關(guān)于建筑低碳節(jié)能設(shè)計的探討

1、<p>　　關(guān)于建筑低碳節(jié)能設(shè)計的探討</p><p>　　摘要：CO2被普遍認為是造成全球氣候變暖的主要的溫室氣體，過量的溫室氣體正是引發(fā)極端的天氣現(xiàn)象的原因。地球目前30到40年時間內(nèi)的氣候變化取決于過去的溫室氣體排放，而我們不得不接受這個事實，正視這一問題。世界人口將持續(xù)增長導致更多的物質(zhì)需求，從而引發(fā)能源、水和材料的稀缺。然而，這些資源并不是取之不盡用之不竭，正在減少，如果我們?nèi)圆徊扇〈胧┎捎每?/p>

2、持續(xù)發(fā)展的生活方式，而是仍然不加控制地使用資源、能源、材料，不加控制地產(chǎn)生垃圾和制造污染，環(huán)境災(zāi)難將不可避免?？梢姡沙掷m(xù)發(fā)展觀念必須進入人類的意識之中。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：低碳;吸熱;散熱;通風;設(shè)計 </p><p>　　Abstract: CO2 is generally considered to be the main greenhouse gases that ca

3、use global warming, excessive greenhouse gases is the cause of the extreme weather phenomena. The earth is 30 to 40 years of climate change depends on the greenhouse gas emissions in the past, but we have to accept the r

4、eality, face the problem. The world population will continue to grow to more material demand, resulting in energy, water and material scarcity. However, these resources are not inexhaustible be inexhaust</p><p

5、>　　Key words: low carbon; heat; heat dissipation; ventilation; design </p><p>　　中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　建筑在營造更加可持續(xù)的未來中扮演著重要的角色，從全球范圍來看，建筑

6、消耗著近50%的能源、水和材料，并在建造及使用過程中產(chǎn)生成堆的垃圾。建筑使用能源以供給舒適生活所需的采暖、制冷以及照明。目前，這些能源絕大部分來自于礦物燃料的燃燒，并釋放CO2。即使科技發(fā)展提高了能源使用效率，但總消耗量仍持續(xù)增長。原因是持續(xù)增加的建筑數(shù)量和規(guī)模，以及建筑中使用的設(shè)備與建筑環(huán)境規(guī)劃相關(guān)的交通量仍在增長。被動式設(shè)計提倡借助自然的力量來利用可再生能源，減少傳統(tǒng)能源以及水資源的使用，鼓勵“低碳”生活方式，改變?nèi)藗兊乃季S和行為方

7、式，從而能大大提升建筑和城市設(shè)計的效果。其實，營造“低碳”的建筑環(huán)境在技術(shù)上并不復雜，甚至有些技術(shù)更為簡單易行，但它的前提是需要對我們常規(guī)的設(shè)計和規(guī)劃以及我們生活、工作、娛樂的方式稍做改變。 </p><p>　　1低碳建筑設(shè)計概念 </p><p>　　建筑的建造使用可持續(xù)性的建筑材料，包括兩個方面：“再利用(reuse)”或可以“再循環(huán)使用(recycle)”，建造盡量減少現(xiàn)場施工，更

8、多采用工廠預(yù)制，采用“現(xiàn)代建造方法”。此設(shè)計的熱損失約為1千瓦，所以冬季采暖基本上只靠太陽輻射，利用被動式太陽房，太陽能集熱器提供熱水供熱，再加上室內(nèi)人體和設(shè)備的散熱即可實現(xiàn)。通風系統(tǒng)，利用帶有“熱恢復”性能的通風設(shè)備，在冬季利用排風和新風的溫差加熱新風。根據(jù)起居空間布置在南向，在冬天利用南向雙層玻璃幕墻來加熱新風供風，排風從北向服務(wù)空間機械排出。屋頂上布置太陽能光電板和太陽能集熱器。充分利用自然采光、自然通風和太陽能控制合理解決了能源

9、和資源問題以及視覺感受和室內(nèi)熱環(huán)境舒適度問題。需要說明的是，大部分地區(qū)采暖期比較長，冬季采暖要往往消耗大量能源，而夏季氣候較涼爽無需考慮空調(diào)系統(tǒng)，所以解決好被動供熱問題可以大大節(jié)約傳統(tǒng)能源，減少二氧化碳排放量。 </p><p>　　2建造低碳節(jié)能設(shè)計 </p><p>　　對于溫度控制，我們采用了現(xiàn)在氣候控制方面被廣泛應(yīng)用的建筑結(jié)構(gòu)熱塊( Building Thermal Mass)方法

10、，利用大樓外露吸熱材料白天和夜晚的溫度變化，均衡溫度起伏。通常情況下，該方法需要拆除吊頂，使樓板中的吸熱材料充分暴露在空氣以及房間使用者的周圍，使這些吸熱材料在白天溫度達到峰值的時候能吸收熱量，然后在晚上房間中無人的時候使房間中的空氣流通，從而將積蓄的熱量從建筑物中排出去。這種方法效果很好，但是在整個夏天，大樓內(nèi)部正常預(yù)期積蓄的熱量過多，因此不可避免地，大樓內(nèi)的溫度還是過高。要解決這一問題有兩種方法： </p><p

11、><b>　　2.1降低獲熱量 </b></p><p>　　通過建筑物的具體設(shè)計降低熱負荷，采用帶有2+1 三玻中空玻璃的斯堪的納維亞風格窗戶，其通風良好的外層中空腔體中裝有軟百葉簾?？煽氐臒嵩隽縼碜杂诮ㄖ锏膫鲗б约翱諝庀蛸|(zhì)量較差的建筑物滲入而造成的室外向室內(nèi)的熱傳遞。我們特別注意從更高水平進行外表隔熱（墻體導熱系數(shù)為0.2 W/m2K）并完全消除冷橋，這些冷橋在U 值升高時會成為

12、重大問題。設(shè)計階段也同樣強調(diào)了氣密性的重要，因此，氣密性的設(shè)計目標定為氣壓為50Pa時每小時換氣次數(shù)為1 次，在內(nèi)部，我們盡可能延長可用可控的日光，并安裝高效的照明和控制設(shè)備。由于小型電源和ICT 產(chǎn)生的熱增量與建筑的使用和管理方式直接相關(guān)，因此設(shè)計組在設(shè)計階段基本沒有將這些熱增量考慮在內(nèi)。電源被設(shè)計為低速且具有占用傳感功能的裝置，以將風扇和泵所需要的能耗降到最低。 </p><p>　　2.2吸熱材料的散熱 &

13、lt;/p><p>　　除了盡可能降低熱增量，使樓板中的熱量以更有效的方式散出，從而使樓板在更長的時間內(nèi)保持涼爽，能進一步幫助降低散熱需求。對于這種情況，作為工程師可以采用瑞典率先使用的方法，讓新風首先在預(yù)制樓板中循環(huán)，然后進入房間，實現(xiàn)通風。利用預(yù)制板上的空心孔（這種預(yù)制板最早使用時是為了減輕重量和材料含量），這些孔可用作通風管道。通過使涼爽的新風穿過樓板，這些空氣吸收樓板中散發(fā)的熱量然后進入房間，此時空氣的溫度接

14、近于室溫，空氣穿過建筑，實現(xiàn)通風，然后被排出。在冬季則按照完全相同的方式利用高效（>90%）熱回收裝置進行熱傳遞，從而從排風中回收熱量。 </p><p><b>　　2.3通風設(shè)計 </b></p><p>　　在整體舒適度、冬季和夏季空氣質(zhì)量和照明等方面，設(shè)計核心方法中考慮了這兩種可能性：“整體建筑通風”，此理論將過道和空氣流通空間作為回風路徑的一部分，將壓

15、力損失降至最低并盡可能充分利用“新風”?！捌胶庳摵伞保和ㄟ^將通風系統(tǒng)和建筑設(shè)計為一個整體系統(tǒng)的兩個組成部分，兩者一前一后和諧運作。利用通風良好的樓板作為散熱器和吸熱器，這樣我們可以充分平衡負荷，從而完全成功地擺脫對分布式供暖系統(tǒng)的需求。此方法已被廣泛利用。 </p><p>　　將表面積很大的房頂用作供暖和散熱表面，與有限的供暖需求正確結(jié)合，這意味著外部溫度為-4℃時，樓板的溫度只需要達到23℃（最高）。相反，在

16、夏季，樓板溫度只要達到19-20℃就能營造出有效舒適的涼爽環(huán)境。因為，吸熱材料對溫度變化所作的反應(yīng)緩慢，這有助于為房間使用者提供一個更加舒適的環(huán)境。例如在冬季，如果樓板溫度為21℃，而此時門大開使冷空氣進入房間，那么樓板像一個散熱器一樣，使室內(nèi)的溫度逐漸回升——必要時將通過排風的熱傳遞作用使室內(nèi)溫度回到原來的溫度。同樣，如果突然有許多人涌入房間，樓板會幫助吸收熱量，使房間溫度達到?jīng)鏊某潭?。建筑成為有效的緩沖器，也可叫做調(diào)節(jié)器，而其結(jié)構(gòu)

17、便是通風系統(tǒng)。但是，為了使建筑的這種作用得到適當發(fā)揮，建筑設(shè)計中需要按樓板的這種運作方式設(shè)計樓板。設(shè)計組中的所有成員需要從最初階段就開始密切合作， 建筑和工程設(shè)計顧問尤其應(yīng)當如此。建筑設(shè)計需要與工程設(shè)計攜手合作，了解建筑物理知識，這樣建筑的各個部分都能作為單個協(xié)調(diào)系統(tǒng)運作。如果方法得當，那我們就有可能建成一座不僅外型美觀而且功能實用的建筑。 </p><p>　　玻璃幕墻方面可以采用溫控且通風良好的預(yù)制板結(jié)構(gòu)，在

18、整個中央空間，這是唯一的環(huán)控措施。為確保這一措施的有效性，將夾層地面設(shè)計施工為搭建于混凝土熱質(zhì)巨柱之上的超大混凝土臺，邊緣處用玻璃鋪設(shè)， 除穿過數(shù)段橋狀邊緣外， 未延伸至周圍區(qū)域?；炷僚_在其平面圖中呈現(xiàn)為可穿透型，可使空氣和光線在其四周流動。利用大樓本身作為空氣流通的一部分的想法，不僅滿足了舒適度，還盡可能降低了風扇的能耗。因此，冬季的回風通道來自南面上部，面向玻璃幕墻，以獲取多余的太陽能，然后傳至上面的屋頂。整個屋頂像一間機房，回風

19、集氣室內(nèi)有高效熱回收氣體處置裝置，將空氣輸入可通風板。 </p><p>　　夏季時，空氣在高空直接通風，經(jīng)“通風管道”排出。采用“通風管道”設(shè)計的另一目的是將日光充分引入大樓內(nèi)部。屋頂照明可以遠程控制，讓涼風進入，作為綜合模式通風手段的組成部分。天窗由送風機驅(qū)動，確?？諝饬魍ㄅc預(yù)計的一致。這一功能在夜間顯得尤為重要。當外界溫度較低時，空氣下沉，通過打開的采光天窗進入大樓內(nèi)部，然后經(jīng)強制送風通風，經(jīng)過熱質(zhì)超大 “

20、混凝土臺”，降低該結(jié)構(gòu)的溫度， 最后經(jīng)中央 “管道”排出。 </p><p><b>　　3結(jié)語 </b></p><p>　　低碳建筑設(shè)計的宗旨是通過建筑設(shè)計達到盡量低的二氧化碳排放量，這是可持續(xù)發(fā)展建筑設(shè)計最好的動力，通過它可以引進其它有關(guān)可持續(xù)發(fā)展的因素如材料、能源的應(yīng)用、健康生態(tài)的室內(nèi)外環(huán)境等。低碳建筑不僅是因為它有助于解決我們所面臨的挑戰(zhàn)，還因為它有助于以低