网站首页
教育杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
医学杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
经济杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
金融杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
管理杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
科技杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
工业杂志
CSSCI期刊 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊 知网收录期刊 维普收录期刊 万方收录期刊 SCI期刊(美)
SCI杂志
中科院1区 中科院2区 中科院3区 中科院4区
全部期刊
公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

建筑設(shè)計(jì)中被動式節(jié)能的運(yùn)用

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了建筑設(shè)計(jì)中被動式節(jié)能的運(yùn)用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

建筑設(shè)計(jì)中被動式節(jié)能的運(yùn)用

【摘要】文章對被動式節(jié)能建筑所運(yùn)用到的關(guān)于風(fēng)能方面、太陽能方面和其他外墻與屋頂?shù)谋粍邮焦?jié)能方式進(jìn)行介紹,以期對被動式節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)有更加全面的了解。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能設(shè)計(jì);被動式節(jié)能;風(fēng)能利用;太陽能利用

1引言

在我國的能源消耗中有超過一半的能源用于建筑的建造、使用和維護(hù)[1]。隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展,越來越多的人為了追求更好的室內(nèi)舒適度,開始大量安裝和使用空調(diào)設(shè)備、鋪設(shè)和使用供暖設(shè)備和熱水器等電子產(chǎn)品。而另一方面,大量的能源消耗所帶來的資源枯竭、環(huán)境污染等問題。由此開始提倡了要采取被動式節(jié)能的方法來降低建筑的能耗。而風(fēng)能和太陽能作為最原始、最基本的方式在控制室內(nèi)氣候方面發(fā)揮著重要作用。

2被動式建筑

1963年,VictorOlgyay出版了《設(shè)計(jì)結(jié)合氣候》一書,提出了應(yīng)從氣候條件對人體舒適度的影響出發(fā),采取被動的方法,最大限度地利用可再生能源,降低建筑的運(yùn)行能耗。被動式建筑節(jié)能的原則是不依賴外部能源,通過周圍環(huán)境的布置、建筑朝向、內(nèi)部空間的巧妙設(shè)計(jì),建筑材料的使用以及幾種非常規(guī)能源(風(fēng)、水、太陽等)收集和使用裝置的設(shè)計(jì)來達(dá)到優(yōu)化采光、通風(fēng)、冬季取暖和夏季制冷的效果。往往體現(xiàn)出投資低、技術(shù)水平低的傾向[2,3]。

3風(fēng)能利用

自然通風(fēng)是當(dāng)今節(jié)能建筑中被廣泛使用的被動式節(jié)能技術(shù),也是室內(nèi)空氣優(yōu)化的最基本方式之一。它是主動通風(fēng)系統(tǒng),如空調(diào)和機(jī)械通風(fēng)等的替代品。自然通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是它不消耗能源和可以帶來新鮮空氣,這對在室內(nèi)居住和長時(shí)間工作的人們的健康非常有益。雖然使用機(jī)械設(shè)備可以保持室內(nèi)干凈,但空調(diào)產(chǎn)生的內(nèi)部循環(huán)的恒溫的空氣是渾濁的,這是不宜于生理和心理健康。所以我們有必要在使用自然通風(fēng)系統(tǒng)來改善惡劣的室內(nèi)環(huán)境的同時(shí),降低能源消耗。

3.1熱壓通風(fēng)

熱壓通風(fēng)是利用空氣受熱膨脹變輕的原理。溫差導(dǎo)致壓差。壓差是由建筑物內(nèi)部的熱的空氣柱與建筑物外部環(huán)境溫度以及熱風(fēng)柱高度的溫差引起的??諝庵敳康膲翰钤酱螅諝庵撞亢涂臻g內(nèi)的空氣運(yùn)動越劇烈。這種空氣從建筑物的空氣柱頂端出去,又從建筑物的空氣柱底端的進(jìn)入的現(xiàn)象是“煙囪效應(yīng)”。同時(shí),渾濁的溫度較高的空氣從上方排出,新鮮的、溫度較低的空氣從下方進(jìn)入,完成了室內(nèi)空氣的交換。也可利用熱回收通風(fēng)裝置回收渾濁空氣的熱能,進(jìn)一步的節(jié)能。這是一種可持續(xù)的、穩(wěn)定的換氣通風(fēng)方式。實(shí)現(xiàn)煙囪通風(fēng)有兩種不同的策略。第一個(gè)假設(shè)建筑內(nèi)部溫度相同,要求內(nèi)部溫度高于外部溫度的情況。第二種策略是將建筑內(nèi)的使用區(qū)保持在室外溫度以下,例如通過夜間通風(fēng)降低室內(nèi)溫度,并僅依靠浮力效應(yīng)通風(fēng)。當(dāng)溫差變化不足以引起熱壓通風(fēng)時(shí),可以結(jié)合機(jī)械設(shè)備通過升溫的方式輔助熱壓通風(fēng)和通過降溫的方式輔助熱壓通風(fēng),前者是指利用用電設(shè)備加熱或太陽能加熱的方法,使建筑內(nèi)局部的空氣升溫,形成整體的溫度差,從而促進(jìn)空氣流動并增強(qiáng)通風(fēng)效果;后者與前者方法相同,利用雨水或地下水循環(huán)或空調(diào)降 溫的方式實(shí)現(xiàn)溫度差的變化,從而得到良好的被動通風(fēng)效果。

3.2風(fēng)壓通風(fēng)

風(fēng)壓通風(fēng)是指風(fēng)在建筑外部繞行的時(shí)候產(chǎn)生風(fēng)壓差。風(fēng)通過建筑物時(shí),迎風(fēng)面產(chǎn)生的壓力為正(向內(nèi)),背風(fēng)面產(chǎn)生的壓力為負(fù)(見圖1)。因此,建筑物在整個(gè)區(qū)域產(chǎn)生壓力差,從而驅(qū)動交叉通風(fēng),這就是常說的“穿堂風(fēng)”。但這種方式相對于熱壓通風(fēng)不太穩(wěn)定,容易造成短時(shí)間內(nèi)的大量通風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)不僅受建筑形體的因素影響,而且不同時(shí)間、不同環(huán)境對其的影響也大。為了減小這些影響,可以控制空間的進(jìn)深和高度;在建筑上加入適當(dāng)?shù)臉?gòu)件引導(dǎo)風(fēng)向;選擇合適的開窗位置來增加壓力差;在通風(fēng)空間盡可能少的布置障礙物。

3.3通風(fēng)方式

不同的開窗位置會形成不同的通風(fēng)方式,總體分為交叉通風(fēng)、單面通風(fēng)和中庭通風(fēng)。當(dāng)入口和出口位于建筑物或空間的相對外墻上,并在兩者之間設(shè)計(jì)一條清晰的流動路徑時(shí),就會發(fā)生交叉通風(fēng)。交叉通風(fēng)策略的流動路徑需要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)為連續(xù)的空間。路徑上最小的開口決定了換氣速率。交叉通風(fēng)常和中庭的煙囪通風(fēng)結(jié)合使用(見圖2),可以增加建筑的進(jìn)深。單側(cè)通風(fēng)是風(fēng)通過一個(gè)大開口進(jìn)入和離開,或者通過空間同一側(cè)上間隔開的兩個(gè)開口進(jìn)入和離開的情況。單側(cè)通風(fēng)是最不集中的自然通風(fēng)策略,它可以在建筑的不同部分獨(dú)立運(yùn)行。單側(cè)通風(fēng)通常比交叉通風(fēng)通風(fēng)率低,且只能進(jìn)入到有限的空間距離。通風(fēng)方式在建筑中能否充分發(fā)揮作用則影響到 整個(gè)建筑的節(jié)能效果。不同的氣候區(qū)都有一定的規(guī)律,可以通過分析外部的風(fēng)環(huán)境條件和建筑本身的外形作為根據(jù),來設(shè)計(jì)建筑內(nèi)部的不同區(qū)域應(yīng)該采用熱壓通風(fēng)或風(fēng)壓通風(fēng)、選擇不同的通風(fēng)方式。風(fēng)作為一種資源,無論是大小還是方向都不穩(wěn)定。因此,建筑物上的壓力場不斷變化,并且很難預(yù)測風(fēng)壓通風(fēng)策略的準(zhǔn)確換風(fēng)量??梢越柚嚓P(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)來分析并模擬風(fēng)場變化,從而來驗(yàn)證或調(diào)整建筑上的節(jié)能策略。

4太陽能利用

作為歷史悠久的能源——太陽能源,自古人們就對它加以利用。比如,在建筑上開窗,將陽光引入屋內(nèi)照明;利用大面積透光屋頂,通過陽光直射,升高室內(nèi)溫度等方式。隨著無污染能源的發(fā)展,出現(xiàn)了利用光能源轉(zhuǎn)化為熱能的太陽能熱水器、轉(zhuǎn)化為電能的光伏板。這就將應(yīng)用在節(jié)能建筑上的太陽能利用分為兩種:一種為主動式太陽能技術(shù),另一種為被動式太陽能技術(shù)。

4.1主動式太陽能利用

主動太陽能技術(shù)是通過技術(shù)手段(如:太陽能板)對太陽能進(jìn)行收集并儲存,為建筑提供能源,所提供的能源可以是熱能也可以是電能。為建筑提供熱水、溫暖的空氣、額外的電力。主動式太陽能技術(shù)不受地域環(huán)境的限制,只要滿足陽光照射就可以使用,但其關(guān)于機(jī)械設(shè)備的前期投入巨大,在設(shè)備成本無法降低的現(xiàn)今,不適用大范圍的使用。

4.2被動式太陽能利用

與使用太陽能光伏板不同,被動式太陽能板依賴于設(shè)計(jì)師的巧妙建筑設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì),來實(shí)現(xiàn)太陽能的利用。被動式太陽能的利用受地域環(huán)境限制,但有技術(shù)含量低、前期投入少的特點(diǎn),有利于普及和推廣。被動式太陽能有以下幾種方式。

4.2.1直接受益的方式通過采光口和反光板的合理設(shè)計(jì)提高窗地比,可以讓更多的光線進(jìn)入室內(nèi),不僅利于增加建筑進(jìn)深,提高建筑的使用率還可以提高建筑的采暖和采光。外墻采用的蓄熱材料(如:混凝土、磚、夯土等)可以在白天陽光直射的時(shí)間段儲存大量的太陽能,在無直射的時(shí)間段,如夜晚時(shí)段緩慢放熱,為建筑室內(nèi)升溫。

4.2.2蓄熱墻體蓄熱墻體是將向陽墻面做成雙層墻,內(nèi)側(cè)厚重實(shí)墻,外層設(shè)玻璃幕墻(上、下留洞口),兩者之間為空氣間層。內(nèi)墻向外側(cè)涂黑并安有遮陽板,墻上在合適位置留出采光洞口,在內(nèi)側(cè)墻面的上、下留洞口。冬季時(shí),外層玻璃幕墻洞口關(guān)閉,一是可通過陽光直射內(nèi)墻面吸熱,并通過緩慢放熱,為室內(nèi)升溫;二是可以通過室內(nèi)的冷空氣從下洞口進(jìn)入空氣間層區(qū),受直射陽光和內(nèi)墻散熱升溫,再經(jīng)由上部洞口進(jìn)入室內(nèi),形成空氣循環(huán)。夏季時(shí),內(nèi)墻和玻璃幕墻上的洞口均開啟并拉下內(nèi)墻遮陽板,通過陽光直射加熱間層空氣,熱空氣上升排出,由此形成通風(fēng)對流。

4.2.3附加日光間在建筑南側(cè)的灰空間(如:陽臺、廊到、門廳等)加蓋透明玻璃房間成為陽光間,其中設(shè)置一定的蓄熱體(如:涂黑墻面、水墻等)。在冬季,太陽輻射的作用下,陽光間迅速升溫,一部分由蓄熱體貯存,一部分則通過窗洞進(jìn)入室內(nèi),由此提高室內(nèi)的溫度。也可在該空間種植,作為花房使用。但在夏季需要有遮陽設(shè)施。

5其他外墻與屋頂?shù)谋粍邮?a href="http://m.mug-factory.cn/lunwen/jianzhushejiluwen/165818.html" target="_blank">節(jié)能設(shè)計(jì)

外墻的被動式節(jié)能的基本原理是注意夏季隔熱和冬季保溫。通常有幾種方法,首先是覆土的建筑形式,利用土壤包裹墻壁來達(dá)到保溫隔熱的作用,這種方式應(yīng)注意墻面防水。其次利用植物進(jìn)行隔熱,如采用攀爬或纏繞類的植物覆蓋在外墻面上。植物的最佳選擇是落葉類,既可以夏季遮陽,也可以在冬季讓外墻吸收熱能[3]。同時(shí)可選擇深色墻面加強(qiáng)吸收熱能的效果。此外,可以用百葉或折板代替植被,通過手動控制來達(dá)到遮陽和墻體吸熱的不同效果轉(zhuǎn)換。屋頂是建筑接收陽光直射最長時(shí)間的部分。傳統(tǒng)的方法是使用保溫材料或者使用蓋板架空,建立隔熱層。然而,這種方法并不是最節(jié)能的。最好的辦法是用植被或水覆蓋,以達(dá)到白天遮陽儲存熱能夜晚放熱保溫的效果。若條件允許建造一個(gè)屋頂花園,包含可以集結(jié)雨水的蓄水池和植物景觀,可利用蓄水池的水來澆灌植被,同時(shí)具有美化環(huán)境的效果。

6結(jié)語

隨著21世紀(jì)以來的能源危機(jī),人們逐漸認(rèn)識到其嚴(yán)重性,并對建筑的節(jié)能降耗要求有增無減。節(jié)能建筑逐步發(fā)展,分化了主動式節(jié)能和被動式節(jié)能設(shè)計(jì),以適應(yīng)不同類型的建筑。被動式建筑需要考慮技術(shù)的支持和能源消耗標(biāo)準(zhǔn),以及生態(tài),功能和美學(xué)各個(gè)方面。也受到建筑物的地理位置以及周圍的環(huán)境條件和資金的約束。建筑師要把握建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)理念,在盡可能不使用設(shè)備的情況下,設(shè)計(jì)出適宜居住、環(huán)境友好的建筑。這是對建筑設(shè)計(jì)師的一個(gè)考驗(yàn)。也是以建筑師為主導(dǎo),可以把節(jié)能理念更好的貫徹在建筑中。

參考文獻(xiàn)

[1]陳華晉,李寶駿,董志峰.淺談建筑被動式節(jié)能設(shè)計(jì)[J].建筑節(jié)能,2007(3):29-31.

[2]宋琪,楊柳,印保剛.為適應(yīng)氣候而建造:被動式建筑[J].華中建筑,2014,32(4):11-15.

[3]莊碧賢.建筑設(shè)計(jì)中被動式節(jié)能的探討[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2010(4):13-15.

作者:任梓寧 單位:沈陽建筑大學(xué)

免责声明

本站为第三方开放式学习交流平台,所有内容均为用户上传,仅供参考,不代表本站立场。若内容不实请联系在线客服删除,服务时间:8:00~21:00。

AI写作,高效原创

在线指导,快速准确,满意为止

立即体验
文秘服务 AI帮写作 润色服务 论文发表