建筑節能與節能設計

東莞市藝筑設計有限公司 523129

摘要：為了降低能源消耗，城市住宅節能設計時是必不可少的。本文從我國建筑耗能狀況、影響建筑節能的因素等方面介紹了城市住宅建筑節能設計。

關鍵詞：建筑節能設計；能耗設計

一個國家的發展，離不開能源的消耗，在我國，建筑節能優化設計方法的研究具有十分重要的意義。一方面，我國城鄉建設高速發展，近幾年每年建成房屋的數量達到16至20億㎡，高出其它發達國家年建成建筑面積的總和；另一方，建筑耗能的過程復雜，其受到影響的因素較多。能量利用效率的觀念、系統節能的觀念、以及投資回收期的觀念都是實現建筑節能優化設計的重要前提。在建筑節能設計的過程中怎樣融入這些觀念，是直接影響著建筑節能設計是否優化的關鍵問題。

我國目前的建筑節能設計，主要是以建筑節能設計標準的形式得以開展，針對居住建筑，主要集中于圍護結構的熱工設計以及采暖通風空調系統的優化設計進行研究。由于和設計過程相分離，而且缺乏系統優化的觀念，這種建筑節能設計方法仍處于一種被動的設計方法，根本談不上優化。因此，不管是我國建筑節能設計的需要，或是學術研究的深入發展，都有需要從整體和系統優化的角度對建筑節能優化設計方法進行研究。

一、現階段建筑節能的發展現狀

建筑節能指的就是在確保提高建筑物舒適度的基礎下，合理的進行對能源的使用，不斷提高能源的使用效率，就其本質而言，一方面是加強建筑圍護結構的保溫隔熱性能，另一方，是研發利用可再生能源，以及提高建筑物運行管理的科學性。我國目前將節能工作當作可持續發展的關鍵的戰略措施，建設部相繼出臺與修訂了一系列的標準與法規，例如有《民用建筑節能設計標準》、《公共建筑節能設計標準》以及《民用建筑節能管理規定》。今后，還會繼續出臺相關的法規和標準，達到更一步的完善建筑節能的法規體系。

對于設計院類的單位，目前有部分設計師將建筑節能當作是施工圖設計階段的后期內容，規劃方案前期依舊按著原來的設計思想來進行。在施工圖設計后期，根據國家節能強制標準做專項計算與設計。當出現了體型系數和窗墻面積比超過了標準規定的限值時，沒有考慮到造價的成本，一概給外墻加厚保溫，或加用斷熱鋁合金的中空玻璃。這樣只會是建筑造價大大增加，并且不考慮建筑的全壽命運行周期以及周邊的環境影響。建筑節能的目的是為了實現“節能省地型”的建筑，不但要節能，還要節約，包括節材、節水、節地等。對與建筑師來說，在整個設計階段中都要貫穿節能的思想。隨著建筑節能的深入和發展，提出了“綠色建筑”的概念。

所謂“綠色建筑”就是在建筑的使用壽命的周期內，最大限度地對資源進行節約、保護環境和減少污染，為人們提供一個高效、健康、適用的使用空間，讓建筑與自然可以和諧共生。

二、建筑節能設計的新觀念

由于當前對建筑節能設計仍然處于一個一般認識的情況，提出了以下兩點建筑節能設計的新觀念。

（一）建筑節能設計并不是一個孤立單獨的設計過程，從建筑設計的整個過程出發，清楚了解建筑節能設計。對傳統建筑設計過程進行分析工作是建筑節能優化設計研究的一個非常重要的內容，尋求有利于建筑節能設計的改進。以建筑圍護結構的設計模式為例，傳統的圍護結構設計是一種序貫模式，也就是當完成一項工種之后再開始下一項工種。實際上，有利于建筑節能設計的圍護結構設計是一種存在先后順序的交錯模式。圖1 所示的就是可以支撐建筑圍護結構優化設計的并行設計過程概念框圖。

（二）一定從系統全局優化的角度來認識建筑節能優化設計。由于建筑耗能的過程涉及多個子系統以及建筑設計的方方面面，因此建筑節能設計的對象就不能僅僅停留在圍護結構的熱工性能或者空調系統。為建筑提供各種能源需求的能源系統（如分布式能源系統）、建筑采光系統、空調及自控系統、以及建筑內外的空氣流動狀況都與建筑節能設計有著千絲萬縷的關系。在建筑節能優化設計的過程中，怎樣在考慮各子系統之間相互關聯的基礎上，實現總體的全局優化是問題的關鍵。比如，應用自然采光所帶來的照明節能以及空調負荷增加的關系，墻體保溫的設計和自然通風設計，分布式能源系統以及可再生能源系統與建筑規劃設計的關系等。

三、住宅節能設計

住宅與人們生活關系息息相關。城市居民住宅占到了城市建設總量的50%至70%左右，住宅建筑耗能正越來越高，對建筑整體耗能的影響是人們不可忽視的問題。目前隨著人們對建筑熱環境的要求以及對大氣的環境提出的要求越來越高，住宅建筑耗能的增長速度大大地高于能源生產的增長速度。廣大建筑師開始普遍關注起來住宅的節能設計。

在住宅建筑設計中，主要空間朝向南，或者向南偏西、向南偏東，人們歷來都認為這是合理的設計。在我國的大部分冬冷夏熱地區住宅的總體規劃以及單體設計中，為住宅的主要空間滿足冬季的日照要求，爭取良好朝向，充分利用天然能源，是最基本的節能措施。除了良好的朝向，對于天然采光、氣流組織、遮陽構件的應用和太陽能的利用、圍護結構構造、基地綠化等，都會對建筑節能產生影響。

具體到住宅建筑的結構和構造的設計上，大概有以下幾方面：

一是控制體形系數。建筑物體形系數與住宅采暖耗能息息相關，在建筑物各個部分的圍護結構傳熱系數和窗墻面積比不變的條件下，耗熱量指標隨著體形系數直線上升，所以，在滿足建筑造型要求的同時，還要考慮到把體形系數控制在合理的范圍內。

二是圍護結構的保溫節能。首先是墻體，墻體的保溫性需要符合設計標準，通過采用較好保溫性能的墻體材料，能夠降低熱能損失。目前在設計中，應主動應用各種成熟的復合墻體技術，從而達到節能的目的。其次是門窗節能，住宅能耗散失的最薄弱的部分是外門窗部位，它的能耗程度占住宅總能耗的比例比較大，其中冷風滲透為1/3，傳熱損失為1/3，因此，在確保采光、日照、通風、觀景要求的條件下，盡最大程度上降低住宅外門窗洞口的面積，以此提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透，減少外門窗本身的傳熱量，從而提高外門窗本身的保溫性能。通過控制住宅窗墻比，提高住宅外窗的氣密性，改善住宅門窗材料的保溫性能等措施可以達到節能的目的。

三是采用科學合理的照明技術、通風、采暖、空調。除了土建的措施之外，還要不可忽視相關設備專業的作用，在設計中通過采用合理的方案，先進的技術手段，從而提高空調采暖設備以及照明設備的效率，以起到節能的作用。

四、建筑節能的技術性措施

1.提高圍護結構節能的科技含量

建筑物的能耗是由其冷風滲透和圍護結構的熱傳導兩方面造成的。從許多試驗結果中可看出，住宅圍護結構的耗能量占建筑采暖熱耗的1/3以上，明顯，如果圍護結構具備一個良好的保溫隔熱性能，就能夠降低夏季室外傳入室內的熱量，以及冬季室內傳出室外的熱量，以達到降低建筑物的能耗的作用。

2 窗戶節能

窗戶為薄壁的輕質構體，這是耗熱中薄弱的環節。一般的單層玻璃窗的能量損失大約占建筑物夏季降溫或者冬季保溫能耗的50%以上。在節能設計中不同朝向的墻窗比不同，在高能耗墻面（東西面）應該避免把窗打開，而且需要提高窗戶的遮陽性能。與此同時，還要按照制冷采暖費用與空調設備價格的綜合比較來確認合適的玻璃品種，從隔熱性與導熱性兩方面進行綜合比選。

3. 墻體節能