關于建筑節能與建筑設計的探討

姚宇

摘 要：我國作為世界能耗大國，對于發展可持續發展的生態建筑，減少建筑能耗更是刻不容緩。而建筑節能是養活建筑能耗的有效方法，同時也是節約經濟的方法。因此，作為建筑師，更應從自身做起，從不同角度，依據建筑規范對節能進行優化設計，充分利用我國現有的自然條件，在改善人們居住環境的同時，充分挖掘節能潛力，從而實現節約能源，減少能源消耗。相信在不久的將來，建筑節能事業必將在我國展現欣欣向榮的景象。

關鍵詞：建筑設計；建筑節能

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

一、建筑節能設計的理念十分重要

1 秉承“因地制宜”的節能設計理念

重視當地氣候環境因素和資源條件，因地制宜、合理利用，建立壽命周期成本觀念，尋求最佳的合理方案，設計滿足人們對建筑室內環境需求的綠色節能建筑。

2 建筑外圍護結構的熱工設計應適當超前

現行建筑節能設計標準對建筑外圍護結構熱工性能的規定性指標實際水平較低，距離舒適性建筑的要求甚遠。隨著我國經濟的發展，建筑外圍護結構的熱工性能必然會逐步提高，因此建筑外圍護結構的熱工設計適當超前是必要的。

3 建筑設計者要有社會責任感

建筑節能是貫徹國家能源節約法和可持續發展戰略的大事，由于建筑的使用年限較長，使用期內耗能巨大，建筑設計者實際上承擔了一份涉及到國家發展戰略和后代人生存條件的社會責任。

4 重視建筑設計工作者的繼續教育，提高設計者的綜合素質

由于節能新技術發展很快，涉及許多技術領域，在設計實踐中，堅持節能新技術的學習，完善設計者的綜合素質和節能設計水平是實現建筑節能設計目標的基礎。

在建筑設計中，秉承節能設計的理念，應用建筑節能設計的方法設計節能的建筑，是設計者必不可少的手段，其中建筑圍護結構的節能設計是重中之重。建筑圍護結構由窗、培、屋面和門等構成，是控制建筑能耗的最重要因素。建筑節能設計一般可從以下幾方面考慮：

(1)建筑的體形。在建筑設計中，應對建筑的體形以及建筑群體組合進行合理地設計，以適應不同的氣候環境。一般建筑物的外形越簡單，建筑物體形系數越小，熱量交換量亦越少，建筑節能的效果就更好。若建筑的體形系數不滿足規范要求，則應對圍護結構進行綜合判斷，提高圍護結構的熱工設計標準。

(2)建筑的朝向。建筑物的朝向和間距會對建筑物內部采光、得熱產生很大影響，因此建筑布局應考慮朝向與節能的因素。一股來說，坐北朝南的建筑物能夠避免太陽的東照西曬，從而降低日照影響，若同時配合以相應的遮陽隔熱措施，則效果將更加顯著。因此，在設計中根據日照和太陽入射角確定建筑朝向范圍后，可進一步根據季風主導方向進行調節，選取合理的朝向，以獲得良好的夏季穿堂風，并利用建筑的體形變化做到盡可能多利用天然能源。

(3)建筑的平面布置 建筑平面的巧妙布局常能獲得較好的節能效果。在住宅平面設計中，夏季穿堂風和全明房是建筑物節能的關鍵因素。恰當的平面布置有助于形成理想的通風作用。通過建筑物門窗的合理設置，形成通風口，組織并誘導自然通風，既起到節能作用又克服了空調的使用所造成的室內空氣質量差的缺點。

二、住宅平面的建筑節能設計

在住宅平面設計的過程中，設計人員首先需要確定的是建筑套型面積的大小，因為它直接關系到建筑的節能情況以及材料、成本的使用情況。對適當的建筑面積進行設計有三個積極的作用，一是可以節約用地，將土地資源的使用駕駛充分發揮出來；二是可以解決建筑材料，降低建筑在設計、建設、使用過程中能源的消耗，也節約了大量的經濟成本；三是通過巧妙的平面布局能夠達到不一樣的視覺效果，也可以達到節能、環保的要求。

從我國的地理位置來分析，由于我國處于北半球，根據太陽照射的角度以及規律可以將建筑的方位朝向南方，因為在夏季，該廠想能夠避免太陽直接照射到室內，而在冬季，可以使用太陽輻射的熱能來為人們取暖，并且在夏季，我國的風向一般為東南風，這垂直于該朝向的建筑，極容易形成對流，所以，南朝向的建筑是最為節能的。在建筑設計的過程中，設計人員應該將人們長期活動的空間設在南向位置，一方面能夠為人們提供一個安靜舒適的居住環境，另一方面還能夠減少能源的消耗。在實際工作中，南北朝向的建筑非常多，對于北朝向，由于日照與通風條件都比較吵，因此我們可以布置相應的電梯、管道井、衛生間等，以此來避免太陽直接照射到方面，也防止了冬季風的進入。通過調查分析，在外界其他條件都相似的基礎上，南北朝向的建筑物的傳熱以及耗熱量都低于東西朝向的建筑物。

三、建筑外墻體結構的節能設計

墻體部分是整個建筑的重要組成部分，是建筑物內外熱能傳遞的主要媒介，它的能耗占據整個建筑的一半以上，因此我們在設計過程中需要通過建筑墻體部分的隔熱性能來實現建筑的節能效果。通過試驗，在兩幢建筑的墻體部分，一幢采用節能外墻進行設計建設，另一幢采用普通外墻進行設計，結果發現，采用節能外墻的室內溫度要比普通外墻低4～10℃，這充分說明墻體節能設計的重要性。建筑外墻體結構不僅具有承載重力、安全圍護等使用功能之外，還必須要將其節能效果充分考慮在其中，才能保溫能力好的墻體材料進行設計，另外，在一些傳熱性能好的墻體部分，我們還應該加設一層保溫隔熱層。

在當前的社會發展中，建筑外墻體材料在市場上隨處可見，我們從最常見的幾種外墻材料進行分析，一般來說，保溫性能較好的材料有多孔粘土磚、加氣混凝土砌塊、復合墻體等材料。其中復合墻體材料是最為常見的一種外墻材料，在該材料中有巖棉、礦棉、玻璃棉等絕熱材料，這種材料通常運用在外墻外保溫技術當中。所謂外保溫技術也就是對建筑的外墻進行施工設計，通過該施工可以避免混凝土梁、柱產生熱橋作用，最終達到節能的效果，另外，我們還可以通過降低建筑物體形系數來達到節能的效果，也就是說在建筑外墻體結構施工的過程中，通過減少建筑外表的面積、外墻結構的面積以及建筑形體的凹凸情況來保證達到節能的效果。建筑物的體形系數也就是建筑物與外界空氣所接觸的表面積與其體積之間的比值，所以說，在設計過程中，體型系數越小就證明建筑越能達到節能的效果。也就是說，在外界其他條件都相同的前提下，寬建筑的節能效果優于窄建筑、高建筑的節能效果優于矮建筑、外形整體的建筑節能效果要優于外形結構凹凸不平的建筑。所以我們可以采取一些措施來進行設計：1）建筑體型系數與建筑單元聯列情況有關。以住宅樓為例，每增加一個聯列單元，建筑物就減少一面山墻，其外墻面積就縮小，也就相應減小。2）適當增加建筑物層數，可降低體型系數，建筑物層數增加的過程中，外圍面積的遞增比不上所包圍的體積的增加，即體積略大于面積的增率。因此，在功能使用許可、經濟允許的條件下，適當增加建筑物層數對控制體型系數是有利的。3）當單元平面（標準層）面積相同時，適當增加建筑物進深（面寬減少），體型系數會相應減小，在功能許可、技術條件允許時，建筑平面接近正方形對建筑節能是有利的。

四、重視新能源系統在建筑節能設計中的實踐

(I)太陽能熱水系統。太陽能是一種能量密度較低的環保能源，其中熱利用的太陽能熱水器技術已趨成熟，我國目前是世界上太陽能熱水器的最大生產國和使用國，但是目前太陽能熱水器綜合利用的技術水準較低。安裝、使用和管理都處于一種無序狀態，對建筑外觀產生一定影響。為 更好地利用太陽能，必須綜合考慮太陽能技術和經濟、環境、人文等因素之間的合理關系，將太陽能設計成一個子系統融合在建筑之中，即實現太陽能與建筑的一體化是今后建筑設計需要考慮的一個問題。

(2)太陽能電池發電系統。太陽能電池發電系統是利用光伏效應原理將太陽輻射能直轉換成電能的發電系統。西方發達國家這方面的應用已有比較成功的經驗。由于成本高，在國內的大面積推廣應用還需要時間，可以優先考慮在公共建筑和較高檔的住宅區中試用，以積累設計和使用經驗。預計21世紀中葉太陽能發電系統的成本會下降到一個較低水平，太陽能電池發電系統將是最重要的建筑輔助能源系統，在世界可持續發展的能源結構中占有一定的比例。

(3)地熱資源利用。在新能源和可再生能源大家族中，地熱是目前最現實和最具競爭力的天然能源之一，采用地源熱泵技術利用地熱資源可冬季采暖，夏季制冷，節能效果十分理想，且具有常規采暖系統不具備優點。目前國內利用地熱資源的方面已經有很多成功的典型案例，比如國家大劇院等。

綜上所述，新能源系統應用將是未來建筑節能的重要努力方向，其廣泛應用必定會促進建筑設計的理念產生相應變化。

結束語

建筑節能是長期的、持續的和發展的動態過程，又是一項系統工程，涉及建筑材料、建筑設計、建筑構造、建筑物理、建筑施工、暖通空調、物業管理、政策法規等諸多方面的因素。針對我國建筑節能技術發展的現狀。重視建筑節能設計。在建筑設計中遵循節能設計理念對建筑節能的實施和發展具有重要的現實意義。

參考文獻

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2. 楊子江. 建筑屋面節能技術. 工業建筑. 2005

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