張惠玲,蘆麒元
(1.中國市政工程東北設計研究總院有限公司,吉林 長春 130021;2.吉林省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院,吉林 長春 130000)
隨著綠色建筑節(jié)能減排理念的進一步深入,衍生出了被動式超低能耗綠色建筑關鍵技術,該技術的提出,順應了嚴寒地區(qū)建筑節(jié)能發(fā)展的新思路與新方法。被動式超低能耗綠色建筑關鍵技術的應用,可在沒有主動的采暖與空調系統(tǒng)的條件下,就能夠維持室內舒適的環(huán)境。具體是對當?shù)氐臍夂驐l件與自然特征進行利用,結合具有良好性能的圍護結構,及高效的新風系統(tǒng),對可再生能源進行充分利用,從而建造出低能耗的建筑,這樣的建筑物不僅具備良好的質量,還具備較長的使用壽命。
被動式超低能耗綠色建筑關鍵技術的設計建造基本原則為:被動優(yōu)先,主動優(yōu)化。關于設計工作的開展,需要堅持性能化與一體化的原則,立足于不一樣的氣候環(huán)境與地理環(huán)境,在不一樣的氣候地區(qū),在符合建筑美學、建筑使用功能、建設成本等基礎上,結合不一樣的自然資源、氣候條件等,來科學合理地設計建筑,以此減輕建筑對能源設備與環(huán)境的依賴程度,達到節(jié)能降耗的目的。當前關于嚴寒地區(qū)被動式超低能耗綠色節(jié)能新技術的應用主要應注意以下幾點:
(1)對建筑的外墻外圍機構進行優(yōu)化設計,例如吉林建筑大學城建學院,該建筑就應用了被此項技術,借助外墻外保溫、外遮陽、中空Low-e 玻璃外窗保溫等方式,以此來將氣候環(huán)境對建筑室內生活居住造成的影響進行大大降低,使其在無其他供暖與制冷措施的情況下,依舊保持人體感知舒適的溫度,從而在極大程度上降低建筑物供暖與制冷方面的能源消耗。
(2)有效地利用了太陽光、植被、風力等自然條件,借助一系列優(yōu)化設計與規(guī)劃,使建筑物能夠減少機械設備的使用,降低能耗,還能夠符合建筑物降溫、采光及供暖的需求。
(3)充分利用地源熱泵,土壤源作為一種最為生態(tài)和清潔的能源,建筑企業(yè)可對地球表面淺層的地熱能源資源進行充分利用,從而實現(xiàn)建筑物的制冷與供暖,大大降低建筑的能源消耗。
(4)有效地監(jiān)測與控制建筑物的各項指標,待建筑物建設完成后,被動式超低能耗綠色建筑關鍵技術可對建筑物的舒適性、運行過程中的能源消耗、土壤溫度變化情況、太陽能系統(tǒng)參數(shù)等進行監(jiān)測,從而有利于相關部門進一步優(yōu)化建筑的功能系統(tǒng)能效,從而確保建筑物的節(jié)能優(yōu)勢。
對于嚴寒地區(qū)建筑的節(jié)地措施,建筑企業(yè)需要結合建筑工程的具體情況及專業(yè)人員的經(jīng)驗,對室外道路、停車場及廣場的占地面積進行合理規(guī)劃,通常透水混凝土面積占整個建筑工程總面積的10%,植草磚面積占5%,綠地面積占35%。因為嚴寒地區(qū)氣候寒冷,且全年有一半為冬季,所以不建議選擇屋頂綠化措施,應選擇鋪貼式墻體綠化、植物攀爬式墻體綠化。
(1)建筑規(guī)劃與設計。對于這一環(huán)節(jié),建筑企業(yè)應結合當?shù)氐臍夂驐l件和建筑工程現(xiàn)場的環(huán)境特征,對自然環(huán)境進行有效的利用,營造出舒適的建筑室內氣候,在極大程度上減少各種電子設備的使用率;同時,建筑的設計與規(guī)劃應滿足恰當?shù)慕ㄖ误w設計,通過對室外微環(huán)境進行有效的利用,即借助建筑構件的結構設計與建設內部的恰當分隔設計,從而對室內的微環(huán)境進行有效的改善。
(2)建筑物圍護結構保溫隔熱系統(tǒng)。建筑物圍護結構的組成部分為屋頂隔熱材料、墻體隔熱材料、地基隔熱材料、密封材料、遮陽設施、門及窗。對于建筑物而言,最佳的保溫隔熱措施為建立保溫隔熱系統(tǒng),外墻外保溫作為嚴寒地區(qū)普及率最好、保溫效果最佳的建筑保溫形式之一,將導熱率和燃燒特性納入保溫材料的選擇中,國外發(fā)達國家研究發(fā)現(xiàn):單方向傳熱的熱二極管墻體能夠具備理想的隔熱效果,能夠在性價比較高的熱工性能玻璃進行有效的應用。建筑物所在地區(qū)的一級基層墻體材料直接影響到外墻保溫厚度,所以,建筑單位應做好建筑物的保溫層與氣密層的設置,其中氣密層位于保溫層內側,并未穿過保溫層,通過簡潔的設計建筑物保溫層與氣密層,能夠大大降低建筑物的幾何形體變化,具體如圖1 所示。
圖1 建筑物保溫層與氣密層的設計原理
(3)節(jié)能窗戶。在建筑中門窗起著采光、通風、圍護的作用,所以該構件極易出現(xiàn)熱損失情況,為能夠增大建筑物采光通風面積,通常需要適當增大門窗所占面積,但這也進一步加大熱量的散失。為了降低這方面帶來的影響,提升建筑的節(jié)能性,通常需要從材料和密閉性上入手,門窗材料采用具有較高技術含量的節(jié)能產(chǎn)品,且在施工過程中注重其密封性,從而實現(xiàn)門窗構建的節(jié)能。
(4)高效能暖通系統(tǒng)。為能夠對建筑物室內冷熱負荷進行有效的調節(jié),建筑企業(yè)需要積極應用高效能的暖通空調系統(tǒng),如新風系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)及熱泵系統(tǒng)等。對于高效能暖通系統(tǒng)的具體應有,可通過能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)雙輪驅動來對建筑物室內的空氣質量、能源消耗情況及舒適度進行監(jiān)控與調控,如國外發(fā)達國家就借助傳感器來對建筑物附近的日照強度與溫濕度加以利用,再立足于建筑動態(tài)模型來對建筑物的采暖和空調負荷進行預測,以此對建筑物中暖通空調系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行有效地控制。對于嚴寒地區(qū)而言,需要將濕潤度功能加入到暖通系統(tǒng)之中,讓建筑物室內濕度滿足舒適度;同時,在冬季時期,嚴寒地區(qū)的采暖能耗會增大,這就需要借助被動式超低能耗綠色建筑技術,選擇集中與分散供熱的方式,對一系列高效能暖通供熱系統(tǒng)進行恰當應用,將溫度監(jiān)測設備接入其中,結合當?shù)氐木唧w情況來選擇恰當?shù)墓峥照{方式,以此來實現(xiàn)節(jié)能降耗。
(5)建筑遮陽系統(tǒng)。對于嚴寒地區(qū)而言,內遮陽應以防眩為主,以遮陽為輔,這樣做不僅能夠防止陽光直射,還能夠提高建筑物的室內溫度。外遮陽主要應用到朝西、東、南的大面積窗戶處,從而避免陽光直射,對建筑物室內溫度的升高加以有效地阻止;中置遮陽的優(yōu)勢在于內外遮陽、較強的一體性、難以損壞。在具體的建筑工程節(jié)能設計中,可借助多種遮陽裝置的組合應用,以此降低夏季室內空調的負荷,節(jié)省冬季室內的供暖能源。
由于嚴寒地區(qū)的水資源比較匱乏,所以該地區(qū)的建筑節(jié)能設計,應對雨水收集系統(tǒng)進行合理設計,以此對地面、綠地、屋面的雨水進行收集,再將其用于道路澆灑和綠化灌溉之中,從而大大節(jié)約水資源的使用。
總而言之,由于嚴寒地區(qū)的氣候條件與地理環(huán)境比較特殊,為能夠積極響應國家提出節(jié)能減排的號召,建筑企業(yè)必須積極應用建筑技能新技術,也就是被動式超低能耗綠色建筑關鍵技術,以此對嚴寒地區(qū)的自然資源加以充分利用,有效地降低各種能源的消耗。