建筑设计中新技术与新材料的应用研究
陈诚
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陈诚,. 建筑设计中新技术与新材料的应用研究[J]. 材料科学研究,2024.5. DOI:10.12721/ccn.2024.157387.
摘要: 现代城市建设发展过程中,以往传统的建筑设计已经难以满足城市的创新性需求。在此背景下,建筑设计行业面临着如何进一步提升设计质量,符合现代城市建设发展创新性需求的难题。新材料与新技术的出现给了建筑设计行业全新的思路,在建筑设计中应用新技术、新材料,能够充分彰显出建筑领域秉持的绿色环保及可持续发展的理念。并且,通过新材料与新技术的应用,不仅能够有效控制设计与施工的资源浪费及环境污染问题,还将进一步促进建筑设计的发展,促使建筑设计领域富有现代化的内涵,为建筑设计行业的可持续发展提供重要的驱动力。
关键词: 建筑设计;新技术;新材料;应用
DOI:10.12721/ccn.2024.157387
基金资助:

引言

为进一步优化房屋建筑设计节能环保质量,要积极完善设计方案,充分发挥节能环保要素的应用优势,更好地维系整体设计方案的综合效益,减轻耗能损失造成的影响,为房屋建筑工程项目综合性水平的优化提供保障。

1、 新型节能环保材料概述

新型节能环保材料是现代建筑设计领域的一个重点发展方向,其核心理念在于降低建筑的能源消耗同时减轻环境负担。这类材料通常具备较高的保温隔热性能,能有效阻隔热量的流失,减少冷暖空调系统的工作负荷,从而在室内温度调节上达到节能减排的效果。例如,使用高效能聚苯乙烯泡沫板和多孔陶粒作为建筑绝缘层;采用低辐射涂层玻璃和遮阳系统降低太阳能辐射的直接吸收。此外,使用可循环利用材料和天然材料,在生产和施工过程中减少污染,同样是节能环保材料的重要属性。在设计初期应用节能环保材料,可以降低建筑整体的生命周期成本,显著提升其环境持续性表现。

2、建筑设计中新技术与新材料的应用原则

2.1经济性原则

(1)成本效益分析:在考虑新技术与新材料的应用时,应对其成本进行综合评估,确保在经济上是可行的。(2)长期效益:虽然某些新技术与新材料可能在初期投入较高,但其长期效益(如节能、减排等)可以带来经济上的回报。(3)技术支持与维护:确保新技术与新材料在建筑的全生命周期内得到有效的技术支持和维护。

2.2功能性原则

(1)满足基本功能需求:新技术与新材料的选择应首先满足建筑的基本功能需求,如居住、工作、娱乐等。这是建筑设计的核心目的。(2)提高性能:新技术与新材料应能提高建筑的使用性能,如保温、隔热、隔音、防水等,从而提高居住和工作环境的舒适度。(3)适应性和耐久性:选择的新技术与新材料应能适应不同的环境条件,并具有较长的使用寿命,降低维护成本[1]

3、建筑设计中新技术与新材料的应用研究

3.1门窗新材料应用

(1)铝合金和塑钢是新型门窗材料中最常见的两种材质。铝合金门窗具有耐腐蚀、高强度和美观大方的优点,被广泛应用于各种类型的建筑中。塑钢门窗则具有良好的隔热、隔音和耐冲击性能,适用于对隔音和隔热有较高要求的场所。这两种材料都具有较高的耐用性和稳定性,能够保证门窗的长久使用。(2)智能门窗也是近年来逐渐兴起的新型门窗材料。通过自动感应、遥控操作等技术,智能门窗可以实现智能化控制,提高生活的便利性和舒适度。

3.2外墙设计

房屋建筑结构节能环保设计体系中,外墙设计的节能优势较大,利用外墙外保温设计处理方案,能在减少墙体受温度应力产生裂缝的同时,维护整体房屋建筑主体结构的质量水平,优化主体结构的耐久性。从而更好地满足节能降耗的应用需求,避免冷桥等问题造成的影响,最大程度上优化墙体结构的保温性能,为室温稳定且改善室内热环境提供良好的支持。在外墙节能设计处理环节,要对保温材料耐久性进行评估,并确保保温体系的透气性、抗风压性都能满足预期,在维持房屋建筑结构设计模式稳定的同时提高综合作业的质量水平。

3.3房屋绿化设计

结合一些先进的西方建筑经验可知,在房屋建筑设计中融合节能环保理念和要素,要积极拓展房屋建筑绿化设计深度,更好地维系综合设计效果,在有效减少环境破坏力的同时,强化建筑结构整体设计水平。在房屋建筑结构绿化处理工作中,墙体或者是屋顶的植物能对建筑结构起到有效的保护作用,避免墙体在阳光直射下暴晒,并且有效分散建筑结构的热度,最大程度上降低了房屋建筑结构的热辐射,起到温度调节的作用。值得一提的是,房屋建筑结构会随着楼层升高风力荷载也会随之发生改变,为此,在房屋建筑结构设计中落实节能环保理念,可以借助绿化植物有效调节楼房因高度产生的温差问题,有效改善房屋建筑结构墙体微气候造成的影响,并发挥墙体绿植吸收光辐射、热辐射的优势,共同提高房屋建筑结构整体应用价值[2]

3.4屋面节能设计

现代建筑设计的一大重要方向是环保与节能,是对全球进行可持续发展的重要实践。而在合理的节能设计中,屋面的节能设计尤为重要。屋面通常选择高反射和高发射的材料,能有效减少夏季的热量吸收,从而缩短了冷气设备的运行时间并减少了耗能。绿色屋顶也是一个有效的屋面节能方法,可以通过提高隔热性能以及雨水径流的减少,缓解城市热岛效应。屋面节能设计是一个涵盖多个阶段的过程。首先,收集并理解建筑设计的基本信息,包括建筑的类型、地点、规模和设计参数等。其次,通过考察各种超低能耗技术,如高效隔热、太阳能利用等,遴选出适用于该建筑的技术。再基于遴选的技术,综合考虑经济性、可行性和效率等因素,选择优异的技术方案。而后建立基准建筑模型用于对比评价,通过能耗模拟软件计算出基准建筑的能耗,以设计出最优的超低能耗技术方案[3]

3.5新能源利用

随着国家可持续发展战略的深入推进,节能环保逐渐成为各领域的主流。其中,在建筑节能设计中加强新能源的利用,在实现建筑设计节能降耗目标的同时,能够减少建筑施工对周边环境的污染。设计人员应充分利用天然气、太阳能、风能、地热能等可再生能源,并配置相应的蓄能储能系统,逐步实现由依靠传统火电向积极利用新能源的绿色转型。设计人员还可在建筑电气节能设计中应用光伏新能源技术,以解决传统建筑电气设计中存在的电能消耗过大的问题,从而达到有效节约能耗的目的。当前,光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用,主要有两种形式:一是将光伏发电设备安装于建筑外墙或屋顶,使其与建筑结构有机结合,以达到储蓄电能的目的,满足住户用电需求;二是将光伏发电设备组件应用于建筑屋顶或门窗结构的节能设计中,在减少传统施工材料用量的同时节约施工成本。设计人员还应注重在建筑使用环节提高可再生能源的利用率,这也是我国现阶段减少碳排放的重要方向。因此,在建筑设计阶段,设计人员就要优化绿色建筑用能结构,更好地促进建筑可再生能源的一体化应用。设计人员可在原有建筑用能结构基础上加装可再生能源应用系统,根据实际情况在建筑公共区域合理增加可再生能源的应用比例,并及时淘汰高耗能的建筑设备。

结束语

总之,现代建筑设计实践中,屋面节能设计、门窗节能设计和墙体绿色节能技术的融合构建了一套全面的节能环保策略,科技和材料的创新应用奠定了其节能性能,推动了绿色环保理念的落实,为可持续发展提供了保障。屋面节能设计通过隔热、绿色屋面和光伏等手段,实现了环境热能源的高效利用与转换。门窗节能设计则通过选用高性能材料和智能控制系统,在确保充足采光的同时,减少了热量交换,降低了空调和暖气耗能。墙体绿色节能设计采用绿色建材、保温技术、墙面绿化及一体化光伏系统,形成节能“屏障”。这3项技术的有机设计融合,推动着建筑行业和社会向绿色、节能、可持续的未来前行。

参考文献:

[1]孙琦.浅谈建筑设计中新技术和新材料的应用[J].建材与装饰,2020,(01):105-106.

[2]林敏,崔磊.建筑设计中新技术和新材料的应用探讨[J].居舍,2019,(31):98.

[3]李芹,孙文河.新技术和新材料在建筑设计中的运用探讨[J].绿色环保建材,2019,(08):11-12.

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