刍议节能型建筑规划设计
关键词:节能,生态,规划设计
1前言
随着世界能源危机的日渐蔓延,我国建筑行业在发展中也明显意识到节能的重要性,并且积极加强了对于节能建筑规划和设计研究。这其中方案设计阶段的生态节能是建筑节能的关键。如今我国建筑正处在由数量向质量转变的重要时刻,建设生态节能是建筑品质提高的重要标志,也是中国建筑业转向可持续发展的重要切入点,因此建设生态节能住宅是 21 世纪中国建筑的发展目标。
2 生态节能建筑的概念
生态节能建筑是根据自然环境,综合运用生态学、建筑学,并遵循气候特点设计的一种节能方法,在保证舒适、健康的室内外热环境基础上,从人、建筑、自然所构成的整体环境出发,对建筑规划设计和单体设计,采取科学有效的节能措施,最大限度地减少建筑对能源的需求,使建筑与环境之间成为一个有机的低能耗建筑。生态节能建筑具有节能和利用再生资源的典型特征。节能原理是通过技术措施减少能源消耗,提高能源利用效率,并充分利用可再生资源,包括太阳能、地热能等,减少对于不可再生资源的依赖。
3 生态节能建筑的规划设计
3.1生态节能设计原则
首先注意与自然环境的结合和协作,使人的行为与自然环境的发展取得同等地位,这是生态节能设计的最基本内涵。善于因地制宜地利用一切可以利用的因素和高效地利用自然资源。以及重视自然生态环境的特点和规律,确定“整体和生态优先”的原则,加强自然环境的利用。还要注重生态建筑的地方性。
3.2生态节能设计
根据上述原则,建筑规划应有利于冬季利用日照并避开主导风向和夏季自然通风,这就需要深入研究以下要素,减少室内热环境质量对设备的过分依赖。
3.2.1气候特征
我国居住建筑根据气候特点的不同,将全国划分为五个气候区。各个区域气候条件差别非常大,要求在北方地区节能设计的重点是冬季保温,南方地区主要是夏季隔热,而中间则是冬冷夏热地区。现有建筑较少采暖设备,靠空调改善热环境,能源消耗大。因此在进行节能设计时要区别对待各地区的不同气候条件,充分利用太阳能、风能等自然因素,最大化利用区域气候的潜在优势。
3.2.2建筑选址
建筑基地宜选在有良好日照和自然通风条件的地块。不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹地等处,因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。另外在临近大水面等条件下,可能形成特殊的热微气候。
坡地对建筑节能的影响,主要是日照得热和通风两个方面,效果因坡向和坡度大小而不同。若坡向为南向或接近南向,则利于冬季太阳得热,提高容积率。若坡向与夏季主导风向一致(60°范围内),则利于夏季的自然通风。若坡向为北向或接近北向,为减少建筑物之间对日照的遮挡,建筑宜以点式为主。
3.2.3建筑群布局
建筑群的平面布局,可以通过以下建筑手法改善日照条件:①多排多列楼栋布局中,宜采用错列式、斜列式及自由式等形式,利用山墙空隙争取日照,不宜采用不利于自然通风的周边式和并列式布局;②条形建筑采用错位布局,利用山墙间隙提高日照水平;③当南北与东西向建筑围合时,只要组合得当,也有利于争取较长日照;④点、条组合布局时,应将点式建筑错位后布置在朝向较好位置,条式布置其后,利用山墙争取日照;⑤冬季严寒地区,可利用组团建筑的布局,封闭西北向,使得建筑群的组合避开不利风向,建立气候防护单元体系。
建筑群的竖向布局,避开不利风向,减少冷空气对建筑的渗透是建筑群竖向布局的重点。主要避风手段有:①利用建筑组合将较高层建筑背向冬季寒流风向,减少寒风对中、低层建筑和庭院的影响;②设置防风墙、板以及防风林带之类的风障设施;③当低层与高层建筑布局时,应避免局部疾风入侵时形成风流旋风洞和风槽也有同样的特点。
3.2.4建筑朝向与通风
我国大部分地区正东向或正西向的房屋同正南的房屋相相比,全年综合耗电量约增加 20%。因此南北朝向是最有利的建筑朝向。朝向的选择还要受其他因素的制约,若以正南向垂直墙面所获日照强度为 100%,偏东西±15°为±30°为 88%,则认为生态节能建筑的朝向偏角在 15 之内时,都属于好朝向。在实际运用中,还须进一步核对季节主导风向。因此,应避免建筑长轴垂直于夏季主导风向(即风向入射为零度)。所以规划朝向应与夏季主导风向形成一个角度,最好控制在 30°~60°之间。
3.2.5 建筑间距和建筑密度
建筑间距是指一年中太阳高度角最小的冬至日为其准点,满足北向底层房间获得照时南北房之间的外墙间距。在实际设计中不宜只为满足日照间距而选择不利朝向,牺牲日照质量。必须研究在保证节能效益的前提下提高建筑密度。其最直接有效的方法是适当缩短南墙面的日照时间,提高日照质量。此外在建筑单体设计中,还可以采用南高北低的退层设计或斜坡屋顶处理、降低层高等方法有效地缩小建筑间距,提高建筑密度。
3.2.6 绿化和水面
绿化率是生态节能住宅的一个重要指标,要求不低于 35%。绿化系统可有效地改善建筑的热微环境,具备防晒、防尘、调节气候等生态功能。据实测,夏季草地的平均表面温度比沥青地面低 7℃,比混凝土地面低4.4℃。在改善室外空气质量方面,乔木效果最好,灌木次之,草地最差。因此小区绿化在保证绿化率的同时,考虑乔、灌、草相结合,在建筑的东、南、西侧多栽植落叶乔木,以便夏季的遮荫降温,冬季的日照充足。另外在步行道、停车坪等处,可以采用草地砖。
绿化型式除了地面种植外,还有墙面、屋顶、阳台、窗台甚至室内附在墙面,可缓和阳光直射,降低墙面的温度,降温效果可达 3~7℃。对东、西日照的建筑来讲,墙面绿化更具有实际意义。此外对造型呆板、质地粗陋、色何须深暗的建筑起着美化作用。屋顶绿化,具有保温隔热节能作用,是值得推广应用的节能措施。在隔热上除了土壤的隔热效果外,由于植物的蒸腾作用和绿荫效果,能够发挥很高的隔热效果外,由于植物的蒸腾作用和绿荫效果,能够发挥很高的隔热效果;在保温上由于绿化屋顶结构的热化,具有使绿化保持持续性的较好效果。
4可再生能源规划设计
可再生能源是可循环利用的清洁能源,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源。因此,在生态节能规划设计中,除了考虑减少建筑能源散失外,还要充分考虑利用太阳能、地热能等可再生能源。
4.1 中水系统
节水是生态节能住宅规划设计一个很重要的内容。在节水方面,要充分考虑废水利用的问题:一是雨水利用,建筑物屋面和地面的雨水经过收集、处理、储存、回用等过程,可以归入中水系统;二是一般的生活用水经过简单处理后,也可以归入水系统。中水可重复使用于冲厕、绿化浇灌、洗车等需求,提高了水资源的利用率,有效降低生活成本。
4.2 地热能应用
地源热泵以大地为热源和热汇,通过埋入地下的换热器与大地进行冷热交换,减少空调系统对地面空气的热,且不向外排放废气、废水、废渣,是一种理想的“生态节能技术”。与地面上的环境相比,地热源温度较为恒定,可以分别在夏冬两提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。在冬季,地源热泵将大地中的低位热能提高向建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相当,冷暖负荷基本相同,用同一系统,可以充分发挥地下蓄能的作用。
4.3太阳能利用
生态节能建筑的太阳能应用主要是通过被动式太阳能设计方式进行,主要有:直接受益式,即利用阳光透过窗户照入室内并设置一定的贮热,调整室内的温度;对流环路式,是将建筑围合体设计成“双星系统”,通过向最侧开口部分玻璃后的空气层在太阳能作用下形成热循环,整体性地加热住宅外壁;蓄热墙式,主要由混凝土、空气层、密闭玻璃部分组成了太阳能“空气加热器”;附加日光间,是结合封闭阳台,设置物理、政策法夫等多个专业领域,需要多个行业部门协同行动下才能实现。况且我国占地面积大,自然资源与能源的储备和环境生态状况也不一样,各地区有明显的地域差异与特点,因此建筑生态节能的设计需要各部门的配合,不能采用一个模式、一个标准。如今国家的建筑节能设计标准已经开始实施,一些相应的地方法规也相继制定,开发商和建筑师也应及时强化生态节能意识,会同政府职能部门、材料研发商等,大胆创新,积极实践,将生态技术和建筑节能科学运用到188金宝博手机版app中,达到充分提高能源利用率。
5 结束语
总体来说,我国节能建筑的规划和设计的主体上呈现出全方位、立体化的发展趋势,建筑规划应结合当地的气候和场地因素,充分利用以自然采光通风为主的生态环境,同时,尽可能利用可再生能源的潜力,综合性的进行节能规划设计,从而形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。