现代化建筑节能设计探究

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【摘 要】本文笔者充分结合自己多年以来的工作经验针对建筑节能诸多方面给出了有关设计策略，并全力利用自然条件促使不可再生能源耗费量减少，以推动我国建筑朝着可持续发展的方向发展。

【关键词】建筑能耗；建筑节能；节能设计

前言

所谓建筑节能，指的就是在使用、设计、规划、建设时建筑依靠选用节能型技术与材料并加大力度管理用能的力度的手段在确保室内环境质量与建筑节能的基础上减少建筑能源消耗。实际上，在全面建筑节能全程中，建筑节能设计至关重要，该项工作若能做到位，即可有益于从根本上减少能源浪费现象的发生率。

1 外部环境的节能设计

1.1 设计“微环境”

在建筑设计过程中，既要注意地区气候特性，又要重视区域的“微环境”，例地表土壤、地形条件、环境植被、地表环境等等。依照建筑功能的需要，采用合理科学地外部环境设计有利于使已有的微气候环境得到改善，从而营造出建筑节能的良好环境。其方法主要有：（1）大力构建人工自然环境，举个例子，把水面置于建筑周遭，通过对水的利用来使得环境温度得以平衡，同时还能起到收集雨水、降风沙等效果；（2）把植被、树木植于建筑附近，不仅能降噪、遮阳，还能够起到净化空气、遮挡风沙的作用等等。

1.2 合理选址

在进行建筑选址的过程中，我们主要应考虑当地水质、气候、地形、土质以及其附近环境条件等因素的综合状况，由此确定出建筑建设的地址，例：最冷（热）月空气湿度与平均气温、冬（夏）季平均风压及主导风、雨雪量、太阳能辐射强度等。值得注意的是，在给建筑节能创造有利条件的同时，切忌给生态环境的整体平衡性造成任何破坏。

2 合理群体规划布局

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）日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。

（2）合理控制体形系数。体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0（m2）和其所包围的体积V0（m3）之比值。单位建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考虑节能设计时，建筑平面外形不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多增大而提高体形系数。在所有几何形体中，球面体体形系数最小，同等条件下能耗最低。

3 单体的节能设计

单体的节能设计，主要是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计，以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等，来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件，以达到节能和改善室内微气候环境的效果。

3.1 建筑各部位的节能构造设计

建筑各部位的节能构造设计，主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时，通过对各部位（屋顶、楼板、墙体、门窗等）的造型、结构、材料等方面加以进一步设计，充分利用建筑外部气候环境条件，达到节能和改善室内微气候环境的效果。

3.1.1 屋面隔热保温与遮阳

在夏季，屋面日照时间长，太阳辐射强度大，屋顶外表面温度最高达到60～80℃，顶层室内温度受其影响会提高2～4℃。在冬季，屋顶对外散失热量，又增加了室内的空调热负荷。屋面隔热保温除采用倒置式设计外，蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的重视。（1）蓄水屋面，就是利用屋面蓄水层蒸发带走太阳辐射热（蓄水层深度一般保持在200mm为宜），从而有效地减弱屋面的传热量和降低屋顶内表面温度（可比一般屋面低2～4℃），具有明显的隔热效果。（2）种植屋面，是一种生态节能型屋面，不仅能够提高屋面的隔热保温性能，还能增加城市绿地面积，改善城市气候环境。实验数据表明，种植屋面使屋顶外表面最高温度下降32.4℃，内表面最高温度下降2.0℃，具有较好的隔热保温性能。屋面遮阳，主要采用遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘板等，有效遮挡太阳直接辐射屋面，同时也能结合立面造型，创造出有性格的建筑形象。

3.1.2 楼板层的节能设计

主要是利用其结构中空空间，以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中，夏季可以利用冷水循环降低室内温度，冬季利用热水循环取暖。

3.1.3 建筑护墙体的节能设计

目前，我国正提倡新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术，外保温的优点：建筑室内温度受室外温度波动影响小，有利于主体结构保护和避免热（冷）桥的产生。常用的建筑外墙保温材料有保温砂浆、聚苯板、聚氨酯（EPS、XPS）和墙体自保温四大体系。其中，保温砂浆和聚苯板市场占有率较大，但保温性能较差；聚氨脂保温性能较好，但传统的聚氨酯硬泡板材不适用于复杂立面墙体保温。市场新出现的聚氨酯现场发泡喷涂保温材料（如安健能全水基软发泡聚氨酯），具有良好的保温性和憎水性，方便施工，适用于设计各种复杂外墙体保温和无接缝施工。 3.1.4 建筑门窗的节能设计。

据统计资料，在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。除了要控制窗墙比外，还需增加玻璃门窗的热工性能：一是选用单层或多层中空或低辐射玻璃（如Low-E镀膜玻璃）和经热断桥处理的门窗型材，同时加强窗墙间、框扇间的接缝气密性设计。二是增加外墙玻璃门窗遮阳设计，防止夏季太阳辐射热透过玻璃门窗直接进入室内而耗能。由于遮阳位置和方式不同，主要有：①水平式外遮阳，适用于接近南向外窗；②垂直式外遮阳，适用于东北向、西北向外窗。为克服传统固定式遮阳在采光、自然通风、视野等方面的矛盾，上述两种遮阳方式在生态节能建筑中较多地采用活动百叶遮阳，可根据光线变化自动调节百页角度遮阳，不影响自然采光和通风；③活动内遮阳，主要有遮阳卷帘和遮阳百页等。相比外遮阳，更灵活，更便于用户根据季节天气变化调节使用。但其缺点也较大，除部分热量被反射出窗外，其余热量留在了室内而增大空调制冷能耗。

3.2 合理的建筑空间设计

合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下，对建筑空间进行合理分隔（平面分隔和竖向分隔），以改善室内保温、通风、采光等微气候条件，达到节能目的。

3.3 选用建筑节能材料

建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展，大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去，更好地起到节能效果。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用，达到了更好的保温防潮效果；新型透光隔热玻璃（如Low-E玻璃等）在门窗中的应用，起到了更好的透光隔热效果；采用可调节的铝材遮阳板，达到遮阳的目的。

4 结束语

作为建筑可持续发展的一大关键研究课题，建筑节能已得到国家的高度重视，为此，我国已经制定了《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》等相关行业标准，并在政策上针对建筑节能作出了十分明确的规定；在详细地操作实践过程中需要施工、设计、各级监管部门、运行管理部分、开发商以及用户等严格依据国家的节能标准与节能政策的有关规定，全方位地严格采用节能手段，增强公民的建筑节能观念，从真正意义上把建筑节能贯彻落实到实处。