设计中的节能措施入手,对这个问题进行了分析与讨论。
一、建筑设计节能的定义
建筑设计的节能就是通过合理的利用资源,做到与自然的和谐利用,在原有自然地理条件的前提下,通过合理的规划,采用新的节能技术,新的节能材料,新的节能规划理念,达到节省电力、燃气、水力类消耗性资源,将环境中的能量与建筑物进行良好的结合所实现的节能措施。
二、 建筑设计节能的基本原则
1. 规划中的节能
从建筑群的整个初始规划当中,合理的利用自然光的能量,能达到在冬天取暖季能量减耗的目的。将空气自然流通的风作为夏季的降温来源,控制在一定的风速,使整个建筑群的空调、风扇等常用的降温类电器类的电能消耗有明显的降低。对于建筑的间距、户型、采光朝向,降低不必要的能量需求,如冬天的寒风导致的热量损失,夏季阳光过强由需要额外支出的降温电能损耗。
2. 建筑物本身的节能
对建筑物的外形,内部构造,房间的尺寸和窗户的朝向进行科学合理的设计,降低房间与外部环境的能量交换,降低损耗系数,从而在采暖和降温两个主要的能耗点上实现节能的目的。
三、建筑设计节能的主要措施
1. 墙体和门窗的节能措施
一直以来,出于实际的情况和历史的习惯,建筑的外墙体都是采用实心砖作为主要的建筑材料。不但消耗了大量的烧砖能源,而且由于其材料基础性能无法实现保温的功能。而空心砖不能节约烧制过程的煤炭损耗,还可以凭借其中间容纳空气等特性。在保证整个建筑的承载要求的前提下,尤其是我国南部地区,楼层在六层以下的建筑,可以大量采用。对于处于低纬度热带地区的建筑,在表面的漆颜色上可以根据实际情况选择浅颜色的涂料,以减少太阳的直射,能够有效地降低太阳热量带来的房间温度过快的升高。
门窗,尤其是其中的玻璃组件是房间内部与外部能量交换重要的通道。按照有关研究机构和实践应用统计,单层的窗户通道损耗占到了整个房间夏冬两季损耗的一半左右。因此,要将窗户作为节能的重点进行设计加以分析研究。首先,要合理的设计门窗的朝向,尤其是大户型的门窗。根据玻璃的特性,控制玻璃的使用量和面积,推广双层玻璃的使用。由于这种双层玻璃中间是真空的,可以有效的抵御太阳的直射和屋内热量的向外传导。
窗户不但可以在冬日将太阳的能量进入室内,还可以利用玻璃本身的特性,形成温室效应,有效地保存能量。对于热带地区的建筑,在窗户的玻璃选择上,要选择低透射率的玻璃体材料,而对于高海拔的寒冷地区,如青海、地区,则可以在建筑物的中部开设专门的大面积天窗,这样就可以明显的减少由于取暖而对煤炭类能源的消耗。按照实际的情况看,单单通过大面积天窗就能让室温长时间保持在 15 度左右。而在窗户的细节处理上,可以加设百叶窗,通过百叶窗的缝隙控制,能够简便有效地控制阳光的入射量,成为名符其实的绿色空调。而在需要供暖的季节,窗户也是室内温度散热的主要途径。因为在窗户的外框使用上,最好使用导热系数低的木质框架,如果因为需要保证结构强度,那么可以使得现在已经得到很好应用的塑钢框架窗。这种高分子材料制成的窗户,不易变形,而导热系数低,既能避免室内温度的过度传出,也能在夏季减少太阳光与外部空气热量向屋内的传导。
2. 建筑群的整体节能规划设计
现在的民用建筑进宅都相对较短,这种设计在夏季容易受到太阳的直射,容易积聚热而且保持热量长时间不散失,这在炎热的南方是极为不利的。对于这类建筑群,可以增加建筑的进深,可以有效地享受太阳光的进射量。而进深又可以减少建筑物对于土地的使用量,也是种变相的能源节约。在这个方面,我国的传统建筑做得非常出色,现代的设计师应该向传统的设计学习。朝向可以让建筑有更好的阳光射入,保证整个内部良好的通风。通常建筑都是朝向东或者朝向南,以满足风水学说的保证向阳性。
根据对于人一生所处地点的统计数字表明,人一生的半数时间是在建筑里面活动。在民用住宅类建筑设计时,分清功能区的朝向、面积和结构的规划。将静区与动区进行合理的分配,做出一个参考比例的数字统计。对夏热冬暖地区,居住建筑平面布置,必须保证使整个建筑内各个房间不同方位的房间在所有的时间段内都能够有流畅的气流通过。其中用于人居住的卧室、起居室应为进风房间。而产生油烟和不良气体的厨房和卫生间应为排风房间,将不利的气体及时排出屋内,形成有利于夏季凉爽的穿堂风。这种采用生态设计手段创造环境微气候的思想,是节能设计的重要手段。
3. 建筑表面的节能措施
在阳光的照射面积值上,房顶的受照射面积是其他位置的二倍以上。现有的屋顶女儿墙只能起到抵挡大风的作用,其结果是空气的流通性能过低,形成了一个密闭的空气层。由于空气上下对流的影响,导致在太阳直射的夏季,建筑内的温度会出现大幅度升高的情况,致使这类建筑内的降温能力居高不下。对于此类建筑,可以从屋顶的节能材料使用入手。现在使用效果好的,如珍珠板,聚苯板,加气水泥块等。为了进一步提高节能的效果,在屋顶的隔水层下设有低含水率的材料,避免隔热层因为雨水膨胀而出现隔热效果降低的情况发生。对于高层大面积的建筑屋顶,还可以建设绿化层进一步提高隔热效果。夏热冬暖地区加强室内通风与提高窗的气密性是辩证统一的关系。在炎热季节使用空调的建筑.如果窗的气密性不佳.将会造成能量大量流失。窗扇与玻璃之间应采用橡塑弹性压条。扇与框之间采用浓密的有弹性的尼龙毛条或弹性密封条。
4. 建筑本身的能量产生
新风负荷一般占建筑物总负荷的 30%~40%。变新风量所需的供冷量比固定的最小新风量所需的供冷量少 20%左右。新风量如果能够从最小新风量到全新风变化,在春秋季可节约近 60%的能耗。通过全热式换热器将空调房间排风与新风进行热、湿交换,利用空调房间排风的降温除湿,可实现空调系统的余热回收。地板辐射、天花板辐射、垂直板辐射是辐射型采暖的主要方式。可避免吹风感,同时可使用高温冷源和低温热源,大大提高热泵的效率。在有低温废热、地下水等低品味可再生冷热源的情况下,这种末端方式可直接使用这些冷热源,省去常规冷热源。热电联产基础上增加制冷设备,形成热电冷联产系统。制冷设备主要是吸收式制冷机,其制冷所用热量由热电联产系统供热量提供。与直接使用天然气锅炉供热、天然气制准予机制冷、发电厂供电相比,上述方式一次能源消耗可降低10%~30%,同时还减少了建筑内部输电过程的线路损耗。
四、 结语
我国是个资源消耗的大国,需要做好节能减排工作。建筑企业作为我国行业中的重要一极,每年兴建大量的商用和民用建筑。如果在这些建筑当中,使用大量的节能技术,那么每年节约下来的各种能源是十分可观的。因此,我们需要在建筑设计中竖立“节能”的观念,设计出大量高品质的节能型建筑物。
参考文献:
[1]郭玉峰.新时代建筑设计节能浅析[J].中国城市经济,2011(2).
[2]黎艳红.浅析房屋建筑设计节能技术[J].城市建设理论研究,2011(1).
关键词:节能 保温隔热 传热系数
1 引言
随着国家《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的深入贯彻执行,对节能住宅的检测评估与认定似乎成了一个热门课题,许多地方都在制定检测认定标准。那么在这个检测认定标准中,应该检测些什么内容,哪些检测项目有标准可依,哪些可借鉴采暖地区的节能检测标准,哪些尚需在制定评估认定标准时加以扩充完善,且应经相关专家评议后才能在实践中应用,结合成都地区节能展示中心的情况谈一些个人看法。
2 节能住宅评估认定标准中需测试的各种参量
我理解在节能住宅评估认定标准中应分小区规划节能评估和单体建筑节能评估。小区规划节能评估包括节能住宅朝向、间距(综合考虑日照、自然通风、采光等要求),建筑布局及建筑形态等要求,这些从对设计图纸的审查就可搞定,无需进行具体度量。单体建筑节能评估需依设计图计算单体住宅的体型系数,分朝向计算窗墙面积比,这些资料一般在设计图纸的节能篇都能找到,评估人员仅需复核即可。需具体测试的是以上提及的节能设计标准中应达到的各种热工参量。下面分类列出这些参量。
2.1 外围护结构保温隔热性能测试
(1)外墙主体部位及屋顶的传热系数测定,外墙平均传热系数及D值通过计算解决;
(2)外窗及户门(或阳台门)的传热系数测定;
(3)外窗及阳台门的空气渗透性能测定;
(4)底层架空自然通风楼板的传热系数测定。
2.2 内围护结构保温性能测定
主要包含分户墙和层间楼板的传热系数测定。
2.3 室内热环境参数(含室内空气温湿度、平均辐射温度、室内风速)的测量。
3 各类参量的测试方法及设备
以上诸类参量可分为实验室与现场测试两大类,下面就成都节能展示中心采用的测试方法分别予以阐述:
3.1 实验室测量
3.1.1 外窗及户门(或阳台门)的传热系数测量:
测试依据国家相关标准GB/T /8484-2002《建筑外窗保温性能分级及检测方法》及GB/T 16729-1997《建筑外门保温性能分级及其检测方法》用紫微智能型建筑门窗保温性能测试设备BW-1520D进行检测。该设备数据采集,存储及温控全部由计算机进行控制。热室采用交流稳压电源供电的电暖气加热,冷室采用变频调速制冷机组供冷,室温波动小,能耗低,控温精度高。
3.1.2 外窗及户门(或阳台门)空气渗透性能等级测量:
依据国家标准GB 7107-86《建筑外窗空气渗透性能及其检测方法》,在四川建科院专用实验室的静压箱内进行测量。
3.1.3 墙体传热系数的测量
依据国标GB/T13475-92《建筑构件稳态热传递性质的测定 标定和防护热箱法》用紫微BW-1212WT设备用标定热箱法进行测量。该设备数据采集、存储及温控全部由计算机自动控制。
3.2 现场测量
3.2.1 墙体及屋顶(或底层架空自然通风楼板)传热系数的现场测量:
测试参照国家行业标准《采暖居住建筑节能检验标准》JGJ 132- 2001 J 85-2001进行。
墙体、屋顶或楼板结构层热阻:
——内表面各测点逐时温度平均值℃;
——外表面各测点逐时温度平均值℃;
——内、外表面测点逐时热流密度平均值w/m2。
关键词:建筑工程 电气节能 节能方法
中图分类号:TU761文献标识码: A 文章编号:
建筑电气节能并不会简单的对用电量以及其耗能进行抑制,而是要通过有效的措施,通过最小的能源消耗来获得更大的环境效益和经济效益,以此来满足人们生活水平不断增强对于电能的需求。因此,对于建筑电气的节能问题也成为了近年来建筑业关注的一个重点问题。建筑电气节能是一项系统的工程,其对于电力需求矛盾的缓解以及保证国民经济持续、稳定发展方面起着重要的作用,而且具有较为显著的经济效益,是当前电力开发形式中经济性较强的一种方式。笔者根据多年实践经验的总结,认为建筑工程电气节能方法应当从以下几个方面考虑:
一、建筑动力设备节能
1.建筑动力设备节能的原则。
在建筑工程电气节能的过程中,针对建筑动力设备节能应当遵循以下三个原则:第一,制定严格的改进方案,从建筑工程的实际情况出发,并且在技术和方法上进行全面的、综合的筹划,以此来保证设备平稳的运行。第二,对动力系统进行全面的改进。在建筑工程动力设备中一般包括电动机以及其他相关的电力设备,在针对动力系统进行改进时要将电能转化成有用功,这样便能够使动力设备本身运转过程中产生的无用功消耗获得有效的限制;第三,坚持及时检查效益的原则,对于已经确定的改进方案要进行详细的核算,以此来对其效益进行随时的关注。
2.动力设备节能措施。
一方面,要促进电动机运转效率的提升,使得电机运转过程中的消耗有效的降低;另一方面要对控制方式进行不断的改进。使用高效的机械设备,减少设备运行中的耗电量,确保每个设备都处于最佳的运行状态,以此来达到电能的节约。另外,对于电力设备系统中的调速设备也要进行适当的调整与改进,才能够充分发挥其良好的驱动性。
二、供配电系统的节能
1.变压器的合理使用。
在变压器的选择与使用方面,应当选择节能型的变压器,主要的依据在于:有效的降低空载损耗,使用铜芯的变压器能够有效的减少绕组阻值。同时,在对变压器的数量和容量进行选择时,要根据建筑工程实际的负荷情况,对经济投资和运行费用进行全面的考虑,才能够通过合理的变压器台数平均分配负荷。科学的使用与电力负荷相适应的变压器能够有效的保证设备始终处在高效低耗的区域内。
2.减少供配电线路损耗。
在减少供配电线路损耗的过程中,需要考虑的问题有:根据电力负荷,选择电阻值较小的导线,比如铜芯导线就是一个很好的选择;对于导线的长度应当尽量的缩短,减少其在敷设过程中的弯曲;在低压配电线路的布置过程汇中应当尽量保持直线的形式,减少供电半径。另外,对于长度较大的线路,一般可以在保证其荷载流量稳定的基础上,增加横截面积,以此来实现减少电能消耗的目的。
三、用电设备的节能
1.科学选择照明设备。
在通常情况下,照明设计应当以照明的标准、均匀度以及功率密度等方面进行综合的考虑,同时根据不同的使用场合选择不同的照明方式。需要注意的是,应当避免过度的追求高照明水平而在所有地区采用统一的照明设计,需要根据实际情况进行科学的分配。在选择照明设备时,应当尽量选择光效较高而且耗电量较小的荧光灯,尽量避免使用白炽灯,这样能够在满足照明要求的情况下,实现电能的节约。对照明控制方式的设计上,需要根据不同场合、不同的使用人群进行综合的分析,在走廊、电梯以及公共场合一般可以使用定时控制的方式,能够有效的减少电能的浪费。照明设备在建筑电气工程中占据了很大的比例,所以应当对照明设备进行科学的选择,实现降低能耗的目的。
2.其他用电设备的选择
除了基本的照明设备,在电气工程中还涉及到其他的电气设备,如空调系统、电动机、电梯等设备。在空调控制系统的设计上,应当对于规模较小和负荷侧流量变化不大的工程冷水机组在调节方式上选择自动监测、手动操作。规模较大和负荷侧流量变化较大、自动化程度要求较高的工程采用分台数控制,这样可以以直接的控制方式来控制用电启停。而对于如电动机、电梯等设备的控制问题,也应当注重控制方式和控制设备的选择,通过较为合理的启动方式来实现能耗的降低。
四、太阳能的充分利用
太阳能是自然界取之不尽的光源,对太阳能进行充分的利用也是当前建筑工程电气节能中一个十分有效的途径。近年来,科学技术的不断发展促进了太阳能技术的不断发明和应用,并且在建筑领域内获得了广泛的认可。太阳能作为一种新型的能源,能够有效的减少污染物的排放,减少对环境的破坏和污染。在太阳能的利用方面,主要有以下几种:太阳能照明,通过对太阳光线的充分利用,使用特殊的漫射器使自然光线进入到室内,获得柔和的光线;利用太阳能取暖;太阳能空调和太阳能热水器的应用,其成本较低,而且技术较为成熟,具有高效节能的显著特点。
结束语:
随着建筑业的不断发展,我国建筑领域内的各项技术都获得了较大的进展。然而,随着建筑工程项目数量的增多,对于能源和资源的消耗也不断的增加,因此,建筑工程的节能问题已经成为了迫在眉睫的首要任务。建筑工程电气节能是建筑工程节能的重要组成部分,其涵盖了多个领域,而有关建筑工程电气节能方法也需要我们不断的进行深入的探索,以此促进我国建筑业的持续发展。
参考文献:
[1]杜支伟.建筑节能的电气节能措施[J].中国科技博览,2009(12)
[2]王军.建筑工程电气节能方式探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2012(04)
[3]陈众励,赵济安,邵民杰.建筑电气节能技术综述[J].低压电器,2007(04)
【关键词】建筑设计;节能思路;节能方法;新型建材
经济的进步和人口的膨胀,直接导致了目前蔓延全球的资源危机,在人类意识到节约资源的重要性的现在,全球各个国家和政府都以绿色环保节能为号召,广泛推广了不少节能措施。在我国构建资源节约型、环境友好型社会的前提下,建筑业也应该切实贯彻国家的方针政策,在现代建筑设计中融入节能思路。
一、现代节能建筑的设计思路
要实现建筑的节能, 就要在建筑选址规划以及建筑设计的过程中,充分考虑到建筑建造以及使用的时候的节能效果。在建筑设计的过程中,多考虑使用当地的建筑材料以及天然材料,降低建筑成本,节约能源资源;充分考虑建筑的采光效率以及通风系统运行的效率,充分利用好可再生能源,在实现建筑物的宜居目的的前提下,降低能耗。
(一)因地制宜,合理规划设计
在建筑选址上,要因地制宜,在兼顾商业价值的基础上,结合当地的日照时间以及日照方向,充分考虑到节能的效果。在规划和设计的过程中,要充分考虑建筑地周围的气候和水文因素,尽最大可能多利用现有的自然地貌,如坡度,水源等,避免大范围开挖和填塞,降低建筑过程的成本投入,降低住户的购房投入以及入住后的生活成本,体现节能的思路。
(二)控制消耗,高效利用能源
在建筑设计上体现能源的高效利用,是节能思路的体现,要实现高效利用能源资源, 就要不断减少建筑中的能源损耗,充分考虑到建筑的冬季采暖和夏季隔热,以及空调的使用,在墙体和屋顶的设计,以及室内空间的竖向纵向分隔上采取有效措施,从源头上做好工作,实现墙体的有效保暖,室内自然风向的合理化,最终实现能源的高效利用,避免浪费。
二、现代建筑的节能方法
在我国面临严峻的能源危机的现在,作为能耗大户的建筑业应该为建设能源节约型社会作出自己的贡献。在我国的建筑类型中,住宅比例最大,因此建筑设计的节能重点也在住宅建筑的设计上,从选址初期的合理规划,到建筑的窗墙比,室内房间布局以及屋顶的设计等多方面考虑,实现用户入住后降低冬季取暖夏季制冷的成本,实现能源资源的高效利用。
(一)墙体设计的节能思路
现在的建筑过程中的墙体建造,通常采用复合材料,有良好的保温效果。通过空心的轻质砖和钢架结构作为墙体的承重部分,以绝热材料和保温材料为辅助,实现墙体的保温效果。复合墙体在建筑时有多种方式,主要有外保温墙、中间层保温墙以及内保温墙,其中外保温墙对保温材料的保温效果和耐久性要求较高,但是不改变室内的居住空间,能够在恶劣天气以及昼夜温差大的情况下,实现良好的保温效果,比较适合北方内保温墙;内墙保温施工方法简单,被建筑业广泛地采用;中间层保温墙对填充物的质量性能要求较高,保暖性比较好,但是有施工工艺复杂的特点。
在复合墙体的设计过程中,要充分考虑到建筑所在地的实际情况,依据墙体需要实现的保温隔热效果,结合建筑的施工难度,采用合适的墙体建筑模式,同时在建造时,要选用制造工艺成熟的厂家制造的耐久保温材料,保证建筑质量,节约建筑成本。
(二)窗户的节能
窗户是实现建筑采光的主要途径,能通过日光照射获得热能,又在客观上决定着室内的通风方向。窗户的隔热和保温性能相比于墙要差很多,在不具备良好的密闭性能时,窗户成为室内外能量交换的主要通道,往往给室内取暖和制冷带来负面影响。
在窗户的节能设计思路上在充分满足建筑物的采光,延长室内自然光的照明时间的同时,又要兼顾窗户的保温隔热,需要综合考虑之后制定出解决方案。在夏热冬暖的地区,可以通过窗户的设计实现室内自然通风,增强室内的散热去湿效果;在冬季采暖的地区,建筑的外窗不应过大,需要采用单框双层的结构,同时使用密封性能好的材料,减少窗户的散热效果;窗户的方向和窗墙比要考虑室内的采光,延长日光照明时间。考虑到居住者的观景感受,以及建筑的外观,不宜过分强调对窗墙比的控制。
(三)室内设计的节能化
在合理的窗墙设计之后,现代建筑更强调住户的居住感受,因此在室内的空间设计,需要充分满足用户的居住需要,对空间进行合理分隔。建筑的平面设计可以通盘考虑室内的温度、湿度、通风等条件,选择合适的方案,对室内的微环境实现精确控制。
在北方地区的室内设计中,可以将使用频率低的房间安排在北侧,以保证主卧和客厅的舒适温度;在冬暖夏热的地区,可以通过室内空间的合理竖向分隔,实现室内良好的通风降温效果。这些措施的实施都会改善住户的居住环境,建筑设计者在设计的时候多考虑一些,能够使用户在居住过程中降低生活成本,最终实现资源节约。
(四)屋顶的节能思路
屋顶是现代建筑的结构中对能量消耗影响较大的部分,在屋顶的设计中需要考虑顶层住户的居住环境,尽量使用致密的隔热隔水材料,避免雨雪天气对屋顶的保温效果造成的不利影响。可以在顶层设置设备间,以二次隔热的措施改善顶层住户的居住环境;在屋顶植草的措施也有明显的隔热效果,又可以解决屋顶漏渗的问题。
三、环保材料的开发和应用
在建筑的建造过程中,挑选建材也要兼顾节能的原则,多使用当地的建材和天然材料,节约运输成本。随着新型的保温材料和防水材料的开发,墙体和屋顶的设计都可以按照设计者的思路实现统筹兼顾,新型的透光隔热玻璃应用于门窗之后,有良好的效果。
质量过硬的新型建材是实现建筑设计中节能思路的关键一环,具有丰富的科学技术含量,相对于传统建材有较长的使用寿命,理论上说应该是现代建筑设计的不二选择,但实际上,我国目前的新型节能建材价格昂贵,且质量和技术都不成熟,所以往往不能被开发商和住户接受。在没有投资又没有消费需求的情况下,新型建材的开发举步维艰,既缺乏资金支持,又缺少技术创新,主要的新型建材都集中在中、低端产品之上。已经大面积使用的水泥空心砖,在应用过程中有承重强度不够,以及因为生产厂家的技术成熟度不同,而造成的巨大施工差异等特点,甚至直接影响工程质量。
建筑的节能思路是建筑设计者的思路的体现,最终要圆满实现建筑的节能思路,最终需要由成熟的节能建筑材料的有效表达,我国新型建筑材料目前的发展现状制约着建筑设计思路的有效实现,只有下大力气开发新型节能建材,并逐步推广质量可靠的新型建筑材料,才能使建筑设计过程中的节能思路有效体现。
结语:
在现代建筑的设计思路中体现节能思路,在建筑的建造和使用过程中提高能源的利用效率,在节能降耗的同时,也节约了建筑成本,改善了住户的居住环境。通过广大建筑工作者的不懈努力,以不断提高的建筑水平为基础,更广泛地推广建筑设计中的节能思路,多使用新型节能建材,建筑业可以为国家的可持续事业做出自己的贡献,也使我们的生存环境和居住环境更加美好。
参考资料:
[1]郭玉峰.新时代建筑设计节能浅析[J].中国城市经济,2011,(23).
[2]李金川,楼春雨.吕测建筑设计节能主因素解析[J].黑龙江科技信息,2007,(2).
[3]蒋宏志.影响建筑设计节能技术因素分析[J].中外建筑,2012,(9).
关键词:建筑结构、设计思想、地震倒塌
中图分类号:TU3文献标识码: A
一、前言
震灾害是人类生存中所面临的重大威胁,并且具有难以预见性与突发性,同时灾害后果严重,对于社会有着重大的影响。地震发生时,主要通过纵波、横波以及混合波三种形式进行传播。通常而言,纵波对建筑物的破坏相对较小,而横波与混合波会对建筑结构产生较大的破坏,从而使建筑物发生剧烈震荡,并在建筑重力与建筑物加速度作用力形成的合力下,最终倒塌。因此,提高建筑结构的抗地震倒塌能力是很有必要的。
二、建筑结构增加抗震倒塌能力的设计思想
1、正确的选择建筑结构的类型
在设计建筑结构时,应该做到正确选型。要想做到正确选型就必须对建筑的实际高度、用途、功能、周边环境以及抗震性能进行综合考虑,选择最佳的结构类型和体系。尤其是高层建筑,正确选型直接关系着建筑物建成后抗震倒塌的性能。在建筑结构的体系中钢结构、剪力墙结构以及框架-剪力墙结构是较为常用的建筑结构设计体系。如剪力墙结构和框架-剪力墙结构能够承受垂直与水平方向上的荷载,钢度较强,因此抗震性能较好。这种结构要求设计人员要科学的设计楼层间的变形量,确保建筑结构在地震中充分发挥框架与剪力墙的作用。同时在设计中应该采用强肢弱梁的理念,这可以有效避免墙肢在地震中受到破坏。而钢结构体系最大的优势在于具有良好的延展性,延展性可以有效的弱化由于地震波产生的破坏力,从而达到避免或减少地震波对建筑结构造成的破坏。另外钢结构的建筑具有工期短、环保的特点,但是其缺点是施工技术要求比较高。因此设计人员在设计过程中应该根据建筑物的实际情况决定结构体系的选择。剪力墙结构的建筑物是由剪力墙承担垂直与水平的负荷,钢度和强度较大,因此该种建筑物的抗震能力较高,被广泛应用于7级以上地震建筑物结构中。不同的结构体系具有不同的抗震倒塌优势和缺点,这需要设计人员根据建筑物所在地的实际情况选择正确的类型。
2、科学的布置建筑结构
在正确选择建筑结构体系的同时还应科学的布置建筑结构,只有这样才能确保建筑结构具有较强的抗震倒塌性能。具体操作要求:一、如果建筑结构的承重是竖向的,这时要求均匀布置结构,同时采用固定的规则进行布设,同时钢度变化应该做到统一、采用上小下大的形式,这样可以避免结构内收或外挑现象的出现。二、同时在布置中要保证建筑结构的钢度、变形能力以及承载能力,这主要是用于防止局部构建的损坏导致整个建筑结构承重能力的下降。
三、影响建筑结构抗震倒塌性能的因素
1、建筑结构的材料
建筑工程是较为复杂的系统,尤其是建筑结构的施工。只有选择合格的材料才能为建筑结构的质量提供可靠的保障。质量越好的材料用于建筑结构施工中,建筑结构的稳定性就越强,抗震能力就越强,反之则越弱。
2、建筑结构工程质量
建筑结构的施工质量对建筑结构的抗震倒塌性能具有关键性的影响。在建筑结构的施工中如果有一个环节出现问题,将会影响整个建筑结构的施工质量,导致建筑结构防震能力的降低。
3、建筑物地基
地震是通过造成滑坡以及山崩等灾害对建筑物进行摧毁的伤害从而导致建筑物倒塌,因此建筑物地基的选择对建筑结构防震能力同样具有较大的影响[5]。
四、提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计方法
1、合理选择地基,设置多道抗震防线
地基沉降引起的结构破坏是高层建筑地震破坏的主要来源,基于此,强化地基抗震设计,合理选择地基就成为高层建筑抗震抗倒塌设计中必不可少的内容。在设计中,要强化前期的场地勘察工作,避免在不利的抗震地段,如河流泥石流易发地带,或山崖频发地段、地质灾害频发或生态脆弱等地段建设高层建筑,最好选择场地土坚硬的地段,以降低地震的破坏程度。同时,合理设置基础的埋置深度,从而对建筑在水平作用下产生的滑移与倾覆产生抵抗作用,提高建筑结构稳定性。此外,在高层建筑的结构设计中,设计多道抗震防线利于避免由于建筑结构中的局部构件或者结构破坏而引发建筑结构体系风荷载、重力荷载的承受能力以及承受地震作用能力等综合抗震抗倒塌能力的丧失。例如,在框架-剪力墙的结构设计中,应使剪力墙连梁的屈服先于墙肢的屈服,使剪力墙连梁与框架作为第二道与到三道防线。在设计中,剪力墙连梁最好在梁端塑性屈服,并使其具有足够的变形能力,同时墙肢的设计应稍短,最好为联肢墙。
2、注重结构延性设计与规则性设计
建筑结构受地震屈服之后,其塑性变形能力即称之为结构延性。它主要是运用其塑性变形对地震产生的能量进行耗散,对高层建筑结构进行合理的延性设计,促使结构的承载能力提升,那么在发生建筑结构的塑性变形时,就会有效避免变脆性突出以及塑性变形过量等问题产生。也即是通过对建筑结构的延性设计,提高建筑结构的极限弹性与抗震能力,从而提高高层建筑结构的抗震抗倒塌性能。在延性设计中,一方面可通过加强墙体、圈梁与构造柱之间的结构设计,形成塑性铰区域,提升墙体的极限弹性,避免塑性破坏现象产生,在地震发生时,可使建筑结构发挥其塑性变形功能,减轻地震作用力对建筑物的破坏程度。另一方面,高层建筑的钢筋混凝土结构也应设计成延性结构,并结合建筑结构的特点,对配筋、柱节点位置等进行合理设计,强化柱、梁的结构延性。此外,禁止采用严重不规则的结构设计方案,以免降低建筑结构的抗震效果。在设计中,结构平面与立面布置要尽量做到具有对称性与规则性,建筑刚度变化要均匀,防止偏心现象出现。从过去的震害经历中可以看出,强化建筑结构的规则性设计,使建筑结构刚度与质量分布与变化均匀,可减轻地震对高层建筑结构的破坏力度。
3、优化设计结构构件,提升结构性能
根据地震破坏原理,地震产生的横波以及混合波对建筑结构具有较强的破坏作用,因此在高层建筑结构设计中,应高度重视建筑结构局部与构件的设计,确保高层建筑的主体结构与其余构件的有效、稳定连接,重点加强对高层建筑的后砌墙的连接设计与框架设计。例如,在框架设计中,要严格遵循“弱梁强柱与钢梁柔柱”等原则进行设计,提升受力构件的安全性,进而提高高层建筑结构的抗震性能与抗倒塌能力。
五、结束语
综上所述,本文主要对建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法进行了分析和探究,地震中造成人员伤亡以及财产损失的主要原因即为地震中的建筑倒塌,而地震灾害中的倒塌现象是完全可以通过优化建筑结构设计来加以改善。由于建筑物倒塌主要是受到混合波影响所致,因此要想防止建筑倒塌,就必须全面提升建筑结构的抗震与抗倒塌性能,要全面掌握地震的破坏原理的基础上,正确选择建筑结构体系,并进行合理的布置,这样才能提高建筑的结构坚固稳定性,从而减少地震所造成的人身伤亡和经济损失。
参考文献:
[1]叶列平,陆新征,赵世春,李易.框架结构抗地震倒塌能力的研究 [J].建筑结构学报,2009(06).
摘 要:由于温室效应对于全球气候变化的影响已经相当显著,因此许多国家与产业都将投入 大量资源以努力降低全球气候变化的影响,其中当然隐现着未来全球节能减碳领域的庞大新商机, 各项节能减碳相关创新技术因而相继发展。笔者指出,节能减碳产业是藉由材料、设备、制程以及 产品之改善,以达成节能减碳目的之产业,其产业范畴可略分为节能材料、节能设备及产品、系统能 源整合、节能减碳认验证、碳资产管理等。综述了国际间节能减碳相关产业之发展现状及发展趋 势。指出,面对未来之挑战,应确实评估节能减碳相关产业之发展潜力,确定发展对象,擘划出适合 节能减碳之产业发展策略及措施.
关键词:节能减碳产业;节能减碳;温室效应;温室气体;能源节约
Abstract:Scientific evidence of climate change puts the reality of human-induced global war- ming beyond any doubt. Various innovative industries have been established in order to develop techniques and markets addressing global warming. The business opportunities are subsequently induced by the actions of greenhouse gases reduction and climate change adaptation. The scope of these industries relating to energy saving and CO2emission reduction include the development of energy saving materials; the fabrication of facilities and products; the integration service of ener- gy system; the certification and verification services; and the management of carbon asset. The assessment of potential for GHG-related industries is essential to establish strategies for promo- ting these industries.
Key words:GHG-related industries;CO2emission reduction and energy saving;global war- ming;greenhouse gases;energy saving
人为温室气体的排放所引发的全球暖化及气候 变迁现象,似乎比过去的预估发生得更快、更显著.
但由于国际间对于后京都议定书时期管制执行架构 之共识不足,2009年哥本哈根会议并没有签署有约 束力的任何协议,最后达成所谓“认知哥本哈根协议 (Copenhagen Accord)”,系由美国、中国、印度、巴 西、南非五国最后磋商的共识,并未得到所有与会国 的支持。协议支持应将全球升温控制在2℃以下之 观点,但并未明订具体之减量目标,但各方的底线已 大致浮现,有助于营造未来后续谈判、甚至达成协议 的气氛.
由于全球暖化议题影响涵盖的层面相当广泛, 与能源供需、产业发展之关连性相当高,这几次气候 变迁纲要公约会议有许多讨论议程,都与经济工具 相关议题有关,许多国家都将投入大量资源以积极 推动节能减碳相关产业的发展,据粗估未来每年需 投入全球暖化减缓与调适之经费约为总生产毛额的 1%以上,亦即未来应对全球暖化可能需要 约每年4,000亿美元以上的资金投入[1]。其背后意 涵隐现着未来在全球节能减碳领域的庞大新商机.
以韩国为例,将推动绿能产业与温室气体减量合并 为绿色成长基本法,成为韩国未来国家发展的重要 目标。因应全球暖化议题的急迫性及各国政府的积 极推动,国际间对于科技及产业发展趋势的看法已 有大幅变化。各种形式之节能减碳科技的发展相当 快速,整体而言,节能技术的发展与应用(包括交通、 住家、商业、产业等部门)仍被认为是主要对策,而低 碳能源、碳封存技术已逐渐进入实用阶段[2].
1 国际间节能减碳相关产业之发展趋势 针对全球气候变迁冲击,各项节能减碳相关创 新技术及推动策略相继发展,其中节约能源技术以 及高效率产品之应用推广,为其中发展之重点。因 此有关节能减碳产业是藉由材料替换或改良、制程 设备改良、制程系统整合以及节能产品之应用等方 式,达到减少节能减碳目的之产业,在此定义下所衍 生出的产业范畴可以大致分为节能材料、节能设备 及产品、系统能源整合、节能减碳验认证及碳资产管 理等。本文针对节能减碳产业在国际间发展现况进 行汇整,为推动相关产业发展提供参考.
1·1 节能材料 随着节能减碳意识的高涨,许多产业纷纷投入节 能、绝热及高热传导效率材料的研发。节能建筑材料 为节能材料产业中重要的一环,目前建筑外壳材料之 发展应用重点包括:轻质隔热外墙板,隔热涂料,玻璃 透光/隔热涂层以及调光薄膜等节能建材。美国为建 筑外壳涂料发展之主要国家,其白色及浅色系隔热涂 料之节能特性已被列入美国“能源之星”之产品要求; 窗户组件主要包括玻璃以及窗框,一般搭配隔热贴膜 以达到隔热的需求。除此之外,高散热效率材料以及 高效能组件材料亦需研发,高散热效率材料是用来替 换制程中各项设备之散热材料,以增进散热效率;而 高效能组件材料则可以增加各项组件之能源使用效 率,以达到有效节能的效果.
应对全球暖化之材料研发产业目前尚属于已发 展产业,要推动该产业的发展,需先整合现有研究成 果,积极研究如何提升各项材料之性能,并针对新开 发之节能材料进行环境测试,加强各项材料之推广 运用,同时配合各项节能技术的发展,以达到节能的 目的.
1.2 节能设备及产品业 节能设备及产品可提供制程耗能之改良,以提 升能源使用效率。工业制程设备(如马达、锅炉及冷 冻空调)所占耗能量远高于其他项目,其中又以转动 马达所需耗电量最大,用电约占工业部门之64%~ 70%.
马达为工业主要动力来源,用于帮浦、空压机、 风机等多种转动机械设备。国际能源署(IEA)[3]估 算马达系统之改造,节能潜力可达20%~25%。因 此若能全面提升马达能源使用效率,将可大幅节能.
目前已将马达效率纳入强制管理的国家和地区包 括:美国、加拿大、澳大利亚及台湾等,其高效率马达 之普及率(37%~70%)较未纳入强制性管理国家之 普及率(如欧盟、巴西及日本等,仅1%~15%)高出 甚多.
冷冻空调设备及产品所涉及的范围相当广泛, 从冷冻空调器具制造业、中央空调主机以及系统设 计施工、工厂与建筑的通风、高科技制程环境所需的 无尘无菌室、产业制程所需的冷冻技术乃至电子产 品散热所需的微型冷却系统均属于冷冻空调的范 畴,因此冷冻空调势必会朝节约能源以及提高能源 效率的趋势发展,各项散热及温度控制技术亦相应 而生,以达到有效的设备节能的目的.
国际能源署[4]数据显示,2005年全球照明用电 占总发电量19%,其中住商照明用电占总照明用电 的74%。全球照明节约能源潜力约为37%~57%.
白光LED技术运用于一般照明可有效省电且使用 寿命长,可取代低效能的白炽灯和荧光灯,将为未来 一般照明市场主流[5].
1.3 系统能源整合 系统能源整合产业可积极整合冷冻空调、压缩 空气、热能与燃烧、电力及照明、远程监控与预知维 护保养等技术,提供节能改善、策略分析及系统规划 评估,并针对各设备系统效率之改善、系统之监控、 维护及调整、适当规格之选择以及电力质量之改善 等方式,协助有效利用能源、提升机组效率.
1970年代能源危机后,整合型的能源技术服务 业(ESCO)应运而生,主要提供能源用户诊断咨询、 改善评估、设计及节能改善工程等,并对节能绩效给 予保证、量测与验证。目前全世界已有超过40个以 上国家积极推动能源技术服务业,政府的积极推动 是能源技术服务产业发展的关键因素,诸如要求公 共部门节能,使政府成为能源服务产业最有规模经 济效益的客户;订立节能相关规范与配套措施;提供 奖励或财务补助措施等[6].
1.4 节能减碳认证 目前在进行温室气体排放量盘查认证工作,主 要依据系参考包括政府部门之法规规范、联合国气 候变化纲要公约及IPCC指引、ISO 14064及14065 等国际温室气体盘查系列标准、温室气体盘查议定 书(GHG Protocol),以及国际间许多产业团体与非 营利组织所开发之相关盘查方法。因此温室气体认 验证需熟悉各项相关规范内容,以提业温室气 体之登录、盘查及查证以及各项方法论之拟定及撰 写之协助,作为其进行温室气体排放量盘查、减量计 划与提出相关报告的参考.
国际间也发展出
的各类能源效率标章,大致可 分为三大类:认证标章(Endorsement Labels)、比较 性标章(Comparative Labels)以及信息标章(Infor- mation-only Labels)。认证标章属于认可标志,设 定特定的能源效率标准(通常以市场能源效率前 15%~20%之产品型号为门坎),针对符合或超过此 标准之产品授予标章;比较性标章是指提供相关信 息,以利消费者将特定型式之产品与市场相似型式 产品进行能源效率之相对比较,通常为法规强制性 之规范;信息标章则仅提供消费者产品之能源消费 量、能源效率指针等数据,产品间之能源效率比较则 由消费者自己进行数据收集与分析。欧盟各国则启 动绿色能源认证,评估并认证再生能源发电是否满 足规范。透过绿色认证的建立,以区分再生能源发 电的电力与其他来源之电力。产业未来要进行相关 能源效率标章申请文件的撰写及能源效率的查证 等,都需要相关服务的协助.
1.5 碳资产管理 京都议定书生效后,温室气体的管制与交易俨 然形成新的探讨热潮。若企业可以通过国际间认可 的弹性减量机制,自国际上获得资金和技术,进行节 能减碳工作,温室气体减量将成为有价值且可交易 的资产[7]。碳资产管理的主要目的,是评估温室气 体减排项目的潜在效益,以期协助产业开发其在碳 市场的潜在价值、规划执行项目所需的资金来源、取 得温室气体减排认证(CERs/VERs)以及出售温室 气体减排认证等[8]。碳资产管理业务范围可包括: 国际碳资产交易、碳资产规划等服务项目。国际碳 资产交易的部分,可协助业界进行温室气体交易策 略,寻找与筛选最合适的减量项目,进行实地核查并 确定项目的可行性和可靠性,协助完成温室气体减 量采购协商等服务。此外碳资产规划则包括协助温 室气体减量项目方法学撰写、碳市场投资的风险评 估,协助进行碳市场开发策略的制订,协助建立关于 碳市场的操作能力以及投资咨询至购买CERs的服 务等.
2 结论 鉴于温室效应对于全球各地气候变化的影响已 经相当明显,人类开始体会到,唯有确保环境生态资 源的稳定,才能维持人类社会经济的永续发展,因此 必须同时考虑并选择采取积极的应对措施。节能减 碳相关产业多属新兴产业,建议负责相关产业发展 的政府单位应确实评估节能减碳相关新产业之发展 潜力,确定发展对象,擘划出因应节能减碳议题之产 业发展策略及措施.
参考文献: [1] Climate Capital Network.CSR News-Climate Capital Network Launches Global Market for Climate Change Investments[DB/ OL].http:∥csrwire.com/News/11435.html,2008.
[2] 林唐裕,吴再益,梁启源.发展减温产业之潜力及其对总体经济之影响[R].台北:行政院经济建设委员会,2006.
[3] International Energy Agency. Energy Technology Perspectives 2008[M]. France: OECD/IEA, 2008.
[4] International Energy Agency. World Energy Outlook 2008[M]. France: OECD/IEA, 2008.
[5] 李丽玲. LED照明技术及标准发展现况[J].能源报导月刊,2008(6):20-22.
[6] 吕锡民,陈发林,张忆琳.由美日节能成功案例规划台湾未来节能策略[J].能源报导月刊,2007(7):14-16.