建筑节能设计综述

【关键词】建筑节能；节能住宅；节能措施

　　一、引言

　　随着世界范围内石油、煤炭、天然气三种传统能源日趋枯竭，人类不得不转向成本较高但可再生的生物能、水利、地热、风力、太阳能等新能源。我国因为人口多、资源贫乏，且分布不均，能源危机尤其严重，建筑能耗（包括：建材生产、建筑施工和建筑使用能耗）约占全社会总能耗的近一半，已经成为国民经济的巨大负担，因此实行建筑节能，降低建筑能耗，已刻不容缓。

　　二、建筑节能设计

　　建筑节能是指建筑在规划、设计、建造和使用过程中，通过采用节能型材料和技术，加强用能管理，在保证建筑节能和室内环境质量的前提下，降低建筑能源消耗。建筑节能设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节，有利于从源头上杜绝能源的浪费。

　　1、外部环境的节能设计

　　1.1 合理选址

　　建筑选址主要是根据当地的气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定，如太阳能辐射强度、最热（冷）月平均气温及空气湿度、夏（冬）季主导风与平均风压、雨雪量等。为建筑节能创造条件，同时又要不破坏整体生态环境的平衡。

　　1.2 “微环境”设计

　　除了地区气候特征，还需注意区域的“微环境”，如地形条件、地表环境、地表土壤和环境植被等。根据建筑功能的需求，通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境，创造建筑节能的有利环境，主要方法为：①在建筑周围布置树木、植被，既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪；②创造人工自然环境，如在建筑附近设置水面，利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。

　　2、合理群体规划布局

　　合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。

　　2.1 日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。

　　2.2 合理控制体形系数。体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0（m2）和其所包围的体积V0（m3）之比值。单位建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考虑节能设计时，建筑平面外形不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多增大而提高体形系数。在所有几何形体中，球面体体形系数最小，同等条件下能耗最低。

　　3、单体的节能设计

　　单体的节能设计，主要是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计，以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等，来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件，以达到节能和改善室内微气候环境的效果。

　　3.1 建筑各部位的节能构造设计

　　建筑各部位的节能构造设计，主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时，通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计，充分利用建筑外部气候环境条件，达到节能和改善室内微气候环境的效果。

　　3.1.1 屋面隔热保温与遮阳。在夏季，屋面日照时间长，太阳辐射强度大，屋顶外表面温度最高达到60～80℃，顶层室内温度受其影响会提高2～4℃。在冬季，屋顶对外散失热量，又增加了室内的空调热负荷。屋面隔热保温除采用倒置式设计外，蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的重视。①蓄水屋面，就是利用屋面蓄水层蒸发带走太阳辐射热（蓄水层深度一般保持在200mm为宜），从而有效地减弱屋面的传热量和降低屋顶内表面温度（可比一般屋面低2～4℃），具有明显的隔热效果。②种植屋面，是一种生态节能型屋面，不仅能够提高屋面的隔热保温性能，还能增加城市绿地面积，改善城市气候环境。实验数据表明，种植屋面使屋顶外表面最高温度下降32.4℃，内表面最高温度下降2.0℃，具有较好的隔热保温性能。屋面遮阳，主要采用遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘板等，有效遮挡太阳直接辐射屋面，同时也能结合立面造型，创造出有性格的建筑形象。

　　3.1.2 楼板层的节能设计。主要是利用其结构中空空间，以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中，夏季可以利用冷水循环降低室内温度，冬季利用热水循环取暖。

　　3.1.3 建筑外围护墙体的节能设计。 目前，我国正提倡新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术，外保温的优点：建筑室内温度受室外温度波动影响小，有利于主体结构保护和避免热（冷）桥的产生。常用的建筑外墙保温材料有保温砂浆、聚苯板、聚氨酯（EPS、XPS）和墙体自保温四大体系。其中，保温砂浆和聚苯板市场占有率较大，但保温性能较差；聚氨脂保温性能较好，但传统的聚氨酯硬泡板材不适用于复杂立面墙体保温。市场新出现的聚氨酯现场发泡喷涂保温材料（如安健能全水基软发泡聚氨酯），具有良好的保温性和憎水性，方便施工，适用于设计各种复杂外墙体保温和无接缝施工。

　　3.1.4 建筑门窗的节能设计。据统计资料，在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。除了要控制窗墙比外，还需增加玻璃门窗的热工性能：一是选用单层或多层中空或低辐射玻璃（如Low－E镀膜玻璃）和经热断桥处理的门窗型材，同时加强窗墙间、框扇间的接缝气密性设计。二是增加外墙玻璃门窗遮阳设计，防止夏季太阳辐射热透过玻璃门窗直接进入室内而耗能。由于遮阳位置和方式不同，主要有：①水平式外遮阳，适用于接近南向外窗；②垂直式外遮阳，适用于东北向、西北向外窗。为克服传统固定式遮阳在采光、自然通风、视野等方面的矛盾，上述两种遮阳方式在生态节能建筑中较多地采用活动百叶遮阳，可根据光线变化自动调节百页角度遮阳，不影响自然采光和通风；③活动内遮阳，主要有遮阳卷帘和遮阳百页等。相比外遮阳，更灵活，更便于用户根据季节天气变化调节使用。但其缺点也较大，除部分热量被反射出窗外，其余热量留在了室内而增大空调制冷能耗。

　　3.2 合理的建筑空间设计

　　合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下，对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔)，以改善室内保温、通风、采光等微气候条件，达到节能目的。

　　3.3 选用建筑节能材料

　　建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展，大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去，更好地起到节能效果。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用，达到了更好的保温防潮效果；新型透光隔热玻璃(如 Low-E玻璃等)在门窗中的应用，起到了更好的透光隔热效果；采用可调节的铝材遮阳板，达到遮阳的目的。

　　三、结语

　　建筑节能是建筑可持续发展的重要研究课题。目前，国家已制定了《公共建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等行业标准，对建筑节能做出了明确的政策规定；在具体实践中还必须由设计、施工、各级监督管理部门、开发商、运行管理部门、用户等各个环节，按照国家的节能政策和节能标准的规定，全面地、严格地采取节能措施，让每一位公民真正树立起全面的建筑节能观，将建筑节能真正落到实处。

　　参考文献：

　　[1]宋德萱.节能建筑设计与技术.上海.同济大学出版社

　　[2]汪芳.查尔斯.柯里亚.北京.中国建筑工业出版社