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        夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)淺析

        2015-04-17 05:34:20朱忠元
        建筑設(shè)計(jì)管理 2015年1期
        關(guān)鍵詞:熱橋夏熱冬被動(dòng)式

        董 梁,蔡 飛,朱忠元

        (鎮(zhèn)江新區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)局,江蘇 鎮(zhèn)江 212132)

        夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)淺析

        董 梁,蔡 飛,朱忠元

        (鎮(zhèn)江新區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)局,江蘇 鎮(zhèn)江 212132)

        綠色建筑作為未來(lái)建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)越來(lái)越被人們所認(rèn)同,采用何種技術(shù)來(lái)降低建筑能耗成為行業(yè)探索的新課題。通過(guò)對(duì)夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑實(shí)踐的調(diào)研,結(jié)合夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn),從建筑體形設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、門(mén)窗氣密性提高、外遮陽(yáng)的選擇和綠化設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行分析,提出了一整套因地制宜的被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)體系,為夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑在節(jié)能方面提供了參考。

        夏熱冬冷地區(qū);綠色建筑;被動(dòng)式節(jié)能

        0 引言

        目前,我國(guó)建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的1/3,其中,建筑能耗占比最大的是采暖和制冷。近年來(lái),隨著節(jié)能環(huán)保觀念不斷深入人心,如何降低建筑能耗、發(fā)展綠色建筑成為行業(yè)探索的新課題。2013年國(guó)辦發(fā)1號(hào)文《綠色建筑行動(dòng)方案》的出臺(tái),為綠色建筑的發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇,但在綠色建筑的設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中,片面追求高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象普遍存在:一方面是建筑成本居高不下,另一方面,“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、施工打折扣、運(yùn)營(yíng)跟不上”成為眾多綠色建筑的頑疾。本文以夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑為研究對(duì)象,以“被動(dòng)式技術(shù)優(yōu)先、主動(dòng)式技術(shù)結(jié)合”的理念為出發(fā)點(diǎn),對(duì)綠色建筑被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)提出幾點(diǎn)看法。

        1 綠色建筑的內(nèi)涵

        關(guān)于綠色建筑,大衛(wèi)和魯希爾·帕卡德基金會(huì)(The David and Lucile Packard Foundation)曾給出一個(gè)直白的定義:“任何一座建筑,如果其對(duì)周?chē)h(huán)境所產(chǎn)生的負(fù)面影響小于傳統(tǒng)的建筑”[1],那么它就可以被稱(chēng)為綠色建筑。

        我國(guó)原建設(shè)部在2006年頒布的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中,對(duì)綠色建筑提出了明確的定義:“綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材),保護(hù)環(huán)境和減少污染,盡量減少使用合成材料,充分利用陽(yáng)光,節(jié)省能源,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑?!盵2]綠色建筑可以通俗的理解為“四節(jié)一保護(hù)”,因地制宜是綠色建筑內(nèi)涵的靈魂。

        2 被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)適宜性選擇

        被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)是指以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù),具體是指通過(guò)對(duì)建筑朝向的合理布置、遮陽(yáng)的設(shè)置、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)、有利于自然通風(fēng)的建筑開(kāi)口設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)建筑需要的采暖、空調(diào)等能耗的降低[3-5]。

        2.1 合理采用室內(nèi)自然采光

        著名的建筑師賴(lài)特認(rèn)為,給房間采光的最好的方式,就是上帝的方式。這里所謂的上帝的方式就是自然采光,在建筑設(shè)計(jì)之初,可采用屋頂光導(dǎo)管、中庭采光、采光井等多種方式相結(jié)合的方式,這幾種方式具有投資少、效果好、維護(hù)方便等特點(diǎn)。在夏熱冬冷地區(qū),考慮到夏季炎熱的溫度,屋頂導(dǎo)光要采取北向采光或采取措施將直接日射去除,否則反而引來(lái)日射熱負(fù)荷,而增加室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷。單層鍍膜屋頂雖可引進(jìn)自然光,但卻引來(lái)日射熱而增加空調(diào)負(fù)荷,因此盡量采用雙層鍍膜,并輔以遮陽(yáng)。

        因此,對(duì)于公共建筑,合理設(shè)計(jì)采用中庭采光可以達(dá)到較好的效果,對(duì)于大跨度的多層公共建筑,還可以考慮光導(dǎo)管采光,目前市場(chǎng)上的光導(dǎo)管系統(tǒng)壽命在25 a左右,投資回收期在3~5 a左右;對(duì)于跨度較大,白天室內(nèi)需要補(bǔ)光的建筑來(lái)說(shuō)比較適合。同時(shí),對(duì)于地下室或地下停車(chē)庫(kù),白天采光變得尤為重要,可以采用采光井進(jìn)行白天補(bǔ)光,重點(diǎn)在于合理的設(shè)計(jì)和布局,同時(shí)輔以綠化景觀的設(shè)計(jì)相結(jié)合,打造自然舒適的采光環(huán)境。

        2.2 注重外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能

        外圍護(hù)結(jié)構(gòu)很重要的功能之一便是保溫隔熱,提高外墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能主要是通過(guò)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻值(R值)和減少其熱導(dǎo)率(K值),即適當(dāng)增加墻體厚度或保溫層厚度,選用導(dǎo)熱系數(shù)低的保溫材料等。

        另外,要盡量消除熱橋,常見(jiàn)熱橋的形成主要包括建筑角落處結(jié)構(gòu)性熱橋、窗框處無(wú)保溫形成熱橋、突出的鋼筋混凝土樓板形成熱橋等。消除熱橋比較有效的辦法是采用無(wú)熱橋設(shè)計(jì),但在實(shí)踐中通常的做法是采用外墻外保溫的施工做法,盡量避免采用內(nèi)保溫或夾層保溫,同時(shí)在窗框處用無(wú)機(jī)保溫砂漿進(jìn)行處理。

        2.3 提高門(mén)窗的氣密性能

        建筑門(mén)、窗和玻璃幕墻等透光構(gòu)件是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱工性能最薄弱的構(gòu)件,約占整個(gè)建筑能耗的5%~12%。在門(mén)窗選型時(shí)應(yīng)采用單中空層中空玻璃或雙中空層中空玻璃,框體選用斷橋鋁合金型材、PVC塑料型材、鋁塑或鋁木復(fù)合型材等,整體宜采用平開(kāi)窗,盡量減少使用推拉窗。玻璃幕墻應(yīng)采用LOW-E玻璃等節(jié)能玻璃,同時(shí),要做好施工質(zhì)量監(jiān)管,確保門(mén)窗整體的氣密性達(dá)標(biāo)。

        以大部分地處夏熱冬冷地區(qū)的江蘇為例,在2014年1月1日起開(kāi)始實(shí)施《居住建筑標(biāo)準(zhǔn)化外窗系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》,將標(biāo)準(zhǔn)化外窗與預(yù)先安裝在門(mén)窗洞口中的標(biāo)準(zhǔn)化附框安裝組合,完成所有安裝工序就能夠投入使用,在氣密性、熱工性能和防水方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

        2.4 適當(dāng)設(shè)置建筑外遮陽(yáng)

        建筑外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)在夏熱冬冷地區(qū)是節(jié)能最有效的方法之一,它影響整體空調(diào)耗能變動(dòng)約兩成左右。例如南向仰角45°的水平遮陽(yáng)板(1 m窗高,1 m遮陽(yáng)深度)可輕易遮去68﹪的日射熱,而室內(nèi)遮陽(yáng)百葉簾只能遮掉17﹪的日射熱。

        目前市場(chǎng)上的遮陽(yáng)產(chǎn)品非常多,在居住建筑中應(yīng)用最多的是內(nèi)置百葉玻璃窗和鋁合金外遮陽(yáng)。由于內(nèi)置百葉玻璃窗在價(jià)格方面比鋁合金外遮陽(yáng)有優(yōu)勢(shì),而且施工方便,因此相當(dāng)一部分住宅開(kāi)發(fā)項(xiàng)目都采用了內(nèi)置百葉玻璃窗,節(jié)能效果明顯;但是內(nèi)置百葉玻璃窗使用壽命不長(zhǎng)、一旦損壞無(wú)法維修,只能整體更換窗扇,而且無(wú)法做到通風(fēng)與遮陽(yáng)同步,因此在實(shí)際使用過(guò)程中存在一定的局限性。

        另外,戶(hù)外遮陽(yáng)篷和戶(hù)外織物卷簾也得到了一定范圍的應(yīng)用,具有造價(jià)低、使用方便、遮蔽系數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn),但兩者抗風(fēng)性較差,使用年限短。戶(hù)外遮陽(yáng)篷是比較符合中國(guó)人生活習(xí)慣的一種遮陽(yáng)方式,尤其是可調(diào)節(jié)式戶(hù)外遮陽(yáng)篷,可以兼顧采光、通風(fēng)與遮陽(yáng),但是使用壽命只有10 a左右,節(jié)點(diǎn)位置若處理不好容易造成墻面滲水。其次,混凝土遮陽(yáng)板等硬遮陽(yáng)措施也是比較好的遮陽(yáng)方式。

        2.5 屋頂綠化和墻體綠化相結(jié)合

        對(duì)于建筑本身而言,屋頂綠化、墻體綠化是比較好的方式,不僅美觀,給人以視覺(jué)的享受,而且可以保持水分,在夏季降低熱島效應(yīng),并達(dá)到一定的遮陽(yáng)作用。同時(shí)結(jié)合生態(tài)水系、生態(tài)圍籬、生態(tài)水池的設(shè)計(jì),打造豐富的多孔隙生態(tài)世界,營(yíng)造適宜的建筑微環(huán)境。

        3 結(jié)語(yǔ)

        夏熱冬冷地區(qū)具有夏季高溫、冬季陰冷、常年濕度大的氣候特點(diǎn),在綠色建筑節(jié)能技術(shù)的選擇上,應(yīng)綜合考慮冬季采暖保溫和夏季通風(fēng)、隔熱、遮陽(yáng),因地制宜,優(yōu)先采用被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)。合理設(shè)計(jì)自然采光方式、適當(dāng)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫厚度、盡量消除熱橋、提高門(mén)窗氣密性、設(shè)置東南西向外遮陽(yáng)、采用屋面復(fù)層綠化和墻面立體綠化,這些被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)造價(jià)低、施工方便,應(yīng)用效果良好,節(jié)能效果明顯。

        [1]The David and Lucile Packard Foundation,Building for Sustainability Report,October 2002.http://www.bnim.com/newsite/pdfs/2002-Report.pdf.

        [2]GB/T 50378—2006,綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [3]時(shí)真男,高旭東,張偉捷.屋頂綠化對(duì)建筑能耗的影響分析[J].工業(yè)建筑,2005(07).

        [4]劉敏.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)[A].土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù)(第15卷)[C],2011.

        [5]周正楠.被動(dòng)式節(jié)能措施的能耗影響[N].中國(guó)房地產(chǎn)報(bào),2010.

        TU201.5

        C

        1673-1093(2015)01-0088-02

        董梁(1987),男,鎮(zhèn)江新區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)局科員,畢業(yè)于沈陽(yáng)建筑大學(xué),目前主要從事綠色建筑和建筑節(jié)能相關(guān)工作。

        10.3969/j.issn.1673-1093.2015.01.024

        2014-09-06;

        2014-09-20

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