摘 要:本文针对现有居住建筑对能源浪费的现状,从建筑设计与建筑技术两个方面,探讨建筑节能设计方法和节能改造措施,为建筑师设计节能建筑提供理论依据,让新世纪的建筑走可持续发展之路。
1. 前言
可持续发展是指“既满足当代人需要的同时,又不危及后代人满足其需求的能力构成危害的发展。可持续发展理论的提出使建筑理论领域出现了重大变革,可持续发展建筑的明显特征是能源的低消耗。强调有效、有节制的利用不可再生资源,能源的永续利用是可持续发展的重要标志。在众多的能源资源中,太阳能是可再生的绿色能源。建筑优化利用太阳能,遵循3R的设计原则,是建筑节能的一个重要发展方向。上个世纪末东南亚一些国家的建筑师创造了大量新型“贫民化”的建筑,利用建筑自身条件解决建筑对能源的需求,实行一种“自给自足”的能源供需,开创了居住建筑节能的先河。从此,可持续发展对各国建筑师提出了更高的要求,如何设计节能型建筑是当代建筑师面临的主要课题。
2. 节能型材料与技术应用
2.1 外墙保温技术及节能材料
在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大的份额。墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要环节,发展外墙保温技术及节能材料是建筑节能的主要实现方式。节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术,外保温与内保温相比其技术合理,有明显的优越性,使用同样规格,同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温适用范围广,技术含量高。目前,比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:(1)外挂式保温。外挂的保温材料有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板等。该技术是采用黏结砂浆和专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后,抹玻璃纤维网形成保护层,最后加做装饰面。(2)聚苯板与墙体一次浇筑成型。该技术是在砼框剪结构中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体砼外侧,然后浇注砼。该技术解决了外挂式外保温的主要问题。(3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温。将废弃的聚苯乙烯加工粉碎成为0.5~4mm的颗粒,做轻集料浆。该技术包含保温层、抗裂保护层和抗渗保护层,这种做法是目前被广泛认可的外墙保温技术。
2.2 屋面保温与材料选择
建筑屋面的传热损失在建筑维护结构的传热损失中约占9%且对居住环境的舒适影响很大,因此加强屋面的保温隔热性能是建筑节能,也是改善顶层居住环境的一个重要措施。传统的屋面保温技术不仅保温性能差、热量损失多,而且施工困难,搬运慢,需要做隔气层、排气孔,施工工期长,施工条件苛刻,屋顶结构负荷较大,容易老化,到一定时候就要翻修。倒置式屋面是一种新型的节能型的屋面保温防水形式,随着材料科学的发展,挤塑聚苯乙烯等新型材料的发展应用,终于使倒置式屋面的设计应用提供了材料基础。倒置式屋面与普通屋面相比较,主要有如下优点:构造简单,避免浪费。不必设置屋面排气系统,防水层受到保护,避免了热应力,紫外线,以及其他因素对防水层的破坏。出色的抗湿性能,使其有长期稳定的保温隔热性能,与抗压性能。如采用挤塑聚苯保温板,能保持较长久的保温隔热功能,持久性与建筑物的寿命等同,憎水性保温材料可以用电热丝或其他常规工具切割加工,施工快捷方便。
2.3太阳能新技术的应用
太阳能这个能源紧张的时代,节能意义重大,随着国家节能政策的出台,各种节能措施相继得以应用。如果建筑节能不利用无处不在、清洁无污染的太阳能,实在是一个巨大的浪费。太阳能集热技术发展到今天,无论在技术上的集热效率方面,还是商业上的性价比方面,都以具备了大规模推广使用的条件。但要达到与住宅建筑一体化,在安装形式、安全性、寿命及建筑物的协调美观方面,还需进一步改进,具体讲从以下几个方面:集热器必须作为建筑物的一部分,二者在美学效果上有机结合。集热器寿命不小于建筑物寿命,至少在一定的维护下能达到此寿命。贮水箱与集热器宜分体安装,强制循环,减少对建筑物本体的依赖,扩大其利用范围。集热器应代替部分常规材料,降低总体造价。
3 从技术方面加强节能建筑构造设计
3.1 屋面构造设计
围护结构节能设计中,屋面由于直接受太阳辐射面积大、时间长而成为节能设计的关键部位,又由于屋面其他因素的影响,屋面保温结构不宜选择容重大、导热系数高的材料,以防屋面重量、厚度过大,同时保温材料对防水性能要求较高,因此,节能屋面设计考虑因素较多。传统的屋面做法将防水层置于整个屋面的最外层,如果采用倒置式屋面,保温层放在防水层的外侧-构造形式,这样就减少了黑色防水层对太阳辐射热的吸收和向室内辐射放热,减轻空调的热负荷;由于屋面结构层不直接被太阳辐射,表面温度升降幅度也比较小。不过倒置式屋面对保温材料要求较高,目前主要采用不吸水的挤塑聚苯板做保温层;其次蓄水屋顶也具有一定的节能作用,蓄水屋顶是在平屋顶上蓄一定厚度的水层,利用水的比热大的优势,作为隔热材料,蓄水屋顶不仅在气候干热、白天多风地区是非常有效的隔热形式,在湿热地区效果也很明显。
3.2 墙体设计
建筑外墙是建筑室内空间的“外衣”,是室内外空间的一道屏蔽,墙体的面积和构造设计决定室内的小气候,因此,建筑外墙设计是建筑节能设计的一个重要组成部分;节能建筑墙体设计主要从墙体构造设计和材料选择方面着手,提高墙体的热工性能,达到隔热、保湿的目的。传统的建筑保温以采用厚重、密实的围护结构为主,此结构热工性能稳定,蓄热能力强,持续供暖时室内热损失小,对于间隙供暖的房间能维持室内空气温度稳定。但随着建筑保温材料的发展,具有自重轻、占用建筑面积小的新型保温材料被广泛应用。在研究建筑节能墙体设计过程中,对新型节能墙体的研究重点在材料的选择和构造做法上。目前,节能型墙体基本上采用复合外墙,少数采用单一材料外墙。复合外墙主要有内保温复合外墙、保温材料夹心复合、外保温复合外墙#种做法。
4 结束语
建筑节能是一项系统工程,需要配套的工程技术措施,如建筑材料、建筑设计、施工及物业管理、政策法规。其次是建筑师要树立可持续发展的意识,设计时更多关注建筑节能问题,使人们能重新回到自然界这个人类最基本的生存环境中,充分利用自然资源、经济手段、科学技术和社会力量,精心营造宜人的人居环境,以实现人、自然、社会的和谐共生,最终达到建筑的可持续发展。
参考资料
1.建筑技术及设计.中国建筑技术研究.2000.10
2.苏春生.城市人居环境的可持续发展与建筑节能
