关于节能环保型建筑设计和新材料使用的研究_开题报告

（一）国内研究现状

所谓建筑节能，就是在满足人类居住舒适性要求的前提下，在建筑全寿命周期内，节约能源，提高能源的利用率。综合近年我国有关建筑节能的文献来看，节能环保型建筑设计和新材料使用主要考虑以下几个方面：

    1、建筑选址、布局设计。多项研究发现，建筑的选址、布局设计关系到建筑节能。节能建筑选址主要是从满足建筑向阳采暖、通风致凉以及减少能量需求的三个要求来进行研究和讨论的[1]。例如夏热冬冷地区，建筑规划朝向与夏季主导季风方向一般控制在 30-60度之间[2]，选址和布局设计应考虑选择良好的地形和环境，建筑群要注意密度控制，保证各建筑之间满足日照间距需求间距应满足日照需求，总体布局错落有致。居住区建筑布局直接关系到住区室外热环境，建筑布局的合理性对于建筑环境非常重要。建筑群周围的风环境和热环境之间是相互影响的，有利的风环境可以促进建筑群的散热[3]。

2、建筑体型设计。建筑的体型设计是节能设计中的重要环节，通过选择合适建筑体形系数可以有利于节能目标的实现。建筑体型包括建筑的平面形式、长度、宽度等方面的内容，还应结合建筑的朝向、通风采光等方面的设计来共同实现建筑节能[4]。通过有效的体型设计可降低热量损失，并可在冬季增加太阳辐射的利用量。扁平的建筑空间分布体型系数较小，会降低建筑的供暖能耗但造成夏季空调能耗高[5]，而塔式的建筑空间分布下夏季自然通风被强化，空调能耗降低，但造成冬季供暖能耗的上升。体型体系越大，在相同条件下的需热量就越大，建筑物体形系数每增加0.1，建筑物的累计耗热量增加10%-20%[6]。体形系数越小，也就意味着单位建筑空间所占有的外表面积越小，建筑与外界环境产生的热量交换也会有所降低。

3、建筑采光设计。建筑设计过程中，首先都会考虑充分利用自然采光以节约照明能源消耗的问题。既要将光和热矛盾与建筑节能设计进行协调，又要注重对自然光最大限度的利用。由于我国地域性光照条件差异较大，在不同地区的建筑设计中，因此，在设计中多以光气候分布图作为建筑自然采光设计的指导。把适当的自然光源应用于建筑设计中，可以使人们感到舒适和自然，同时节约能源[7]。在日照强烈的夏季，还通过增加方便拆卸的遮阳板、 窗帘等的方式，将节能与健康融入人们的生活[8]。

4、室外环境、绿化节能设计。在建筑周边做好相应的绿地和水面设计有利于调节建筑的空气湿度、建筑温度、遮挡辐射以及改善建筑的内外热环境等，这样就节约了建筑室内空调的能源消耗[9]。绿化节能设计主要包括建筑物绿化设计和环境绿化设计。建筑物绿化是指对建筑物屋面、外立面的绿化。国内有实测结果表明: 当室外空气温度在38℃左右时，没有绿化的建筑物的外表面温度有时最高可达50℃，而有绿化的建筑物外墙面温度为27℃，有绿化建筑物室内温度较无绿化建筑物室内温度约低3-5℃，降温效果明显。环境绿化是指建筑物周围一定范围内的地表绿化[10]，据调查资料显示，茂盛的树木能挡住 50%～90%的太阳辐射热，草地上的草可以遮挡 80%左右太阳光线[11]。相关研究表明，绿化地面与裸地面、水泥地面相比较，对峰值温度的出现有延迟作用[12]。

5、围护结构设计。建筑围护结构是影响建筑能耗、室内温度和空气质量、室内适宜性的关键所在，对建筑围护结构的节能设计也是建筑节能设计的根本所在，主要包括外墙、屋顶、地面以及门窗的节能设计。外墙节能设计的墙体保温分为单一材料、复合材料保温两种形式，我国外墙节能起步晚、底子薄，仅外墙能耗就是发达国家的4-5倍[13]。在节能设计时须与建筑自身所处自然环境、投资环境、施工环境等结合，提出切合实际的优选方案。屋顶的保温是节能建筑的重点，为了提高屋顶保温隔热性能，在屋顶设置保温层不仅能防止室内热量的流失，在夏季还能有隔热的效果，因此在选材方面采用蓄热系数大、热系数小且密度不能过大的材料，否则会增加屋顶的负荷。通常屋面保温是将容重低、导热系数小，吸水率低，有一定强度的保温材料设置在防水板和屋面板之间，或是将保温材料与结构层合一[14]。地面保温提高了地面的热舒性和节约采暖能耗，同时也减轻了空气污染，建筑节能设计的科学性和经济性得到了充分的体现。门窗是建筑物内外进行能量交换的主要通道，因此门窗的节能对整体建筑节能具有很大意义，门窗的设计要根据当地气候特点考虑通风、采光和防护等问题，合理选择窗型和材质，保证所用材料的保温隔热性能和门窗的密封性能。

（二）国外研究现状

与我国的建筑节能相比，西方发达国家的建筑节能在施工环境、施工做法、新型材料等方面早已走在前列。分析、学习西方发达国家建筑节能现状以及在建筑节能过程中使用的节能设计、新材料、节能施工做法，对我国建筑节能具有重要的借鉴意义。

1、荷兰建筑节能做法：荷兰在建筑节能改造、降低建筑能耗方面一直走在前列，比如，积极推广倒置式屋面，将保温隔热层设置在防水层上面，对防水层起到较好的保护作用，且防水、保温隔热功能也比传统屋面保温做法更加优越，特别延缓防水材料老化，延长其使用年限。其次，大力推广种植屋面，种植式屋面的结构层次依次为屋面板、保护板、防水膜、隔热层、排水层或存储层、滤布、生长培养基、植物等层次。用以提高城市绿化率，改善城市热岛效应，减低城市排水负荷，并且还对建筑物顶部具有保护作用，增加屋顶建材寿命，降低建筑使用能耗。此外，荷兰注重研究并应用新型节能材料，这些节能环保材料的应用也为荷兰建筑节省了大量的能源[15]。

2、日本是目前公认的节能最出色的国家之一，能源利用效率居于世界最前列，建筑行业能耗占社会总能耗的30%。在保持同样生活水平前提下，日本以每户为计算单位的生活能耗量仅为英、法、瑞典的50%，美国的30%左右。日本在建筑中实施的节能途径主要有三个方面：一是改善围护结构的保温性能，如采用双层玻璃幕墙和冬暖夏凉的玻璃节能涂料来优化传热阻热性能，以及在建筑外墙安装阳光反射板增加室内采光等。二是提高暖通空调制冷设备的效率，如用计算机对空调系统各个单项模拟作出耗能特性曲线，然后从中选择最优化的空调方案，从建筑设计角度对建筑物本身的位置及周围环境作出合理的布局，以及对排气和排水中的热量进行回收利用等。三是积极发展建筑节能研究，主要集中在建筑材料构件密闭性、保温性的提高，多种新能源的组合利用以及建筑物的立体绿化方面。

（三）推广节能环保型建筑设计和新材料的意义

建筑节能是建设环境友好型社会的需要，是改善热环境的需要，更是社会经济可持续发展的需要。中国是一个发展中国家，人口众多，人均能源资源相对匮乏，而目前我国每年新建房屋建筑面积近20亿平方米当中，80%以上为高能耗建筑，如果听任这种高耗能建筑持续发展下去，国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求，从而不得不被迫组织大规模的旧房节能改造，这将要耗费更多的人力物力。建筑能耗过高相当一部分的原因是由于设计方案和材料使用存在问题，如不合理的结构系统、大面积的采用玻璃幕墙、不合理的空调系统、低效率的能源转换系统以及不合适的建筑选材等。因此，推广节能环保型建筑设计和节能新材料，能够加快我国建筑节能产业发展，也是推进新型城镇化、促进社会经济可持续发展的有效途径。

二、^范文提纲

1 绪论

1.1 建筑节能的概念及意义

1.2 国内外建筑节能的发展状况

1.3 建筑节能的发展前景

2 节能环保型建筑设计的基本应用

2.1 节能环保型建筑设计的要求

2.2 目前所采用的几种设计方法

2.2.1 建筑选址、布局设计

2.2.2 建筑体型设计

2.2.3 建筑采光设计

2.2.4 室外环境、绿化节能设计

2.2.5 围护结构设计

3 新材料的推广应用

3.1 屋面材料的推广应用

3.2 墙体材料的推广应用

3.3 门窗材料的推广应用

4 案例分析-以某农村住宅建筑设计及材料使用为例

4.1 某农村住宅建筑设计及材料使用中存在的节能问题

4.2 某农村住宅节能环保设计及新材料使用的对策建议

5 结论

三、参考文献

[1]邓艳秋. 建筑选址与节能[J].大庆油田气地面工程, 2007(4): 40-40

[2]朱炜亮. 自然能高效利用与夏热冬冷地区居住建筑布局特点[J].山西建筑, 2014(40): 206-207

[3]李晗, 吴家正. 建筑布局对住宅住区室外微环境的影响研究[J].建筑节能, 2016(44): 57-63

[4]黄菁菁. 建筑体型在节能设计中的应用分析[J].城市建筑, 2013(14): 39-39

[5]周燕, 闫成文, 姚健. 居住建筑体形系数对建筑能耗的影响[J]. 华中建筑， 2007, 25(5): 115- 116

[6]胡姗, 燕达, 崔莹. 不同建筑空间形态对住宅建筑能耗的影响[J]. 建筑科学, 2015, 10(31): 117-145

[7]刘存发. 建筑采光节能设计的整体思维[J]. 中华民居, 2014(8): 98-100

[8]于欣. 建筑采光节能设计分析[J]. 设计, 2016(1): 40-42

[9]魏宇男. 分析建筑规划设计中建筑节能的设计[J]. 科技与企业, 2016(6): 119-119

[10]王继峰. 浅谈绿化与建筑节能[J]. 兰州工业高等专科学校学报, 2010, 17(4): 50-52

[11]吕霞. 绿化与建筑节能[J]. 科学管理, 2013(289): 62-64

[12]刘素萍. 建筑节能与围护结构[J]. 工业建筑, 2001(7): 14-21

[13]范亚明，李兴友，付祥钊. 建筑节能途径和实施措施综述[J]. 重庆大学学报，2004, 25(5): 82-85

[14]康永. 绿色建筑节能新材料的探究[J]. 建筑与装饰, 2014(1): 35-38

[15]宿金成, 李显昌. 荷兰建筑节能改造对中国的启示[J]. 低温建筑设计, 2016(12): 33-35