(3)合理的規(guī)劃和體型設(shè)計
合理的建筑規(guī)劃和體型設(shè)計能有效地適應(yīng)惡劣的微氣候環(huán)境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面,圓錐形屋頂能有效地適應(yīng)草原的惡劣氣候,起到減少建筑的散熱面積、抵抗風(fēng)沙的效果;對于沿海濕熱地區(qū),引入自然通風(fēng)對節(jié)能非常重要,在規(guī)劃布局上,可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓,即使在無風(fēng)時也能形成通風(fēng),在建筑體型設(shè)計上形成風(fēng)洞,使自然風(fēng)在其中回旋得到極好的通風(fēng)效果,達(dá)到節(jié)能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向,夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設(shè)計應(yīng)考慮多方面的因素,建筑受到社會歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等條件的制約,要想使建筑物的朝向均滿足夏季防熱和冬季保溫是困難的,因此,只能權(quán)衡各個因素之間的得失,找到一個平衡點(diǎn),選擇出這一地區(qū)建筑的最佳朝向和較好朝向,盡量避免東西向日曬。
2.單體的節(jié)能設(shè)計
單體的節(jié)能設(shè)計,主要是通過對建筑各部分的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計、建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計,以及一些新型建筑節(jié)能材料和設(shè)備的設(shè)計與選擇等,來更好地利用既有的建筑外部氣候環(huán)境條件,以達(dá)到節(jié)能和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。
(1)建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計
建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計,主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分的要求之外,通過對建筑各部位(屋頂、樓板、墻體、門窗、梁柱等)的造型、結(jié)構(gòu)、材料等方面加以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計,充分利用建筑建筑材料自身特性的有利條件,減少能耗和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境,從而達(dá)到節(jié)能的效果。具體有以下五個方面:
1)屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,也是建筑室內(nèi)與外部空間能量發(fā)生交換,造成室內(nèi)能量損失的主要部位之一。我們通常主要采取以下節(jié)能措施:①采用坡屋頂;②屋面設(shè)保溫層;③根據(jù)不同地區(qū)需要,設(shè)置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等)。
2)樓板的節(jié)能設(shè)計。主要是利用其結(jié)構(gòu)中空空間,以及對房間頂板的吊頂造型加以設(shè)計利用。如將循環(huán)水管布置預(yù)制樓板的中空孔中或現(xiàn)澆板面上,夏季可以利用冷水循環(huán)降低室內(nèi)溫度,冬季利用熱水循環(huán)取暖。
3)建筑外圍墻體的節(jié)能設(shè)計。墻體是建筑室內(nèi)與外部空間接觸面積很大,容易造成室內(nèi)能量損失的部位。墻體的節(jié)能設(shè)計,除了適應(yīng)不同地區(qū)的氣候條件,正常做好墻體保溫、防潮、隔熱等措施以外,還應(yīng)體現(xiàn)在改善微氣候環(huán)境條件的特殊構(gòu)造上,如寒冷地區(qū)的夾心墻體設(shè)計、被動式太陽房中各種蓄熱墻體(如水墻)設(shè)計以及國外較多采用的導(dǎo)風(fēng)墻體設(shè)計。如,在馬來西亞,楊經(jīng)文設(shè)計的檳榔嶼州MennaruUmno大廈外墻中,則外加了一種“捕風(fēng)墻”的特殊構(gòu)造設(shè)計,在建筑兩側(cè)設(shè)陽臺開口,開口兩側(cè)外墻上布置兩片擋風(fēng)墻,使兩通風(fēng)墻形成喇叭狀的口袋,將風(fēng)捕捉到陽臺內(nèi),然后通過陽臺門的開口大小控制進(jìn)風(fēng)量,形成“空氣鎖”,可以有效地控制室內(nèi)通風(fēng)。
4)建筑門窗的節(jié)能設(shè)計。據(jù)統(tǒng)計資料,在我國既有的高耗能建筑
中有40%的耗能是通過門窗散失的。因此,解決好門窗節(jié)能的問題相當(dāng)重要。門窗的節(jié)能設(shè)計主要考慮以下幾個方面:①控制建筑不同朝向的窗墻面積比,從而減少不利朝向外窗的能量損失。如在寒冷地區(qū),盡量減少北向開窗面積可以有效減少建筑冬季能耗損失;②設(shè)置各種形式的外遮陽:我國節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)中,夏季制冷負(fù)荷大的建筑的外窗(包括透明幕墻)宜設(shè)置外部遮陽;設(shè)置外遮陽后,建筑的夏季制冷能耗會有比較明顯的降低③合理地組織門窗的通風(fēng)換氣,盡量采用自然通風(fēng),少用、不用空調(diào)通風(fēng);④嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)建筑的外門宜設(shè)門斗或采取其它減少冷風(fēng)滲透的措施,其它地區(qū)建筑外門也應(yīng)采取保溫隔熱節(jié)能措施;⑤選擇節(jié)能性能高的建筑門窗和幕墻:建筑門窗和建筑幕墻要改變消極保溫隔熱的單一節(jié)能觀念,把節(jié)能和合理利用太陽能、地下熱(水)能、風(fēng)能結(jié)合起來,積極選擇節(jié)能和用能(利用太陽能、冷能、風(fēng)能、地?zé)崮?相結(jié)合的門窗及幕墻產(chǎn)品。
5)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部的節(jié)能設(shè)計。細(xì)部的節(jié)能設(shè)計對于建筑物的整體節(jié)能也非常重要,應(yīng)從以下各部位著手:①熱橋部位應(yīng)采取可靠的保溫與“斷橋”措施,熱橋部位主要指建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)中熱量傳遞較快的鋼筋混凝土梁、柱、架空樓板等部位;②外墻出挑構(gòu)件及附墻部件,如陽臺、雨罩、靠外墻陽臺欄板、空調(diào)室外機(jī)擱板、附壁柱、凸窗、裝飾線等均應(yīng)采取隔斷熱橋和保溫措施;③窗口外側(cè)四周墻面應(yīng)進(jìn)行保溫處理;④門、窗框與墻體之間的縫隙,應(yīng)采用高效保溫材料填堵;⑤門、窗框四周與抹灰層之間的縫隙,宜采用保溫材料和嵌縫密封膏密封,避免不同材料界面開裂,影響門、窗的熱工性能;⑥采用全玻璃幕墻時,隔墻、樓板或梁與幕墻之間的間隙,應(yīng)填充保溫材料。
(2)合理的建筑空間設(shè)計
合理的空間設(shè)計是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下,對建筑空間進(jìn)行合理分隔(平面分隔和豎向分隔),以改善室內(nèi)保溫、通風(fēng)、采光等微氣候條件,達(dá)到節(jié)能目的。如在北方寒冷地區(qū)的住宅設(shè)計中,就經(jīng)常將使用頻率較少的房間如廚房、餐廳、次臥室等房間布置在北側(cè),形成對北側(cè)寒冷空氣的“溫度阻尼區(qū)”,從而達(dá)到節(jié)能及保證使用頻率較多房間的舒適度的目的;在有采暖空調(diào)房間的建筑里,盡量將采暖空調(diào)房間集中布置,以避免在采暖空調(diào)房間與非采暖空調(diào)房間之間發(fā)生大面積的能量交換,造成大量能量浪費(fèi)。國外,在印度柯里亞的管式住宅及干城章嘉公寓樓的設(shè)計中,設(shè)計師通過對不同需求空間的豎向分隔,達(dá)到了極佳的通風(fēng)降溫效果。
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