1 室内耗能现状与节能的必要性
当前我国节能减排任务十分艰巨,而建筑行业占全部能耗的45%左右,节能任务很重。建筑节能工作目前推进效果并不理想,节能水平很低,在全国的320亿存量建筑中,只有1%的节能建筑, 2003年后统计,每年20亿新建建筑中只有5%的节能建筑[1]。
因此,在我国建筑耗能高、节能技术水平却相当低的今天,结合建筑节能技术的室内设计是极为必要的,也是室内设计及装饰业发展的必然趋势。
2 建筑节能与室内装饰设计之间的关系
室内设计是以创造良好的室内空间环境为宗旨,把满足人们在室内进行生产、生活、工作、休息的要求置于首位,所以在室内设计时,要充分考虑使用功能要求,使室内环境合理化、舒适化、科学化;要考虑人们的活动规律,处理好空间关系,空间尺寸,空间比例;合理配置陈设与家具,妥善解决室内通风,采光与照明,注意室内色调的总体效果。室内装饰的目的是为了营造宜人的室内居住和工作环境。要达到这一目的,就要不同程度地利用现代技术设备等手段,消耗能源。节能的目的是为人类创造良性的、可持续发展的自然环境。要大大节约能源,就必须减少耗能设备,并控制设备的使用。而从目前的装饰技术手段来看,如若考虑节能,室内装饰的目的就会因此受到某种程度上的制约,节能技术措施可能会对室内布置、装饰效果、材料的选用等产生某种程度上的限制,制约某些室内空间形式的形成[2]。
当然,节能技术能否恰当应用、节能效率的高低,在某种程度上也会受到室内使用性质与装饰效果的影响。
3 影响室内装饰节能的主要因素
3.1 不利于节能的室内空间设计、室内布置与陈设
室内装饰所营造的环境本应全面体现人的主体性。然而,许多现行室内装饰根本不顾及人的感受以及与周围环境的关系,要么过于强调通透的室内界面,导致室内的保温隔热性能降低;要么采用过于封闭的室内界面,导致室内的通风散热不畅。不切实际地提出过高装饰标准,滥用材料和设备,致使室内环境高能耗、低舒适。
3.2 不利于节能的高能耗、低效率的室内设备
目前,家用、办公、工业和商业领域所采用的空调、照明等电器设备与设施,普遍缺乏针对变化的环境和使用要求的适应性与可调节性,耗能多、能效低。不仅如此,低效率室内设备运行时,释放出大量的副产品———热量、污染物,人们不得不使用另外的降温、除污设备来转化或消除这些废弃物。从而不可避免的增加了能源的消耗量[2]。
3.3 不利于节能的室内装修技术
现代室内装饰非常讲究室内界面的装饰性,却常常忽略技术要素对室内环境的影响。如室内设计中自然光的运用,室内设计与自然通风的结合,生态建筑材料在室内设计中的使用,室内界面装修中节点接缝的密闭性等一系列问题。这样,就导致室内环境所需的环境物理参数得不到保证,要保证室内必要的微气候环境,只好依赖人工设备。
4 室内装饰中的技术性节能措施
解决现代室内装饰中的节能问题,离不开技术手段的支持。据调查:在美国建筑中,应用现有技术的气候敏感设计,可以削弱采暖和供冷能耗的60%,以及照明能量需求的50%以上[3]。可见,利用采光与照明、空气调节与通风、保温与隔热等专业的现代科学技术最新成果,并结合传统节能技术,采取综合的节能技术措施是十分必要的,也是可行的
4.1 采用节能设备,智能化管理,回收再利用能量
4.1.1 新型太阳能集热装置
用于营造室内人工环境设备的能量转化效率的高低,是影响节能效率的关键。目前,很多家用太阳能装置存在较多缺点,如所需照射时间长、水温比较低、容易受到外界自然气候的影响(如阴天、冰雹砸击、冬季爆管)。而最新研发出的新型太阳能集热装置—HSE-TJ太阳能集热蒸汽节能系统,利用光学原理将凸透镜和凹面镜完美结合,完全克服了传统太阳能装置的以上缺点,实现稳定提供高温热水或蒸汽的功能,是一种新型的能源设备。太阳能采集过程中,阳光先经过凸透镜折射,聚焦在集热环上,另外一部分散射光经过凹面镜的反射,也聚焦在集热环上。经过这样两次聚焦,可以充分利用太阳能,集热环上的温度可以达到500℃以上。
自来水经铜管流过高温集热环加热后迅速升温,在太阳辐射强烈时段产生高温蒸汽,在其他时段可以产生高温热水。高温蒸汽可以直接输往用汽场所,热水可以储存在热水箱中或者直接输往用热水场所。在太阳跟踪器的自动控制下,太阳能采集装置的集热面就可以在白天机械地、自动地正对太阳辐射线,保证集热面能始终垂直于太阳辐射线,使太阳能的利用率最高。
4.1.2 能量回收
说到家庭节能,大家往往会想到太阳能热水器等,但是很少有人会想到,沐浴、洗碗等过程流失掉的热水中所蕴含的热能也可以回收。这种节能环保的新技术叫“双向集热技术”,核心技术是自主开发的特殊热能交换器。就是把沐浴后废水中的余热收集进热能交换器中,新的冷水流经热能交换器时,热量传递到水中,温度升高,从而节省把冷水加热过程中消耗的能源,此技术可以让卫浴设备有效节能50%以上。
4.2 利用可再生能源代替矿物能源为室内环境提供能量
室内装饰设计与施工过程中,应采取相应配套措施,优先考虑采用太阳能、风能、水能等这类清洁的、可再生的能源。可再生能源不但可以在室内造成更加洁净和舒适的环境氛围,而且不会对室外环境产生危害,从而间接地实现室内节能和营造室内环境两者之间的良性互动关系。在当今比较前卫的生态实验建筑里,建筑师们积极开发了许多利用水的可能性。水作为能量输送和储存载体。例如在英国康沃尔的零能耗住宅,住宅地下室的水槽被用来储藏热量。而在广州某餐馆设计中,一道别致的水墙既成为建筑新奇的皮肤,也对屏蔽太阳热辐射和降低环境温度起到了决定性作用
4.3 室内装饰中积极采取节能建筑技术措施
4.3.1 阳光照明技术当建筑物进深较大时,仅靠侧窗采光是不能满足内部采光要求的,这就要通过一定的技术手段把太阳光引入房间内部。另外考虑到人体健康等原因,地下建筑也需要天然光的引入,可采取以下技术措施来实现。
(1)采光搁板采光搁板从某种意义上讲是水平放置的导光管,它主要是为解决大进深房间内部的采光而设计的。它的入射口起聚光作用,一般由反射板或棱镜组成,设在窗的顶部,与其相连的传输管道截面为矩形或梯形,内表面具有高反射性的反射膜,这一部分通常设在房间吊顶的内部,尺寸大小可与管线、结构等相配合。为了提高房间内的照度均匀度,在靠近窗口的一段距离内,向下设有出口,而把光的出口开在房间内部,这样就不会使窗附近的照度进一步增加。实验证明,配合侧窗,采光搁板能在一年中大多数时间提供充足(大于100 lx)均匀的光照。若房间开间较大,可并排地布置多套采光搁板系统[4]。
(2)反射高窗反射高窗是在窗的顶部安装一组镜面反射装置。阳光射到反射面上经过一次反射,到达房间内部的天花板,利用天花板的漫反射作用,反射到房间内部。反射高窗可减少直射阳光的进入,充分利用天花板的漫反射作用,使整个房间的照度和照度均匀度均有所提高。太阳高度角随着季节和时间不断变化,而反射面在某个角度只适用于一种光线入射角,当入射角度不恰当时,光线很难被反射到房间内部的天花板,甚至有可能引起眩光,因此反射面的角度一般是可变的。
4.3.2 遮阳技术阳光在带来光明的同时也带了热量,在平均天空条件下,天然光每提供150 lm的照度,就会带入1W的热量。因此在夏季室外温度高的地区,白天太阳辐射强度高,且超出舒适范围的时间,需要设遮阳板或遮阳卷帘。这样既能防止夏季阳光直射而使室内温度过高,同时又能满足室内自然光度的要求。
4.3.3 特种玻璃技术现在的科技进步为设计师提供了更多可选择的玻璃种类,电子玻璃能够根据照射到它表面的光强度自动改变透明度。使用防紫外线胶片制作的光致变色玻璃,可阻挡99%以上的紫外线进入室内,当这种玻璃能在商业规模上取得普及时,遮阳百叶可能就不再需要了。在既有建筑门窗及玻璃幕墙节能改造中,玻璃贴膜被广泛应用。以威尔斯顿系列功能膜为例、,它具有隔热率高、节能环保的特点。与窗帘和百叶窗不同,一层威尔斯顿功能膜相当于30 cm砖墙的隔热效果,阻隔高达50% ~90%可能通过玻璃窗户进入屋内的热量。
实验证明,在室外温度38℃~39℃时,应用威尔斯顿系列功能膜的房间比普通玻璃房间的室内温度低4℃~6℃。威尔斯顿系列功能膜夏天可阻隔50%以上的太阳光辐射热,冬天阻止室内热能散发外流,从而节省开空调或暖气耗电所带来的高额电费,是全球最新一代优质材料。
5 结 语
综上所述,室内节能在整个建筑节能中占有很大比重,室内节能的好坏直接关系到整个建筑节能计划的实施。室内节能是室内环境品质的重要保障,是创造可持续发展人居环境的必要前提。将高能耗的生活方式,通过节能技术和室内设计的综合措施,改变为低能耗的社会消费模式,室内节能的目标就一定能最终得以实现。
当前我国节能减排任务十分艰巨,而建筑行业占全部能耗的45%左右,节能任务很重。建筑节能工作目前推进效果并不理想,节能水平很低,在全国的320亿存量建筑中,只有1%的节能建筑, 2003年后统计,每年20亿新建建筑中只有5%的节能建筑[1]。
因此,在我国建筑耗能高、节能技术水平却相当低的今天,结合建筑节能技术的室内设计是极为必要的,也是室内设计及装饰业发展的必然趋势。
2 建筑节能与室内装饰设计之间的关系
室内设计是以创造良好的室内空间环境为宗旨,把满足人们在室内进行生产、生活、工作、休息的要求置于首位,所以在室内设计时,要充分考虑使用功能要求,使室内环境合理化、舒适化、科学化;要考虑人们的活动规律,处理好空间关系,空间尺寸,空间比例;合理配置陈设与家具,妥善解决室内通风,采光与照明,注意室内色调的总体效果。室内装饰的目的是为了营造宜人的室内居住和工作环境。要达到这一目的,就要不同程度地利用现代技术设备等手段,消耗能源。节能的目的是为人类创造良性的、可持续发展的自然环境。要大大节约能源,就必须减少耗能设备,并控制设备的使用。而从目前的装饰技术手段来看,如若考虑节能,室内装饰的目的就会因此受到某种程度上的制约,节能技术措施可能会对室内布置、装饰效果、材料的选用等产生某种程度上的限制,制约某些室内空间形式的形成[2]。
当然,节能技术能否恰当应用、节能效率的高低,在某种程度上也会受到室内使用性质与装饰效果的影响。
3 影响室内装饰节能的主要因素
3.1 不利于节能的室内空间设计、室内布置与陈设
室内装饰所营造的环境本应全面体现人的主体性。然而,许多现行室内装饰根本不顾及人的感受以及与周围环境的关系,要么过于强调通透的室内界面,导致室内的保温隔热性能降低;要么采用过于封闭的室内界面,导致室内的通风散热不畅。不切实际地提出过高装饰标准,滥用材料和设备,致使室内环境高能耗、低舒适。
3.2 不利于节能的高能耗、低效率的室内设备
目前,家用、办公、工业和商业领域所采用的空调、照明等电器设备与设施,普遍缺乏针对变化的环境和使用要求的适应性与可调节性,耗能多、能效低。不仅如此,低效率室内设备运行时,释放出大量的副产品———热量、污染物,人们不得不使用另外的降温、除污设备来转化或消除这些废弃物。从而不可避免的增加了能源的消耗量[2]。
3.3 不利于节能的室内装修技术
现代室内装饰非常讲究室内界面的装饰性,却常常忽略技术要素对室内环境的影响。如室内设计中自然光的运用,室内设计与自然通风的结合,生态建筑材料在室内设计中的使用,室内界面装修中节点接缝的密闭性等一系列问题。这样,就导致室内环境所需的环境物理参数得不到保证,要保证室内必要的微气候环境,只好依赖人工设备。
4 室内装饰中的技术性节能措施
解决现代室内装饰中的节能问题,离不开技术手段的支持。据调查:在美国建筑中,应用现有技术的气候敏感设计,可以削弱采暖和供冷能耗的60%,以及照明能量需求的50%以上[3]。可见,利用采光与照明、空气调节与通风、保温与隔热等专业的现代科学技术最新成果,并结合传统节能技术,采取综合的节能技术措施是十分必要的,也是可行的
4.1 采用节能设备,智能化管理,回收再利用能量
4.1.1 新型太阳能集热装置
用于营造室内人工环境设备的能量转化效率的高低,是影响节能效率的关键。目前,很多家用太阳能装置存在较多缺点,如所需照射时间长、水温比较低、容易受到外界自然气候的影响(如阴天、冰雹砸击、冬季爆管)。而最新研发出的新型太阳能集热装置—HSE-TJ太阳能集热蒸汽节能系统,利用光学原理将凸透镜和凹面镜完美结合,完全克服了传统太阳能装置的以上缺点,实现稳定提供高温热水或蒸汽的功能,是一种新型的能源设备。太阳能采集过程中,阳光先经过凸透镜折射,聚焦在集热环上,另外一部分散射光经过凹面镜的反射,也聚焦在集热环上。经过这样两次聚焦,可以充分利用太阳能,集热环上的温度可以达到500℃以上。
自来水经铜管流过高温集热环加热后迅速升温,在太阳辐射强烈时段产生高温蒸汽,在其他时段可以产生高温热水。高温蒸汽可以直接输往用汽场所,热水可以储存在热水箱中或者直接输往用热水场所。在太阳跟踪器的自动控制下,太阳能采集装置的集热面就可以在白天机械地、自动地正对太阳辐射线,保证集热面能始终垂直于太阳辐射线,使太阳能的利用率最高。
4.1.2 能量回收
说到家庭节能,大家往往会想到太阳能热水器等,但是很少有人会想到,沐浴、洗碗等过程流失掉的热水中所蕴含的热能也可以回收。这种节能环保的新技术叫“双向集热技术”,核心技术是自主开发的特殊热能交换器。就是把沐浴后废水中的余热收集进热能交换器中,新的冷水流经热能交换器时,热量传递到水中,温度升高,从而节省把冷水加热过程中消耗的能源,此技术可以让卫浴设备有效节能50%以上。
4.2 利用可再生能源代替矿物能源为室内环境提供能量
室内装饰设计与施工过程中,应采取相应配套措施,优先考虑采用太阳能、风能、水能等这类清洁的、可再生的能源。可再生能源不但可以在室内造成更加洁净和舒适的环境氛围,而且不会对室外环境产生危害,从而间接地实现室内节能和营造室内环境两者之间的良性互动关系。在当今比较前卫的生态实验建筑里,建筑师们积极开发了许多利用水的可能性。水作为能量输送和储存载体。例如在英国康沃尔的零能耗住宅,住宅地下室的水槽被用来储藏热量。而在广州某餐馆设计中,一道别致的水墙既成为建筑新奇的皮肤,也对屏蔽太阳热辐射和降低环境温度起到了决定性作用
4.3 室内装饰中积极采取节能建筑技术措施
4.3.1 阳光照明技术当建筑物进深较大时,仅靠侧窗采光是不能满足内部采光要求的,这就要通过一定的技术手段把太阳光引入房间内部。另外考虑到人体健康等原因,地下建筑也需要天然光的引入,可采取以下技术措施来实现。
(1)采光搁板采光搁板从某种意义上讲是水平放置的导光管,它主要是为解决大进深房间内部的采光而设计的。它的入射口起聚光作用,一般由反射板或棱镜组成,设在窗的顶部,与其相连的传输管道截面为矩形或梯形,内表面具有高反射性的反射膜,这一部分通常设在房间吊顶的内部,尺寸大小可与管线、结构等相配合。为了提高房间内的照度均匀度,在靠近窗口的一段距离内,向下设有出口,而把光的出口开在房间内部,这样就不会使窗附近的照度进一步增加。实验证明,配合侧窗,采光搁板能在一年中大多数时间提供充足(大于100 lx)均匀的光照。若房间开间较大,可并排地布置多套采光搁板系统[4]。
(2)反射高窗反射高窗是在窗的顶部安装一组镜面反射装置。阳光射到反射面上经过一次反射,到达房间内部的天花板,利用天花板的漫反射作用,反射到房间内部。反射高窗可减少直射阳光的进入,充分利用天花板的漫反射作用,使整个房间的照度和照度均匀度均有所提高。太阳高度角随着季节和时间不断变化,而反射面在某个角度只适用于一种光线入射角,当入射角度不恰当时,光线很难被反射到房间内部的天花板,甚至有可能引起眩光,因此反射面的角度一般是可变的。
4.3.2 遮阳技术阳光在带来光明的同时也带了热量,在平均天空条件下,天然光每提供150 lm的照度,就会带入1W的热量。因此在夏季室外温度高的地区,白天太阳辐射强度高,且超出舒适范围的时间,需要设遮阳板或遮阳卷帘。这样既能防止夏季阳光直射而使室内温度过高,同时又能满足室内自然光度的要求。
4.3.3 特种玻璃技术现在的科技进步为设计师提供了更多可选择的玻璃种类,电子玻璃能够根据照射到它表面的光强度自动改变透明度。使用防紫外线胶片制作的光致变色玻璃,可阻挡99%以上的紫外线进入室内,当这种玻璃能在商业规模上取得普及时,遮阳百叶可能就不再需要了。在既有建筑门窗及玻璃幕墙节能改造中,玻璃贴膜被广泛应用。以威尔斯顿系列功能膜为例、,它具有隔热率高、节能环保的特点。与窗帘和百叶窗不同,一层威尔斯顿功能膜相当于30 cm砖墙的隔热效果,阻隔高达50% ~90%可能通过玻璃窗户进入屋内的热量。
实验证明,在室外温度38℃~39℃时,应用威尔斯顿系列功能膜的房间比普通玻璃房间的室内温度低4℃~6℃。威尔斯顿系列功能膜夏天可阻隔50%以上的太阳光辐射热,冬天阻止室内热能散发外流,从而节省开空调或暖气耗电所带来的高额电费,是全球最新一代优质材料。
5 结 语
综上所述,室内节能在整个建筑节能中占有很大比重,室内节能的好坏直接关系到整个建筑节能计划的实施。室内节能是室内环境品质的重要保障,是创造可持续发展人居环境的必要前提。将高能耗的生活方式,通过节能技术和室内设计的综合措施,改变为低能耗的社会消费模式,室内节能的目标就一定能最终得以实现。
