試論如何做好建筑物單體節能設計

周俊青

摘? ? 要：我國人口眾多，隨著經濟的發展能源消耗日漸頻繁，土木工程規模的擴大，使建筑能耗成為人們關注的重點，建筑節能迫在眉睫。基于此，本文以建筑物單體節能設計作為研究對象，分析建筑能耗的制約因素，分別從微氣候、建筑物單體、照明系統、清潔能源等角度闡述建筑物單體的節能設計。

關鍵詞：建筑物單體;節能設計;建筑能耗

1? 引言

二十一世紀以來，人們面臨著人口、環境與資源問題，其中資源問題以能源為首要問題，作為世界第三大能源消耗國，節約能源的同時還需要開發新能源。我國建筑工程發展態勢良好，建筑能耗日益增加，為了使其不制約經濟的發展，建筑物單體的節能設計尤為關鍵，應用先進的技術與清潔能源已經成為建筑節能的重要措施。

2? 建筑能耗的制約因素

人們常說的建筑能耗，是指建筑外圍護結構傳遞的熱量與室內熱量、系統能耗的熱量和。建筑物單體屬于一個較為復雜的整體，在使用的過程中失去熱量與得到熱量的比例經常變化。探究建筑物單體節能設計之前，需要分析其制約因素，具體如下：

（1）外部條件。建筑物外部環境會影響到建筑物單體的能耗情況，我國地大物博，各地氣候差異較大，無論是溫度還是濕度都會影響建筑物的能耗，風速與日照時間也會使外部環境制約建筑物單體的能源消耗。

（2）建筑構造。不同的建筑物有著不同的圍護結構設計，能耗也會有所不同，墻體的厚度、使用的材料、通風情況與氣密情況都會影響建筑能耗，這些因素都要考慮其中，人們會通過建筑物單體的節能設計改善這些問題。

（3）室內條件。人們居住在室內，無論是工作還是生活，都會以舒適的空間為目的，通過調整建筑物單體設計方式，可以減緩外部環境對室內環境的影響[1]。

3? 建筑物單體節能設計的有效途徑

3.1? 改善微氣候

不管是什么形式的單體建筑物，都需要與周圍環境交換能量。降低進入單體建筑物的熱量需要改善其周圍環境的微氣候，可以從以下幾方面入手。

3.1.1? 通風

在我國，大部分地區都是東南季風和西南季風，這兩種季風都是夏季主導風向。為了迎合這種通風條件，單體建筑物的朝向也應朝著夏季主導風向，當建筑物成排布置的時候，建議將單體建筑物與夏季主導風向之間呈30度角，建筑物群中各單體建筑物前后錯位布置，或者前低后高、前短后長等布局方式可以讓建筑物群內形成對流風，提高建筑物的通風條件。除此之外，也可以敞開單體建筑物樓梯間，或者將建筑物底層架空，能夠有效起到后排建筑物通風的作用。要求設計師要遵循因地制宜的原則，科學利用山谷風和水陸風等自然形成的風改善單體建筑物周圍的微氣候。

3.1.2? 綠化與水體

研究人員曾經在夏天陽光下對不同地面的地表溫度進行檢測。人們選擇了混凝土、花崗石、沙地、草地、泥地作為研究對象，通過對這幾種地面類型的地表溫度觀察，分析其陽光反射率。研究結果具體如下：混凝土地面在夏日期間地表平均溫度為41.5攝氏度，反射率為20.5%;花崗石地面地表平均溫度為39攝氏度，反射率為28.5%;沙地地表平均溫度為37.5攝氏度，反射率為14.5%;泥地地表平均溫度為37攝氏度，反射率為21.5%;草地地表平均溫度為35攝氏度，反射率為24%。通過結果可以分析，單體建筑物周圍的綠化可以有效降低地表溫度，設計建筑物周圍環境設施的時候如果用水體或者噴泉，還能夠進一步改善四周的微氣候。因此，建議增加建筑物周圍的綠化面積和水體面積，將其作為改善單體建筑物環境氣候與節能的有效方式。

3.2? 改善建筑物單體的整體構造

3.2.1? 科學選擇朝向與體型

對單體建筑物展開節能設計的時候，可以為建筑物選擇有利的朝向與體型。選擇朝向的時候要考慮到節能意義，建議為建筑物選擇南北朝向，因為東西朝向會有東曬西曬，會對室內溫度造成影響。建筑物體型系數指的是外表面積與體積的比值，如果建筑物體型系數大，說明該建筑物的外表面積大，外部圍護結構傳熱就會更多。建議將單體建筑物的體型系數控制在0.35左右，可以有效起到節能的作用。部分高級建筑為了滿足其美觀的要求，設計時不得不使用超過0.35的體型系數，建議通過增加外墻熱阻的方式，減少外部圍護結構傳熱對建筑物造成能耗影響。

3.2.2? 合理確定窗墻比

建筑物設計中，窗墻比指的是建筑物窗戶面積和外墻總面積的比值。如果窗戶的面積大，夏季日照時間長，射入室內的熱量就會更多，室內溫度比較高，人們為了舒適感需要使用空調設備，因此室內空調冷負荷也會增加。冬季的時候，窗戶面積大，雖然進入室內的陽光較多，可以緩解供暖壓力，但是窗戶溫差傳熱損失更高，窗戶面積大但耗能多，也會比墻體的傳熱損失高一些。因此，建議減少單體建筑物的窗戶面積，也可以一項重要的節能設計措施。

3.2.3? 應用特種玻璃

單體建筑物設計中，使用特種玻璃可以降低室內的熱量。例如吸熱玻璃、遮光玻璃以及反射玻璃，都能減少23%、70%以及30%的日射得熱。除此之外，節能多屏玻璃也可以應用于單體建筑物節能設計中，具體功能如下：

（1）室內保溫效果。冬季可阻隔室內熱量向外傳遞，節約采暖能耗50%以上，節能效果十分顯著，提高室內溫度3-5℃。

（2）降噪音效果。5mm白玻加多屏后，人耳感受的噪音降低一半以上，可明顯抑制噪音，針對低頻噪音效果格外突出。

（3）安全防盜功能。玻璃受外力沖擊時會破碎，抗沖擊能力是普通玻璃的十倍。

（4）防紫外線功能。特種玻璃對紫外線隔絕95%以上，有效對人體起到保護作用，同時可避免家具、字畫老化的危害。

（5）室內隔熱功能。夏季可阻擋室外熱量向室內傳遞，節省空調能耗50%以上，降低室內溫度在3℃-5℃左右。

3.2.4? 改進外圍護結構性能

通過改善建筑物外圍護結構防熱與隔熱性能可以有效實現節能效果。建議使用導熱系數比較小的材料，或者使用淺色外墻表面可以有效提高外圍護結構防熱性能。還可以使用植被屋頂或者蓄水屋頂提高屋頂的隔熱性。

3.3? 綠色照明

人們研究建筑物內各類設施耗費能源情況，發現空調耗費的能源與照明系統耗費的能源最高，人們除了需要重視空調節能設計以外，還需要采用綠色照明系統降低能耗。設計單體建筑物照明系統的時候，建議改善用電設施的功率因數，選擇高效率節能燈具，將傳統的鎢絲燈改為熒光燈，或者采用局部照明方式，降低環境整體照明光度，避免室內長時間照明，從而降低照明系統產生的能耗。

3.4? 利用太陽能清潔能源

我國有十分豐富的太陽能資源，大多數地區年平均日輻射量在每平方米96千瓦時以上，三分之二以上地區的年日照大于2000小時，太陽能儲量相當于每年17萬億噸標準煤。可以進一步推廣太陽能集熱系統，為建筑物帶來清潔型能源。太陽能可以制冷，也可以制熱，人們利用太陽能可以推動機械設備運行，在推動制冷系統實現制冷功能。被動式太陽能建筑是指不采用特殊的機械設備而是利用輻射、對流和傳導使熱能自然流經建筑物，并通過建筑本身控制熱能的流向，從而得到采暖或制冷的效果。日間，陽光從窗戶直射入房間，樓板、墻體等均作為吸熱體和儲熱體，當室溫低于這些儲熱物質時，它們便以輻射的形式散熱。雖然這樣做單體建筑物室溫存在波動情況，但是想要降低室內的溫度波動，樓板與墻體應選擇較大熱情性的混凝土材料。

4? 總結

總而言之，作為能源消耗大國，推進建筑施工節能設計尤為關鍵，建筑節能屬于一項復雜的系統性工程，直接關系到社會經濟的可持續發展。人們只有提高節能意識，充分認識到建筑設計師對建筑物節能設計的重要性，才能貫穿節能措施，緩解能源危機，實現資源的長效利用。

參考文獻：

[1] 苗馨馨.酒泉高校教學建筑節能設計策略研究[D].蘭州理工大學，2018.