在歐美等一些發達國家,自20世紀70年代暴發石油危機以來,已經掀起了建筑節能的高潮,而工業化和高耗能建筑帶來的環境污染以及地球溫室效應對人類生存環境的威脅,進一步增加了建筑節能的緊迫性,這些國家把對建筑節能的要求體現在建筑規范和建筑標準之中,并且不斷提高節能標準,推動節能工作逐步發展。
在我國,隨著人口的急劇膨脹,建筑需求不斷增加,而相對落后的生產技術使得建筑能耗更顯突出,建筑節能尤顯緊迫。自20世紀90年代起,我國先后出臺了一系列建筑節能的政策和法令。與此同時,一些節能建筑也如雨后春筍拔地而起,多種類型的節能建筑,從設計理論、新材料應用以及實踐效益等方面,均已取得可喜的成績,有些成果已達到世界先進水平。
1、建筑節能設計是實現建筑節能的首要環節
我國地域遼闊,氣候和經濟環境差別很大,這就要求在建筑節能設計時要因地制宜,根據當地氣候條件、材料資源、技術成熟程度及建筑節能要求,選擇適合本地需要、且行之有效的建筑節能設計方法,并達到建筑節能的效果。
昆明世博園INTEGER智能生態建筑展覽館就是一個基于昆明本地的自然氣候、地理環境、地方資源條件以及地區經濟發展水平和技術水平設計的綠色節能生態建筑典型實例。該展覽館位于中國云南昆明世博園內,占地3.2hm2,總建筑面積3200m2,由1幢多功能展廳、4幢智能生態概念住宅以及濕地景觀組成。昆明地處北緯25.0°,東經102.7°,海拔1891m,陽光充沛,四季如春,素以"春城"著稱。但夏季陽光直射下的氣溫較高,且紫外線含量較大,對人體有一定的危害。從昆明人的居住習慣來講,市民喜好南北向的住宅,主要居室朝南布置,盡量避免西向。這是由于夏季太陽高度角較大,陽光直射進房間較少;而冬季太陽高度角較小,南向的房間能獲得較多的陽光,有利于提高室內溫度,這樣在夏冬兩季,南向的房間都可較好地利用太陽光,提高住房的舒適度。基于此,在昆明世博園INTEGER智能生態建筑展覽館的設計中,盡可能開設南向房間以獲得充足的自然采光和適宜的陽光,并且在南向房間開設大面積玻璃窗,采用高保溫低輻射中空玻璃,最大程度接納陽光,而冬季中空玻璃也能有效減少玻璃的散熱量。而在北向主要布置輔助房間,開窗面積較小,以保住熱能,并且開啟高窗形成對流和形成良好的熱工效果。
另外,簡潔、方正的建筑體形設計,減少了外圍護表面的面積,有效降低了房屋的散熱量,達到了節約能源的目的。在結構體系方面,采用了我國剛剛興起的輕鋼結構,重量輕、保溫好,內外雙層均為EPS保溫板,尤其是其良好的抗震性能更適合云南地震多發區的特點,且現場預制、現場安裝,干法施工,施工現場環保。此外,還采用了具有革新意義的新型建筑材料——竹材體系,以云南本地優質竹為原料,經先進技術制成竹板體,且費用低廉,節能環保,具有良好的生態效應。外墻則采用傳統的黏土空心磚加聚苯乙烯外墻保溫材料,內墻均為輕質隔墻,整個設計理念均圍繞著節能環保的思路,達到了良好的節能效果。結合它的設計思路,在建筑節能設計中可總結出以下幾點供大家參考。
(1)采用隔熱材料加厚外墻保溫層,改善外維護結構,尤其是外墻的熱工性能是建筑節能設計的主要措施。目前國際上常采用內摻石墨的膨脹聚苯乙烯作為墻保溫層,導熱系數比普通的聚苯乙烯低20%,保溫性能更好。
(2)利用“斷橋”式窗框,使用中間充惰性氣體隔離層的中空高性能隔離玻璃,起到保溫隔熱的良好效果。
(3)充分利用太陽能等自然潔凈能源,減少能耗。
(4)提倡綠色智能建筑。智能建筑不一定是豪華的,但它必須是低能耗的,它所追求的是合理的結構、簡潔的外觀和良好的實用功能。
建筑節能是關系到國計民生的大事,除了要把好設計關,還必須實施行之有效的行政管理措施。
2、建筑節能的行政管理措施
(1)加大政府監督管理和宣傳力度,提高全民建筑節能意識。建筑能耗帶來的環境威脅已經危及到人類賴以生存的地球環境,建筑節能政策必須成為國家的重要國策,要從行政、教育、經濟、立法、科技等方面對建筑節能進行管理和監督。而建筑節能與廣大人民群眾的生活息息相關,因此必須全民動員,開展建筑節能宣傳,組織建筑節能教育,使每個公民深刻認識到能源是國家的命脈,如果我們不斷揮霍自己的能源,猶如竭澤而漁,勢必遺患子孫。只有讓每個公民都樹立新型的生活觀,讓節能滲透到人們的生活習慣中,全民都來參與,才能實現建筑節能目標。
(2)設計工作嚴格執行建筑節能標準。把好建筑節能設計關是實施建筑節能的重要環節。在建筑設計中,設計單位必須執行相關的建筑節能標準,在保證室內溫度環境舒適的前提下,盡量降低單位建筑面積的能耗,提高用能效率。
(3)充分利用自然能源,降低建筑能耗。從設計開始即應考慮如何充分利用自然光,廣泛開發利用太陽能、地熱等可再生能源,回收工業廢熱、余熱、沼氣等。
如日本節能型標志性建筑——東京煤氣公司港北NT大樓,除了在室內裝修上大量采用再生材料制成的壁紙、現場廢棄的混凝土再生品等,為了減少照明負荷,大樓南面的展廳采用了全玻璃的屋面和頂棚;北面的辦公間則通過設置中間庭院,達到自然采光充足。目前,日本的一些大型建筑的地下室照明系統也開始使用太陽能,它是用導管將太陽光傳輸到安裝在地下室天棚上的白色丙烯樹脂光板上,太陽光束經過光板擴散后再照射到地下室的水泥地面,充分利用了自然光源,大大降低了建筑能耗。
(4)大力發展和推廣應用建筑節能科學技術。
建立科學的符合國情的建筑節能科學技術體系,研發和推廣應用高科技新型節能材料,如保溫門窗、門窗封閉技術、外保溫墻體成套技術等。以節能產品和節能工程為依托,使研究開發和工業生產、工程建設緊密結合,促進科學技術迅速轉化為生產力和服務社會。
此外,加強建筑節能標準化工作,加速制訂各項建筑節能標準;加強建筑節能標準在施工及工程質量驗收中的監督作用,以及使能耗市場經濟化,如分戶裝設熱表進行計量等均是提高建筑節能的有效措施。