西部：應用節(jié)能建筑設計緩解建筑能耗增加帶來的壓力

來源:中國節(jié)能住宅網 　作者:* 　日期:2011-2-28 　頁面功能 [字體：大 中 小] [ 打印 ] [ 投稿 ] [ 評論 ] [ 啄木鳥 ]

　　【中國幕墻網】今年1月，由西安建筑科技大學建筑學院劉加平教授主持完成的科研成果“西部低能耗建筑設計關鍵技術與應用”獲國家科學技術進步二等獎。西部的發(fā)展牽動國人心，西部人民的居住條件應該朝著什么方向發(fā)展?該項研究指出一個方向。
　　研發(fā)背景
　　目前西部地區(qū)建筑能耗還偏低
　　為什么會把低能耗建筑設計關鍵技術的研究限定在“西部”?
　　劉加平告訴本報記者，“西部”有多種理解：一種是從我國的地理位置上來理解;第二種是從國家“西部大開發(fā)”中的西部來理解，不僅包括地理位置上的西部，也包括中西部的欠發(fā)達地區(qū);第三種是泛指我國的欠發(fā)達地區(qū)。
　　“我所采用的‘西部’，基本上是第三種，指經濟相對落后、民族眾多、氣候變化多樣，特別是城鎮(zhèn)化程度相對較低的地區(qū)。” 劉加平算了一筆賬，“在西部地區(qū)，很多低收入人群還居住在傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居中，目前的建筑能耗還偏低，但潛在的增長量很大，一旦西部貧困地區(qū)的人均建筑能耗達到東部的水平，將會給我國建筑能耗的總量控制帶來很大壓力。”因此，在傳統(tǒng)鄉(xiāng)土建筑逐漸轉化為現(xiàn)代建筑的過程中，如果能夠研發(fā)出適合西部不同氣候條件的地域性低能耗建筑，將會緩解建筑能耗增加的壓力。
　　研發(fā)特點
　　西部氣候特征造就西部思路
　　“西部地區(qū)的氣候特點鮮明，基本上可以歸納為‘干熱干冷’型和‘濕熱濕冷’型兩種。”劉加平介紹說，在“干熱干冷”氣候中，又分為“寒冷”和“嚴寒”兩類。
　　西藏、新疆、云南、四川、陜西、甘肅的部分地區(qū)，屬于寒冷型干熱干冷氣候區(qū)，青海、西藏西北部、新疆北部、陜北、寧夏、甘肅西部等地屬于嚴寒型干熱干冷氣候區(qū)。成都平原、陜南等地則屬于濕熱濕冷氣候區(qū)。在干熱干冷氣候區(qū)，共同的特征是，太陽輻射資源豐富，氣候干燥，采暖期長(采暖能耗高)，因此，在這些地區(qū)，充分利用太陽能采暖，是建筑節(jié)能的一個重要途徑。
　　為此，劉加平與其團隊便得出了研究西部低能耗建筑的基本思路：提高建筑的保溫性能;盡可能利用被動式太陽能采暖設計;有條件的話，配備主動式太陽能采暖設備;重視夏季的自然通風和遮陽設計。
　　研發(fā)條件
　　好建筑模式必須得到當?shù)乩习傩盏恼J同
　　有了思路和動機，那么研究創(chuàng)作出一種地域性低能耗建筑要具備哪些基本條件?
　　劉加平表示：“首先是要將本地區(qū)傳統(tǒng)鄉(xiāng)土建筑中蘊涵的節(jié)能經驗轉化為科學的設計原理和方法，即運用現(xiàn)代建筑節(jié)能設計原理，解讀傳統(tǒng)建筑的選址與平面布局、空間組織、構造與地區(qū)自然氣候條件的定量關系，然后才可用于新的低能耗建筑創(chuàng)作之中。”
　　此外，必須研發(fā)本地區(qū)的節(jié)能設計室外計算條件，包括累年太陽輻射參數(shù)與氣候參數(shù)等;必須建立本地區(qū)的節(jié)能設計室內計算條件，包括居住者在不同季節(jié)對室內熱環(huán)境的需求指標等。進而優(yōu)化選擇適宜的節(jié)能構造形式，往往受制于經濟發(fā)展水平、技術條件、耐久性以及抗震安全的需求等。最后可能創(chuàng)作具有地域風貌特征的建筑模式，包括建筑的基本形態(tài)、色彩、內部功能空間組織、平面布局以及面積大小、構造體系等。
　　值得一提的是，試驗示范工程建設。“一種好的建筑模式，必須得到當?shù)乩习傩盏恼J同，需要滿足老百姓對建筑的所有需求，方可實施推廣。僅僅滿足建筑節(jié)能指標，是很容易的，但往往不會被老百姓所接受的。”劉加平說，“中央政府拿錢，按照專家自己的意愿，再建設一個‘大寨’，有多少價值?”
　　研發(fā)難點
　　探索出“層級遞進”的設計原理
　　“最困難的，是研究創(chuàng)作出一種建筑模式和設計方案，老百姓愿意自己出錢建造。”劉加平經過近二十多年的探索發(fā)現(xiàn)：欠發(fā)達地區(qū)以及農村地區(qū)，老百姓對住房的性能的需求，基本上遵循一種“層級遞進”的原理，即必須首先逐級滿足建筑的安全性(抗震、防洪等)、功能以及使用便利性、建造成本的適宜性、室內環(huán)境的舒適性、建筑形式的美觀性的需求。當具備了以上性能化指標，才可能同時實現(xiàn)節(jié)能生態(tài)的指標。
　　“換句話說，當一棟建筑物，各方面性能都很好，可就是不抗震，送給老百姓，人家也不要。因此，僅僅關注節(jié)能、生態(tài)，是做不出低能耗建筑的。”劉加平說。
　　成果解讀
　　等熱流圍護結構保溫設計原理和方法
　　項目組創(chuàng)立了等熱流圍護結構保溫設計原理和方法，該法適合于西部“太陽能富集”地區(qū)的民用建筑。
　　因為，在太陽輻射資源豐富的地區(qū)，每一棟建筑物的南、北以及東西朝向的室外設計計算條件差異較大：在冬季，北向在整個晝夜的24小時內，是個純失熱面，而南向在白天，以及東西向的部分時段，圍護結構會接受太陽輻射熱量。如果各朝向保溫性能相同，北向房間會極冷(西藏的大部分地區(qū)如此)，漫長的冬季幾乎不能使用。
　　主、被動式太陽能組合解決西部采暖
　　該研究建立了自然通風流量計算式，優(yōu)化得到了主、被動式太陽能組合解決西部采暖的技術方案。據(jù)劉加平介紹，這是因為在西部的寒冷型干熱干冷氣候區(qū)(如拉薩等地)，冬季很長(6個月甚至更長)，但其元月份的平均氣溫與西安差不多;用專業(yè)術語來解釋，即拉薩在冬季的采暖負荷與西安幾乎相同。
　　但是，拉薩在冬季的太陽總輻射幾乎是西安3倍，即拉薩單位面積的太陽輻射集熱量可以是西安的3倍。如果通過合理的被動式太陽能設計、配備較少的太陽能采暖設備，即可解決拉薩的采暖問題。“何況，西藏的常規(guī)能源儲量有限，如果用于采暖，就太浪費了。”
　　綠色窯居：既保持傳統(tǒng)窯居風貌 又富有現(xiàn)代建筑氣息
　　該項目完成了黃土高原綠色窯居等四種低能耗建筑的模式創(chuàng)作和設計，應用面積超過60萬平方米。
　　劉加平簡要概括說：“老百姓對舊窯居最不滿意的地方，一是空間單調、功能不全，難以滿足現(xiàn)代生活方式的需求;二是陰暗潮濕(采光、通風不好);三是缺乏現(xiàn)代氣息(土氣、不夠洋氣)。”
　　新窯居繼承了傳統(tǒng)窯居“冬暖夏涼”的節(jié)能經驗，既保持了傳統(tǒng)窯居風貌，又富有現(xiàn)代建筑氣息。復試空間構成，既解決了“空間單調”問題，又加強了通風換氣，解決了“陰暗潮濕”問題。總的說來，具備節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材等綠色建筑特征。【完】

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