節能建筑的設計研究

牛群 趙秀梅

【摘 要】龐大的建筑能耗， 已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。建筑節能從促進能源資源節約和合理利用， 緩解我國能源資源供應與經濟社會發展的矛盾，是貫徹落實科學發展觀的表現。本文從建筑節能的基礎出發，對建筑節能設計方面進行了探索。

【關鍵詞】建筑節能；設計；研究

【Abstract】The huge energy consumption of buildings has become a huge burden on the national economy. Therefore， comprehensive energy conservation in the construction industry is imperative. Building energy conservation promotes the conservation and rational use of energy resources， alleviates the contradiction between China's energy resource supply and economic and social development， and is an expression of the implementation of the scientific development concept. Based on the foundation of building energy conservation， this paper explores the design of building energy efficiency.

【Key words】Building energy efficiency；Design；Research

1. 建筑節能現狀

（1）隨著城市建設的高速發展， 我國的建筑能耗逐年大幅度上升， 已達全社會能源消耗量的3 2 % ， 加上每年房屋建筑材料生產能耗約13 % ， 建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。我國現有建筑面積為400多億m2 ， 絕大部分為高能耗建筑， 且每年新建建筑近2 0 億m2 ， 其中95% 以上仍是高能耗建筑。如果繼續執行節能水平較低的設計標準， 將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗， 已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。

（2）建筑節能一詞的詞義先后經歷了三個階段。第一個階段叫“建筑節能”（Energy Saving）；第二個階段叫“在建筑中保持能源”（Energy Conservation），即減少能量在建筑中的損失；第三個階段叫“提高建筑中能源利用效率”（Energy Efficiency）。其中第三階段的叫法更為積極。這表明，人們對建筑節能的認識已從單純的抑制需求、減少能耗量，發展為提高能源的利用率，即利用相同的能耗，為人們提供更為健康舒適的生活和工作環境。

（3）我國建筑節能工作起步較晚，始于80年代初，根據先居住建筑后公共建筑，先北方后南方，先城鎮后農村的原則，我國先后制定和頒布了一系列的節能技術法規和標準規范。隨著新材料、新技術的發展，現有的節能技術和方法已不能滿足新的要求。并且，在辦公建筑中，隨著人們對居住環境舒適度要求的提高，現有的節能措施已明顯不足。故需要研究一套符合時代要求的理論來支持新時代的建筑節能設計。

（4）目前大部分的建筑節能措施主要是針對建筑的圍護結構，而建筑選址、規劃布局、建筑體型、自然通風和采光及新能源利用等一系列手段所產生的節能效應，及由此產生的指導原則和要求，長期以來卻被人們忽視。圍護結構的節能設計固然重要，但是建筑的節能不僅僅是圍護結構的節能，單一的方式并不能夠全面的解決節能問題。隨著新材料、新技術的發展，現有的節能技術和方法已不能滿足新的要求。并且，在辦公建筑中，隨著人們對辦公環境舒適度要求的提高，現有的節能措施已明顯不足。故需要研究一套符合時代要求的理論來支持新時代的建筑節能設計。

2. 建筑節能設計

2.1 合理設計建筑平面布局。

（1）合理的建筑平面布局使建筑在使用上帶來極大的方便，同時也能有效的提高室內的熱舒適度，并有利于建筑的節能。從建筑熱工環境角度來看，建筑平面布局的設計主要考慮以下兩個方面：合理分區與設置溫度阻尼區。

（2）門窗的保溫隔熱能力較差，門縫隙是冷風滲透的主要通道。在我國東北地區，門窗所消耗的能量約占采暖能耗的1/2 以上，改善門窗的保溫性能，是建筑節能的關鍵。門窗節能主要從減少滲透量、減少傳熱量、減少太陽輻射能三個方面進行。

2.2 使用納米透明隔熱涂料。

納米透明隔熱涂料是新近問世的一種可以讓玻璃既保持高透光性同時又有較好的隔熱效果的高科技產品。納米透明隔熱涂料可采用噴涂或刷涂技術涂與各類建筑物的玻璃上。在夏季，能抑制65%太陽能輻射不進入室內，并能保證透光率達到70%，能使室內溫度低于室外溫度達到4℃～7℃，測試表明，夏天開空調時，空調的耗電量可從原來303度降低到208度，可節電20%～30%左右；在冬季，隔熱涂膜的特殊金屬膜呈透明型、引進可視光，長波長的暖氣能在室內反射，使室內的暖氣（遠紅外線）約90%不外流。

2.3 注重墻體節能。

多年以來，我國建筑墻體一般采用單一材料，如空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等。單一材料導熱系數大，一般為高效保溫材料的20倍以上，由于建筑節能的需要，新型復合墻體已經出現，復合墻體主要通過在墻體主體結構基礎上，增加一層或幾層復合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體很好地發揮了兩種材料的長處，既不會使墻體過厚，又能承重，保溫效果又好，因此，發達國家新建建筑已基本上采用了此種方式。我國要達到節能50%的要求，除部分采用加厚的加氣混凝土單一墻體外，使用復合墻體將是大勢所趨。根據復合材料與主體結構位置的不同，墻體保溫包括內保溫、外保溫、夾芯保溫等。

2.4 太陽能技術。

我國具有豐富的太陽能資源。太陽能以其清潔、儲量巨大、成本低、無地域限制和能源質量高等眾多優點成為可再生能源利用的首選資源。太陽能建筑的技術應用包括了被動應用、主動應用和綜合應用等多種途徑。就發展最快的太陽能光熱利用而言，也將包括低溫利用、中溫利用和高溫利用等多層次能源效率利用形式；太陽能光伏發電技術雖然其成本高，但隨著技術成本不斷降低，也將在太陽能建筑上得到更大的發展。

2.4.1 太陽能光熱技術。

太陽能熱水器是光熱利用最成功的領域。普遍存在的由每個家庭分散獨立安裝的太陽能熱水器，安裝和使用方式對其性能和外觀造成了很大的影響。太陽能熱水器沒能與建筑完美的結合，給景觀和安全帶來了不利效果，甚至出現了先安后拆的現象，給太陽能熱水器產業的進一步發展造成很大障礙。所以提倡集體安裝、統一設計對于住宅樓利用太陽能熱水器是非常必要的。

2.4.2 太陽能采暖技術。

（1）太陽能用于建筑物供暖有兩種方式：被動式太陽能采暖系統和主動式太陽能采暖系統。

（2）被動式太陽能采暖系統是太陽能采暖中最簡單的一種形式，通過建筑的朝向和周圍環境的合理布置，以及建筑材料和結構構造的恰當選擇，使建筑物在冬季能夠充分利用太陽賦予的熱量，以達到采暖的目的。

（3）主動式太陽能采暖系統是使用常規能源，利用水泵或風機等動力設備，將熱水或熱空氣從太陽能集熱器輸送到儲熱器或采暖房間內，系統中的各部分均可控制而達到需要的室溫。

2.4.3 太陽能空調技術。

（1）太陽能空調的實現有兩種方式，一、是先實現光-電轉換，再用電力驅動常規制冷機進行制冷；二、是利用太陽的熱能驅動進行制冷。

（2）從太陽能系統和制冷熱源工作溫度的高低來分，目前國內外太陽能空調系統大致可以分為三類：高溫型、中溫型和低溫型。國外實用性系統多為中溫型，也有高溫型的實驗裝置，國內目前只有后兩種。

2.5 采暖規劃設計。

采暖建筑節能規劃設計技術主要通過合理選擇建筑選址、分區、建筑布局、道路走向、建筑方位朝向、建筑體形、間距，適當利用季風方向、太陽輻射和建筑外部環境達到改善建筑氣溫舒適度，節約能量。在這種思想引導下，很多成型的建筑美觀卻不節能。因此，建筑選址時。建筑基地不適宜選擇在山谷、洼地及凹地等處，因冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜洞”效應。位于凹地的底層或半地下層建筑為保持所需的室內溫度所消耗的能量，就會相應的增加。所以建筑基地應盡量選擇在向陽、避風的地段上，為建筑爭取日照創造必要的條件。在建筑布局中要充分考慮夏季有利的主導風向（通風致涼）和避免冬季不利的主導風向（避風保暖），綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。

3. 結束語

總之，節能建筑是我國建筑業近年來一直努力的目標。我國居住建筑的節能設計主要有以下幾個方面：通過有效的組團規劃、單體設計，從朝向、間距、體形上保證建筑物有足夠的太陽輻射，并組織有利的自然通風；減小建筑物的體形系數及外表面積，加強外圍護結構的保溫隔熱性能，以減少能量損失；提高門窗氣密性，減少冷風滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量；改善采暖和空調系統的運行效率和管理手段，減少設備能耗。

[文章編號]1619-2737（2018）06-15-892