試析節能設計在房屋建筑設計中的應用

文/謝晨 浙江宏正建筑設計有限公司 浙江嘉興 314000

1、建筑節能設計的基本原則

1.1 自然通風

建筑節能設計中最重要的問題之一是如何在春秋夏涼的時候組織室內外建筑的自然通風。良好的自然通風不僅有利于改善室內的熱舒適性，而且還可以減少空調的時間，這有助于減少建筑能耗的實際使用。因此，在建筑單體設計和群體總體布局設計中必須考慮自然通風。

1.2 建筑物朝向

在設計單體設計和群體總體布局時，考慮方向也很重要。定向對建筑能耗的影響是除風外的太陽輻射。太陽輻射采暖對建筑能耗有很大影響。在夏季，太陽輻射加熱增加了冷卻負荷，而在冬季，太陽輻射加熱減少了熱負荷。一般來說，由于夏熱冬冷地區太陽仰角和方位角的變化，南北建筑可以減少夏季的太陽輻射，增加冬季的太陽輻射，是最有利的建筑方向。在規劃條件的情況下，應優先考慮南北或接近南北方向。

1.3 建筑體型系數

建筑形式系數是指建筑外部表面積的體積比。尺寸系數對建筑能耗有顯著影響。形狀因子越小，對應于單元建筑面積的表面積越小，外覆層的傳熱損失越小。太小的圖形系數會限制建筑師的創造力，導致建筑造型僵化，平面布局困難，甚至破壞建筑功能。因此，在具體的設計過程中，要注意權衡利弊，考慮到建筑造型的不同類型，在條形建筑的形狀系數范圍內的標準。條帶建筑物的體型系數不應超過0.35，點建筑物的體型系數不應超過0.40。

2、建筑節能設計措施

2.1 外墻保溫與節能設計

一般來說，外墻在建筑外圍護結構中占有最大比例(除所有玻璃幕墻外)，墻體傳熱引起的熱損失占整個建筑熱損失的很大一部分。因此，墻體保溫是建筑節能的重要組成部分，在確定外墻的傳熱系數時，必須采用平均傳熱系數，即面積加權法計算的傳熱系數，主要考慮諸如側梁(梁)、張力等“熱橋”的影響。在圍護結構中采用剪力墻，以保證建筑物在冬季采暖和夏季空調中通過圍護結構的散熱。不超過標準約定的要求，以免造成建筑熱或制冷消耗量小的計算值，使建筑物無法達到預期的節能效果。

為了提高外墻的保溫性能，應注意外墻的保溫層必須滿足防水性、風壓阻力和溫濕度變化的要求，使墻體不產生裂縫，并可與相鄰部位之間的墻角、表面裝飾等進行妥善處理。在寒冷地區，建筑物的絕熱性能主要取決于外殼的材料的熱特性以及外殼和室外空氣的內表面和外表面之間的傳熱。外殼的熱阻越大，隔熱性能越好，通過包絡線散熱的熱量越小。因此，降低封套的傳熱系數是提高封套隔熱性能的主要措施，對于寒冷地區，冬季應考慮建筑物的冷保溫，圍護結構的傳熱系數對建筑能耗有很大影響。因此，圍護結構的傳熱系數極限較高。同時，為了便于操作，采用強制性指標作為節能設計的主要依據。目前，現有的成熟技術也能保證封套傳熱系數的極限值。對于非透明幕墻，如金屬幕墻、石村水果墻，沒有明晰的玻璃幕墻所要求的自然第一、視覺通道等功能，從節能的角度來看，應視為實心墻。這樣的幕墻很容易用隔熱措施來實現。

2.2 門窗節能設計

近年來，建筑物的室內空氣質量受到越來越多的關注。建筑材料，特別是建筑裝飾材料和膠粘劑排放各種污染物，對人體健康造成極大危害。甲醛對室內環境中揮發性有機物的影響最大，它能對呼吸系統、心血管系統和神經系統產生很大影響，甚至引起癌癥。加強建筑的自然通風和機械通風，將大大降低空氣污染物的濃度，使其達到衛生要求。就公共建筑設計而言，建筑師有時會尋求外部窗戶的視覺效果與建筑立面的設計風格。外窗的開度逐漸減小，部分窗戶完全關閉。室內自然通風不足，不利于室內空氣流通和散熱，不利于節能，這種做法應該逐步糾正。調查表明，良好的自然通風設計保證了室外窗戶的一定開放面積，減少了房間空調設備的運行時間，節約了能源，提高了舒適性。一般來說，為了保證良好的室內自然通風，外窗的開口面積不應小于窗面積的30%。同樣，作為外窗的一部分，透明幕墻也應該有開口部分或沒有通風裝置。考慮到透明幕墻的安全性和施工的復雜性，其開口部分的面積不宜過大，但也不宜過小，否則將起不到應有的作用。因此，規定透明幕墻的面積可以打開小于幕墻面積的15%。

2.3 屋面保溫與節能設計

屋面在整個圍護面積中的比例遠低于外墻，但對于一般的頂層房間來說，它是外部圍護結構的最大面積。一般來說，標準樓層只占2-3個面(面)，而頂層房間占據3-5個面(面向)。在冬季嚴寒的風雪侵蝕和夏季強烈的太陽輻射條件下，如果屋頂隔熱性能太差，將對高層建筑室內熱環境和建筑采暖空調能耗造成嚴重影響。為了提高屋面保溫性能，在設計中應注意以下幾點。

（1）應選擇導熱系數小、蓄熱系數大的保溫材料。同時，要注意材料的密度不宜過大，以防止屋面超載。

（2）保溫材料很多，根據建筑要求、屋面結構、環境氣候條件、防水處理方法和施工條件，設計人員應進行技術經濟比較。

（3）絕熱材料不應使用高吸水性材料來防止濕屋頂工作，大量吸收絕熱層，降低熱性能。提倡采用擠出聚苯板、硬泡聚氯乙烯或聚氨酯板、高密度聚苯板等材料。如果選擇高吸水性絕緣材料，則應在屋面施工中設置排氣孔，以排除絕緣材料層中的水分。

結語：

建筑節能是實施可持續發展戰略的一個重要方面，是實施節能、環保的基本國策。積極推進建筑節能設計是改善人民生活和工作環境的基本要求，它是國民經濟持續、穩定、健康發展的根本保證。是減少大氣污染、減少溫室氣體排放的必然選擇。全球變暖的趨勢。可以說，建筑節能設計在當代具有巨大的效益。