从建筑设计谈建筑节能设计

王晓艳　苏　颖

【摘要】 今天，“节约能源，提高能源利用率”已经成为各行各业在谋求提高劳动生产率的同时所追求的另一个目标，建筑行业也不例外。而建筑节能本身就是一项系统工程，它涉及到建筑，采暖等各个方面，本文仅从建筑设计方面分析建筑节能设计。

【关键词】 建筑设计；节能

现代生活和生产对能量的巨大需求与能源相对短缺之间日益尖锐的矛盾促进了世界范围内节能运动的不断展开。今天，“节约能源，提高能源利用率”已经成为各行各业在谋求提高劳动生产率的同时所追求的另一个目标，建筑行业也不例外。而建筑节能本身就是一项系统工程，它涉及到建筑，采暖等各个方面，下面仅从建筑设计方面分析建筑节能设计：

一、控制建筑物的体型系数

体型系数是目前常用的体型控制指标，即：建筑物同室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。建筑物外表面积越大，散热面积越大，其耗热量随体型系数的增长而增大。《民用建筑节能设计标准》JGJ26规定：“建筑物体型系数宜控制在0.30以下”。因此，严格控制体型系数对节能建筑设计很重要。

1、建筑体型系数与建筑单元联列情况有关。以住宅楼为例，每增加一个联列单元，建筑物就减少一面山墙，其外墙面积就缩小，体型系数也就相应减小。因此对节能建筑设计而言，适当多的住宅单元联列，对体型系数控制是有利的。

2、适当增加建筑物层数，可降低体型系数，建筑物层数增加的过程中，外围面积的递增比不上所包围的体积的增加，即体积略大于面积的增率。高层建筑的体型系数普遍偏低，一般在0.10～1.15之间就是这个原因。因此，在功能使用许可、经济允许的条件下，适当增加建筑物层数对控制体型系数是有利的。

3、当单元平面（标准层）面积相同时，提高建筑物进深（面宽减少），体型系数灰相应减小，即相对直角而言，正方形的体型系数为最小。因此，在功能许可、技术条件允许时，建筑平面接近正方形对建筑节能是有利的。

4、选择合适的平面形状。为满足可比要求，我们假设各平面的四周表面积相同（不包括顶部和底部）,并使高度一致列出五种形状进行分析评价:三角形、正方形、长方形、正六边形和圆形。实践证明从体型系数来评价对节能的意义顺序为：圆形—多边形—正方形—长方形—三角形。因此，圆形和多边形对节能有利，三角形对节能不利。

5、建筑物平面空间组合集中紧凑，减少凹凸变化，可使体型系数减小。因此，建议在建筑平面形状上采取典型的平面，在此基础上做适当的平面辩护，创造一定的美学效果，尽量减少不必要的小尺度的凸凹不齐。

6、适当增大建筑物体量，可降低建筑物的体型系数。建筑物的建筑体量对其单位建筑面积采暖耗热影响很大，从大量的分析得出：在选择体量设计时，应避免作建筑面积2000㎡以下的小体量建筑，一般宜在3000㎡—5000㎡之间。在大体量的趋势下，建筑物进深加大，层数加多，其体量加大，使节能愈显著。

二、扩大南向获热面积

寒冷地区，在冬季建筑物南向所获得的太阳辐射总量比其它方向大得多；南偏东西的角度越大，接受的太阳辐射越小；而正东正西只有南向的1／3左右。因此增大建筑物南向获热对节能是有利的。

三、外门窗的节能设计

外门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小外门窗洞口的面积；提高窗户的气密性，减少冷风渗透；提高窗户本身的保温性能，减少窗户本身的传热量。

1、房间窗口面积的确定应视建筑物所处的地理纬度、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况来确定。在满足上述条件下，应尽量减少门窗洞口面积。

2、提高外门窗的气密性，如设置泡沫塑料密封条，使用新型的密闭性能良好的门窗材料，在门窗框与墙间的缝隙密封可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等；框与扇之间的缝隙可用橡胶；扇与扇之间的密闭可用密封条、高低缝及外压条等；扇与玻璃之间可用各种弹性压条等。这些对条外窗本身的保温性能是有利的。

3、窗扇的保温节能还可以通过增加窗扇层数和增加玻璃层数以及采用特种玻璃来实现，如采用中空玻璃、吸热玻璃、反射玻璃，塑料窗采用单层窗扇双层玻璃，钢窗扇采用双层窗扇双层玻璃等。

4、缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积减少窗芯，合理的减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定扇面积，对建筑节能是有利的。

四、采用各种高效保温的节能材料

在建筑物外围结构中，墙体所占的面积最大，冬季通过外墙散失的热量约为建筑总耗热量的22%，屋顶散热量约为9%。因此，搞好外墙和屋顶的保温设计十分重要。采用各种新型保温材料形成多样化的高效节能经济的新型维护体系，可减少散热量，提高保温性能，实现节能的要求。从墙体节能来看有复合外墙和单一外墙材料两大类，复合外墙又包括内保温复合外墙、保温材料夹芯复合外墙和外保温复合外墙三种。单一材料外墙包括加气混凝土外墙、空心砖外墙、空心砌块外墙等。从屋面节能来看，有高效保温材料保温屋面和结构与保温合一的复合节能屋面板两大类。为了实现节能根本出路在于发展高效保温的外墙维护体系。

五、加强冷桥部位的保温构造设计

在外围护构件中经常设有导热系数较大的构件，如外墙中的钢筋混凝土梁、柱、过梁、圈梁、阳台板、挑檐板等。这些部位的保温性能比主体部分都差，热量容易从这些部位传出去，散热大，其内表面的温度也低容易形成结露水，这些部位通常叫围护结构的“冷桥”。特别是节能型建筑中，由于采用新型节能围护体系，整体的大面积加强了保温，其冷桥节点失热比传统非节能建筑要大得多，所以是否冷桥节点部位的保温构造设计是新型围护体系节能技术的成败关键，应引起足够的重视。在设计中对于每一个冷桥节点应逐个分析该节点所在部位的结构方案、构造方案及节点所在的不同节能围护体系，选择最佳综合技术，以保证整体建筑物节能效果良好。如：钢筋混凝土过梁常做成L型，使外露部分面积减小或把过梁全部包起来，切断冷桥窗台板常做成砖砌挑窗台板。

寒冷地区的外墙若采用导热系数小的新型保温材料，砌筑的砂浆用普通砂浆砌筑时，灰缝处因热阻不足也容易形成冷桥，此时应该改善砌筑砂浆的保温性能，使用导热系数小的保温砂浆，如水玻璃矿渣砂浆等代替普通砂浆，减少灰缝厚度，提高砌筑精度。

当然，节能建筑设计涉及的面很广，除上述几方面外，还包括多方面的因素。如适当减少南阳台的设置，充分利用太阳能等，并且建筑节能与结构、给排水、供暖、通风和电气等各个专业均紧密相关。因此，建筑节能是一个重大的系统工程，它需要各个环节，各个部门，各个专业的相互配合，共同努力，取得共识，才能实现节能目标。