剖析建筑节能设计必要性及几大要点

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摘要：随着越来越清楚认识能源危机对生存环境的负面影响，世界各国提出了提高用能效率，开发新能源和可再生能源，保护环境的目标。作为耗能大户的建筑业的节能受到极大的关注。建筑作为庞大个体，尤为受到关注。因此做好建筑节能设计更迫在眉睫。本文在此从几个不同的方面对于建筑节能设计做了一定的探讨。

关键词：建筑；节能设计；必要性

Abstract: With the increasingly clear negative influence on the living environment of the energy crisis, all the countries in the world are put forward to improve energy efficiency, development of new and renewable sources of energy, protect environment target. Energy-saving energy-hungry as the construction industry has been paid great attention. So the construction of energy-efficient designs more imminent. This article from several different aspects for the construction of energy-efficient design discussed.

Key words: architectural design; energy-saving; necessity

中图分类号：TU201.5

前言：建筑群的规划设计与建筑物合理与否，对冬季获得太阳辐射热和夏季通风降温是十分重要的。配置合理的绿化，不仅是减少热岛效应，使其对局部气候影响降至最低程度的有效措施，还是吸附灰尘，改善进入建筑室内空气质量的过滤器。在创造健康舒适的居住区气候的同时，可以从总体上降低建筑的运行能耗，减少污染。

一、绿色建筑设计必要性

1、发展绿色建筑可以高效率的利用资源

可以通过结合各地的气候特点设计出低耗能建筑;通过就地取材来节约建筑的运输成本;通过使用各种节能墙体材料来实现建筑体内的保温节能;通过太阳能、水能等可再生能源的使用来降低生活热源的成本;通过建筑材料的循环使用来达到降低建筑成本及降低环境成本的作用。

2、极大的拓宽了建筑材料的选择范围

使新型的建筑材料及制成品有了用武之地，同时又为加速淘汰工艺技术落后的产品起到了推动作用。例如:随着建筑业对各种新型墙体保温材料的需要，GRC板等新型的建筑材料不断被研发出，而传统的高耗能的建筑材料就会逐渐被淘汰。

3、以可持续发展为目标发展绿色建筑

通过新技术、新材料的综合应用，使建筑住宅建设最高效、最少量的使用资源;使各种公共设施能够在二次运用的循环中发挥最有效，启动整个社会乃至整个人类的绿色建筑工程。

二、优化建筑规划定位、朝向及环境设计

建筑节能在规划设计前就引起重视，合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑 日照及朝向等方面的确定。

1、筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向，利于自然通风;在夏季， 南北朝向的建筑物所受到的太阳辐射相对东西朝向建筑要少很多，这样可以节省空调能量的消耗;而在冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。

2、层建筑设计时应在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点，优化节能设计。适当增加建筑物的间距有利于空气流动，增大风量、提高风速，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，降低建筑能耗。

3、层建筑及其组合的群体应结合周边环境，充分考虑整体的空间形态， 优化节能设计，将现有建筑和拟建高层建筑作为一个建筑群体考虑，实现建筑群内的自然通风。建筑群的入风口和出风口应结合主导风向合理设置，使空气流通;把夏季主导风向作为建筑的主要朝向，按照南小北大、南低北高的原则排列建筑物，这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭，较好地适应气候的变化，从而减少了建筑能源消耗。

设立空中花园是一种间接改变建筑朝向的极好方法，能较好地改善建筑受太阳辐射的影响，如法兰克福考莫兹银行总部，是世界上第一座“生态型”大厦，多个空中花园围绕建筑主体塔楼盘旋而上，每个空中花园高4层;建筑主体中通高的中庭与花园连通，为内向的办公室提供 1 0 0 %的自然通风和绿色植物，极大地改善了太阳辐射的直接影响。

三、层建筑围护结构墙体设计

墙体传热在建筑物总体传热中所占的比例最大。高层建筑实现节能，还必须研制新型墙体材料，提高外墙的保温节能性能。适用于高层建筑的新型墙体材料主要有蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块和复合墙体等。

1、压加气混凝土砌块

蒸压加气混凝土砌块主要70%左右的粉煤灰与定量的水泥、生石灰胶结料、 铝粉、 石膏等按配比混合均匀， 加入定量水，经搅拌成浆后注入模具发气成型，经静停固化后切割成坯体，再经高压蒸养固化而成制品，是一种新型多孔轻质墙体材料，其特点是热阻大、重量轻，具有良好的防火、隔热、保温、隔声性能。 蒸压加气混凝土砌块已广泛应用于高层建筑中框架结构的填充墙和部分承重墙。

2、集料混凝土小型空心砌块

轻集料混凝土小型空心砌块采用水泥作胶凝材料，骨料以各种陶粒、 陶砂和煤矸石等加入部分炉下灰为集料，经压制振动成型。轻集料混凝土小型空心砌块

3、复合墙体往往采用承重材料与高效保温材料 (如岩棉板或聚苯板等) 组成。复合墙体较好地发挥了两种材料的特点，既不会因组成墙体材料的强度过低导致墙体所需尺寸过厚，又具有良好的保温隔热效果。因此，我国新建高层建筑目前已基本上采用了复合墙体的方式。

3.1膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统

膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统是由自熄型模塑聚苯板、锚栓(必要时使用) 、粘结胶浆、抹面胶浆和耐碱网布及涂料等材料复合而成，置于建筑物外墙外侧的保温及饰面系该系统冬季能避免产生热桥，大大减少室内热能通过外墙损失;夏季能大大减少由阳光辐射外墙而传导至室内的热能，进而使暖气、空调的能耗下降。该墙体重量轻、节能效果明显。

3.2挤塑聚苯保温体系

挤塑聚苯保温体系的结构与膨胀聚苯薄抹灰保温体系相同，只是将自熄型模塑聚苯板换成了自熄型挤塑聚苯板.它适用于各种形式主体结构的外墙外保温，特别适宜于在严寒地区/寒冷地区和夏热冬冷地区使用。

3.3现浇混凝土模板 内置外墙外保温系统

现浇混凝土模板内置(聚苯板)外墙外保温系统简称c L结构体系，该体系适用于现浇混凝土剪力墙结构的高层建筑，CL建筑结构体系可使建筑物全生命周期内不需要对保温层进行维修，解决了外墙粘贴、外挂保温层而产生的裂缝隐患及寿命短等问题。

四、建筑围护结构外窗设计

1、外门窗节能

外门窗是耗热的重要渠道,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,传热系数约为墙体的3～4倍,是节能的重点部位,所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中应该强调东西南北开窗有别,不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。设计选用的外门窗(包括阳台门)应有良好的气密性,外门窗框与门窗洞口之间的缝隙，应采用聚氨酯等高效保温材料填实，并用密封膏嵌缝。选用好的窗型(如平开窗气密性相对较好),门窗配件,提高窗框的隔热性能,减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃。根据国内外大量应用经验证实,采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。外门窗除了采光,通常也是建筑自然通风的渠道。所以,外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位,引进自然风,增加夏季的渗透通风。但同时,外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。

2、推广使用节能型玻璃

普通平板玻璃虽然具有造价低廉、采光性能好等特点，但其传热系数大、 能耗高，从长期使用的结果分析，其性价比较低。根据实测，普通平板玻璃塑料框窗的传热系数 K=4.6 3W/( m2•K ) ，气密性系数 A = 1.2 m3/(m•h ) ; 节能效果比较好的双层玻璃塑料框窗的传热系数为K=2.37W/(m2•K )，气密性系数为A=0.533m3/(m•h)。两者的K值之比约为50%、A值之比为44.1%。因此，平板玻璃的直接使用范围越来越受到限制，且最终将被淘汰。目前，节能效果好，具有推广价值的节能型玻璃有中空玻璃、镀膜玻璃等功能性玻璃。

2.1中空玻璃

中空玻璃是在 2层或多层玻璃问隔成的空气间层、气层中充入干燥气体或惰性气体，四边加以密封而形成的。中空玻璃最大的特点是传热系数小，具有良好的隔热、保温性能，同时具有防结露、隔音和降噪等功能，可用于各类建筑外窗、外门和幕墙。

2.2镀膜玻璃

镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀金属薄膜等，使其渗入玻璃表面或置换其表面层， 成为无色或有色的薄膜，它能改变玻璃的透射系数和反射系数，对阳光有良好的控制作用，可以吸收或反射太阳辐射，减少室内外的热量交换，保持室内温度的稳定，从而达到节能的效果。

2.3吸热玻璃

在平板玻璃成分中加入微量镍、铁、钴、硒等元素，制成的着色透明玻璃称为吸热玻璃。吸热玻璃具有吸收可见光和红外线的特性，无论是哪一种色调的玻璃，当其厚度8= 6 mm时，均可吸收40%左右的太阳辐射。所以，在太阳直射的情况下，进入室内的辐射热减少了约40%左右，从而可减轻空调设备的负荷， 达到节能的目的。

五、居住建筑屋面的节能设计

在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是接受太阳直射时间最长的部位,因此受辐射得热也是最多的,相当于东西向墙体的2～3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数小、憎水或吸水率较小的材料(如膨胀型泡沫聚苯板)。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上,可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。

另外,利用屋顶种植花卉、灌木(如彩叶草、麦冬草等)形成生态型屋面,既可阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热,又可美化环境,改善城市气候,做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜,可起到滞阻水的作用,有利于屋面的防水,而且土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,有利于屋面的保温隔热。同时,在屋面蓄水,形成蓄水型屋面,也是节能屋面的有效措施。利用水蒸发可带走大量的热,从而有效减弱屋面的传热量和降低屋面温度。此外,采用平坡屋顶结合的构造形式,在屋面保温隔热层上做架空层,通过空气流通来散热也是个不错的办法。

参考文献：

【1】周兰兰.新时期绿色生态建筑设计的探讨[J].中华民居，2011

【2】宋丽娟.建筑节能在建筑设计中的应用.山西建筑.2003

【3】郭大坤.浅析现代生态建筑设计的原则及方法[J].黑龙江科技信息，2010，(26)