從建筑設(shè)計(jì)談建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

【摘要】 今天，“節(jié)約能源，提高能源利用率”已經(jīng)成為各行各業(yè)在謀求提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)所追求的另一個(gè)目標(biāo)，建筑行業(yè)也不例外。而建筑節(jié)能本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它涉及到建筑，采暖等各個(gè)方面，本文僅從建筑設(shè)計(jì)方面分析建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】 建筑設(shè)計(jì)；節(jié)能

現(xiàn)代生活和生產(chǎn)對(duì)能量的巨大需求與能源相對(duì)短缺之間日益尖銳的矛盾促進(jìn)了世界范圍內(nèi)節(jié)能運(yùn)動(dòng)的不斷展開(kāi)。今天，“節(jié)約能源，提高能源利用率”已經(jīng)成為各行各業(yè)在謀求提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)所追求的另一個(gè)目標(biāo)，建筑行業(yè)也不例外。而建筑節(jié)能本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它涉及到建筑，采暖等各個(gè)方面，下面僅從建筑設(shè)計(jì)方面分析建筑節(jié)能設(shè)計(jì)：

一、控制建筑物的體型系數(shù)

體型系數(shù)是目前常用的體型控制指標(biāo)，即：建筑物同室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。建筑物外表面積越大，散熱面積越大，其耗熱量隨體型系數(shù)的增長(zhǎng)而增大?！睹裼媒ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ26規(guī)定：“建筑物體型系數(shù)宜控制在0.30以下”。因此，嚴(yán)格控制體型系數(shù)對(duì)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)很重要。

1、建筑體型系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關(guān)。以住宅樓為例，每增加一個(gè)聯(lián)列單元，建筑物就減少一面山墻，其外墻面積就縮小，體型系數(shù)也就相應(yīng)減小。因此對(duì)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)而言，適當(dāng)多的住宅單元聯(lián)列，對(duì)體型系數(shù)控制是有利的。

2、適當(dāng)增加建筑物層數(shù)，可降低體型系數(shù)，建筑物層數(shù)增加的過(guò)程中，外圍面積的遞增比不上所包圍的體積的增加，即體積略大于面積的增率。高層建筑的體型系數(shù)普遍偏低，一般在0.10～1.15之間就是這個(gè)原因。因此，在功能使用許可、經(jīng)濟(jì)允許的條件下，適當(dāng)增加建筑物層數(shù)對(duì)控制體型系數(shù)是有利的。

3、當(dāng)單元平面（標(biāo)準(zhǔn)層）面積相同時(shí)，提高建筑物進(jìn)深（面寬減少），體型系數(shù)灰相應(yīng)減小，即相對(duì)直角而言，正方形的體型系數(shù)為最小。因此，在功能許可、技術(shù)條件允許時(shí)，建筑平面接近正方形對(duì)建筑節(jié)能是有利的。

4、選擇合適的平面形狀。為滿足可比要求，我們假設(shè)各平面的四周表面積相同（不包括頂部和底部），并使高度一致列出五種形狀進(jìn)行分析評(píng)價(jià):三角形、正方形、長(zhǎng)方形、正六邊形和圓形。實(shí)踐證明從體型系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)節(jié)能的意義順序?yàn)椋簣A形—多邊形—正方形—長(zhǎng)方形—三角形。因此，圓形和多邊形對(duì)節(jié)能有利，三角形對(duì)節(jié)能不利。

5、建筑物平面空間組合集中緊湊，減少凹凸變化，可使體型系數(shù)減小。因此，建議在建筑平面形狀上采取典型的平面，在此基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)钠矫孓q護(hù)，創(chuàng)造一定的美學(xué)效果，盡量減少不必要的小尺度的凸凹不齊。

6、適當(dāng)增大建筑物體量，可降低建筑物的體型系數(shù)。建筑物的建筑體量對(duì)其單位建筑面積采暖耗熱影響很大，從大量的分析得出：在選擇體量設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免作建筑面積2000㎡以下的小體量建筑，一般宜在3000㎡—5000㎡之間。在大體量的趨勢(shì)下，建筑物進(jìn)深加大，層數(shù)加多，其體量加大，使節(jié)能愈顯著。

二、擴(kuò)大南向獲熱面積

寒冷地區(qū)，在冬季建筑物南向所獲得的太陽(yáng)輻射總量比其它方向大得多；南偏東西的角度越大，接受的太陽(yáng)輻射越??；而正東正西只有南向的1／3左右。因此增大建筑物南向獲熱對(duì)節(jié)能是有利的。

三、外門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)

外門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡量減小外門窗洞口的面積；提高窗戶的氣密性，減少冷風(fēng)滲透；提高窗戶本身的保溫性能，減少窗戶本身的傳熱量。

1、房間窗口面積的確定應(yīng)視建筑物所處的地理緯度、當(dāng)?shù)氐亩救照章?、房間的采光要求、建筑物之間日照遮擋情況來(lái)確定。在滿足上述條件下，應(yīng)盡量減少門窗洞口面積。

2、提高外門窗的氣密性，如設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的密閉性能良好的門窗材料，在門窗框與墻間的縫隙密封可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設(shè)灰口等；框與扇之間的縫隙可用橡膠；扇與扇之間的密閉可用密封條、高低縫及外壓條等；扇與玻璃之間可用各種彈性壓條等。這些對(duì)條外窗本身的保溫性能是有利的。

3、窗扇的保溫節(jié)能還可以通過(guò)增加窗扇層數(shù)和增加玻璃層數(shù)以及采用特種玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)，如采用中空玻璃、吸熱玻璃、反射玻璃，塑料窗采用單層窗扇雙層玻璃，鋼窗扇采用雙層窗扇雙層玻璃等。

4、縮短窗扇的縫隙長(zhǎng)度，采用大窗扇減少小窗扇，擴(kuò)大單塊玻璃的面積減少窗芯，合理的減少可開(kāi)啟的窗扇面積，適當(dāng)增加固定玻璃及固定扇面積，對(duì)建筑節(jié)能是有利的。

四、采用各種高效保溫的節(jié)能材料

在建筑物外圍結(jié)構(gòu)中，墻體所占的面積最大，冬季通過(guò)外墻散失的熱量約為建筑總耗熱量的22%，屋頂散熱量約為9%。因此，搞好外墻和屋頂?shù)谋卦O(shè)計(jì)十分重要。采用各種新型保溫材料形成多樣化的高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)的新型維護(hù)體系，可減少散熱量，提高保溫性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的要求。從墻體節(jié)能來(lái)看有復(fù)合外墻和單一外墻材料兩大類，復(fù)合外墻又包括內(nèi)保溫復(fù)合外墻、保溫材料夾芯復(fù)合外墻和外保溫復(fù)合外墻三種。單一材料外墻包括加氣混凝土外墻、空心磚外墻、空心砌塊外墻等。從屋面節(jié)能來(lái)看，有高效保溫材料保溫屋面和結(jié)構(gòu)與保溫合一的復(fù)合節(jié)能屋面板兩大類。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能根本出路在于發(fā)展高效保溫的外墻維護(hù)體系。

五、加強(qiáng)冷橋部位的保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)

在外圍護(hù)構(gòu)件中經(jīng)常設(shè)有導(dǎo)熱系數(shù)較大的構(gòu)件，如外墻中的鋼筋混凝土梁、柱、過(guò)梁、圈梁、陽(yáng)臺(tái)板、挑檐板等。這些部位的保溫性能比主體部分都差，熱量容易從這些部位傳出去，散熱大，其內(nèi)表面的溫度也低容易形成結(jié)露水，這些部位通常叫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的“冷橋”。特別是節(jié)能型建筑中，由于采用新型節(jié)能圍護(hù)體系，整體的大面積加強(qiáng)了保溫，其冷橋節(jié)點(diǎn)失熱比傳統(tǒng)非節(jié)能建筑要大得多，所以是否冷橋節(jié)點(diǎn)部位的保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)是新型圍護(hù)體系節(jié)能技術(shù)的成敗關(guān)鍵，應(yīng)引起足夠的重視。在設(shè)計(jì)中對(duì)于每一個(gè)冷橋節(jié)點(diǎn)應(yīng)逐個(gè)分析該節(jié)點(diǎn)所在部位的結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造方案及節(jié)點(diǎn)所在的不同節(jié)能圍護(hù)體系，選擇最佳綜合技術(shù)，以保證整體建筑物節(jié)能效果良好。如：鋼筋混凝土過(guò)梁常做成L型，使外露部分面積減小或把過(guò)梁全部包起來(lái)，切斷冷橋窗臺(tái)板常做成磚砌挑窗臺(tái)板。

寒冷地區(qū)的外墻若采用導(dǎo)熱系數(shù)小的新型保溫材料，砌筑的砂漿用普通砂漿砌筑時(shí)，灰縫處因熱阻不足也容易形成冷橋，此時(shí)應(yīng)該改善砌筑砂漿的保溫性能，使用導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫砂漿，如水玻璃礦渣砂漿等代替普通砂漿，減少灰縫厚度，提高砌筑精度。

當(dāng)然，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)涉及的面很廣，除上述幾方面外，還包括多方面的因素。如適當(dāng)減少南陽(yáng)臺(tái)的設(shè)置，充分利用太陽(yáng)能等，并且建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)、給排水、供暖、通風(fēng)和電氣等各個(gè)專業(yè)均緊密相關(guān)。因此，建筑節(jié)能是一個(gè)重大的系統(tǒng)工程，它需要各個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)部門，各個(gè)專業(yè)的相互配合，共同努力，取得共識(shí)，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。