综述建筑节能设计的应用

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摘要：面对日益严峻的能源问题，各方面都要着手考虑。据统计，我国民用建筑用能已超过全国全国能耗消费总量的25%，并且这个比例还在不断增加。因此，在建筑建筑设计方面，也要充分考虑节能问题。能源是社会发展的物质基础。能源短缺已不容忽视，建筑节能已是我国节能工作的重要组成部分，从我国建筑用能的发展趋势来看，能源浪费十分严重，因此提高建筑能源的利用率、节约用能、减少浪费，已是当务之急，刻不容缓。

关键词：节能设计建筑能耗通风设计

前言

随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界经济的可持续发展。因此，能源问题将成为本世纪的热门话题，我们必须从可持续发展的战略出发，使建筑尽可能少地消耗不可再生资源，降低对外界环境的污染，并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。

1 中国建筑能耗基本情况

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展，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。据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤，占当年全能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤，占全国能源消费总量的11.5%左右，占采暖区全社会能源消费的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右[1]。与此同时，由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源，使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中，化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中，99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的，其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%，CO2占71%，烟尘占60%[2]。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家，每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二，预计到2020年，中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此，中国对于全球气候变暖承担着重大的责任，而作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。

我国节能工作与发达国家相比起步较晚，能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4～5倍，屋顶为2.5～5.5倍，外窗为1.5～2.2倍;门窗透气性为3～6倍;总耗能是3～4倍[4]。如果听任高耗能建筑大行其道，建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度，国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求，从而不得不组织大规模的旧房节能改造，将耗费更多的人力、物力。另外，每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料，造成森林的过度砍伐，材料资源的大量开采，带来土地的破坏，植被的退化，物种的减少和自然环境的恶化。

2建筑节能设计的细节

2.1通风设计

过去由于对能源问题缺乏足够的重视，使建筑师在塑造舒适稳定的室内环境时，往往把变化不定的室外环境因素排除在外，而基本依赖于空调系统，窗户的开启都是多余的，新鲜空气的进入与室内空气的排除只有依靠复杂的管道系统，风机耗能在整个办公建筑的能耗中占据了重要的比重。事实上，如果设计师通过与自然界充分的协调而不是对立，在过渡季节主要依靠自然通风满足室内环境的需求，不但可以节省大量的空调能耗，还能塑造一种较之以往更加健康的室内环境。

自然通风不仅可以降低室内温度，减少热负荷，节约能源，还可以带走室内的异味及有毒气体，提高室内的空气质量，保障人们的健康。在总平面设计中，应选择合适的朝向及排列方式，使房屋迎向夏季主导风从低到高依次布置。确定合理的健筑间距，避免前排房屋对后排房屋的遮挡，建筑间距愈大，后排房屋受到的风压也愈强，自然通风效果愈好。风的入射角对通风的效果影响很大，房屋与风向入射角保持300-600通风效果最好。

2.1.1自然通风可从总平面设计、室内空间的设计两方面加以考虑。在总平面设计上，可着重考虑建筑体型的方向性和室外环境的设计来合理引导风流。

2.1.2建筑体型设计

体型系数对能耗的影响还是较大的，体型系数每增加10%，全年综合性指标同比增加5%-10%；所以从影响住宅建筑物体型系数的角度出发，来探讨与建筑节能的关系是非常有必要的。

扭曲平面：使朝各夏季主导风向的外表面积增大，改善吸风面的风环境。

尖劈平面：用“尖劈”的形体朝向冬季主导风向，劈免了与冬季主导风向的垂直关系，削弱冬季不利风流的影响。

通透空间:在建筑的每层适当高度设置开窗，可大大疏通室外风流利于夏季通风。

开放空间：在建筑中设置掏空的空间，利于疏导以及释放过大的外风流。

2.1.3室外环境设计

南向开敞空间：争取较多的冬季日照和夏季通风。

利用自然空调：建筑南侧可设置水面植被等，依赖蒸发改善微环境的炎热条件，并可在冬季强化太阳辐射的反射作用。

植被导风：设置合理的灌木乔木位置，南侧引导风流进入建筑室内，而北侧起到屏障的作用。

利用构筑物：挡风墙和导风板的灵活组合，并可结合绿化整体设计，引导夏季风流，阻挡冬季恶性风流。

2.2屋顶节能

加强屋面保温隔热的研究。屋面的节能措施要点：其一是屋面保温层不宜选用密度大，导热系统数较高的保温材料，以免屋面重量厚度过大；其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温屋大量吸水而降低保温效果，如选用应设置排气孔以排除保温层内不易排除的水分。近年来坡顶屋面发展较快，这种屋面较便于设置保温层，可顺坡顶内铺订玻璃棉毡，也可在天棚上铺设上述绝热材料，还可喷、吹或直接铺设玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料作为屋面保温层。

2.3墙体节能设计

在建筑节能设计中，墙体起到双重作用，即保温隔热和能源利用保温隔热外墙通常分为外墙外保温和外墙内保温，而外墙外保温功效大于外墙内保温。外墙外保温主要途径是增加保温层厚度，使用保温效果好的建筑材料如保温砂浆聚苯颗粒等。保温砂浆、加气混凝土砌块砖墙、空心砖墙、加厚混凝土墙等材料，通过热工计算，各种指标均高于国家要求标准。能源利用能通过墙体上的特殊材质，将其吸收的太阳能转化为室内热能，作为冬季室内热源补充的途径，如特洛姆墙、罗兰斯墙等畜热墙体系统。

近年来，新型墙体材料的应用范围进一步扩大，技术水平明显提高，节能建筑竣工面积不断增加。但是，房屋建筑材料中使用实心粘土砖的仍占67%，每年烧砖毁田达到1.5万余亩，烧砖耗煤达98万吨；有6.3亿平方米的既有居住建筑没有节能改造，直接导致建筑采暖能耗增加和二氧化碳排放量增大；大量的粉煤灰、煤矸石、炉渣等工业废渣，不但占地堆放，而且污染环境。推广生产、使用下列新型墙体材料和建筑节能技术与产品：

2.3.1非黏土砖、普通混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、轻质墙板、轻抽复合保温墙板以及国家和省鼓励发展的其他新型墙体材料；（1）新型墙体节能技术；（2）屋面保温、隔热技术与产品；（3）节能门窗保温和密闭技术；（4）集中供热和热、电、冷联产联供技术；（5）采暖供热系统温度调控和分户热量计量技术与装置；（6）利用太阳能、地热等可再生能源应用技术与设备；（7）建筑照明、采暖、通风、空调节能技术与产品；（8）其他节能效果显著的技术和产品。

2.4充分利用太阳能资源

太阳能作为一种天然的洁净能源，也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。从近年来看，能源使用和发展情况，煤电油的供应紧张已经不容忽视了，太阳能应该由补充能源向替代能源发展特别是太阳能热水器经过20年的发展，产品的生产研发技术日趋成熟，越来越受到消费者的青睐。另外，从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看，太阳能热水器也具有较大的成本优势。然而由于各方面原因，目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主，存在破坏建筑结构热水温度不稳定等因素，要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中，特别是在厨房卫生间内如果太阳能热水器能够充分加以推广应用，就可以大大节省常规能源，也是建筑节能的发展方向。

3结语

在节能建筑设计中，如何更好的挖掘建筑本身的节能方式，以较低的一次性投资而获得比较理想的节能效果，是我们建筑师应该思考的问题。总之只要按照节能新标准严格把好节能设计关，监督好施工节能用材关，就能有效提高居住建筑节能效率，降低建筑能源耗费。