建筑節(jié)能設計方法的分析

夏志剛 吳志英

（華匯工程設計集團有限公司，浙江 紹興 312000）

1 外部綠色資源的利用

1.1 自然風的利用

有組織的建筑空間氣流形態(tài)將有助于室內(nèi)換氣和換熱效率的提高，同時保證人體熱舒適。建筑空間的構成是復雜多樣的，因此氣流的組織形態(tài)也是多樣的。根據(jù)室內(nèi)占主導的作用流態(tài)的分析可知：較常見的氣流組織是“側進側出”式或“側進頂出”式兩種形態(tài)，即通過建筑設置的門窗，新鮮空氣以一定的脈動和風速進入房間，擴散并與室內(nèi)的空氣混合，然后排出室外。因此根據(jù)建筑的具體特點，采用有效的自然風通氣控制技術，以形成有效的空間氣流組織形式，從而改善室內(nèi)熱環(huán)境，節(jié)約能源。

1.2 綠化的利用

綠化的利用主要是屋頂綠化。在屋頂上種植植物，利用植物的光合作用，將熱能轉化為生化能；利用植物葉面的蒸騰作用增加蒸發(fā)散熱量，均可大大降低屋頂?shù)氖彝饩C合溫度；利用植物培植基質(zhì)材料的熱阻與熱惰性，降低內(nèi)表面溫度與溫度振幅。資料顯示，種植屋面的內(nèi)表面溫度比其他屋面低 2.8℃～7.7℃，溫度振幅與無隔熱層的剛性防水屋頂相比，僅為其溫度振幅的1/4。但屋面節(jié)能的同時應考慮的主要技術問題是荷載、排水、防水、透氣等，但這些問題都不難解決，國內(nèi)外已有成熟的技術和經(jīng)驗。屋頂綠化一般分覆土栽培和無土栽培兩種。覆土栽培以覆土層0.5m 厚為宜，相應增加靜荷載 3kN/m2～15kN/m2；無土栽培技術中，日本鹿島建設公司開發(fā)出表面可生長植物的混凝土，這種混凝土價格比普通混凝土僅高10%，但強度不變，重量減輕了約30%，這種吸水性混凝土內(nèi)混有植物纖維，敷設數(shù)月后即可長出雜草和水草，特別適用于建筑墻壁和屋頂綠化。

1.3 太陽能的利用

我國大部分地區(qū)都具有較好的太陽能資源，這為在建筑中充分利用太陽能這種綠色的清潔資源，減少建筑能耗，提供了資源保證。太陽能的利用方式主要有兩種方式：被動式太陽能建筑和主動式太陽能建筑。被動式太陽能建筑指在向陽面采用陽光間、儲蓄熱質(zhì)來吸收儲備熱量來進行利用的一種形式，目前應用比較方便。主動式太陽能建筑指需要輔助資源的太陽能使用系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，研究較多的是光電系統(tǒng)，但太陽能的利用系統(tǒng)造價過高，而且能量的轉換效率較低。若要大批量的使用尚需進一步研究。

2 建筑節(jié)能的整體設計

建筑與環(huán)境是一個相互依賴共存的關系，任何建筑都離不開環(huán)境的影響所以建筑節(jié)能設計的第一步是對環(huán)境的整體考慮。

2.1 建筑應有一個合理的選址和適宜的外部環(huán)境

一個合理的選址和適宜的外部環(huán)境對建筑的節(jié)能具有事半功倍的效果。如古代的選址就講究“左右有山輔弼，前有環(huán)水，后有鎮(zhèn)山”的山清水秀的環(huán)境，就是因為此環(huán)境的氣候、土質(zhì)、地形條件很符合人類的居住環(huán)境要求。

2.2 建筑應有一個因地制宜的規(guī)劃和良好的體型

對建筑的體型、形體結合、平面布局進行合理地規(guī)劃和設計對建筑的節(jié)能也有很大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同的氣候環(huán)境選擇不同的體型，可以有效地解決建筑的通風、防熱等問題。并日，建筑總平向的布置和沒計，宦利用冬季日照并避開冬季的主導風向，利用夏季的通風。建筑的主朝向宜選擇本地最佳朝向或接近最佳朝向。

3 建筑節(jié)能的個體設計

建筑的節(jié)能設計除了外部環(huán)境外，還應做好內(nèi)部設計。因為一個完整的節(jié)能設計的建筑物是良好的整體設計與完善的個體設計的結合，否則能源利用后就不能持久，容易散失過快，就達不到節(jié)能設計的標準。這在眾多的實驗和研究中也證明了這一點。而要做好建筑的個體節(jié)能設計，應考慮好以下幾個方面：

3.1 建筑的體型系數(shù)、窗墻比要恰當

建筑的體型系數(shù) (表面積與體積的比)對建筑的節(jié)能影響較大，一個良好的節(jié)能建筑應有一個合理的體型系數(shù)。根據(jù)我國目前的節(jié)能目標，經(jīng)研究表明條形建筑其體形系數(shù)不應超過0.35，點式建筑其體形系數(shù)不應超過0.40。若在設計中能滿足此要求，則單位建筑面積對應的外表面積就較小，外圍護結構的傳熱損失也較少。

窗墻比與建筑的體型系數(shù)類似，窗墻比越大則散熱量越大。按我國目前的節(jié)能標準要求：南向開窗約35%，東西向為30%，北向為20%。

3.2 合理的空間組織

合理的空間組織是指在滿足建筑功能的要求的前提下，對建筑平面進行豎向、橫向的合理分隔，以改善室內(nèi)的保溫、通風、采光等環(huán)境，達到節(jié)能、舒適的目的。合理空間組織可有效利用綠色能源，減少資源的浪費。合理的空間組織的措施有：

3.2.1 寒冷地區(qū)將活動頻率較少的功能區(qū)設置于北面，形成對北側寒冷空氣的“溫度阻尼區(qū)”，以保證使用頻率較高的功能區(qū)有舒適的溫度。

3.2.2 干熱和暖濕地域中，可采用內(nèi)庭院的設計。內(nèi)庭院利用熱冷空氣比重：不同的原理可成為建筑中的“蓄冷的水庫”。

除了以上方法外，另外還可很多方法可供利用。如利用建筑體形：“正金字塔”對付夏日區(qū)、“倒金字塔”對付冬季區(qū)等等。

3.3 合適的建筑材料

建筑材料選擇的是否合適對建筑的節(jié)能有較大影響。如加氣混凝土的導熱系數(shù)為0.24～0.35W/m·K，而輕集料混凝土空心砌塊的導熱系數(shù)為1.28W/m·K，兩者差異較大，因此，我們在選擇材料時應對其充分了解，才能用好建筑材料。除此之外我們還應掌握現(xiàn)在比較常用的材料的種類，如外墻外保溫材料(膨脹聚苯板、膠粉聚苯顆粒等)；墻體材料(磚、砌塊、板材等)；門窗材料(中空玻璃、塑料門窗等)等等。

3.4 良好的構造設計

此處所提的建筑各部分的構造設計是在滿足作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對屋頂、樓板、墻體、門窗等進一步設計，以滿足建筑在創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境的同時符合建筑的節(jié)能的要求。

此類的構造方法很多，需要我們不斷的積累和創(chuàng)造。例如在屋頂或中庭的采光頂中，采用雙層玻璃頂形成“呼吸外壁”，使之既能采光，又能導入自然風，降低環(huán)境因素的影響；在建筑外墻設計中可采用蓄熱墻、夾心墻、捕風墻、光電復合墻等設計，減少能耗、利用環(huán)境；在樓板層的設計中，可利用樓板的結構空間和吊頂空間，將循環(huán)水管布置其中，夏天可用冷水降低室溫，冬天可用熱水取暖；還可將吊項設計成折線形，利用其反光的原理充分利用自然光。

4 結束語

通過對建筑節(jié)能設計方法的探討，總結出在設計中應從規(guī)劃、設計、構造、園林綠化等方面充分合理地利用城鎮(zhèn)當?shù)氐臍夂蛸Y源，尋求人、建筑、環(huán)境與經(jīng)濟、節(jié)能之間的最佳結合，提高建筑的整體效益。我國的建筑節(jié)能有著巨大的潛力，只要認真扎實地做好節(jié)能設計工作，就可以有效地降低建筑耗能量，為中國建筑業(yè)、能源業(yè)做出貢獻。

[1]公共建筑節(jié)能設計標準（GB50189）.2005.