淺談建筑節能設計在實踐中的應用

郝佳 李楠

摘要： 結合具體工程項目，介紹建筑節能設計的方法。重點說明建筑各部分節能設計的方法以及在實際工程中的體現 ，從而優化建筑節能設計，達到節約能源的目的。

關鍵詞 ：建筑體形；建筑朝向；平面布置；建筑墻體

引言：建筑節能是指合理地使用、有效地利用能源，以便在滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能耗，以達到提高建筑舒適性和節省能源的目標。現在建筑物的節能越來越受到重視，也越來越要求嚴格，在工作過程中，我積累了一些實際工程經驗，并以我設計的世博家園5號樓做一些總結介紹。

一、節能設計簡介：

在建筑設計中，秉承節能設計的理念，應用建筑節能設計的方法設計節能的建筑，是設計者必不可少的手段，其中建筑圍護結構的節能設計是重中之重。建筑圍護結構由窗、墻、屋面和門等構成，是控制建筑能耗的最重要因素。建筑節能設計一般可從以下幾方面考慮： 1. 建筑體形 在建筑設計中，應對建筑的體形以及建筑群體組合進行合理地設計，以適應不同的氣候環境。在同等條件下，體型系數越大，單位面積散熱量越大，能耗也就越大。一般建筑物的外形越簡單，建筑物體形系數越小，熱量交換量亦越少，建筑節能的效果就更好。

2. 建筑物的朝向 建筑物的朝向和間距會對建筑物內部采光、得熱產生很大影響，因此建筑布局應考慮朝向與節能的因素。坐北朝南的建筑物能夠避免太陽的東照西曬，降低日射影響，若同時配合以遮陽隔熱，效果將更加顯著。因此，在設計中根據日照和太陽入射角確定建筑朝向范圍后，可進一步根據季風主導方向進行調節，選取合理的朝向，以獲得良好的夏季穿堂風，并盡量利用建筑的體形變化做到多利用天然能源。 3. 建筑物的平面布置 建筑平面的巧妙布局常能獲得較好的節能效果。在住宅平面設計中，夏季穿堂風和全明房是建筑物節能的關鍵因素。如將電梯、樓梯、管道井、機房等布置在建筑物的北側，中間做一個內天井，利于節能；恰當的平面布置有助于形成理想的通風作用，通過建筑物門窗的合理設置，形成通風口，組織并誘導自然通風，既起到節能作用又克服了空調室內空氣品質差的缺點。 4. 建筑物的門窗 建筑物的外門和外窗是冬季冷風侵入、夏季陽光入射的主要通道，其能耗占建筑物總能耗的比例較大。因此，在保證日照、采光、通風、觀景等要求的條件下，盡量減小建筑物外門窗洞口的面積，是節能設計中應遵循的原則，采用目前流行的大型落地窗的設計應慎重。

窗戶最好采用鋼塑復合窗和斷橋鋁合金窗，這樣可避免金屬窗產生的冷橋，可設置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。同時，外窗框靠墻部位的縫隙，應采用高效保溫材料填堵，不得采用普通水泥砂漿補縫。窗框四周與抹灰層之間的縫隙，宜采用保溫材料和嵌縫密封膏密封，避免不同材料界面開裂影響窗戶的熱工性能。 戶門可采用木框夾板門或蜂窩夾板門，戶門與陽臺門應結合防火、防盜要求，在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能。

5. 建筑物的墻體 墻體是外圍護結構的主體，可采用保溫性能好、蓄熱能力及強度較低的砌塊墻體，也可采用復合墻體的形式，如內保溫復合墻體、外保溫復合墻體，夾芯復合墻體等。外墻內保溫的做法不能很好的解決建筑熱橋的問題，同時房間內部使用和改造都受到很大的限制，故很少使用；外墻外保溫技術，是業界內公認的一種效果很好的做法。他的優點是技術成熟，產品壽命較長，也可使外墻的主要部分受到保護，大大降低溫度應力的起伏，提高結構的耐久性。外墻外保溫是在主體墻結構外側用粘接材料固定一層保溫材料，在保溫材料的外側用玻璃纖維網加強并涂刷粘結膠漿。隨著外墻外保溫形式的不斷完善與發展，目前主要有聚苯板薄抹灰外墻保溫，聚苯板現澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒漿料外墻保溫等幾種墻體外保溫技術。但他的缺點是在高層建筑中有安全隱患，外墻面磚的做法受到限制。 6. 建筑物的屋頂 受陽光照射的建筑物屋頂，表面溫度比其他圍護結構高得多。對此，除必須考慮采用高效保溫材料作為屋面的保溫層措施以外，還可從建筑設計角度考慮，在頂層設置通風隔熱層或將頂層作為設備間等，形成二次隔熱，減少屋面溫度的影響；在炎熱地區的屋面還可以采用倒置式、綠化、蓄水、淺色坡屋面等方法進行節能。

二．實例闡述建筑各部位節能設計

以我做過的世博家園5號樓為例：

該工程位于沈陽市大東區，占地面積1770平米，總建筑面積為43880平米，地下建筑面積為2040平米，高度為79.8米，為雙子座。下面五層功能為辦公和商業網點，上面二十層為住宅。所以在節能計算時分公建和居住建筑兩部分。

該工程外表面積8542.80平米，體積為41717.26平米，體型系數為0.13。

第一：辦公樓和商業網點節能的有關計算：

在公建里，沈陽市屬于嚴寒地區1區B2區，該工程為乙類建筑，體形系數0.13＜0.3。

1. 外墻：K≤0.47W/m2.k

構造為：200厚的承重空心磚，80厚的聚苯板保溫，內外共40厚的水泥砂漿層，R=0.11+0.04+0.2/0.58+0.08/0.05+0.04/0.93=2.137

K=1/R=0.467,小于0.47，滿足規范要求。

2.外門：K≤2.6W/m2.k

3.外窗：

南墻面積：1136平米 南窗面積：468平米窗墻比：0.41，

規范要求K≤2.1W/m2.k

北墻面積：703平米 北窗面積：402平米窗墻比：0.57，

規范要求K≤1.8W/m2.k

東墻面積：542平米 東窗面積：172平米窗墻比：0.32，

規范要求K≤2.5W/m2.k

西墻面積：520平米 西窗面積：194平米窗墻比：0.37，

規范要求K≤2.5W/m2.k

本設計選用6中透光Low-E+12空氣+6透明的中空玻璃塑鋼窗，其傳熱系數為1.8 W/m2.k，滿足上述各向窗戶傳熱系數限值的要求。

4．不采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板：K≤0.8W/m2.k

構造為：為200厚的承重空心磚，內貼50厚的苯板，內外抹40厚的水泥砂漿，經計算K=0.72，滿足規范要求。

5.周邊地面：R≥2.0m2.k /W

構造為：1350的素土夯實層，150厚的混凝土墊層，70厚的苯板保溫層，4厚的防水卷材層，1500的筏板基礎，50厚的稀釋混凝土面層，經過計算其熱阻

R=1.1/1.16+0.15/1.51+0.06/0.05+0.004/0.17+1.2/1.74+0.05/1.51=2.996,滿足規范要求。

經過詳細計算，下面公建性質的辦公及商業網點均滿足節能要求。

第二：住宅節能的有關計算：

在居住建筑里，沈陽市屬于嚴寒地區1區C區，體形系數0.13＜0.24

南墻面積：1864平米 南窗面積：882平米窗墻比：0.47，

規范要求窗墻比≤0.40

北墻面積：1974平米 北窗面積：302平米窗墻比：0.15，

規范要求要求窗墻比≤0.25

東墻面積：1988平米 東窗面積：642平米窗墻比：0.32，

規范要求窗墻比≤0.30

西墻面積：795平米 西窗面積：144平米窗墻比：0.32

規范要求窗墻比≤0.30

窗墻面積比都不符合規范要求，所以需要計算耗熱量指標。

1.屋面傳熱系數限值：K≤0.40W/m2.k???構造為：120厚的混凝土屋面板，120厚的聚苯板保溫，最薄處30厚的爐渣找坡，內外有40厚的水泥砂漿，6厚的防水卷材，

R=0.11+0.04+0.12/1.74+0.12/0.05+0.04/0.93+0.03/0.29+0.006/0.17=2.8 K=1/R=0.36，滿足規范要求

2.外墻：K≤0.50W/m2.k

構造為：200厚的承重空心磚，80厚的聚苯板保溫，內外共40厚的水泥砂漿層，R=0.11+0.04+0.2/0.58+0.08/0.05+0.04/0.93=2.137

K=1/R=0.467,小于0.47，滿足規范要求。

2.戶門：K≤1.5W/m2.k

3.外窗：

南窗墻比：0.47，規范要求K≤2.1W/m2.k

北窗墻比：0.15，規范要求K≤2.8W/m2.

東窗墻比：0.32， 規范要求K≤2.3W/m2.k

西窗墻比：0.32， 規范要求K≤2.3W/m2.k

本設計選用5中透光Low-E+9空氣+5透明的中空玻璃塑鋼窗，其傳熱系數為2 W/m2.k，滿足上述各向窗戶傳熱系數限值的要求。

4．不采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板：K≤0.8W/m2.k

構造為：為200厚的承重空心磚，內貼50厚的苯板，內外抹40厚的水泥砂漿，經計算K=0.72，滿足規范要求。

由于窗墻比不滿足節能規范要求，故需要計算耗熱量指標計算。

經計算，維護結構傳熱量指標qH.T=[(ti-te) ∑（ζi ·Ki·Fi）]/A0=

21.7*6749.97/14840=9.87 W/m2

空氣滲透耗熱量qINF= 2.41V0/A0=6.77 W/m2

建筑物耗熱量qH=qH.T+qINF- qI.H= qH.T+qINF- 3.8= 12.84(W/M2)＜15 W/M2

所以，由最后結果可以判定該建筑物符合規范。

如果設計的居住建筑的體形系數、窗墻比、維護結構的傳熱系數等各項指標均符合規范相應的規定的話，就可以直接判定設計建筑為節能建筑設計，當有任一項不符合時，須進行采暖耗熱量指標，只要這項符合也判定該設計建筑為節能建筑。

如果設計的公共建筑的體形系數、窗墻比、屋頂透明部分面積與屋頂面積的比值，維護結構的傳熱系數等各項指標均符合規范相應的規定的話，則該設計建筑為節能建筑設計，當有任一項不符合時，須使用維護結構熱工性能權衡判斷法，判定維護結構的總體熱工性能是否符合規范規定的節能要求。

三、結束語：??? 除了上面說提到的各個方面值得注意外，節能設計還應考慮采暖供熱，應充分利用再生能源。城市集中供熱應以熱電廠余熱、區域鍋爐房等為主要熱源。在新能源和可再生能源大家族中，地熱是目前最現實和最具競爭力的能源之一，采用地源熱泵技術利用地熱資源可以冬季采暖，夏季制冷，節能效果十分理想。

目前節能熱正在不斷地升溫，世界性的建筑節能高潮正在現代新技術的基礎上興起。節約能源、提高能源利用率已成為各行各業在謀求提高勞動生產率的同時所追求的另一個目標。我國作為世界能耗大國，對于發展可持續發展的生態建筑，減少建筑能耗更是刻不容緩。作為建筑師，更應從自身做起，從不同角度，依據建筑規范對建筑進行優化節能設計，在改善人們居住環境的同時，充分挖掘節能潛力，從而實現節約能源，減少能源消耗，為建設節約型社會作出應有的貢獻，希望我的淺見能獲得大家的認同。也希望大家都能做好節能設計。

參考文獻：全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇

JGJ 144-2004 外墻外保溫工程技術規程

DB21/T1477-2006 J10923-2007公共建筑節能設計標準

JGJ26-95 民用建筑節能設計標準

作者簡介：郝佳（1982.1.19-）男，2006年7月畢業于沈陽建筑大學建筑學專業，現就職于中國建筑東北設計研究院有限公司第五設計所，主要從事建筑設計工作

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。