建筑節能設計的意義與措施

張甜甜

1 建筑節能的意義與現狀

隨著中國城市化進程的向前發展，我國建筑業得到了快速的發展，大量增加的城市房屋需要大量的建造和運行使用能源，尤其是建筑的采暖和空調耗能。當前我國的建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%，建筑節能已刻不容緩，深入持久地開展建筑節能意義十分重大。

早在20世紀70年代，建筑節能概念就被正式提出，經過近幾十年的發展，發達國家在建筑節能方面已取得顯著成效，我國建筑節能起步較晚，建筑節能水平遠遠落后于發達國家，例如同樣氣候條件下的采暖地區圍護結構的熱功能與發達國家相比，外墻傳熱系數是發達國家的3.5倍～4.5倍，外窗為2倍～3倍，屋面為3倍～6倍，門窗空氣滲透為3倍～6倍，單位建筑面積采暖能耗是發達國家標準的3倍以上，建筑節能水平的提高十分緊迫。

2 建筑節能發展的對策

目前，國家已開始重視節能增效，出臺了相關政策和制度來鼓勵節能研究、開發、應用，并制定相應的法律法規來約束和規范節能工作，使節能減排事業面臨前所未有的機遇與挑戰;同時，研究的不斷深入和技術的進步也為節能提升創造了條件，從而使我們能更好地實現建筑節能。

2.1 政策上

1)應大力宣傳節能理念、建筑節能的重要意義，提高人們的節能意識;2)在節能建筑的研究、設計、開發和建設方面，加大資金投入，建立和完善建筑節能的經濟激勵政策;3)編制和完善建筑節能規劃和實施計劃，嚴格執行節能標準，加強落實和監督管理。

2.2 技術上

1)建筑工作者應積極學習建筑節能知識，在設計中按照不同工程、不同部位采取相應的節能措施;2)建筑師應率先執行有關建筑節能的技術標準，并與結構師、設備師密切協作，共同實現節能建筑設計的真正統一;3)學習國外先進節能理念的同時，應該從傳統建筑模式、風格(如京津的四合院、陜北的窯洞)中尋找節能啟示、借鑒節能方法、豐富節能理念;4)提倡利用自然能源(太陽能、地熱、地道風)和自然氣候環境，創造自然節能建筑;5)深入研究與開發應用節能建材、節能設備，尤其是高新技術與建筑技術結合研究，使節能技術成果得到最廣泛的推廣應用;6)重視建筑材料的選擇，加大新型保溫材料、防水材料、透光隔熱玻璃(如Low-E玻璃)等新型節能材料和技術的使用;7)建立節能研究檢測中心、實驗室，開發自主國情的節能分析系統，為建筑節能提供理論條件基礎。

3 建筑節能設計的實施

早期建筑由于節能在建筑設計過程中重視不足、易被忽視及缺少統一規劃與布局等原因，造成建筑在建設之初就不具備節能基礎，要改變這種現狀，就必須重視和加強工程之初的節能設計。建筑節能設計就是從建筑整體綜合設計概念出發，與環境、設備、結構、能源分析緊密配合，在規劃和設計中充分利用自然環境、創造良好人工環境，針對建筑自身所處的具體環境氣候特征，創造良好的建筑室內微氣候，減少對建筑設備的依賴，從而達到節能的目的。

3.1 建筑外部環境節能設計

每個建筑周圍的外部環境、地質、水文、氣象條件不盡相同，通過選址、外部環境和體型朝向等設計，形成良好的外部氣候環境，從而實現外部環境節能。1)建筑選址:主要根據當地氣候、水質、地質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定，既要使建筑在整個大環境內保持適宜的微氣候環境，又不能破壞整體生態環境的平衡，如:建筑基地不宜選在山谷、洼地及凹地處，以避免冬季形成“霜洞”效應，導致底層或半地下層建筑為保持室內溫度而增加能量消耗，而應盡量選在向陽、避風地段上，為建筑爭取日照創造條件。2)微氣候環境改善:根據不同建筑功能的需求，應研究其微氣候特征，通過合理的外部環境設計來改善原有的微氣候環境，如:在建筑周圍布置樹木、植被或采用垂直綠化，既能有效遮擋風沙、凈化空氣、綠化環境，還能遮陽、降噪;在建筑附近設置水面，既能平衡環境溫度、降風沙、收集雨水，又能就近解決消防用水問題。3)建筑樓群布局:結合特定地點的自然環境因素、氣候特征和建筑物功能、人的行為活動特點等，通過樓體排布的方案組合，建立自然—人工生態平衡系統，挑選規劃方案的原則為:a.通過建筑的手法來充分利用和爭取日照:多排多列樓棟布局中，采用錯位布置，利用山墻空隙爭取日照;點條組合布局時，點式住宅布置在朝向較好位置，條式布置其后，以爭取日照;b.合理組織氣流，避免風漏斗出現，減少建筑熱損失;c.利用建筑外界面的反射輻射，應對夏季的炎熱氣候。4)體型設計:為有效應對外部惡劣的微氣候環境，對建筑體量及建筑形體組合等方面的確定，節能建筑的形態要求:體型系數(外表面積/體積)小、夏季日輻射得熱少、冬季避寒風有利，但滿足此三項需要的建筑形體常不一致，綜合多種因素考慮:a.進行居住建筑設計時，應盡量減少立面的凹凸，以減少體型系數;b.對當地夏季氣溫、日輻射照度、建筑朝向、各圍護結構的保溫狀況和局部風環境情況，需要具體權衡得熱和失熱，優化組合找到一個平衡點，選擇較好朝向，盡量避免東西向日曬，使冬季能獲得充足日照并避開主導風向，夏季能利用自然通風并防止太陽輻射。5)建筑間距、朝向、通風:a.日光既作為熱源，也提供室內的日照水平，而保證住宅室內具有足夠的日照量，決定了建筑間的最小間距，綜合考慮建筑群體的布置，采用斜屋頂在滿足日照的前提下則可以縮小住宅間距;b.朝向的選擇需要考慮多重因素:冬季具有適量和一定質量的日光照入室內，炎熱季節盡量減少太陽直射室內及居室外墻面;c.通風要求夏季通風良好、冬季避免冷風吹襲，合理布置建筑物，冬季降低冷風風速，減少建筑物和場地表面熱損失，節省能耗;夏季可以組織良好的通風，在建筑物之間及建筑內部形成良好的過堂風。6)綠化環保設計:建筑區綠化要綜合考慮綠化覆蓋率、人均公共綠地指標和生物多樣性、植被的生態效應等諸多因素，可以采取:喬灌草相結合，以喬木為主;多布置立體綠化，見縫插綠;步行道、停車坪、水體護岸和水底地面不宜一概“硬化”，給大地以透水透氣的余地;屋頂綠化改善建筑屋面的熱工性能。

3.2 建筑圍護結構及細部的節能設計

1)建筑圍護結構對建筑保溫起到決定性的作用，其中的熱橋問題更是不容忽視。圍護結構中鋼筋混凝土梁、柱、板的相互交接處，外墻與外墻、內墻以及窗戶的連接處，保溫門窗中的金屬門框，以及凸出屋面的女兒墻、排氣孔與屋面交接部位等，都是圍護結構中熱橋形成的主要部位。廣泛使用的外飄窗、凸出墻體和屋面的構件等建筑造型設計手法，都產生了大量的熱橋，對建筑節能非常不利。解決熱橋問題的方法:降低熱橋部位的傳熱系數，使之比相鄰部位的傳熱系數低，增強保溫;增大熱橋部位的受熱面積，使之大于散熱面積，降低失熱。具體來說:a.針對建筑中使用較多的鋁合金門窗，應根據熱工計算選用新型的斷熱型鋁合金門窗或鋁塑復合門窗，且應同時配置三玻中空玻璃或Low-E中空鍍膜玻璃等，以降低該部位的傳熱系數。b.屋面、外墻角、挑出構件與主墻體的連接等熱橋部位，應嚴格按照國家及各地的節能規范要求加強建筑局部的保溫措施，熟悉各種建筑材料的物理性能，根據傳熱系數合理配置，減少熱橋的產生。c.對于建筑物透明結構部分，通過設計控制合適的窗墻面積比、選擇合適的窗戶結構、采用遮陽技術和鍍膜技術等，防止冬季室內熱輻射通過透明結構的損失、增加太陽能對室內的滲透，防止夏季室外熱量向室內滲透、減少室內冷氣損失。2)細部節能:a.屋頂:作為建筑物與室外大氣接觸的重要部分，可以采用坡屋頂、加強屋面保溫、設置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面)來達到屋面節能的目的。b.樓板吊頂:通過造型設計將循環水管布置在其中，冬季利用熱水循環取暖、夏季利用冷水循環降低室內溫度，也可以達到節能的目的。c.外圍墻體:現在常采用墻體外保溫構造，但近幾年因保溫材料安全性能不夠導致的火災事故造成了重大的人身傷亡及財產損失，新的《民用建筑外保溫材料消防監督管理通知》已要求建筑外保溫更改設計、選用不燃材料(如巖棉外保溫材料)，注重保溫的同時又保證安全。d.門窗:作為建筑耗能的主要散失部件，對寒冷地區建筑的外門宜設門斗或采取其他減少冷風滲透的措施，其他地區建筑外門也應采取保溫隔熱節能措施;控制建筑窗墻面積比;選擇高性能的建筑門窗和幕墻技術;增加建筑外部及內部的遮陽措施，特別是可調節的活動遮陽設施，對建筑節能效果顯著。

4 結語

建筑節能是一項全方位、綜合性的系統工程，需要我們強化全社會的節能意識、逐步完善建筑節能設計標準、健全建筑節能管理體系、大力推廣建筑節能適用技術;全面的建筑節能設計需要綜合考慮建筑的節能需求、提高建筑節能設計水平、制定切實可行的節能方案、深入完整地實施節能措施，才能真正實現建筑的高效節能。

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