翟勝勇
(合肥工業大學設計院(集團)有限公司,安徽 合肥 230000)
在以往的房屋建筑設計中,因為缺乏綠色環保理念的指導,同時未能廣泛應用建筑節能技術,導致房屋設計工作中存在較多的能源耗損問題,不利于資源的有效利用,未能實現預期的建筑規劃節能設計目標。近些年來在綠色環保理念的發展下,房屋建筑規劃設計開始大范圍的使用建筑節能技術,尤其是高效門窗系統、綠色屋面系統、地源熱泵系統的應用大大提升了房屋建筑的節能性,有非常高的應用優勢[1]。但在取得良好成效的用時依然存在著一些尖銳的問題,導致房屋建筑設計中的節能環保理念未得到充分的落實。基于此,進一步分析探討如何在房屋建筑規劃中實現綠色環保尤為關鍵,必須給予高度的重視。
在房屋建筑規劃中實現綠色環保時,首先做的便是對房屋建筑的整體做好規劃設計,以此做好房屋建筑的頂層設計工作??偟膩碚f,在房屋建筑總體規劃布局中,需要重點考慮好以下要點:
1.對當地的地理環境、自然氣候進行全面的分析,做到因地制宜,確保房屋建筑的選址科學合理。
2.結合房屋建筑的實際設計情況來優化出房屋建筑的規模、密度、綠色、高度等相關參數,最大限度確保房屋建筑可以實現綠色環保的目標。
3.對房屋建筑區的自然氣候、河湖水面、地形地貌、自然植被等要素進行全面的分析,在此基礎上去確定房屋建筑的方位朝向、總體布局、建筑形態,確保每一項設計要素均可以與綠色環保理念相契合。
4.對于綠色環保型的房屋建筑來說,小區集中供熱與太陽能利用均是必須達到的。比如在集中供熱方面,這一種方式不僅可以為小區住戶提供穩定與可靠的熱源,改善居民生活品質,而且可以最大限度減少能源的消耗,城市污染可以得到有效的控制??偟膩碚f,集中供熱已經是當前階段房屋建筑實現綠色環保的重要手段,無論是社會效益還是經濟效益均十分的顯著。再以太陽能利用為例來說,當前房屋建筑對太陽能熱的利用已經取得了很好的成效,常用的方式主要有三種,即太陽能集熱器、太陽能熱水系統、暖房。以太陽能熱水系統為例來說,主要包括三個部分,一是儲存裝置,二是收集器,三是循環管路。目前的太陽能熱水系統以循環方式太陽能熱水系統最為常用,有自然循環式和強制循環式這兩種,尤其是自然循環式最為常用,有著良好的熱水供應效果。
5.在房屋建筑單體空間組合與造型中有較多的考慮因素,均需要給予高度的重視。具體來說,為滿足綠色環保的設計目標,要對房屋建筑的多項要素作一分析論證,比如平面布置、位置朝向、門窗大小、外部造型、空間組合、墻面質色彩,始終確保這些要素可以與當地的氣候條件保持一致。另外,要做好房屋室內的日照、采光、保溫、通風隔熱、濕度調節等方面的工作,確保房屋建筑可以有一個舒適的內部環境。對于寒冷地區來說,在空間組合與造型設計時要努力促使太陽輻射可以進入到室內,最大限度抑制輻射和對流,保證室內的熱量不會有太多的流失;對于炎熱地區來說,尤其是要考慮夏天時的溫度,要組織過多的太陽輻射進入到室內,此時可以努力通過自然通風來確保室內熱量及時的散發出去。
在以往的建筑內保溫系統中,因為無法很好的避免冷橋,導致冷凝水會破壞墻體,影響了外飾面安裝質量和安全性。目前來看,在外墻保溫中,外墻外保溫和飾面干掛技術均有很高的應用優勢。具體來說,外保溫形式可以形成很好的建筑保溫系統,可以最大限度減少冷橋的發生,實現很好的保溫效果。更為重要的一點是,保溫層與外飾面之間的空氣層可以產生有效的自然通風,這可以有效降低空調負荷,節約能耗,同時可以排除潮氣而保護保溫材料,這對落實房屋建筑的綠色環保設計十分有利。
在材料使用方面,可以將保溫材料置于房屋建筑外墻的外側,可以基本上消除建筑物所出現的熱橋問題,輕質高效保溫材料的效能可以充分發揮出來。就目前這一種保溫材料的應用效果來說,相比于外墻內保溫和夾心保溫墻體,其可以使用輕薄的保溫材料,因而有著較高的節能效果。在房屋建筑主體結構保護中,外墻所采用的外保溫技術可以大大降低溫度在結構內部產生的應力,可以起到保護主體結構的效果。
在房屋建筑中,外墻保溫系統包括三個部分,即中空玻璃、斷橋鋁合金窗框、窗框與窗洞口連接斷橋節點處理技術。在外窗安裝斷橋鋁合金中空玻璃窗戶時,還可以嚴格控制窗戶的制作精度與安裝精度,并使用密封條等辦法,來最大限度減少空氣滲漏和冷風滲透耗熱[2]。在房屋建筑規劃設計中,若是使用高性能門窗,則務必注重所選玻璃的性能,高性能的玻璃產品保溫隔熱性能可以高出普通中空玻璃的數倍。以當前部分房屋建筑中所使用的單面鍍膜Low-E 中空玻璃為例來說,這種玻璃導熱系數可以達到1.7W/m2k,保溫隔熱性能高出普通中空玻璃的一倍。
在遮陽系統中,所使用的外遮陽設施和內遮陽設施均有良好的應用效果,有著很好的綠色環保性能。比如在外遮陽設施中,其可以將80%的太陽輻射熱量有效阻擋在室外,可降低空調負荷,有助于節約能量。在房屋建筑規劃設計中,可以考慮在南向和西向安裝可調的外遮陽設施,這樣可以一方面可以滿足夏季遮陽要求,另一方面不會對房屋采光和冬季日照要求造成影響。隨著近年來房屋建筑中智能化技術的應用,房屋的外遮陽已經可以安裝光、溫感元件及電動執行機構,可以達到智能化的全自動控制目標。比如在室內無人的情況下,可以根據室內外的溫度與日照強度來自動調節遮陽設施,可以最大限度降低太陽輻射的影響,有助于節約能源。目前較為先進的是由鋼化玻璃所構成的外遮陽系統,這一種外遮陽系統結構由外向內依次是12mm 厚可滑動半透明鋼化玻璃推拉遮陽鑲嵌板→空氣層→外墻涂料、保溫及結構→外窗系統。具體來說,鋼化玻璃所構成的外遮陽系統相比于中空玻璃,無論是環保效益還是經濟效益均十分的顯著,比如中空玻璃會將能量攜帶進室內,但室內的熱量無法有效發散至室外,這在冬季時十分的有利,但在夏天時會面臨室內溫度過高的問題。而鋼化玻璃表面因為有磨砂紋路,因而可以形成漫反射,多余的熱量可以被阻擋在室外。為了有效解決夏天房屋熱量過高的問題,在房屋遮陽系統規劃設計時,可以考慮將鋼化玻璃與中空玻璃聯合起來使用,以此將大部分的陽光熱量隔絕在室外。在內遮陽系統規劃設計中,雖然內遮陽系統遮擋太陽輻射的能力有限,但是對于房屋建筑來說,從防眩光角度和私密性角度來說,均需要做好內遮陽設計工作。目前來看,若是可以在房屋建筑中規劃好內遮陽設施,可以很大程度上改善室內舒適度,并降低室內空調負荷,有很強的綠色環保價值。
水環境系統設計是房屋建筑必須考慮的重要因素,且要始終貫穿在整個房屋建筑的規劃與施工過程中,始終凸顯出水環境系統設計的重要性??偟膩碚f,在應用水環境系統來實現房屋建筑的綠色環保目標時,要重點從三個方面來著手,一是做好節水工作,二是做好水的循環利用,三是努力促使水的集成。在節水工作中,要結合房屋建筑的整體規劃來確定節水器具,多使用現階段可以使用的新型節水器具,以求達到最佳的節水效果。在水的循環利用這一方面,要將重點放在兩個方面,一是要做好中水的收集利用,二是要做好自然雨水的收集利用,可以考慮將景觀用水一同納入到水的循環利用中去,進一步提升水資源的循環利用能力。
總的來說,在水環境系統規劃設計中要始終確保可以滿足兩個方面的要求,一是房屋建筑的節水效果可以達到國家標準,可將整體節水量作為評估指標,二是每一種水質均必須達到國家標準,不僅可以循環利用,而且可以保障居民的生活質量。對于房屋建筑來說,可以考慮設置兩套供水系統,一套是專供飲用水,另外一套時專供使用水。在專供飲用水這一套系統設計中,必須確保水質可以完全達到居民生活的標準,且必須滿足相關的國家標準。在專供使用水這一套系統設計中,要對居民日常生活中的諸多因素加以考慮,尤其是洗澡、洗衣、洗菜,確保這一供水系統可以滿足居民的日常生活需求。具體來說,在規劃設計專供使用水這一套系統時,可以將居民日常的洗澡水、洗衣水、洗菜水、屋面雨水、地面雨水全部引入到蓄水池中,通過諸多的化學處理方法、過濾、凈化,確保水質可以達到正常使用標準。待確定水質可以滿足居民的日常生活需求時,便可以通過輸送的方式直接供入,此時居民可以將這一部分供水用來擦地、洗車、綠化、水景、沖廁。相信通過設計這樣的一個水循環系統,不僅可以滿足居民的日常生活需求,而且可以最大限度提升水循環利用,大量的用水可以被節約下來,綠色環保的設計目標可以實現。
近年來我們國家在房屋建筑的綠色屋面系統設計中狠下了功夫,取得了很好的成效。目前所使用的綠色屋面技術可以適宜不同條件和不同植物的生長構造,比如可以考慮在屋面種植一些易成活、無需過度管理的植物,也可以種植一些觀賞效果好和需要定期維護的植物??偟膩碚f,在應用綠色屋面技術時,要結合當地的氣候條件和房屋建筑的構造性質合理確定種植植物。在長期的實踐應用過程中發現,當前所使用的綠色屋面技術不僅可以很好的滿足植物生長的不同要求,解決蓄水和通風問題,而且可以最大限度保證建筑頂部防水層不受植物根系的破壞,這對于增強房屋建筑的居住舒適性有重要的作用[3]。
在地源熱泵系統中,一方面可以將地源耦合熱泵機組作為空調系統,來實現冬季供熱的目標,另一方面可以作為冷熱源系統,來實現夏季供冷的目標,同時還可以提供房屋建筑所需要的生活熱水。就地源熱泵系統的原理來說,其依賴于地下土壤、地下水溫度和巖石溫度的相對穩定特性,將高品位能源輸入,與埋藏在地下的管路系統與土壤、巖石及地下水進行熱交換。在夏季時,可對室內執行制冷操作,將建筑物的熱量搬運出來,既可以應用在生活用熱中,也可以在轉換為熱能后儲藏起來,待冬季時將低品位熱能通過熱泵搬運出來,為建筑物供熱,并提供生活熱水。
在房屋建筑規劃設計中,要非常注重綠色環保理念的應用,結合房屋設計需求將綠色建筑設計理念的優勢發揮出來,實現最佳的節能設計目標。目前高效保溫隔熱外墻、高效門窗系統、水環境系統、遮陽系統、綠色屋面系統等設計環節中所使用的綠色環保理念已經取得了很好的應用效果,有效的實現了房屋建筑設計中的節能環保目標,非常值得推廣應用,且后續要進一步加大房屋建筑設計中的綠色建筑設計理念研究力度。