建筑生態(tài)節(jié)能的宏觀策略與技術(shù)(四)

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3.3 生態(tài)節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)及高新技術(shù)體系的應(yīng)用
    國家有關(guān)的建筑節(jié)能規(guī)范是節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。
    ■建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)
    ≥墻保溫構(gòu)造
    無論是從保溫效果還是從外飾面安裝的牢固度和安全性考慮,外墻外保溫及飾面干掛技術(shù)都是的外墻保溫方式
    式可有效形成建筑保溫系統(tǒng),達(dá)到較好的保溫效果,減少熱橋的產(chǎn)生,其次保溫層與外飾面之間的空氣層可形成有效的自然通風(fēng),以降低空調(diào)負(fù)荷節(jié)約能耗并排除潮氣保護(hù)保溫材料,最后,外飾面有掛件固定,非粘接,無墜落傷人危險(xiǎn)  
    ≥熱橋阻斷技術(shù)  
    熱橋是熱量傳遞的捷徑,不但造成相當(dāng)?shù)睦錈崃繐p失,而且會(huì)有局部結(jié)露現(xiàn)象。 因此在設(shè)計(jì)施工時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)諸如窗洞,陽臺(tái)板,突出圈梁,及構(gòu)造柱等位置采用一定的保溫方式,將其熱橋阻斷,達(dá)到較好的保溫節(jié)能效果并增加舒適度。  
    ≥屋面保溫隔熱技術(shù)  
    屋面的能耗在圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗中占有相當(dāng)?shù)谋壤?,因此?yīng)當(dāng)重視其保溫隔熱效果。一般而言,屋面的傳熱系數(shù)要優(yōu)于外墻的傳熱系數(shù),并且可依屋面的形式選用不同的保溫材料。
    ≥地下室外墻及地面保溫技術(shù)
    地下室外墻及地面的保溫往往是容易被遺忘和忽略的,但事實(shí)上它對(duì)保溫節(jié)能及提高舒適度都有一定的作用,因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)計(jì)算選用一定厚度的防水?dāng)D塑聚苯板對(duì)其進(jìn)行保溫。
    ≥高效節(jié)能外窗及幕墻系統(tǒng)
    一直以來,窗及玻璃幕墻都是維護(hù)結(jié)構(gòu)中的能耗大戶,但隨著技術(shù)的不斷提高,新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn),窗及玻璃幕墻的性能已獲得了極大的提升。首先,新型高性能玻璃的發(fā)展(如PET-LOW-E鍍膜玻璃,真空玻璃等)給窗及玻璃幕墻的保溫及防輻射性能上極大的提高。其次新的結(jié)構(gòu)形式起到了相當(dāng)?shù)淖饔茫瑢?duì)窗而言,新型型材及斷橋技術(shù)的應(yīng)用對(duì)窗的整體熱工性能及氣密性都有極大的提升;對(duì)幕墻而言,新型結(jié)構(gòu)形式及斷橋技術(shù)帶來了更好性能,如圖所示的雙層呼吸式玻璃幕墻,除了其本身固有的高熱工性能及防輻射性能外,利用空腔,在夏季形成有效的自然通風(fēng)以排除熱量,冬季關(guān)閉排風(fēng)口,又可起到較好的吸熱作用。
    ■窗墻面積比的控制
    大面積的開窗將導(dǎo)致空調(diào)采暖的高能耗,但開窗面積過小又不能保證日照及采光的要求,因此應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬軟件對(duì)室內(nèi)光、熱環(huán)境進(jìn)行模擬,綜合考慮各方因素,在保證室內(nèi)通風(fēng)采光及空間視覺舒適的前提下確定準(zhǔn)確的開窗面積。
    ■太陽輻射的控制與改善
    太陽輻射對(duì)建筑有相當(dāng)?shù)挠绊?,日照使室?nèi)獲得充足的光線,對(duì)其進(jìn)行有效的利用可減少照明系統(tǒng)的能耗,而且在冬季,太陽的輻射可使建筑得到一定的熱量,從而降低建筑的熱負(fù)荷,但夏季太陽的輻射得熱構(gòu)成了空調(diào)負(fù)荷相當(dāng)?shù)牟糠?。因此?duì)太陽輻射應(yīng)當(dāng)有計(jì)劃、有目的的靈活控制與改善,以達(dá)到限度利用太陽輻射的目的。
    ≥外遮陽設(shè)施
    外遮陽是的遮陽設(shè)施,它直接將80%的太陽輻射熱量遮擋于室外,有效的降低了空調(diào)負(fù)荷,節(jié)約了能量。結(jié)合建筑形式,在南向及西向安裝一定形式的可調(diào)外遮陽,隨使用情況進(jìn)行調(diào)節(jié),這樣既能滿足夏季遮陽的要求,又不影響采光及冬季日照要求。并且可進(jìn)一步安裝光、溫感元件及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)智能化的全自動(dòng)控制, 在室內(nèi)無人的情況下也可根據(jù)室內(nèi)外溫度及日照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽設(shè)施, 以降低太陽輻射的影響,節(jié)約能源。
    ≥內(nèi)遮陽設(shè)施
    相對(duì)于外遮陽,內(nèi)遮陽設(shè)施對(duì)太陽輻射的遮擋效果較弱,但對(duì)于居住建筑而言,不論從私密性角度還是防眩光角度考慮都是必須的。同時(shí)其對(duì)于改善室內(nèi)舒適度,降低空調(diào)負(fù)荷也有一定的作用。
    ■自然通風(fēng)與采光的利用
    自然通風(fēng)和采光往往是結(jié)合在一起的。通過保證房間內(nèi)及中庭頂部(若有條件,可依建筑形式而設(shè))一定的開窗面積,既達(dá)到了自然采光的目的,又可依靠室內(nèi)外的風(fēng)壓及熱壓差,形成有組織的自然通風(fēng),在室外氣候適宜時(shí)通過自然通風(fēng)達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的目的
    ■建筑內(nèi)余熱/冷的回收利用
    在對(duì)建筑進(jìn)行供熱制冷時(shí),首先應(yīng)當(dāng)考慮應(yīng)當(dāng)考慮建筑內(nèi)部的能量平恒。在一個(gè)建筑物內(nèi)部會(huì)有很多余熱/冷,如排風(fēng)中所含的冷/熱量,內(nèi)部設(shè)備的產(chǎn)熱,內(nèi)部冷熱需求不均形成的冷熱量差異等。對(duì)建筑內(nèi)的余熱/冷量不應(yīng)直接排出室外,這樣既是對(duì)能源極大的浪費(fèi),又影響了室外熱環(huán)境,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行充分回收并利用。
    ■可再生綠色能源的利用
    ≥太陽能
    太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量(約為3.75×1026W)的22億分之一,但已高達(dá)173,000TW,也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤。太陽能是綠色可再生能源,它資源豐富,既可免費(fèi)使用,又無需運(yùn)輸,對(duì)環(huán)境無任何污染, 它將是人類最終可倚賴的能源。對(duì)太陽能的利用總體上可分為兩類:太陽能集熱板集熱及太陽能光伏發(fā)電。太陽能集熱板集熱技術(shù)較為成熟,設(shè)備材料價(jià)格也不昂貴,有一定的應(yīng)用。太陽能光伏發(fā)電是太陽能的利用放式,但受目前技術(shù)及材料成本的限制,應(yīng)用還不廣泛。
    ≥淺層土壤熱能
    在地下30米至100米的范圍內(nèi),土壤、巖石及地下水的溫度全年基本恒定在15℃左右,形成一個(gè)較好的提取及釋放熱能的場(chǎng)所。地源熱泵就是利用這一特點(diǎn)進(jìn)行工作。地源熱泵可分為利用地下水的開式系統(tǒng)和不抽取地下水的地源耦合熱泵,地源耦合熱泵有不影響地下地質(zhì)結(jié)構(gòu),地下水水位,不污染地下水,使用壽命不受地下水位影響的特點(diǎn),是的地源熱泵形式。  
    地源耦合熱泵機(jī)組可做為空調(diào)系統(tǒng)冬季供熱,夏季供冷的冷熱源系統(tǒng),并同時(shí)提供生活熱水。它就是利用地下土壤,巖石及地下水溫度相對(duì)穩(wěn)定的特性,輸入少量的高品位能源(如電能),通過埋藏于地下的管路系統(tǒng)與土壤、巖石及地下水進(jìn)行熱交換,夏季,通過對(duì)室內(nèi)制冷將建筑物內(nèi)的熱量搬運(yùn)出來,一部分用于提供免費(fèi)生活用熱,其余換熱到地下儲(chǔ)藏起來,冬季把地下儲(chǔ)藏的低品位熱能通過熱泵搬運(yùn)出來,實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物供熱及提供生活熱水。地源耦合熱泵的能耗很底,僅為常規(guī)系統(tǒng)能耗的25%-35%,它由水循環(huán)系統(tǒng)、熱交換器、地源熱泵機(jī)組和控制系統(tǒng)組成。  
    ≥地表水體熱能   
    在中國南部及大部分中部地區(qū),有一定規(guī)模及深度的地表水體全年溫度穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi),也形成了一個(gè)較好的提取及釋放熱能的場(chǎng)所。因此,可采取水源熱泵機(jī)組對(duì)其利用,其基本工作原理與地源熱泵相同
    ≥風(fēng)能  
    在一定高度的空中風(fēng)速較大,利用這一特點(diǎn),在高層及超高層建筑中結(jié)合建筑造型,在角部設(shè)置風(fēng)力發(fā)電設(shè)備,對(duì)整個(gè)建筑的用電進(jìn)行一定的補(bǔ)充。
    ≥生物能  
    在沒有燃汽供給的區(qū)域,設(shè)置沼氣發(fā)生、供給及燃燒設(shè)備,可提供清潔充足的能源,同時(shí)減少了對(duì)木材的消耗及大氣的污染
    六、生態(tài)節(jié)能地產(chǎn)產(chǎn)品的成本與風(fēng)險(xiǎn)分析
    1.成本分析  
    據(jù)跨國設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)五合國際(Werkhart International)實(shí)際操作及研究資料,建筑節(jié)能是以一定室內(nèi)舒適標(biāo)準(zhǔn)為前提的,在中國建造不同程度的生態(tài)節(jié)能住宅成本也有所區(qū)別,五合國際將成本劃分為低、中、高三種梯度模式。  
    低度模式:住宅節(jié)能達(dá)到國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),采用外墻保溫,隔熱措施,每平米造價(jià)約增加100元左右。
    中度模式:節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)介于低度與高度之間,依據(jù)不同的自然區(qū)域會(huì)有區(qū)別,據(jù)五合國際在全國二、三級(jí)城市初步探索成果,每平米造價(jià)約增加400到500元。
    高度模式:住宅實(shí)現(xiàn)高舒適度低能耗的標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到或超出國內(nèi)的北京鋒尚、Moma等住宅節(jié)能要求。
    高層住宅每平米造價(jià)均增加800元左右,別墅每平米造價(jià)約增加1500元左右。  
    2. 風(fēng)險(xiǎn)分析  
    生態(tài)節(jié)能技術(shù)體系在歐洲已有20年的運(yùn)行歷史,已成為一個(gè)成熟的技術(shù)系統(tǒng)。通過對(duì)體系中所涉及管材的“疲勞應(yīng)力實(shí)驗(yàn)”,某些管材可以保持100年質(zhì)量要求,技術(shù)成熟度可見一斑。對(duì)于國內(nèi)節(jié)能建筑的市場(chǎng)運(yùn)作,絕對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)不可避免,這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:  
    一是施工質(zhì)量  
    我國不同地區(qū)的施工質(zhì)量不一,難以使優(yōu)秀設(shè)計(jì)完整執(zhí)行下去。節(jié)能建筑對(duì)施工質(zhì)量要求較高,因?yàn)槲覈慕ㄖと舜蠖鄟碓从谵r(nóng)民,施工人員素質(zhì)同國外同行有較大差距,技術(shù)素質(zhì)的欠缺對(duì)工程監(jiān)理提出了更高要求。
    二是分項(xiàng)委托中帶來的內(nèi)部合作問題  
    生態(tài)節(jié)能項(xiàng)目若采用分項(xiàng)委托設(shè)計(jì),不同設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的銜接與配合非常重要,整個(gè)項(xiàng)目的成功來源于不同團(tuán)隊(duì)的無縫合作。若此環(huán)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)不當(dāng),會(huì)為節(jié)能項(xiàng)目帶來隱患。
    三是偽高科技設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的迷惑  
    某些設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)并無實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn),以高科技節(jié)能設(shè)計(jì)自居,屋頂綠化小區(qū)就可稱為生態(tài)小區(qū),采用太陽能熱水器即命名為節(jié)能住宅,這種“東郭先生”的危害也相當(dāng)大。
    3. 公共建筑成本與風(fēng)險(xiǎn)  
    因?yàn)楣步ㄖc其它建筑的節(jié)能體系是完全不同的,并且公共建筑的能耗遠(yuǎn)大于普通住宅,因此公共建筑的節(jié)能研究顯得尤為重要。不同的公建之間能耗極大,就是同一時(shí)代的公建能耗差別也很大,五合國際(Werkhart International)為合肥大劇院設(shè)計(jì)的生態(tài)節(jié)能系統(tǒng),是國內(nèi)成熟的節(jié)能技術(shù)體系。