基于建筑設計的建筑節能方法的探討

劉小軍

1 概述

隨著社會經濟的發展與人民生活水平的提高,建筑能耗將呈現持續迅速增長的趨勢,加劇了我國能源資源供應的現實矛盾。降低建筑能耗,實施建筑節能,對于促進能源資源節約和合理利用,緩解我國的能源供應與經濟社會發展的矛盾,有著舉足輕重的作用,也是保障國家資源安全、保護環境、提高人民群眾生活質量、貫徹落實科學發展觀的一項重要舉措。

由建筑物的構造可知,建筑節能技術可從建筑結構設計、建筑施工以及建筑材料三個方面開展。為此,本文基于建筑設計對建筑節能的方法進行了分析,分別從墻體保溫系統、建筑遮陽設計和結構體系的角度出發探討建筑節能的技術措施,為建筑節能的科研與工程應用提供參考意見。

2 墻體保溫系統

墻體保溫分為建筑內保溫和建筑外保溫兩種。相對外墻內保溫而言,外墻外保溫的保溫效果更理想,取暖成本大幅下降,并可完全避免熱橋,因而采用外墻外保溫是在經濟條件允許的情況下較好的選擇。在實際的建筑設計應用中,外墻的保溫系統應用的較多。外墻體在建筑設計中主要有以下構造要求。

2.1 主墻體構造

砌磚或混凝土承重墻厚度由結構受力確定,表面應平整、牢固,達到粘貼聚苯板的條件。在混凝土墻外側表面留有預埋鐵件時,要涂刷防銹材料。

2.2 窗口構造

磚砌復合墻的窗口過梁要做出槽口,以便聚苯板貼到窗邊,混凝土復合墻在門窗口四周也要留出槽口,沿槽口貼聚苯板;窗口下的內外窗臺之間做一道保溫層,可避免窗口四周出現熱橋。

2.3 檐口構造

檐口是外墻和屋面相交的部位。外墻到此收頭;屋面排水與一般挑檐屋面做法相同;要求屋頂保溫層搭過墻身,與外墻保溫層交圈,防止頂棚四角結露。

2.4 勒腳和首層處構造

在勒腳和首層處的裝飾保溫層要增加一道纖維增強層,并要將玻璃纖維增強層包括底邊。由于墻體外保溫技術在國內應用和推廣的時間不是很長,一些建筑設計人員對于各種外保溫技術還沒有很好的認識和掌握,對于外保溫的一些做法還存在著模糊的觀念。以下幾個在外保溫中常出現的問題應引起設計者的重視:1)外保溫的飾面層設計。外保溫系統是非承重復合系統,飾面層不能選用建筑力學上不安全的飾面磚做飾面材料,尤其是高層和超高層,如外掛重量超過規定或超越了外保溫系統的自重和安全系數,是個極大的工程安全隱患,其飾面層為剛性,不適合高層建筑的物理性的柔性擺動原理。2)建筑裝飾造型的保溫處理。為了加強建筑頂層房間的采光效果,同時為了體現建筑物的立面形式和層次變化,多在屋頂坡層面上設置了造型。造型周圍的裝飾線條變化和墻體的轉折比較復雜,而且在這部分墻體和裝飾的線條處理一般都采用現澆混凝土。因混凝土的傳熱系數較高,在該部分的圍護結構進行保溫處理時,常因保溫方案處理的不完善,在冬季出現內墻面泛霜、結露的現象,對居民的居住環境不利。3)女兒墻內側增強保溫處理。對于女兒墻外側墻體的保溫在設計中往往都能夠重視,還會將保溫層延續到女兒墻的壓頂,但設計者往往忽視對女兒墻內側的保溫。女兒墻內側的根部靠近室內的頂板,如果不對該部分采取保溫處理,該部位極容易引起因為熱橋通路變短而在頂層房間的頂板棚根處產生泛霜、結露現象。對女兒墻的內側采用保溫措施還有助于保護主體結構,使得因溫度變化而引起的應力作用都發生在保溫層內,以避免女兒墻墻體裂縫這一質量通病的發生。

3 建筑遮陽系統

建筑設計人員在實際的設計中,可以根據業主的要求和當地的自然環境條件,靈活應用不同類型的遮陽措施。具體主要可以做到以下幾點要求:1)因地制宜的原則。由于各地的地理緯度、氣候的差異,各地建筑的遮陽時間不盡相同。夏熱冬冷地區不僅夏季炎熱,而且冬季寒冷,采光保溫與夏季遮陽同等重要,應遵循夏季遮陽不能遮擋冬季陽光的原則。盡可能在現有的遮陽模式中,選擇較為合理的遮陽方式,如永久性可控式遮陽、中懸窗、落葉喬木等遮陽形式,對其加以分析改造,形成具有鮮明地域特色的遮陽手法。2)平面布局原則。在平面布局中,為防止夏季受強烈的太陽輻射的影響,房間應避免東西向,至少西向不大面積開窗。在總體布局時,可利用建筑物之間相互遮擋的方法,盡量減少遮陽構配件的使用。建筑物的縱軸盡可能為東西向或接近東西向,把大多數房間安排為南北向。如陽臺、外廊、凹廊等,利用其自身的凹凸變化可形成自遮陽。這些功能性空間,不僅可解決正常使用需要,還借助自身的空間特點取得了良好的遮陽功效,一舉兩得。這些處理手法在建筑設計時都有很大的設計空間。3)房間功能的差異性。性質不同的房間,衛生、光線攝入標準不一樣,對遮陽要求也不同,不能一概而論。例如陳列室、展覽館、醫院手術室、實驗室、書庫及其他特殊車間,直射陽光中的紫外線對書籍、文物、藝術品、藥品等有褪色、變質作用,因此往往不允許直射光射入室內。在一般情況下,應根據最不利的日照角度設計遮陽。而學校教室、閱覽室等地方,一方面要求防治夏季室內過熱,又要防止強光照在工作面上產生眩光,刺激眼睛造成眩目現象,妨礙視覺正常工作,同時要求有良好的自然采光。這時的遮陽設計主要是將直射光變成柔和的反射光照在天棚上再折射進入室內。4)遮陽對建筑外觀的影響。一般人都認為窗戶的設計只能平板化,但由國外的許多優秀案例我們不難發現以輕巧的金屬板設計成優美的遮陽形式并成為建筑造型有趣的一部分。遮陽系統在玻璃上形成光影效果,體現出現代建筑藝術的美學效果。因此,在歐洲建筑界,已經把外遮陽系統作為一種活躍的立面元素加以利用,甚至稱之為雙層立面形式。

4 建筑結構體系

鋼結構建筑有諸多優點:強度高、自重輕、平面布置靈活、造型美觀、施工速度快、工期短、環保、滿足可持續發展原則等。由于這些優點,也就決定了其在建筑施工過程中的能耗將比混凝土結構要少。同時,一棟建筑物在其建造階段會消耗大量資源和能量,并且在其使用過程中需要消耗相當數量的資源,舊建筑的拆除也會造成大量建筑垃圾的產生,而鋼結構建筑在這些過程中所產生的能耗將是最低的。

鋼材屬于可循環使用的材料,同時鋼結構住宅體系復合墻體系統中大部分材料也可以重復使用,以上兩項建材均為建筑主要構成材料,因此鋼結構體系不僅節約建材,也實現了循環經濟。

5 結語

建筑節能作為現代建筑技術的一個發展方向,已成為國內外建筑業廣泛重視的研究課題。本研究基于建筑結構設計的角度分析了建筑節能的技術措施,分別從墻體保溫體系、建筑遮陽設計和建筑結構體系出發,闡述了各自應用的特點與范圍。同時指出,作為建筑設計者,應該充分的將節能的一些新措施、構造要求和建材積極的應用到實際的工程之中。

從建筑設計的角度出發,建筑節能作為一項系統工程涉及多方面問題,涉及自然地理環境、規劃以及居民使用方式等多種因素,結合先進實用的遮陽理念,采用實際的設計方式,不但可以創作出舒適的建筑空間,而且又是大力推廣的節能建筑,實現環境舒適性與能源節約的有機統一,對推動新形勢下的建筑節能工作有一定的指導意義。

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