西安建筑科技大学建筑设计研究总院 陕西西安 710055
摘要:在当前社会经济快速发展的背景下,我国建筑业作为重要支柱产业之一,快速发展壮大。民用建筑作为建筑业的重要组成部分,受社会各界的广泛关注。随着人们环保意识的不断加强,各行业都在积极向节能环保的方向发展,建筑行业也不例外。为充分响应国家节能减排的号召,尽可能提升能源的利用效率,在保证居民居住舒适感的基础上,尽可能降低能源的消耗。本文阐述节能技术在房屋建筑设计中的具体应用,并从空间设计和建筑材料两角度共同入手,有效降低房屋建筑在使用过程中的能源消耗,促进社会的可持续、健康发展。
关键词:房屋建筑;建筑设计;节能技术
一、节能技术在房屋建筑设计中的必要性
能源是保障社会稳定发展的关键因素之一,并且随着社会的快速发展,对于能源的需求量越来越大。当前能源短缺已经成为全球性问题,所以节能减排受到社会各界的广泛关注。但我国近几年才开始关注能源问题,并且在此方面缺乏较强的关注度。相对于发达国家,我国对于节能技术的应用较为落后,在房屋建筑设计方面缺乏较强的节能技术应用意识。如我国房屋建筑普遍保暖效果相对较差,且供暖技术较为落后,对于能源的利用效率较低。出现能源被严重浪费的情况,所以节能技术在房屋建筑设计中至关重要,必须要积极完善节能技术,以最大程度缓解能源紧缺问题。
二、房屋建筑空间设计方面的节能技术应用
房屋建筑空间相关设计主要体现在套内功能空间的合理布局和室内通风组织两方面。
(一)套内空间的合理布局
在房屋建筑套内空间布局设计时,需要确保有助于室内采光和自然通风,如此可以有效降低对于电能等能源的消耗,在满足居住需求的同时,达到节能目的。具体须按起居室、主卧室、次卧、工作室、厨房和卫生间,以优先程度由高到低的方式进行设计。具体可以将公共活动区域、交通区域布置与环境相对较差的平面位置,如西北、西等方向,尽可能为其他功能房间保留向南方向。将起居室、卧室等使用频率高、时间长的大空间尽可能安排在南向,将储藏间、厨房、卫生间等使用频率低、时间短的小空间设置于北向。若建筑房间位置处于东西向,可以在西向设置储藏室、厨房、卫生间等辅助房间,为西向阳光设置热缓冲隔离间。此外,为保障厨房油烟机、卫生间换气扇的工作效果,此类空间应当尽可能避开主要通风路径,可设置于东西两端,有助于其设备快速换气,降低对其他房间的干扰,降低能源消耗。
房屋建筑内部,卧室、卫生间等空间一般处于密闭状态,但餐厅、过道、玄关等空间与客厅普遍直接联通,客厅是居住者停留时间最长的区域,其制冷和采暖时间最长,由于与其他区域直接连通,所以导致客厅在采暖和制冷方面需要浪费大量能耗。对此应当是的隔断客厅与其他空间的连接。为尽可能降低对非空调使用期室内自然通风的影响,所以应当使用推拉、折叠等可开启的活动隔断,为尽可能降低采光影响,隔断可应用玻璃材质。
(二)室内通风组织
1、有利风压通风的空间设计
通过增大分压差、强化联通、缩短路径等方式,让正负压区间之内存在直接的空间连接,以穿堂风形式促进痛风。具体需要从建筑朝向、平面风路、空间与构件导风、通风口布置等多个方面开展设计工作。
2、有利于热压通风的竖向空间
热压通风原理主要应用于顶部无封闭的竖向空间通风,在平面大、进深大的建筑应用广泛。热压通风又称作烟囱效应,具体是应用密度小的热空气上升的原理,促进竖向空间的空气流通。一般被应用于天井、中庭、边庭、竖向空中花园及竖向交通空间等方面。
结合实际情况,合理设计室内通风结构,能够有效促进空气在室内的流动,确保居民在大部分天气下,不需要空调也能在夜晚安然入睡,大大降低对于能源的消耗。
三、房屋建筑材料与构造设计方面的节能技术应用
房屋建筑应用的材料及工作技术,能够从微观层面更好的适应气候,可以有效弥补中观层面和形体宏观气候适应性方面的不足。通过对各类材料及构造措施的合理利用,可以显著提升建筑的热功性能,尽可能降低不良气候对于居民生活的影响。
构造技术设计策略存在矛盾性和复杂性特点,以围护结构为例,其在热量传递方面,除需要有效隔绝夏季白天的热量外,还要能够在夏季夜晚促进散热,并在冬季具有较强的保温性能,所以不应当简单、粗暴的处理保温、通风等方面需求,合理采取有效措施,尽可能降低主动式调节措施的应用频率,在降低住宅能耗的同时,更好的保护生态环境。
(一)兼顾冬夏的外围护墙体设计
1、墙体热工性能材材料选择
当前业内普遍应用的降低夏季烘烤感的方式是,应用一定厚度的蓄热系数较大的材料,增加外维护结构的热容量,降低其内表面温度的波动振幅,此方式应用于昼夜温差相对较大的干热地区。而对于昼夜温差不大的湿热地区,应当在确保维护体厚度的前提下,适当应用低蓄热性能材料,减少围护结构中的蓄热量。如土墙、竹编墙、竹编夹泥墙等都能够有效满足湿热区域的保温需求。
2、选择有利于散热的墙体构造
通过在实体墙内设置空气间层的空斗墙构造,能够大大降低墙体导热系数。但此类结构对于建筑面积要求较大,所以可以应用双层玻璃幕墙方式,在内外两层幕墙之间形成通风换气层,利用上文涉及的热压通风原理,快速带走夹层内的热能源,在夏天可以有效阻挡外界热浪对于内部空间的侵袭,在冬天则可以有效保持室内温度,同时还具有降噪的优势。
(二)通风隔热的屋顶设计
房屋建筑屋顶普遍运用双层围护结构或建立屋顶生态绿化体系的方式进行隔热。热量普遍来源于太阳的辐射,若能够对太阳辐射有效遮挡,可大大降低建筑得热。通过在屋顶设置构架的方式,可以对建筑屋顶进行遮荫,大大降低建筑顶面的得热,并获得屋顶的活动空间。屋顶遮阳构架需确保一定的密度和角度,否则其这样效果大打折扣。此外还可以在屋顶进行绿化种植,进行微气候调节。需要明确的是,绿化种植层自身也存在一定的蓄热,其在白天具有较好的隔热效果,但种植层在晚上会成为热源,对外散热,导致室内气温无法降低,如果将这样构架和绿化种植合理结合,则可以有效改善这一现象。
(三)有助于节能的现代门窗设计
通过对建筑内部的合理设计,可以显著提升能源利用效率,降低对于能源的消耗,强化节能效果并促进生态发展。建筑内部的细化设计不仅能够提升装饰效果,更多的是尽可能适应当地气候。门窗作为房屋建筑形体设计的重点之一,是提升房屋建筑节能效果的重要切入点。
1、改进现代门窗的热工性能
当前木窗、钢窗、塑料窗及铝合金窗是市面上使用较多的窗户热阻材料,铝合金材质凭借其自身硬加工特点和容易着色的技术优势,使用范围最广,但其自身的热度较小,所以必须应用暖边、断桥等处理措施,以提升其热阻,具体是使用断桥加腔体的方式进行。
此外要合理选择窗户的嵌边材料,按照节能目标,结合窗户的K值,应用适当的嵌材。当前中空玻璃、平板玻璃、彩色玻璃和镀膜玻璃是窗户常用的4类材质。光致变色玻璃、电致变色玻璃等新型节能玻璃也逐渐在市场上得到广泛应用。
2、合理设置房屋建筑门窗尺寸
一般情况下,房屋建筑外门窗传热系数远高于墙体,所以需要对窗墙面积合理控制,如此才能有效保障房屋建筑的整体热工性能。不同朝向所能够获得的太阳辐射热不尽相同。在没有山体树荫遮蔽的情况下,东西向受太阳辐射最大,南向稍少,北向最低。而在冬季,北向成为房屋建筑失热最多的方向,所以在门窗面积选择方面,南向窗户可以更大,而东、西、北向窗户面积都应当相对较小,以尽可能控制室内温度,降低相关能源消耗。
四、总结
在房屋建筑设计过程中,深入分析并应用节能技术,能够促进建筑领域的可持续发展。所以在未来的房屋建筑设计过程中,需要把节能设计作为重点考虑部分,并落实相关的应用研究工作,促进各节能技术在房屋建筑中的应用,在满足居民居住需求的同时,有效降低相关的能源消耗量。
参考文献:
[1] 肖国泓.基于绿色建筑理念的住宅建筑规划节能设计研究[J].粘接,2020(09):76-79.
[2] 陈萌.绿色发展理念下房屋建筑[J].工业建筑,2020(01):213-213.
[3] 武云云,张庆召,宋延超,等.建筑节能设计对严寒和寒冷地区居室氡浓度和换气率的影响[J].中华放射医学与防护杂志,2020(12):945-950.