建筑节能设计研究探讨

邢智勇

【摘 要】节能环保已经成为时代潮流，建筑节能设计对提高能源利用效率、降低建筑能耗意义重大。我国能源日渐短缺，但是建筑能耗却没有被控制在合理范围，加剧社会能源短缺。从可持续发展的战略出发，加强建筑节能设计，充分利用自然能源，降低环境污染，是未来建筑发展的方向。本文简述了当前建筑节能设计的现状，重点分析了建筑总体设计、细节构造设计、环境控制技术、建筑材料选择四个方面的建筑节能设计措施。

【关键词】建筑节能；建筑设计；节能研究；节能设计

人类赖以生存的地球只有一个，地球上的资源和能源是有限的，我们现在所依存的能源形式有以上来自于化石能源，这些能源是无法再生的，如石油、煤炭、天然气等。如今全世界探明的石油储量仅供开采余年，煤为年左右。我国正处于经济快速发展时期，对能源的需求及消耗更是逐年呈递增的趋势。能源的紧缺必将影响人类的生存和发展，如何节省能源消耗、提高能源的利用效率成为当今各行各业积极研究探讨的课题。

1. 我国建筑节能的现状

随着经济的发展，人们对居住和工作环境舒适度的要求也越来越高，例如南方城市家庭空调器拥有率年增加速度达到，夏热冬冷地区城市居民冬季普遍开始采暖。这一方面反映出人们对室内热环境舒适性要求的提高，同时也从一个侧面反映出我国建筑的围护结构保温隔热性能差，加上空调采暖系统效率低，导致了单位建筑面积能耗高约为同纬度气候相近国家的三倍左右，能源浪费十分严重。另外，我国的主要能源以煤炭为主，每年因建筑耗能而导致大量、烟尘的直接或间接排放。据估计，我国因建筑耗能所引起的温室气体排放己占温室气体排放总量的三分之一左右，严重影响了大气环境。

所以，无论从整个国际经济气候还是中国宏观经济大势来看，中国能源问题已经日趋严峻，节约能耗势在必行，如果不采取措施，积极促进建筑节能，降低建筑能耗，必将影响国家经济的可持续发展。

2. 建筑节能设计的策略

2.1 平面布局

不同的建筑布局及平面形式将形成不同的冬季热量需耗和夏季热量盈余。如一个简单的敞开式长方形平面，当长向两端的窗户尽可能垂直于当地夏季主导风向时，则通风效果最好。应尽可能使其凹口部分面向夏季主导风，以形成“漏斗”效应。

平面布局还要注重为房间的通风组织创造有利条件。在炎热地区，可以采用通透的平面形式来创造自然通风条件，保持房间的干燥，降低由日晒引起的升温。例如马来西亚建筑设计的公寓一般每套都是独立的，只有少量共用的墙。公共的走廊把相互之间具有很多通风空隙的公寓串联起来。通过这些缝隙，自然风可以带走很多热气。典型的如Pingiran公寓，平面虽为内廊式，但每套公寓都是独立的单元，并在南北向、东西向、竖直向均有通风空隙，明显的改善了居住环境而节省了机械通风的能耗。

另外，在住宅平面构成中，起居室、卧室、书房等属于室内主要使用空间，而卫生间、厨房、楼电梯间、储藏室属于辅助空间，前者的室内计算温度一般比后者高3～4℃，这样在设计时就可以采用“温度分区法”。既将主要空间设置于采集自然能源角度的区域（如南向或东南向），而辅助空间设置于较易散失能源或受外界不利干扰较严重的区域（如北向或西北向），并且用辅助空间将受太阳辐射较强的部位如东西向墙面等隔开。

2.2 加强围护结构的保温及隔热性能

加强围护结构的保温及隔热性能，减少传热耗热量；提高门窗的气密性，减少空气渗透耗热量。现有居住建筑围护结构的热工性能和门窗气密性普遍较低，直接影响了室内热舒适度。我国制定的三个地区的居住建筑节能设计标准，都把提高建筑围护结构的热工性能作为核心内容，这也是建筑节能的最有效手段。建筑围护结构主要包括屋顶、外墙和外窗三个部分：

屋顶，采用高效的保温隔热屋面，其传热系数、热惰性指标应满足标准规定，有条件的可采取屋顶绿化等措施，降低夏季太阳辐射热。屋面保温层材料应选用密度较小、导热系数较低、吸水率较小的保温材料。目前通常采用的屋面保温材料为挤塑聚苯板、聚氨酯硬泡沫塑料等高效保温材料外墙，墙体是建筑外围护结构的主体，在建筑物外围护结构中，墙体所占的面积最大，冬季通过外墙散失的热能约为总耗热量的22%，其所用材料的保温性能直接影响建筑物的耗热量。外墙材料有复合外墙和单一外墙材料两大类。单一材料外墙包括页岩烧结砖、陶粒混凝土空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰空心砌块等；复合墙体一般用砖 或钢筋混凝土作承重墙，外贴保温绝热材料，建筑用绝热材料主要是岩棉、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板、泡沫聚氨酯等。由于节能标准的提高单一外墙材料保温性能很难满足设计要求，复合墙体越来越成为当代墙体的主流。复合墙体做法主要有内保温、外保温、中间保温。 其中外墙外保温技术结构适用性广、构造合理、热桥影响小、不占建筑使用面积、施工方便、综合经济效益显著等优点，一般为首选做法。

外窗，建筑围护结构热工性能最薄弱的环节是窗户，在建筑能耗方面，铝、钢、塑窗散热量平均约占建筑外围护结构总散热量的50%。因此，控制窗墙比，提高窗户的保温隔热性能，是提高建筑外围护结构节能指标的有效途径。在保证居室采光通风条件的前提下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，控制窗墙比，减少外墙传递的热量；门窗框设置泡沫塑料密封条，门窗框与墙间的缝隙用弹性型材料、密封膏等密封，提高外门窗的气密性；采用中空玻璃、镀膜玻璃钢塑复合窗和塑料窗，户门或阳台门芯板空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板等绝热性能；南方地区还应采用合适的外遮阳措施；阳台的外门、窗用密封阳台封闭起来，并对阳台顶层顶板首层底板阳台栏板保温，楼梯间和外廊设置门窗，严寒地区入口设置门斗，减少外墙、外窗的热损失。

2.3 太阳能、地源热泵等节能技术的利用。

（1）利用太阳能。太阳能绿色无污染、可再生，我国大部分地区太阳能丰富，开发潜力大。合理利用太阳能，可以有效降低建筑能耗，减少污染。无论哪种形式的太阳能技术，太阳能收集器是必需的，太阳能收集器的形式、朝向、角度、材料、面积大小是决定收集太阳能效率的关键因素。太阳能收集器设计于建筑外界面上，根据建筑的特点，可以为太阳能收集器提供承载界面的典型建筑元素包括如下几部分屋面、阳台板或遮阳板等建筑构件、墙体、窗和封闭式阳台、楼梯间或中厅等竖向式贯通空间。

（2）采用地源热泵技术。冬季使用热泵机组可以从地下水体、土壤等地源中获得热量，然后向建筑物供暖；夏季使用热泵机组可以从室内吸收热量，然后转移到地源中，可以使建筑物内降温，同时室内的热量也可以释放到地源中贮存起来作为冬天取暖时的热源。

3. 结语

综上所述，为了实现我国可持续发展战略，建筑节能势在必行。只要结合我国国情和实际情况，综合利用各种节能技术措施，趋利避害，选择经济合理的节能方案，必定可以获得显著的节能效果。