(精品)建筑節(jié)能精品 淺談建筑節(jié)能的重要性及建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì))

淺談建筑節(jié)能的重要性及建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)建筑節(jié)能有利于從根本上促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用,緩解我國能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾;有利于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展;有利于長遠(yuǎn)的保障國家能源安全、保護(hù)環(huán)境、提高人民群眾生活質(zhì)量、貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀。建筑設(shè)計(jì)是其中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。本文從建筑節(jié)能的基礎(chǔ)出發(fā),對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了探索。一、建筑節(jié)能的重要性 目前世界范圍內(nèi)石油、煤炭、天然氣三種傳統(tǒng)能源日趨枯竭,人類將不得不轉(zhuǎn)向成本較高的生物能、水利、地?zé)帷L(fēng)力、太陽能、核能,而我國的能源問題更加嚴(yán)重。 我國能源發(fā)展主要存在四大問題:人均能源擁有量低、儲(chǔ)備量低;能源結(jié)構(gòu)依然以煤為主,約占75%,全國年耗煤量已超過13億t;能源資源分布不均,主要表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)能源短缺和農(nóng)村商業(yè)能源供應(yīng)不足,造成北煤南運(yùn)、西氣東送、西電東送;能源利用效率低,能源終端利用效率僅為33%,比發(fā)達(dá)國家低10%。 隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,我國的建筑能耗逐年大幅度上升,已達(dá)全社會(huì)能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%,建筑總能耗已達(dá)全國能源總消耗量的45%。我國現(xiàn)有建筑面積為400多億m2,絕大部分為高能耗建筑,且每年新建建筑近20億m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果繼續(xù)執(zhí)行節(jié)能水平較低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),將留下很重的能耗負(fù)擔(dān)和治理困難。龐大的建筑能耗,已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)擔(dān)。因此建筑行業(yè)全面節(jié)能勢在必行。 二、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一些方法(一)整體及外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計(jì) 建筑整體及外部環(huán)境設(shè)計(jì)是在分析建筑周圍氣候環(huán)境條件的基礎(chǔ)上,通過選址、規(guī)劃、外部環(huán)境和體型朝向等設(shè)計(jì),使建筑獲得一個(gè)良好的外部微氣候環(huán)境,達(dá)到節(jié)能的目的。 1合理選址 建筑選址主要是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土質(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設(shè)計(jì)中,既要使建筑在其整個(gè)生命周期中保持適宜的微氣候環(huán)境,為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件,同時(shí)又要不破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡。 2合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì) 在建筑位址確定之后,應(yīng)研究其微氣候特征。根據(jù)建筑功能的需求,應(yīng)通過合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)來改善既有的微氣候環(huán)境,創(chuàng)造建筑節(jié)能的有利環(huán)境,主要方法為:在建筑周圍布置樹木、植被,既能有效地遮擋風(fēng)沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪;創(chuàng)造人工自然環(huán)境,如在建筑附近設(shè)置水面,利用水來平衡環(huán)境溫度、降風(fēng)沙及收集雨水等。 3合理的規(guī)劃和體型設(shè)計(jì) 合理的建筑規(guī)劃和體型設(shè)計(jì)能有效地適應(yīng)惡劣的微氣候環(huán)境。它包括對(duì)建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面,圓錐形屋頂能有效地適應(yīng)草原的惡劣氣候,起到減少建筑的散熱面積、抵抗風(fēng)沙的效果;對(duì)于沿海濕熱地區(qū),引入自然通風(fēng)對(duì)節(jié)能非常重要,在規(guī)劃布局上,可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓,即使在無風(fēng)時(shí)也能形成通風(fēng),在建筑體型設(shè)計(jì)上形成風(fēng)洞,使自然風(fēng)在其中回旋,得到良好的通風(fēng)效果,從而達(dá)到節(jié)能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向,夏季能利用自然通風(fēng)并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮多方面的因素,建筑受到社會(huì)歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時(shí)滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的,因此,只能權(quán)衡各個(gè)因素之間的得失,找到一個(gè)平衡點(diǎn),選擇出適合這一地區(qū)氣候環(huán)境的最佳朝向和較好朝向。（二)單體的節(jié)能設(shè)計(jì) 單體的節(jié)能設(shè)計(jì),主要是通過對(duì)建筑各部分的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)、建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計(jì),以及一些新型建筑節(jié)能材料和設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇等,來更好地利用既有的建筑外部氣候環(huán)境條件,以達(dá)到節(jié)能和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。 1、建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì) 建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì),主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分功能的同時(shí),通過對(duì)各部位(屋頂、樓板、墻體、門窗等)的造型、結(jié)構(gòu)、材料等方面加以進(jìn)一步設(shè)計(jì),充分利用建筑外部氣候環(huán)境條件,達(dá)到節(jié)能和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。 2、合理的建筑空間設(shè)計(jì) 合理的空間設(shè)計(jì)是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下,對(duì)建筑空間進(jìn)行合理分隔(平面分隔和豎向分隔),以改善室內(nèi)保溫、通風(fēng)、采光等微氣候條件,達(dá)到節(jié)能目的。 3、選用建筑節(jié)能材料 合理選用建筑節(jié)能材料也是全面建筑節(jié)能的一個(gè)重要方面。建筑材料的選擇應(yīng)遵循健康、高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的原則。一方面,隨著科技的發(fā)展,大量的新型高效材料不斷被研制并應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中去,更好地起到節(jié)能效果。如新型保溫材料、防水材料在墻體屋頂中的應(yīng)用,達(dá)到了更好的保溫防潮效果;新型透光隔熱玻璃(如Low-E玻璃等)在門窗中的應(yīng)用,起到了更好的透光隔熱效果;采用可調(diào)節(jié)的鋁材遮陽板,達(dá)到遮陽的目的。 三、下面舉一些建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的例子：1.舒適節(jié)能的暖通空調(diào)、通風(fēng)與照明系統(tǒng)實(shí)例一：英國BRE辦公樓建筑英國BRE辦公樓建筑正面安設(shè)有智能型太陽能集成系統(tǒng)，外置百葉窗，使用者可自己調(diào)節(jié)百葉，管理系統(tǒng)完全自動(dòng)控制。此系統(tǒng)最大限度地減少眩光和夏季太陽熱量，同時(shí)不限制日光進(jìn)入室內(nèi)，還能見到室外景色。太陽能集成系統(tǒng)還為建筑的冬季采暖提供熱源，大大降低了采暖能耗。在建筑背面，設(shè)計(jì)有太陽能風(fēng)道，室內(nèi)設(shè)計(jì)有通風(fēng)吊頂，太陽的熱量溫暖了風(fēng)道里的空氣，使熱空氣由于“煙囪效應(yīng)”而上升，帶動(dòng)在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生自然通風(fēng)。風(fēng)量的大小，可以根據(jù)窗口及吊頂通風(fēng)道開啟的大小來掌握，窗口及通風(fēng)道的開啟均由使用者用遙控器控制。太陽能光伏電池板和太陽能集熱板產(chǎn)生的能源，也直接為室內(nèi)照明服務(wù)。此建筑的供熱及制冷系統(tǒng)、恒溫控制均安置在地板下面，除太陽能集熱裝置外，還有地源熱泵為室內(nèi)以及大型會(huì)議中心提供采暖及制冷需求，當(dāng)然，地下水還有回灌功能。實(shí)例二：英國智能綠色住宅示范建筑英國BRE內(nèi)的一座智能綠色住宅，突出的一點(diǎn)是在房屋南面的太陽房。太陽房利用坡屋面，將建筑的整個(gè)南面包容在內(nèi)，其立面設(shè)計(jì)有外門供人出入。屋面部分有太陽能光伏采集裝置，為室內(nèi)采暖和采光提供能源；中間部分為室內(nèi)采光提供照明，又可以在倫敦多雨的季節(jié)提供“室外”活動(dòng)空間，這里還種植了多種花木，除四季觀賞外，還為人們提供有濕度調(diào)節(jié)作用的舒適環(huán)境。太陽房在冬季為居住其間的人們提供“戶外”活動(dòng)的同時(shí)，還有保溫作用，等于建筑物又多了一層外保溫；在夏季，還可避免太陽直曬，在太陽房上設(shè)置的智能型遮陽簾，可根據(jù)陽光的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽幅度，節(jié)省采暖及制冷能耗。實(shí)例三：美國匹茲堡CCI綠色節(jié)能建筑匹茲堡CCI綠色節(jié)能建筑的天窗采光，是在室內(nèi)中央部位設(shè)計(jì)有采光井，采光井貫穿建筑內(nèi)部所有的三層，建筑物內(nèi)部使用玻璃隔斷和開敞式辦公室，室內(nèi)人員與窗戶的最遠(yuǎn)距離不超過6.5米，在自然光線下，可通過外窗和內(nèi)部天井采光，不需照明設(shè)備。外窗設(shè)有可調(diào)式百葉窗，室內(nèi)人員可根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)百葉窗采光或遮陽。2.舊建材在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的再利用 實(shí)例：美國匹茲堡節(jié)約資源顧問中心（簡稱CCI） 美國CCI中心是匹茲堡重要的綠色建筑，是當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展計(jì)劃的典型，也是一座既有公共建筑節(jié)能改造的實(shí)例。 建筑物坐落在匹茲堡老區(qū)南部，這里交通便利，社區(qū)服務(wù)設(shè)施齊全。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展原則，CCI改建了19世紀(jì)建造的三層磚石建筑，改造時(shí)保留了原來的石砌結(jié)構(gòu)。盡量減少拆除既有建筑的廢料，并充分利用拆下的材料改建時(shí)再用。建筑未拆除的石砌結(jié)構(gòu)外面又增加了保溫層，使用了加氣混凝土和利于環(huán)保的密實(shí)的纖維板。 屋頂采用了有利于環(huán)保的農(nóng)副產(chǎn)品制成的板材。這些板材是用麥草定向編束并擠壓密制成的結(jié)構(gòu)保溫板，材料可以再生，又增加了屋面的保溫厚度。使用秸桿類農(nóng)副產(chǎn)品加工成建筑物的保溫隔熱材料，是國外保溫材料的特色。 內(nèi)墻依然使用拆下的舊磚加厚并作為新面層的素磚裝飾。經(jīng)測試，墻體、吊頂和屋面系統(tǒng)的熱阻分別為R24、R38和R70，滿足當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐墓?jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求。 室內(nèi)的木質(zhì)門窗是舊建筑拆下的，門窗貼面、窗玻璃采用的也是重復(fù)使用的木料，用環(huán)保型水基涂料涂刷后，光亮如新。 3.除了以上的一些實(shí)例之外，今年世博會(huì)的建筑節(jié)能技術(shù)也讓世博場館更加“綠色”。本次的世博會(huì)建筑節(jié)能技術(shù)融入了世界最新、最流行的節(jié)能環(huán)保理念，如雨水回收利用、太陽能風(fēng)能提供電力、江水和地?zé)嶙鳛榭照{(diào)動(dòng)力源、墻體保溫隔熱等等新技術(shù)。在世博園區(qū)內(nèi)，場館建筑使用的節(jié)能環(huán)保技術(shù)可謂五花八門。一些場館利用最傳統(tǒng)的建筑方式，在材質(zhì)和空間利用上做文章，還有的運(yùn)用最新的材料學(xué)技術(shù)、環(huán)境控制技術(shù)讓建筑自身可以呼吸。如下面一些例子：（1）、 世博文化中心世博文化中心（使用南玻低輻射節(jié)能中空玻璃，3000平米）上海世博文化中心，是世界一流水準(zhǔn)的現(xiàn)代文化演藝綜合場館；集綜合演藝、藝術(shù)展示、時(shí)尚娛樂于一體的文化集聚中心區(qū)。世博期間，世博園區(qū)將上演約2萬場世界各地文化演藝活動(dòng)，世博文化中心將承擔(dān)其中的大型演出和活動(dòng)。同時(shí)，中心著眼于長遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展，3000平米低碳節(jié)能玻璃的應(yīng)用完美體現(xiàn)了其可持續(xù)性，使其成為“上海文化娛樂的新地標(biāo)”及“永不落幕的城市舞臺(tái)”。比利時(shí)展館（使用南玻低輻射節(jié)能中空玻璃，1200平米）（2）、比利時(shí)展館比利時(shí)展館主體將采用“腦細(xì)胞”的結(jié)構(gòu)。據(jù)悉，“腦細(xì)胞”同時(shí)寓意比利時(shí)作為歐洲三大傳統(tǒng)文化拉丁、日耳曼和盎格魯-撒克遜文化的匯聚地和交匯點(diǎn)所扮演的重要角色。（3）、 世博中心：作為中國公共建筑節(jié)能科技的典范，世博中心創(chuàng)造性地解決了國內(nèi)外大型公共建筑節(jié)能、環(huán)保和減排的世界性難題，在綠色建筑的專項(xiàng)技術(shù)研究、應(yīng)用、創(chuàng)新和集成方面，世博中心擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，標(biāo)志著中國在大型公共建筑的綠色低碳建筑技術(shù)集成方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。世博中心建設(shè)過程中采用大量節(jié)能技術(shù)。外立面石材和玻璃幕墻實(shí)現(xiàn)了自然通風(fēng)和采光，屋頂太陽能總裝機(jī)容量達(dá)1.0兆瓦，還采用了LED照明、江水源、冰蓄冷、水蓄冷和雨水收集等多項(xiàng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)。（4）、 芬蘭館：芬蘭館設(shè)計(jì)成冰川時(shí)代的“冰壺”模樣，是一座100的綠色建筑，外立面首次全部采用生態(tài)回收材料，由塑料、泡沫和紙張構(gòu)成，完全能回收再利用，絲毫不會(huì)污染環(huán)境。場館外部16米高的紅色帷幕主要由大豆纖維發(fā)酵制成，既能發(fā)電，還能天然降解。這種純天然的蛋白質(zhì)材料，形狀可以隨意塑造，無毒抗磨損，是世界領(lǐng)先的環(huán)保材料。（5）、 美國館作為上海世博會(huì)42個(gè)自建展館的國家之一，美國在世博會(huì)展館建設(shè)上頗費(fèi)了一番心思。世博會(huì)提供了一個(gè)絕佳平臺(tái)，美國將利用這一平臺(tái)展示其對(duì)節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展理念的重視。美國館由加拿大設(shè)計(jì)師克萊夫格勞特公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。據(jù)說，由于美國館位于一個(gè)有總體設(shè)計(jì)的參展園區(qū)內(nèi)，因此設(shè)計(jì)上也必須考慮到周邊環(huán)境。而且，美國展館預(yù)計(jì)每小時(shí)將要接待2500名參觀者，還需要向他們提供全方位的多媒體展示。功率強(qiáng)大的冷卻系統(tǒng)和電子系統(tǒng)意味著展館將是一個(gè)高能耗的建筑，但建筑師們運(yùn)用了多種手段來降低展館能耗、確保建筑環(huán)保，將它對(duì)周邊環(huán)境的負(fù)面影響降到最低。在建設(shè)上，展館采用了先進(jìn)的垃圾處理系統(tǒng)，盡可能多地實(shí)現(xiàn)垃圾回收，降低垃圾丟棄量；盡可能使用可回收材料制成的建材；內(nèi)部裝飾采用環(huán)保材料。除此之外，建筑方還盡可能降低展館建設(shè)對(duì)展區(qū)土地與地下水的影響，在建筑中加入綠地，用植物降低展館的“熱島”效應(yīng)，同時(shí)收集雨水。（6）、西班牙館西班牙館是一座復(fù)古而創(chuàng)新的“藤條籃子”建筑，上海世博會(huì)西班牙總代表哈維爾貢德表示，西班牙館是一座有藝術(shù)性、有吸引力的建筑，建筑材料是最環(huán)保、最傳統(tǒng)的，建筑手段卻是最先進(jìn)、最先鋒的。藤條設(shè)計(jì)是建筑的一種趨勢，在防濕、防火方面都沒有問題。西班牙館外墻都由藤條裝飾，通過鋼結(jié)構(gòu)支架來完成，線條呈流線型。陽光透過藤條的縫隙，灑在展館的內(nèi)部，大大降低了照明能耗。（7）、 世博中國館：“節(jié)能”無處不在世博中國館雄偉壯觀！2010世博會(huì)萬眾矚目，上海世博會(huì)標(biāo)志性建筑、有著“東方之冠”之稱的中國館更是吸引了全世界的目光。繼2008北京奧運(yùn)會(huì)引入“綠色奧運(yùn)”概念后，上海世博會(huì)也圍繞綠色、環(huán)保主題大做文章，中國館當(dāng)然更不例外。作為上海世博會(huì)的“綠色地標(biāo)”，中國館在古典大氣的外部造型下，隱藏著許多環(huán)保新技術(shù)。而這些技術(shù)都是以“節(jié)能”二字為核心要求。首先，中國國家館造型層疊出挑，在夏季上層形成對(duì)下層的自然遮陽，減少了降溫所需的能耗。地區(qū)館外廊為半室外玻璃廊，用被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)為地區(qū)館提供冬季保溫和夏季通風(fēng)。地區(qū)館屋頂“中國館園”還將運(yùn)用生態(tài)農(nóng)業(yè)景觀等技術(shù)措施有效實(shí)現(xiàn)隔熱。在建筑形體的設(shè)計(jì)層面，設(shè)計(jì)者力爭實(shí)現(xiàn)單體建筑自身的減排降耗。所有的窗戶都是使用低耗能的雙層玻璃。此外，中國館的制冰技術(shù)的應(yīng)用將大大降低用電負(fù)荷，建筑的節(jié)能系統(tǒng)將使能耗比傳統(tǒng)模式降低25%以上。其次，中國館在智能化與太陽能設(shè)備應(yīng)用方面也很好的體現(xiàn)了建筑節(jié)能。樓宇自控設(shè)備方面，配備西門子樓宇自控系統(tǒng)的中國館，其能耗預(yù)計(jì)將比傳統(tǒng)同規(guī)模樓宇降低25%，并保證參觀者能享受到和戶外一樣的清新空氣。此外，西門子歐司朗提供的綠色節(jié)能照明產(chǎn)品，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能80%的基礎(chǔ)上，使用壽命可以分別達(dá)到傳統(tǒng)燈泡的15倍和50倍。中國館不僅通風(fēng)性能良好，還采用了許多太陽能技術(shù)。中國館的頂部、外墻上會(huì)裝有太陽能電池，以確保提供強(qiáng)大的能源，有望使中國館實(shí)現(xiàn)照明用電全部自給。在景觀設(shè)計(jì)層面，加入循環(huán)自潔要素。在國家館屋頂上設(shè)計(jì)的雨水收集系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)雨水的循環(huán)利用，利