建筑节能设计的意义与措施

张甜甜

1 建筑节能的意义与现状

随着中国城市化进程的向前发展，我国建筑业得到了快速的发展，大量增加的城市房屋需要大量的建造和运行使用能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能。当前我国的建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%，建筑节能已刻不容缓，深入持久地开展建筑节能意义十分重大。

早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出，经过近几十年的发展，发达国家在建筑节能方面已取得显著成效，我国建筑节能起步较晚，建筑节能水平远远落后于发达国家，例如同样气候条件下的采暖地区围护结构的热功能与发达国家相比，外墙传热系数是发达国家的3.5倍～4.5倍，外窗为2倍～3倍，屋面为3倍～6倍，门窗空气渗透为3倍～6倍，单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，建筑节能水平的提高十分紧迫。

2 建筑节能发展的对策

目前，国家已开始重视节能增效，出台了相关政策和制度来鼓励节能研究、开发、应用，并制定相应的法律法规来约束和规范节能工作，使节能减排事业面临前所未有的机遇与挑战;同时，研究的不断深入和技术的进步也为节能提升创造了条件，从而使我们能更好地实现建筑节能。

2.1 政策上

1)应大力宣传节能理念、建筑节能的重要意义，提高人们的节能意识;2)在节能建筑的研究、设计、开发和建设方面，加大资金投入，建立和完善建筑节能的经济激励政策;3)编制和完善建筑节能规划和实施计划，严格执行节能标准，加强落实和监督管理。

2.2 技术上

1)建筑工作者应积极学习建筑节能知识，在设计中按照不同工程、不同部位采取相应的节能措施;2)建筑师应率先执行有关建筑节能的技术标准，并与结构师、设备师密切协作，共同实现节能建筑设计的真正统一;3)学习国外先进节能理念的同时，应该从传统建筑模式、风格(如京津的四合院、陕北的窑洞)中寻找节能启示、借鉴节能方法、丰富节能理念;4)提倡利用自然能源(太阳能、地热、地道风)和自然气候环境，创造自然节能建筑;5)深入研究与开发应用节能建材、节能设备，尤其是高新技术与建筑技术结合研究，使节能技术成果得到最广泛的推广应用;6)重视建筑材料的选择，加大新型保温材料、防水材料、透光隔热玻璃(如Low-E玻璃)等新型节能材料和技术的使用;7)建立节能研究检测中心、实验室，开发自主国情的节能分析系统，为建筑节能提供理论条件基础。

3 建筑节能设计的实施

早期建筑由于节能在建筑设计过程中重视不足、易被忽视及缺少统一规划与布局等原因，造成建筑在建设之初就不具备节能基础，要改变这种现状，就必须重视和加强工程之初的节能设计。建筑节能设计就是从建筑整体综合设计概念出发，与环境、设备、结构、能源分析紧密配合，在规划和设计中充分利用自然环境、创造良好人工环境，针对建筑自身所处的具体环境气候特征，创造良好的建筑室内微气候，减少对建筑设备的依赖，从而达到节能的目的。

3.1 建筑外部环境节能设计

每个建筑周围的外部环境、地质、水文、气象条件不尽相同，通过选址、外部环境和体型朝向等设计，形成良好的外部气候环境，从而实现外部环境节能。1)建筑选址:主要根据当地气候、水质、地质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定，既要使建筑在整个大环境内保持适宜的微气候环境，又不能破坏整体生态环境的平衡，如:建筑基地不宜选在山谷、洼地及凹地处，以避免冬季形成“霜洞”效应，导致底层或半地下层建筑为保持室内温度而增加能量消耗，而应尽量选在向阳、避风地段上，为建筑争取日照创造条件。2)微气候环境改善:根据不同建筑功能的需求，应研究其微气候特征，通过合理的外部环境设计来改善原有的微气候环境，如:在建筑周围布置树木、植被或采用垂直绿化，既能有效遮挡风沙、净化空气、绿化环境，还能遮阳、降噪;在建筑附近设置水面，既能平衡环境温度、降风沙、收集雨水，又能就近解决消防用水问题。3)建筑楼群布局:结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能、人的行为活动特点等，通过楼体排布的方案组合，建立自然—人工生态平衡系统，挑选规划方案的原则为:a.通过建筑的手法来充分利用和争取日照:多排多列楼栋布局中，采用错位布置，利用山墙空隙争取日照;点条组合布局时，点式住宅布置在朝向较好位置，条式布置其后，以争取日照;b.合理组织气流，避免风漏斗出现，减少建筑热损失;c.利用建筑外界面的反射辐射，应对夏季的炎热气候。4)体型设计:为有效应对外部恶劣的微气候环境，对建筑体量及建筑形体组合等方面的确定，节能建筑的形态要求:体型系数(外表面积/体积)小、夏季日辐射得热少、冬季避寒风有利，但满足此三项需要的建筑形体常不一致，综合多种因素考虑:a.进行居住建筑设计时，应尽量减少立面的凹凸，以减少体型系数;b.对当地夏季气温、日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部风环境情况，需要具体权衡得热和失热，优化组合找到一个平衡点，选择较好朝向，尽量避免东西向日晒，使冬季能获得充足日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。5)建筑间距、朝向、通风:a.日光既作为热源，也提供室内的日照水平，而保证住宅室内具有足够的日照量，决定了建筑间的最小间距，综合考虑建筑群体的布置，采用斜屋顶在满足日照的前提下则可以缩小住宅间距;b.朝向的选择需要考虑多重因素:冬季具有适量和一定质量的日光照入室内，炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面;c.通风要求夏季通风良好、冬季避免冷风吹袭，合理布置建筑物，冬季降低冷风风速，减少建筑物和场地表面热损失，节省能耗;夏季可以组织良好的通风，在建筑物之间及建筑内部形成良好的过堂风。6)绿化环保设计:建筑区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素，可以采取:乔灌草相结合，以乔木为主;多布置立体绿化，见缝插绿;步行道、停车坪、水体护岸和水底地面不宜一概“硬化”，给大地以透水透气的余地;屋顶绿化改善建筑屋面的热工性能。

3.2 建筑围护结构及细部的节能设计

1)建筑围护结构对建筑保温起到决定性的作用，其中的热桥问题更是不容忽视。围护结构中钢筋混凝土梁、柱、板的相互交接处，外墙与外墙、内墙以及窗户的连接处，保温门窗中的金属门框，以及凸出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等，都是围护结构中热桥形成的主要部位。广泛使用的外飘窗、凸出墙体和屋面的构件等建筑造型设计手法，都产生了大量的热桥，对建筑节能非常不利。解决热桥问题的方法:降低热桥部位的传热系数，使之比相邻部位的传热系数低，增强保温;增大热桥部位的受热面积，使之大于散热面积，降低失热。具体来说:a.针对建筑中使用较多的铝合金门窗，应根据热工计算选用新型的断热型铝合金门窗或铝塑复合门窗，且应同时配置三玻中空玻璃或Low-E中空镀膜玻璃等，以降低该部位的传热系数。b.屋面、外墙角、挑出构件与主墙体的连接等热桥部位，应严格按照国家及各地的节能规范要求加强建筑局部的保温措施，熟悉各种建筑材料的物理性能，根据传热系数合理配置，减少热桥的产生。c.对于建筑物透明结构部分，通过设计控制合适的窗墙面积比、选择合适的窗户结构、采用遮阳技术和镀膜技术等，防止冬季室内热辐射通过透明结构的损失、增加太阳能对室内的渗透，防止夏季室外热量向室内渗透、减少室内冷气损失。2)细部节能:a.屋顶:作为建筑物与室外大气接触的重要部分，可以采用坡屋顶、加强屋面保温、设置保温隔热屋面(架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面)来达到屋面节能的目的。b.楼板吊顶:通过造型设计将循环水管布置在其中，冬季利用热水循环取暖、夏季利用冷水循环降低室内温度，也可以达到节能的目的。c.外围墙体:现在常采用墙体外保温构造，但近几年因保温材料安全性能不够导致的火灾事故造成了重大的人身伤亡及财产损失，新的《民用建筑外保温材料消防监督管理通知》已要求建筑外保温更改设计、选用不燃材料(如岩棉外保温材料)，注重保温的同时又保证安全。d.门窗:作为建筑耗能的主要散失部件，对寒冷地区建筑的外门宜设门斗或采取其他减少冷风渗透的措施，其他地区建筑外门也应采取保温隔热节能措施;控制建筑窗墙面积比;选择高性能的建筑门窗和幕墙技术;增加建筑外部及内部的遮阳措施，特别是可调节的活动遮阳设施，对建筑节能效果显著。

4 结语

建筑节能是一项全方位、综合性的系统工程，需要我们强化全社会的节能意识、逐步完善建筑节能设计标准、健全建筑节能管理体系、大力推广建筑节能适用技术;全面的建筑节能设计需要综合考虑建筑的节能需求、提高建筑节能设计水平、制定切实可行的节能方案、深入完整地实施节能措施，才能真正实现建筑的高效节能。

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