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摘要:在我国“十一五”规划中,节能降耗是工业建设中的首要任务。因此,在新建的建筑物设计时,要时刻谨记将节能降耗融合进去。除此之外,本文还强调了建筑设计中隔音的重要作用,并提出相应的节能及降噪措施。
关键词:建筑设计;节能降噪;外围护结构;太阳能;水资源;通风系统
0 引言
当前,能源短缺是全世界要面临的问题,而建筑工程的建设和使用能耗又是相当的巨大,其中包括:材料、运输、施工、制冷、制热、电气等能耗。据统计,在我国建筑能耗约占总能源消耗的30%,位列前茅。与发达国家相比,我国建筑能耗是发达国家的2-3倍,再加上可再生资源利用率较低,如果不采取措施降低新建建筑的能耗,长此以往我国能耗的基数将进一步扩大,造成潜在的能源危机。近年来,为了响应国家政策,我国的建筑行业大部分严格遵循绿色建筑评价标准进入全面地节地、节能、节水、节材的实施阶段。作为建筑设计人员,不仅要深入了解节能建筑的真正含义,而且要将绿色标准深入贯彻到整个设计过程当中,坚持以人为本,强调可持续发展战略。使节能建筑在基础研究和实践操作上都得到新突破。
本文结合深圳市夏热冬暖的气候特性,在建筑设计中充分考虑节能与降噪的一些技术措施,深入研究建筑物内光、热、声、气流等和人体对环境的适应程度,借此能够达到建筑节能与控制噪声的目标,建造舒适的人类居住环境。
1 建筑节能设计
1.1外围护结构系统
可综合考虑降低能耗及噪声的外围护结构主要有门窗、外围墙体及屋顶等,下面谈谈如何通过适当的改进建筑物结构和材料来降低建筑能耗、使用能耗及噪声。
1.1.1门窗的节能设计
门窗是建筑物导热最薄弱的地方之一,因为门窗大多是由轻薄材料制成的,其传热系数一般比外墙小很多。实验研究表明,由单层玻璃制成的窗户,其能量损失占整个建筑物冬季保暖和夏季降温能耗的一半。窗墙比和门窗朝向对能耗及综合隔声能力也有很大影响,如:由于太阳东升西落的特性,要避免在建筑物的东西面上开较大的窗户及外门,要适当地减小窗墙比。另外,还可以从形式设计和选取材质方面下手,充分考虑节能及隔音的效果,如使用“玻璃+空气层+玻璃”复合层玻璃或K值小的节能玻璃(如LOW-E玻璃)来替代单层玻璃,控制玻璃厚度在5毫米左右,中间层厚度在10毫米左右,而窗框材料使用铝合金窗框,这样可以做到既经济节能又有效隔声。
1.1.2外围墙体的保温设计
因实心砖耗材量很高,不环保,在现代建筑中已经很少应用到,而240×115×90毫米的粘土多孔砖越来越频繁用于建筑墙体设计中。粘土多孔砖的构成是在砖体中分层增加约20~60毫米厚的聚苯颗粒保温砂浆。在建筑施工中,利用粘土多孔砖作为墙的承载主体,再在墙体上粘贴绝热材料形成复合墙体,这类复合墙体的导热系数较低,可起到高效地保温作用,同时根据实验测试结果可知240×115×90毫米粘土多孔砖的计权隔声量为54.5dB,这完全符合建筑隔声要求。复合墙体的形式有三种:⑴内保温墙,也就是在外墙的内侧粘贴绝热材料。⑵中间层保温墙,就是在外墙和内墙中间填加保温材料。⑶外保温墙,也就是在外墙的外侧粘贴保温材料。以上三种形式中第一种方式目前应用较为广泛;第二种方式保暖性能较高,但施工工艺较为复杂;第三种方式热稳定性较好,但其墙体稳定性要求高,要求其能够抵抗自然环境的冲击,如:恶劣天气及骤变的温度。
1.1.3屋顶的保温设计
建筑物的屋顶设计对节能影响也较大,在设计当中应保证:⑴使用的保温材料要具有较低的吸水率,尽量降低其吸水性能;或在屋顶种植绿色植被,这样如遇多雨季节,绿色植被可以有效地阻挡雨水渗入保温材料中,保证屋顶的保温性能。⑵屋顶设计中,尽可能选用高密、轻质的材料,这样可以减少屋顶的自重及提高其保温性能。
1.2太阳光的控制與太阳能的利用
太阳能是一种洁净的可再生资源,目前建筑设计最注重的就是对太阳能的利用。但人们在现代办公建筑中片面追求立面效果而大面积安装玻璃幕墙,导致直射阳光长驱直入室内。研究发现令人舒适的光照度为1 000~3 0001x,太强的光照不仅会引起眩光,而且在夏季还会产生热辐射,对人体有害,影响建筑楼房的舒适感。遇到强光时人们会拉下窗帘来阻挡阳光,这样就使建筑自然采光设计名存实亡。影响光舒适度的因素还包括光源显色性、采光方向、色温等。为了改善这些状况,在建筑设计中采用反光板和反光百叶等来合理的利用太阳光,当然,这些必须得结合好墙面及室内顶棚良好的反射性能才能达到照明及采光作用。除此之外,还应将太阳能与日常供电、暖供电结合起来,可以大大降低建筑的使用能耗。
在原来的窗户上面加开一个高窗,将反光板设置在高、低窗之间,这样能增加采光进深。研究表明,采用反光板能使采光进深增加至2.5米。同时,反光板可以阻挡强烈的太阳辐射起到隔热降温的作用。
光百叶的使用根据目的的不同可分上下两个部分,有“上采光,下遮阳”的功效。将光百叶设计不同的角度,上表面处理为镜面反射面,下表面为漫反射表面,这样可以将光线反射至室内顶棚,使光线均匀分布于室内。
1.3自然通风
污染室内空气的主要有三个原因:⑴室内装饰所用的材料,如木板、石材等,这些都可能产生有毒有害气体,危害人体健康,因此,室内设计应尽量简洁,选用无刺激气味、无毒、环保的装饰材料,室内装饰安装完成后要放置半年以上任其自然通风换气再入住。⑵在结构设计中尽量避免使用砼膨润剂等添加剂,在保证建筑物质量安全的基础上可以适当设计变形缝。⑶建筑设计中要特别注意室内的通风设计,例如设置空调系统、抽风机,这些设置可以达到换气、过滤空气、灭菌、除臭的功效。另外,也可以利用自然风来创造清新自然生活环境,同时减少使用机械通风的能耗。
1.4水资源循环利用及节水设施
现代的建筑设计一般都要求建筑物所处的环境具有高绿化率和景观水景,这些建筑小区的用水量非常大,如果全部用水都由自来水供应,那么将会使城市水资源供应更加紧张。所以必须充分利用雨水的收集和污水的处理回收利用来解决这个问题,将原来建筑设计中的雨、污水直排方式改为“雨水、污水-存储-处理-回收利用”的循环利用方式。通过特殊设备的净化处理后,回收的污水及收集的雨水可用于冲厕、浇灌植物、景观水景。据有关资料及绿色建筑的标准显示,回收利用水与小区用水量的比例要达到1:3。
而建筑内的卫生设备和配水装置是水的最终使用设施,这些设施的节水性能直接影响着建筑节能节水设计的成效,故要大力推广使用节水的卫生设备和配水装置。选择节水器具时,要综合考虑其节水性能、使用对象和价格因素,如选择充气水龙头;不同出水量的水龙头;光电控制式大便器、小便器水箱等,这些器具节水性能高,价格也适中,既经济又节水。
1.5降低噪声的其他技术与手段
噪音控制的最好办法是从源头上控制,但是,在现实生活中,有些噪音是无可避免的,因此,要从传播途径上采取有效措施进行噪音控制,这就需要在城市规划、小区规划及建筑设计上下手。在城市规划设计方面,第一,依据城市的主体噪声源,作出噪声等值分布图,根据噪声等值分布图来调整各功能建筑物。第二,对于不可避免的噪音,如交通噪音,对于这种情况可以用商业建筑作为屏障,将住宅建筑物尽量后退远离道路,在街道两边种植足够宽度及密度的常绿树木等措施来降低噪音干扰。值得注意的是,应考虑噪声的衰减梯度随种植的绿化带树种配置方式的变化而变化。一般情况下,乔、灌木混植林带的隔音效果要比纯植林带好;而树木本身一般以叶面大且厚、树冠浓密的隔音效果最好。同时,将建筑绿化布置在街道两旁对减噪的作用较大,研究数据表明:在街道两旁设置2.1米左右宽的灌木绿带+6米左右宽的乔木绿带,其隔声量可达8~10 dB。
2 结束语
总之,在建筑设计中采取各种有效措施来降低建筑及使用能耗,降低噪音干扰,是解决我国能源、资源短缺困境的最直接的方法。我国节能建筑设计技术远远达不到发达国家的水平,因此更要积极探索,利用现有的技术条件去建造具有中国特色、适合中国国情的绿色建筑,作为建筑设计人员,要熟悉建筑中的光环境、声环境、空气环境、水环境、热能环境等,并严格按绿色标准来进行设计,这样方能设计出具有真正意义的节能建筑。
参考文献:
[1] 曾华. 绿色建筑设计要素[J]. 江西化工, 2010(13).
[2] 苏西萌. 建筑设计中的节能与减噪[J]. 节能环保, 2011, (7):157.
[3] 张振利. 浅析规划设计中的建筑节能[J]. 山西建筑, 2009,35(14): 206-207.
[4] 唐世举,盛明春. 节能建筑设计与高新技术应用[J]. 山西建筑,2011, 37(03).
[5] 刘建荣,翁季主编. 《建筑构造(下册)》(第四版) [M]. 北京:中国建筑工业出版社,2008.
关键词:建筑设计;节能降噪;外围护结构;太阳能;水资源;通风系统
0 引言
当前,能源短缺是全世界要面临的问题,而建筑工程的建设和使用能耗又是相当的巨大,其中包括:材料、运输、施工、制冷、制热、电气等能耗。据统计,在我国建筑能耗约占总能源消耗的30%,位列前茅。与发达国家相比,我国建筑能耗是发达国家的2-3倍,再加上可再生资源利用率较低,如果不采取措施降低新建建筑的能耗,长此以往我国能耗的基数将进一步扩大,造成潜在的能源危机。近年来,为了响应国家政策,我国的建筑行业大部分严格遵循绿色建筑评价标准进入全面地节地、节能、节水、节材的实施阶段。作为建筑设计人员,不仅要深入了解节能建筑的真正含义,而且要将绿色标准深入贯彻到整个设计过程当中,坚持以人为本,强调可持续发展战略。使节能建筑在基础研究和实践操作上都得到新突破。
本文结合深圳市夏热冬暖的气候特性,在建筑设计中充分考虑节能与降噪的一些技术措施,深入研究建筑物内光、热、声、气流等和人体对环境的适应程度,借此能够达到建筑节能与控制噪声的目标,建造舒适的人类居住环境。
1 建筑节能设计
1.1外围护结构系统
可综合考虑降低能耗及噪声的外围护结构主要有门窗、外围墙体及屋顶等,下面谈谈如何通过适当的改进建筑物结构和材料来降低建筑能耗、使用能耗及噪声。
1.1.1门窗的节能设计
门窗是建筑物导热最薄弱的地方之一,因为门窗大多是由轻薄材料制成的,其传热系数一般比外墙小很多。实验研究表明,由单层玻璃制成的窗户,其能量损失占整个建筑物冬季保暖和夏季降温能耗的一半。窗墙比和门窗朝向对能耗及综合隔声能力也有很大影响,如:由于太阳东升西落的特性,要避免在建筑物的东西面上开较大的窗户及外门,要适当地减小窗墙比。另外,还可以从形式设计和选取材质方面下手,充分考虑节能及隔音的效果,如使用“玻璃+空气层+玻璃”复合层玻璃或K值小的节能玻璃(如LOW-E玻璃)来替代单层玻璃,控制玻璃厚度在5毫米左右,中间层厚度在10毫米左右,而窗框材料使用铝合金窗框,这样可以做到既经济节能又有效隔声。
1.1.2外围墙体的保温设计
因实心砖耗材量很高,不环保,在现代建筑中已经很少应用到,而240×115×90毫米的粘土多孔砖越来越频繁用于建筑墙体设计中。粘土多孔砖的构成是在砖体中分层增加约20~60毫米厚的聚苯颗粒保温砂浆。在建筑施工中,利用粘土多孔砖作为墙的承载主体,再在墙体上粘贴绝热材料形成复合墙体,这类复合墙体的导热系数较低,可起到高效地保温作用,同时根据实验测试结果可知240×115×90毫米粘土多孔砖的计权隔声量为54.5dB,这完全符合建筑隔声要求。复合墙体的形式有三种:⑴内保温墙,也就是在外墙的内侧粘贴绝热材料。⑵中间层保温墙,就是在外墙和内墙中间填加保温材料。⑶外保温墙,也就是在外墙的外侧粘贴保温材料。以上三种形式中第一种方式目前应用较为广泛;第二种方式保暖性能较高,但施工工艺较为复杂;第三种方式热稳定性较好,但其墙体稳定性要求高,要求其能够抵抗自然环境的冲击,如:恶劣天气及骤变的温度。
1.1.3屋顶的保温设计
建筑物的屋顶设计对节能影响也较大,在设计当中应保证:⑴使用的保温材料要具有较低的吸水率,尽量降低其吸水性能;或在屋顶种植绿色植被,这样如遇多雨季节,绿色植被可以有效地阻挡雨水渗入保温材料中,保证屋顶的保温性能。⑵屋顶设计中,尽可能选用高密、轻质的材料,这样可以减少屋顶的自重及提高其保温性能。
1.2太阳光的控制與太阳能的利用
太阳能是一种洁净的可再生资源,目前建筑设计最注重的就是对太阳能的利用。但人们在现代办公建筑中片面追求立面效果而大面积安装玻璃幕墙,导致直射阳光长驱直入室内。研究发现令人舒适的光照度为1 000~3 0001x,太强的光照不仅会引起眩光,而且在夏季还会产生热辐射,对人体有害,影响建筑楼房的舒适感。遇到强光时人们会拉下窗帘来阻挡阳光,这样就使建筑自然采光设计名存实亡。影响光舒适度的因素还包括光源显色性、采光方向、色温等。为了改善这些状况,在建筑设计中采用反光板和反光百叶等来合理的利用太阳光,当然,这些必须得结合好墙面及室内顶棚良好的反射性能才能达到照明及采光作用。除此之外,还应将太阳能与日常供电、暖供电结合起来,可以大大降低建筑的使用能耗。
在原来的窗户上面加开一个高窗,将反光板设置在高、低窗之间,这样能增加采光进深。研究表明,采用反光板能使采光进深增加至2.5米。同时,反光板可以阻挡强烈的太阳辐射起到隔热降温的作用。
光百叶的使用根据目的的不同可分上下两个部分,有“上采光,下遮阳”的功效。将光百叶设计不同的角度,上表面处理为镜面反射面,下表面为漫反射表面,这样可以将光线反射至室内顶棚,使光线均匀分布于室内。
1.3自然通风
污染室内空气的主要有三个原因:⑴室内装饰所用的材料,如木板、石材等,这些都可能产生有毒有害气体,危害人体健康,因此,室内设计应尽量简洁,选用无刺激气味、无毒、环保的装饰材料,室内装饰安装完成后要放置半年以上任其自然通风换气再入住。⑵在结构设计中尽量避免使用砼膨润剂等添加剂,在保证建筑物质量安全的基础上可以适当设计变形缝。⑶建筑设计中要特别注意室内的通风设计,例如设置空调系统、抽风机,这些设置可以达到换气、过滤空气、灭菌、除臭的功效。另外,也可以利用自然风来创造清新自然生活环境,同时减少使用机械通风的能耗。
1.4水资源循环利用及节水设施
现代的建筑设计一般都要求建筑物所处的环境具有高绿化率和景观水景,这些建筑小区的用水量非常大,如果全部用水都由自来水供应,那么将会使城市水资源供应更加紧张。所以必须充分利用雨水的收集和污水的处理回收利用来解决这个问题,将原来建筑设计中的雨、污水直排方式改为“雨水、污水-存储-处理-回收利用”的循环利用方式。通过特殊设备的净化处理后,回收的污水及收集的雨水可用于冲厕、浇灌植物、景观水景。据有关资料及绿色建筑的标准显示,回收利用水与小区用水量的比例要达到1:3。
而建筑内的卫生设备和配水装置是水的最终使用设施,这些设施的节水性能直接影响着建筑节能节水设计的成效,故要大力推广使用节水的卫生设备和配水装置。选择节水器具时,要综合考虑其节水性能、使用对象和价格因素,如选择充气水龙头;不同出水量的水龙头;光电控制式大便器、小便器水箱等,这些器具节水性能高,价格也适中,既经济又节水。
1.5降低噪声的其他技术与手段
噪音控制的最好办法是从源头上控制,但是,在现实生活中,有些噪音是无可避免的,因此,要从传播途径上采取有效措施进行噪音控制,这就需要在城市规划、小区规划及建筑设计上下手。在城市规划设计方面,第一,依据城市的主体噪声源,作出噪声等值分布图,根据噪声等值分布图来调整各功能建筑物。第二,对于不可避免的噪音,如交通噪音,对于这种情况可以用商业建筑作为屏障,将住宅建筑物尽量后退远离道路,在街道两边种植足够宽度及密度的常绿树木等措施来降低噪音干扰。值得注意的是,应考虑噪声的衰减梯度随种植的绿化带树种配置方式的变化而变化。一般情况下,乔、灌木混植林带的隔音效果要比纯植林带好;而树木本身一般以叶面大且厚、树冠浓密的隔音效果最好。同时,将建筑绿化布置在街道两旁对减噪的作用较大,研究数据表明:在街道两旁设置2.1米左右宽的灌木绿带+6米左右宽的乔木绿带,其隔声量可达8~10 dB。
2 结束语
总之,在建筑设计中采取各种有效措施来降低建筑及使用能耗,降低噪音干扰,是解决我国能源、资源短缺困境的最直接的方法。我国节能建筑设计技术远远达不到发达国家的水平,因此更要积极探索,利用现有的技术条件去建造具有中国特色、适合中国国情的绿色建筑,作为建筑设计人员,要熟悉建筑中的光环境、声环境、空气环境、水环境、热能环境等,并严格按绿色标准来进行设计,这样方能设计出具有真正意义的节能建筑。
参考文献:
[1] 曾华. 绿色建筑设计要素[J]. 江西化工, 2010(13).
[2] 苏西萌. 建筑设计中的节能与减噪[J]. 节能环保, 2011, (7):157.
[3] 张振利. 浅析规划设计中的建筑节能[J]. 山西建筑, 2009,35(14): 206-207.
[4] 唐世举,盛明春. 节能建筑设计与高新技术应用[J]. 山西建筑,2011, 37(03).
[5] 刘建荣,翁季主编. 《建筑构造(下册)》(第四版) [M]. 北京:中国建筑工业出版社,2008.