淺論建筑全過程的節(jié)能設(shè)計探討

李婷 李青

【摘 要】建筑的低碳與節(jié)能已成為建筑領(lǐng)域關(guān)注的重點，而建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于設(shè)計。論文探討了建筑節(jié)能設(shè)計方法，分析了在建筑總體規(guī)劃設(shè)計階段以及建筑單體設(shè)計階段的節(jié)能設(shè)計，最后介紹了太陽能在建筑節(jié)能方面所起的作用。論文剖析整個建設(shè)全過程的節(jié)能設(shè)計，以減少建筑資源，實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計；節(jié)能技術(shù)；太陽能

【Abstract】The low carbon and energy saving of buildings has become the focus of the construction industry， and the key to building energy efficiency lies in design. The paper discusses the building energy-saving design method， analyzes the energy-saving design in the overall planning and design stage of the building and the design stage of the building. Finally， it introduces the role of solar energy in building energy-saving. The paper analyzes the energy-saving design of the entire construction process to reduce building resources and achieve sustainable socio-economic development.

【Key words】Architectural design；Energy-saving technology；Solar energy

中國建筑業(yè)在解決了城市居住問題的同時也對我國環(huán)境造成了嚴重的破壞。建筑材料的巨大消耗，建造過程中造成的水土流失，建筑垃圾的不斷增長等諸多問題，已嚴重阻礙我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展步伐。因此，有必要探討在建筑全過程的節(jié)能設(shè)計。

1. 建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計

建筑的規(guī)劃節(jié)能設(shè)計應(yīng)從建設(shè)選址、建筑和道路布局、建筑朝向、建筑間距等方面進行深入研究[1]，通過建筑的規(guī)劃布局對自然因素等進行充分利用與改造，形成良好的居住條件，并有利于建筑的節(jié)能。

1.1 建筑選址。

選址的節(jié)能問題要符合自然規(guī)律，盡量利用自然環(huán)境來創(chuàng)造適合人類生存的條件。總體來說，建筑選址需爭取日照，避風建宅。

1.1.1 爭取日照。

爭取日照包括爭取日照時數(shù)、日照量和日照質(zhì)量三個方面。建筑基地宜選在向陽的地段上，為爭取日照創(chuàng)造先決條件；依據(jù)各地最佳建筑朝向范圍合理選擇建筑朝向，以爭取更多日照；選擇滿足要求的日照間距。應(yīng)依據(jù)所處地理緯度、城市環(huán)境條件等確定日照間距標準；合理布局建筑樓群。建筑樓群的不同建筑的形狀、布置走向產(chǎn)生不同的陰影區(qū)，緯度越高，陰影區(qū)范圍越大，應(yīng)采取不同布局規(guī)則以爭取日照。

1.1.2 避風建宅。

冷風滲透和風壓均對建筑物的保溫造成不利影響，建筑應(yīng)該盡量選擇避風基址建造，采用錯列式布局避免“風影效應(yīng)”。主要避風措施有：利用建筑物。建筑物的恰當布置（如緊湊布局、建筑組合）能夠降低風速，減少建筑物的熱損失；設(shè)置風障。設(shè)置防風墻、板、防風林帶等可有效實現(xiàn)對建筑物擋風避風作用；避開不利風向。合理選擇封閉或半封閉周邊式布局的開口方向和位置，實現(xiàn)建筑群的避風節(jié)能。

1.2 建筑布局。

建筑群的布局影響建筑的節(jié)能，應(yīng)合理規(guī)劃和組合建筑物。住宅群的形狀和道路的不同走向?qū)︼L向和風速有明顯的影響，住宅群和道路間的管狀氣流很難穿越建筑物，必須適當布置建筑物，使住宅高層、低層錯落排列，形成自然通風和日照。并利用道路和植被，冬季避免冷風滲透，減少熱損失，節(jié)省能耗；夏季則形成穿堂風，達到自然通風和降溫，實現(xiàn)建筑物的有效節(jié)能。

1.3 建筑朝向。

（1）建筑朝向?qū)ζ淠芎木哂酗@著影響。朝向范圍是日照和通風兩個主要因素共同作用的結(jié)果，應(yīng)綜合考慮上述兩種因素確定建筑物個體以及建筑群的朝向。朝向選擇需滿足以下要求：夏季盡量減少太陽直射室內(nèi)及居室外墻面；冬季具有適量和一定質(zhì)量的日光照入室內(nèi)；夏季通風良好，冬季避免冷風吹襲，以使建筑獲得冬暖夏涼的宜人室內(nèi)環(huán)境。

（2）確定住宅朝向范圍后，應(yīng)根據(jù)季風主導(dǎo)方向進行朝向的調(diào)節(jié)，以獲得良好的夏季穿堂風。影響住宅朝向的因素很多，如地理緯度、地段環(huán)境、地區(qū)氣候特征以及建筑用地狀況等。應(yīng)充分考慮各種因素，確定最佳的建筑朝向。

1.4 建筑間距。

（1）建筑間距的確定主要是由日照和通風決定的。一般居住建筑要求夏季避免日曬，冬季保證充分陽光照射，因此選擇日照時間時，通常取冬至中午前后2h日照為下限[2]，再根據(jù)實際情況加以調(diào)整，從而保證住宅室內(nèi)具有一定的日照量，進而確定建筑的最小間距，并結(jié)合其他條件來綜合考慮住宅群的布置。

（2）建筑間距直接影響著風向和漩渦風的產(chǎn)生及正負風壓值的大小。建筑物越長、越高、進深越小，其背風面產(chǎn)生的渦流區(qū)越大，流場越紊亂，對減少風速、風壓有利[3]。因此，應(yīng)根據(jù)地區(qū)的主導(dǎo)風向設(shè)計合理的間距，為、以保證建筑組織良好的自然通風。

2. 建筑單體節(jié)能設(shè)計

2.1 自然通風節(jié)能設(shè)計。

自然通風能夠降低室內(nèi)溫度，節(jié)約能源。同時有效的自然通風能夠帶走室內(nèi)異味，提高空氣質(zhì)量。總體設(shè)計過程中，應(yīng)選擇合適的建筑朝向及排列方式，使房屋迎向夏季主導(dǎo)風從低到高依次布置。建筑間距愈大，自然通風效果愈好。考慮建筑用地的節(jié)約，房屋間距不可太大。一般在滿足日照的要求下就能滿足通風的要求。進行單體設(shè)計時，門窗的合理設(shè)置可有效對調(diào)節(jié)室內(nèi)通風。如將房屋前后門窗設(shè)計成對開時，可形成穿堂風。

2.2 平面節(jié)能設(shè)計。

合理的平面設(shè)計能夠顯著節(jié)約建筑能耗。在平面設(shè)計中，夏季穿堂風和全明房是建筑物節(jié)能的關(guān)鍵因素。住宅房間進深決定著穿堂風的形成和效果，一般房間進深不大于15m，但可適當增加套型進深，以便在限定的建筑面寬內(nèi)增加建筑面積。建筑平面的巧妙布局也能獲得顯著的節(jié)能效果，如將樓梯、輔助用房等布置在建筑外層或西側(cè)，可有效阻擋日射；陽臺的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)夏季遮陽和通風的作用；封閉陽臺既可保證冬季室內(nèi)熱量散失緩慢，又可節(jié)約夏季空調(diào)冷量等；陽光間的設(shè)計能夠降低建筑能耗，而且與之相連的房間可以減少熱量損失以及制冷需耗；平面突出部位的合理設(shè)置對引導(dǎo)自然通風和遮陽亦有明顯的效果。

2.3 立面節(jié)能設(shè)計。

根據(jù)當?shù)貧夂驙顩r改變墻體的角度，可以提高建筑對環(huán)境氣候的適應(yīng)性以及最大限度的利用自然資源。如內(nèi)傾斜南墻屋面和層層退臺可以獲得更大的陽光照射面；外傾斜南墻屋面和層層出挑可以獲得更大遮陽面；適度內(nèi)傾斜北向墻面以及屋頂，可減少冬季風的風壓，以降低圍護結(jié)構(gòu)的熱滲透；西墻綠化和遮陽架有助于降溫隔熱，若在墻面和植物之間設(shè)置通風構(gòu)架，則能夠加強西墻的散熱性能等。

2.4 遮陽節(jié)能設(shè)計。

適當?shù)恼陉柎胧┛蓽p少不必要的夏季太陽輻射熱，有效降低空調(diào)負荷，減小建筑物的能耗。外遮陽是最有效的遮陽設(shè)施，它直接將太陽輻射熱量遮擋于室外。主要遮陽措施有：藤蔓植物、深凹窗、外廊、陽臺、遮陽板等遮陽措施；熱反射窗簾、選擇性透光遮陽、可手動調(diào)節(jié)的遮陽百葉等。現(xiàn)代化自動控制的智能化遮陽設(shè)施可在無人的情況下，根據(jù)室內(nèi)外溫度等參數(shù)自動調(diào)節(jié)，以降低太陽輻射的影響，節(jié)約能源。

2.5 門窗節(jié)能設(shè)計。

（1）門窗是建筑能耗的最大因素，由門窗引起的熱損失約占整個建筑熱損失的50～60%，增大窗戶面積可增多太陽能，但因窗戶傳熱系數(shù)比其他外圍護結(jié)構(gòu)大，窗戶面積增大則會引起更多的能量消耗，因此必須將窗墻比控制在合適的范圍內(nèi)，在滿足基本采光和通風的前提下，盡量縮小窗墻比。

（2）門窗材料和密閉性對室內(nèi)溫度變化起著一定的作用。設(shè)計中應(yīng)采用密閉性良好的門窗，通過改進門窗結(jié)構(gòu)、采用中空玻璃窗、雙層真空玻璃窗等目前市面上的保溫性能好的窗戶，提高門窗氣密性，防止空氣對流傳熱，以節(jié)約建筑能源。

3. 太陽能的利用

（1）建筑物的太陽能利用技術(shù)主要包括太陽能通風結(jié)構(gòu)、太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能采暖系統(tǒng)和太陽能空調(diào)系統(tǒng)[4]。將太陽能熱水器部件與住宅總體設(shè)計緊密結(jié)合，在建筑建設(shè)實施前后，將所有太陽能熱水系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、施工安裝和管理，實現(xiàn)太陽能與建筑一體化，充分利用太陽能這一可再生資源，減少對非可再生資源的消耗。

（2）建筑的設(shè)計及節(jié)能直接關(guān)系到國家的資源戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護，建筑業(yè)的節(jié)能是建筑業(yè)的一項緊迫而又艱巨的任務(wù)，需要從建筑規(guī)劃設(shè)計階段開始，貫穿整個建筑建設(shè)的全過程，實現(xiàn)建筑的節(jié)能設(shè)計與建設(shè)。

參考文獻

[1] 葉宇豐.基于生態(tài)理念的住宅節(jié)能設(shè)計研究[D].同濟大學(xué)，2006.

[2] 劉顯成.低能耗居住建筑設(shè)計方法探討[J].安徽建筑，2007/13.

[3] 資料來源：http：//cd.省略/ .

[4] 郭志湘.建筑設(shè)計的節(jié)能措施研究[J].中國住宅設(shè)施，2009/07.

[文章編號]1619-2737（2018）06-15-894