如何学习建筑节能设计
学习建筑节能设计的方法:
1、建筑节能设计的重要性
建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施,符合全球发展趋势。
随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,人们对建筑室内环境舒适程度要求的不断提高,节能问题现在尤为重要。
解决途径两种:一方面通过开发利用可再生能源及节能建材等途径降低建筑能耗的需求;另一方面要提高能耗系统的效率,从而降低终端能源使用量。
2、建筑节能设计的方法
模拟计算是实现建筑节能的重要环节,但由于传统建筑设计流程的缺陷,往往是设计者在建筑施工图阶段才按要求进行建筑模拟计算与评价,使其失去对设计方案应有的指导性与评价性。
扩展资料
建筑节能工作复杂而艰巨,它涉及政府、企业和普通市民,涉及许多行业和企业,涉及新建筑和老建筑,实施起来难度非常大。在建筑节能的初期推进过程中,我们定要付出精力、成本和代价。从这几年的实践效果看,仅靠出台一些简单的要求、措施和办法,完成建筑节能任务和指标很有难度,这就需要我们再思考,进行比较充分、细致、深层次的研究,找出其症结所在。
对于新建建筑要严格管理,必须达到建筑节能标准,这一点不能含糊;对于既有建筑的节能改造要力度大、办法多,多推广试点经验,采取先易后难、先公后私的原则。在房屋建造过程中,建筑节能要重点解决好外墙保温、窗门隔温等问题,很多建筑漏气都出现在这方面。
另外,能利用太阳能的建筑应最大限度地使用这一资源,并在设计过程中实现太阳能与建筑一体化,增加建筑的和谐度和美观度;全面推行中水利用和雨水收集系统,大力推进废旧建筑材料和建筑垃圾的回收利用,使资源能够得到充分利用。
1.1 政策实施过程中存在的主要问题
当前,我国正在大力进行节能减排工作,部分省市积极的响应了这个政策,制定了对应的方针政策。例如,十一层以下的居民楼必须安装太阳能节能设备等地方性政策。这种想法和意图是好的,但是由于太阳能技术设备在施工的过程中存在着原料供应困难、标准不统一等方面的瓶颈问题,死的相关的政策在实施的过程中经常处于停滞的阶段。
1.2 节能意识较为淡薄
当前的建筑设计及市场中,部分建筑设计工程师在思想观念上依然保持着传统的设计理论与思维,在设计的过程中存在着节能意识薄弱的问题,导致他们在建筑设计的过程中很少将工作重点放在节能思想的运用方面。在一定程度上影响了现代建筑设计技术的发展。
1.3 节能设备与建筑工程结合的难度
由于具体的建筑施工中,建筑设计中使用的部分节能设备不能很好的与建筑相结合,导致两者之间的结合存在着一定的难度,这是建筑节能设计发展的一个重要障碍。以太阳能的利用为例,将建筑工程与节能设备的设计巧妙的结合起来就是建筑行业太阳能利用的一项关键技术。但是部分节能设备厂商在进行产品制造的过程中过于注重产品的功能性部分,没有将建筑中的结合能力加以同等地位的考虑,使得部分产品的功能虽然足够强大,但是却不能与建筑设计有效的结合起来,在施工中也不能够将完美的设计实现。
2、建筑设计中节能设计策略
2.1根据建筑用地环境,做好建筑的整体规划
建筑的整体规划以及布局是影响建筑节能效果的一个重要方面,因此其也逐步发展成为了建筑节能设计的一个重要环节。在建筑的整体规划设计阶段,应该从建筑的早期选址、分区、建筑物区域道路的布局、建筑物的整体朝向、每栋建筑之间的间距、当地的常年风向、太阳辐射以及建筑外部空间的整体环境构成等因素加以考虑,提高建筑设计的整体节能效果。
2.2 进行合理的照明节能设计
随着经济发展进程步伐的不断加快,我国的用电量不断攀升,我国近三分之二的省市都出现了程度不一的缺电问题,甚至出现了拉闸限电的现象,这严重的制约了我国经济的持续发展,影响了人们的正常生活。当前的建筑电能节能设计主要是在照明节电方面进行研究。从当前的主要手段来看,实行照明节能设计的主要措施包括:其一,选择使用节能型的光源;其二,建筑设计的过程中尽量选用节能型的照明电器件;其三,进行合理的节能与设计照明设计,充分提高建筑照明的照度,诸如合理选择照明线路、合理选择控制开关、充分利用自然光以及合理选择照明方式等。
2.3 强化采暖系统的节能设计
在我国北方严寒地区的建筑物中都设置有采暖系统,做好建筑物的室内采暖工作的节能工作是确保建筑物节能目标实现的一个重要方向。同时,建筑物的采暖一直以来都是建筑物的耗能“大户”,因此在建筑节能设计的过程中将采暖系统的节能设计工作作为一项重点是一个合理有效的途径。在设计的过程中主要从以下几个方向进行:其一,对采暖管网进行合理的规划,尽量通过缩短室外管道程度的方式来减少热量的损失,同时利用管道强化保温的方式来提供供热管网的整体热效率输送;其二,在建筑设计的过程重要优选对采暖设备进行设计,同时通过对采暖供热系统的合理设计、运行管理等方式来提高供热效率;其三,对采暖反思进行优化,优先利用集中供热的方式,最大限度的降低对燃料或者是电能的消耗;其四,对当前的采暖与供热收费制度进行改革,逐步施行根据热量供应计费的方式进行计量。
2.4 优化外墙保温设计
在建筑节能设机构工作中,大概超过一半以上的能量节约都是通过外墙保温技术来实现的。通过使用特殊的节能技术设计制造的外墙可以比普通外墙的保温效果明显占优,通常室温要高8℃左右。在进行外墙保温节能设计的过程中,通常要用到的材料包括:加气混凝土砌块、页岩多孔砖以及含有各种保温材料,诸如矿棉、聚苯乙烯以及玻璃棉等材质的复合墙体。在进行建筑的外墙保温节能设计过程中,最好利用外保温的方式,这样可以通过这种连续型的外包而实现有效的隔阻,使得具有热桥的梁、柱等产生“断桥”效果,达到最终的节能效果。同时,利用这种技术还可以有效的解决保温隔热、抗震、抗震以及耐火等方面的问题。
虽然中国长期以来都极为重视环境保护,倡导节能经济,但是建筑业的高耗能低效率都是居高不下。特别是建筑材料的使用上,由于低效率使用,造成了极大的浪费。这就需要在建筑设计中,制定提高能源利用效率的方案,同时将水、电、暖气等等的能源节约元素纳入其中,以使有限的资源发挥最大的价值。此外,还要控制好能耗,即在建筑设计中,要尝试选择新技术,运用新能源,并制定相应的节能措施,以提高能源使用效率,降低能耗。比如,煤炭作为不可再生自然资源,现在已经接近枯竭。那么在能源的使用上,最好是选择清洁的可再生能源,诸如太阳能、风能等等,不仅提高了自然资源的使用效率,而且还促进了建筑与自然生态的和谐。
二、建筑节能设计的实践应用
1.建筑规划设计对于建筑室内环境具有直接影响力的是太阳和空气。太阳对建筑物的影响为太阳辐射,要对建筑物规划节能,就要降低太阳辐射。良好的空气质量是居室设计效果的关键。因此,要促进居住房屋的通风效果。在建筑设计中,要从这两点出发,合理地设计建筑的朝向、间距,并安排好建筑组合。设计建筑的朝向时,要因地制宜,通常要与夏季风向一致。建筑群的风口要充分地利用自然风,以提高舒适度。在建筑物的排列上,要遵循北大南小的原则,最好是南北通透的房屋是最为适宜的。建筑的间距要能够满足房屋日照,不仅可以起到节能的作用,而且还促进了居住小区内的空气流通,加快建筑物与空气之间进行热交换的速度,降低能耗。建筑物组合的合理安排是降低能耗的关键。通过建筑物的遮挡,在确保满足日照的前提下,降低太阳辐射对建筑物的影响。
2.采用新型建筑材料进行建筑设计新型的材料是基于环保理念设计的,科技含量较高,不仅能起到保温节能的效果,而且还能够发挥装饰效果。以墙体材料为例。目前所研制出来的墙体材料为新型板材设计,不仅能够满足人们的审美取向,而且还具有保温隔热的功能,同时还改善了房屋使用质量。与传统材料相比,新型材料质地轻,因此可以使建筑物的自重有所降低。
3.采用建筑节能新技术进行建筑设计太阳能是目前广为利用的新型能源,其工作原理是利用太阳辐射能,将其转化为热能,以缓解不可再生能源的消耗。在生活建筑物中,太阳能热水器是较为普遍使用的,而大型的公共场所,则应用更为广泛,包括采暖、游泳馆以及畜禽养殖场等等,都可以利用太阳能提供热能。
4.建筑外部结构的节能设计从建筑规划的角度而言,建筑物的外部的设计要能够达到整体效果,就要从审美的角度出发,进行装饰设计。但是在建筑墙体的立面设计上,还要发挥其节能的效果,即取缔花样设计,降低墙体能耗,以通过减少传热面积提高建筑的保温性。除了建筑墙体设计之外,屋顶设计也是非常重要的。如果建筑屋顶的设计没有考虑到当地的气候,就会给人们的生活带来很多的不方便。比如,冬天建筑屋顶会出现返霜导致屋内寒冷,夏天屋顶灼热,且会长期接受太阳辐射,从而导致屋顶频繁修复,大量地消耗建筑材料,造成了资源浪费。对于建筑屋顶进行降低能耗设计,需要选择低吸水率的材料以及憎水性的材料,以避免由于雨雪或者潮湿而出现渗漏现象。此外,屋顶的材料选择要以质优轻便为主,最宜选择密度相对较小的材料,以降低建筑物的承载力。
希望可以帮助你!
建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,增大室内外能量交换热阻,以减少供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量热消耗而产生的能耗。
途径:
一、减少能源总需求量
据统计,在发达国家,空调采暖能耗占建筑能耗的65%。中国的采暖空调和照明用能量近期增长速度己明显高于能量生产的增长速度,因此,减少建筑的冷、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容,一般可从以下几方面实现。
①建筑规划与设计
面对全球能源环境问题,不少全新的设计理念应运而生,如微排建筑、低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等,它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发,坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。在建筑规划和设计时,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计(主要方法为:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙);合理设计建筑形体(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定),以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分,主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时,可借助相关软件进行优化设计,如运用天正建筑(Ⅱ)中建筑阴影模拟,辅助设计建筑朝向和居住小区的道路、绿化、室外消闲空间及利用CFD软件,如:PHOENICS,Fluent等,分析室内外空气流动是否通畅。
②围护结构
建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传入室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑冷、热消耗。首先,提高围护结构各组成部件的热工性能,一般通过改变其组成材料的热工性能实行,如欧盟新研制的热二极管墙体(低费用的薄片热二极管只允许单方向的传热,可以产生隔热效果)和热工性能随季节动态变化的玻璃。然后,根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,以建筑能耗软件DOE-2.0的计算结果为指导,选择围护结构组合优化设计方法。最后,评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性,以确定技术可行、经济合理的围护结构。
③ 提高终端用户用能效率
高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行,才能真正地减少采暖、空调能耗。首先,根据建筑的特点和功能,设计高能效的暖通空调设备系统,例如:热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等。然后,在使用中采用能源管理和监控系统监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。如欧洲国家通过传感器测量周边环境的温、湿度和日照强度,然后基于建筑动态模型预测采暖和空调负荷,控制暖通空调系统的运行。在其他的家电产品和办公设备方面,应尽量使用节能认证的产品。如美国一般鼓励采用“能源之星”的产品,而澳大利亚对耗能大的家电产品实施最低能效标准(MEPS)。
④提高总的能源利用效率
从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中,能源损失很大。因此,应从全过程(包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用)进行评价,才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的能耗设备,如空调、热水器、洗衣机等应选用能源效率高的能源供应。例如,作为燃料,天然气比电能的总能源效率更高。采用第二代能源系统,可充分利用不同品位热能,最大限度地提高能源利用效率,如热电联产(CHP)、冷热电联产(CCHP)。
二、利用新能源
在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源,包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等。人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,使太阳能初步得到一些利用,如:
①作为太阳能利用中的重要项目,太阳能热发电技术较为成熟,美国、以色列、澳大利亚等国投资兴建了一批试验性太阳能热发电站,以后可望实现太阳能热发电商业化。
②随着太阳能光伏发电的发展,国外己建成不少光伏电站和“太阳屋顶”示范工程,将促进并网发电系统快速发展;
③全世界已有数万台光伏水泵在各地运行。
④太阳热水器技术比较成熟,已具备相应的技术标准和规范,但仍需进一步地完善太阳热水器的功能,并加强太阳能建筑一体化建设。
⑤被动式太阳能建筑因构造简单、造价低,已经得到较广泛应用,其设计技术已相对较为成熟,已有可供参考的设计手册。
⑥太阳能吸收式制冷技术出现较早,已应用在大型空调领域;太阳能吸附式制冷处于样机研制和实验研究阶段。
⑦太阳能干燥和太阳灶已得到一定的推广应用。
但从总体而言,太阳能利用的规模还不大,技术尚不完善,商品化程度也较低,仍需要继续深入广泛地研究。在利用地热能时,一方面可利用高温地热能发电或直接用于采暖供热和热水供应;另一方面可借助地源热泵和地道风系统利用低温地热能。风能发电较适用于多风海岸线山区和易引起强风的高层建筑,在英国和香港已有成功的工程实例,但在建筑领域,较为常见的风能利用形式是自然通风方式。
《建筑节能设计》是实施能源、环境、社会可持续发展战略的重要组成部分,也是国际社会建筑走可持续发展之路的基本取向。《建筑节能设计》紧密联系我国已颁布的建筑节能标准及某些地区的施工图节能审查要点,针对我国不同地域的气候环境和建筑特点,并注重国际上先进的节能设计理念,重点介绍了建筑能耗的构成和节能的基本途径,提供了相关的节能设计依据、技术和方法。《建筑节能设计》内容包括建筑节能基本知识,相关节能设计标准和施工图审查要点介绍,建筑规划设计和单体建筑设计中的节能技术,建筑设计中可再生能源的利用,节能建筑的效益评估,并针对不同地区的居住建筑和公共建筑节能设计提供了成功的案例。
根据有关数据的调查,目前工业、交通、建筑业的碳排放量可达所有碳排放总量的80%-85%,其中建筑行业全过程消耗的资源和能源占到全球总能耗的50%,我国建筑使用能耗占全社会总能耗的约28%,而与此同时能源生产增长速度远不及建筑对能源消耗的增长速度。根据我国国民经济和社会发展纲要的要求,要把建设资源节约型、环境友好型社会摆在突出位置。
建筑节能的具体措施包括以下几个方面:
一、新建建筑节能
根据2019年实施的《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2018),我国新建居住建筑预期能效水平从30%提高到75%。《温和地区居住建筑节能设计标准》(JGJ475-2019)的发布也填补了我国温带地区新建居住建筑的建筑节能标准空白。各地方的建筑节能标准也有所提高,规范新建居住建筑的材料使用、节能设备使用,促进建筑节能减排方案落地。
二、既有建筑的节能改造
通过对北方采暖地区和既有居住建筑的改造和夏热冬冷地区的节能改造,能有效降低采暖、降温的能耗成本,提高能源利用效率,改善室内外环境。
三、公共建筑能效提升
进入新世纪以来,公共建筑面积以20%的建筑面积占据了30%的建筑总能耗。通过公共建筑节能改造,进行公共建筑能耗统计、能耗监测、能源审计和能耗公示,预计可实现5000万吨标煤减排。
四、农村建筑节能减排
农村建筑能耗主要集中在农房采暖、炊事、生活热水、照明等方面。针对农村用能结构,太阳能、空气热能、生物质能等可再生清洁能源得到广泛应用。
五、可再生能源建筑应用
建筑可再生能源应用分为两大类,一类是满足建筑热水、空调供暖等建筑用冷用热需求的技术,另一类是包括太阳能光伏发电、热发电、生物质发电和风力发电在内的可再生能源发电。前一类要重点做到用能设备的节能,后一类要实现能源供给侧的减碳。