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摘要:随着我国城市建设的发展,民用公共建筑的增长速度非常快,在这种情况下,其高密度能源消耗将导致民用建筑能耗急剧增加。因此必须高度重视建筑能耗问题,积极探索一条不同于世界上其他发达国家的节能途径,在满足社会发展和人民生活水平不断提高的前提下,大幅度降低建筑能耗,实现城市建设的可持续发展,在满足对民用公共建筑数量和质量的需求不断增长的同时,减缓建筑能耗的增长速度。
关键词:民用公共建筑;节能设计;实例分析
1.民用公共建筑节能设计的必要性
建筑在我国分为工业建筑和民用建筑。工业建筑本身能耗不大,所以国家还未对工业建筑作出节能方面的要求。民用建筑又分为两大类:居住建筑和公共建筑。而对于民用公共建筑而言,虽然其呈现出十分快速的增长态势,但是其在整体建筑中所占的面积比例并不大。而民用公共建筑的能耗结构上来讲,其耗能是相当大的,另一方面,由于公共建筑有区别一般单户建筑的整体规模优势,如果采用合适的节能设计措施,民用公共建筑的节能潜力是非常大的,所以有必要对民用公共建筑的节能设计进行研究。
2.民用公共建筑节能设计要点
2.1基地的选址
基地的选择需考虑其方位、风速、风向、地表结构、植被、土壤、水体等因素的综合影响。当然,在城市中扮演重要角色的公共建筑在基地选择时,要服从整个城市规划的宏观控制。这就有可能使建筑基地周围环境不太理想。但是,为了减少建筑在建造和使用过程中的资源消耗,我们仍需计算资源利用的程度和对现有自然系统干扰的程度。好的规划设计应尽量减小对现有自然系统的干扰。并且,在基地选择时,应尽量利用现有的公共设施管网。在与市政设施联系时,应尽量减少与电力、给排水、燃气管线等市政设施的连接长度。
2.2充分利用太阳能
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源,它为我们提供光和热量。人类生存、身心健康、营养、工作效率均与太阳有着密切的联系。在寒冷地区,人们需获得更多的太阳能。对于太阳能资源较为丰富的地区,还可以采用主动式利用太阳能的方式,以减少对常规能源的利用。因此,太阳辐射对建筑节能有着十分重要的意义。在进行建筑总体规划设计时,应使建筑充分利用太阳能。如建筑基地的选择应在向阳的地段上;选择合理的建筑间距,使设计的建筑不被其他建筑物遮挡;争取好的朝向,使建筑物能充分利用太阳辐射热。当然,选定建筑物朝向时,应综合考虑主导风向对建筑物冬季热损耗和夏季自然通风的影响。
2.3防晒墙体措施
如何防止西晒是公共建筑节能设计的一个重要方面。当然,可以采用遮阳的方式防止西晒。但有时候由于经济原因及围护结构形式方面的限制,往往难以应用或应用效果不佳。这时可以应用缓冲层的概念,即在建筑西侧设置防晒墙。这样,在夏季其可以有效的阻挡太阳光的直射,并且防晒墙与建筑之间的空隙能够形成烟囱效应,起到拔风作用,从而有利于建筑西侧的自然通风。防晒墙离开建筑一段距离,还可以保证建筑西侧室内空间的自然采光。在北方的冬季,其还能阻挡西北风的侵袭。并且,由于采用了混凝土材料,防晒墙具有较好的蓄热性,在阳光照度好的时候,其蓄积热量,在建筑西侧形成一个热保护层,可以有效缓解外部气温对室内环境的影响。防晒墙的工作原理与双层玻璃幕墙的工作原理很相似,可以这样说,防晒墙是双层玻璃幕墙的变体,但它较双层玻璃幕墙更为经济。
2.4多功能遮阳构件
遮阳构件已不仅仅只是单一遮阳功能的构件,而是与通风、太阳能的利用等结合在一起的多功能构件。在双层玻璃幕墙中应用遮阳技术,不仅起到遮阳作用,还对改善和提高玻璃幕墙的隔热性能及节约能源消耗方面具有积极意义。另外,若将遮阳构件与太阳能光电和光热转换板相结合,不仅可以避免遮阳构件由于自身吸热而导致的温度升高和热传递等问题,还可以巧妙地将吸收的热量转换成对建筑有用的能源加以利用,这也是建筑遮阳构件符合多功能发展的方向。
2.5地面保温
对于没有地下室的公共建筑来说,由于地面下土壤温度的变化比室外空气要小很多,其冬季地面散热最大的部分是靠近外墙的地面,其宽度一般为0.5m~2m,这部分要采取适当的保温措施。对于有地下室的公共建筑,若地下室为采暖空间,则对地下室外墙及地面采取保温措施;若地下室为非采暖空间,则对首层地面也就是地下室顶板采取保温措施,通常做法是在地下室顶板下面填充保温材料,并同时在地下室混凝土地坪和地基与土壤之间铺设一定厚度的刚性或半刚性的保温材料。
3.某商办综合楼建筑节能设计实例探析
本项目为一栋五层的商办综合楼,总建筑面积6876.04m2,占地面积938.10m2。本建筑一、二层为商业及办公管理用房,三~五层为办公区,地下一层为汽车库。规划防护绿地面积1439.8m2,规划防护道路面积61.5m2。
本商办综合楼改善建筑室内热环境的主要措施是合理地改善围护结构的保温性能,采用外墙自保温的节能系统来设计。建筑外墙采用240mm厚保温块(蒸压轻质砂加气混凝土砌块),20mm厚M5混合砂浆砌筑,燃烧等级:A级,外墙传热系数为0.89W/(m2?K)。
在建筑围护结构中,门窗是影响建筑室内热环境和节约建筑能耗的主要因素。根据检测,门窗能耗约为建筑墙体的4倍,建筑屋面的5倍,约占建筑围护结构总能耗的40%~50%。因此增强门窗的保温隔热性能,减少门窗能耗是提高建筑节能水平的重要环节。本商办综合楼的外窗采用:断热铝合金中空玻璃窗(6LOW-E+12A+6透明),自身遮阳系数0.50,传热系数为2.7W/(m2?K)。屋面天窗采用:断热铝合金中空玻璃窗(6+0.76+6夹胶LOW-E+12A+6透明),自身遮阳系数0.40,传热系数为2.7W/(m2?K)。
楼板和地面的保温是容易被人们忽视的问题,实践证明楼地板如不加保温处理,则不仅增加采暖能耗,而且冬季会因地面温度过低,严重影响人们的身体健康。此栋建筑底部自然通风的架空楼板:45mm厚岩棉板,燃烧等级:A级,传热系数为0.92W/(m2?K)。非独立的封闭式汽车库与相邻功能房间的楼板:20mm厚无机保温砂浆(主楼范围地下室顶板板底),燃烧等级:A级,传热系数为1.77W/(m2?K)。地下室外墙:50mm厚膨胀聚苯板(地下室外墙外侧),燃烧等级:B2级,墙体热阻为1.39(m2?K)/W。
结论:该建筑的各能耗指标均已达到标准要求,符合相关规范标准,因此该建筑物的节能设计已达到节能要求。
结束语:总之,在目前节能减排的倡导下,公共建筑的节能设计或改造成为城市发展研究的关键点之一。需要强调的是,公共建筑节能设计并不是独立地设计建造绿色节能型建筑,而是在普遍的建筑中,在经济、环境允许的条件下,有意识地尽可能多地采用节能部分设计,降低能源消耗速度,优化人居环境,推动城市的可持续发展。
参考文献
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[2]靖自祥.浅析绿色公共建筑节能设计[J].建筑?建材?装饰.2016.
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