现代城市中建筑节能设计探析

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摘要：我国虽然也是一个能源大国，但是由于我国人口较多，使得能源资源人均占有量较低，能量消耗较快。我国人口较多已经成为一个事实，不易改变，在这种情况下，如何减少能源的消耗量是一个亟须解决的问题。在城市中，建筑行业是一个消耗能源较多的行业，那么减少建筑业的能源消耗是非常直接有效的方法。现代城市的人们都提倡低碳生活，因此，建筑节能是社会发展的必然趋势。

关键词：现代城市；建筑；节能设计

建筑节能，其实质就是提高建筑中的能源利用率。当今社会面临的能源供需矛盾以及如何提高能源利用效率等问题，为绿色节能建筑产业的发展提供了机遇。在了解建筑节能技术之前，必须要跟绿色节能建筑相关概念相结合来给予理解。所谓绿色节能建筑，就是一种既可以为人们提供舒适、健康、安全的居住、工作以及活动空间环境，同时又可以实现在建筑过程中的对建筑资源利用的高效率和对环境自然资源低影响的建筑方式，在具体的建筑过程中，要充分考虑我国各地的地理因素、光照、气候特点等方面的因素，跟当地的自然资源相结合，在建筑中采用通风系统、外墙外部保温、自然采风、中水回用、遮阳系统、太阳能、智能控制以及绿色建材等多方面的建筑节能技术，在整体上形成一种优化的建筑节能技术体系。

一、建筑的主空间与建筑节能设计

建筑的主要空间与建筑的节能设计是紧密相连的。例如，在我国早期的变电所设计中，多以公共活动区（休息室、工具间等）为中心，将所有的房间至于日照通风条件最佳的位置，至于南向，为工作人员提供最好的享用自然能源的环境，而是将主控室与开关柜放在一间房内与检修室等房间放在北向。现在，公共活动区已被更合理的认为是休息区，主要就是用来睡觉、存放衣物以及休息的地方，要求轻松宁静。由于白天一般人们都出去工作或者学习，此时公共活动区主要以晚上睡眠为主，白天基本上都是关着的，建筑节能与向南还是向北关系很大。在满足通风采光、窗户的气密性和隔热性的要求下，建筑节能不受是否向南的影响。因此，公共区已经不一定要争取向南的空间。主控室、检修间在变电所中，已经成为主要空间。对于主控室、检修间来讲，白天的日照和阳光起着更直接的节能作用。

二、建筑围护结构节能技术

该技术能够加强可再生能源在建筑上的应用与推广，研究太阳能、浅层地热、可再生新能源在建筑上的应用技术，提高可再生能源替代率。该项技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的能源负荷，最终达到节能的目的。该项成套技术分别为：高效外墙外保温技术；外窗节能技术，采用中空低辐射玻璃的平开塑钢窗；根据房屋朝向和日照规律，采用高效的内、外遮阳技术；采用倒置式保温和种植屋面相结合的屋面保温体系。例如，河北省邯郸市的某小区在满足围护结构外墙外保温建筑节能标准达到65%指标基础上，还采用了地源热泵中央空调系统、太阳能一体化设计、断桥铝高级中空玻璃门窗、中水回用系统、楼梯间光电照明系统等节能技术。门窗、墙体及屋顶这三部分围护结构的节能技术就成为各国建筑界关注的重点。其主要发展方向是，开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能，减少围护结构的能量损失。

三、自然通风设计

自然通风是设计中必须要注意的一个重要问题，好的设计会使得建筑更加节能和舒适，良好的自然通风，不仅会使得室内的热舒适度得到改善，而且还会使空调运行的时间减少，对于建筑物的实际使用能耗很有帮助。在建筑设计中平面要充分利用春、吓、秋时的自然通风，而应该避开冬季主导风向，通过被动方式，利用室外气流带走室内产生的余热，从而使得室内的热舒适性得到保证，并且还能够使得空调开启时间缩短，最终实现节能的目的。

四、建筑朝向设计

对于建筑能耗来讲，朝向的影响也是非常大的。在夏季又太阳辐射得热会增加制冷负荷，在冬季则能降低采暖负荷。在进行朝向选择时，要全面考虑当地气象条件、建筑用地、地理环境等，以节约用地为宗旨，优先采用本地区的最佳或接近最佳朝向，满足冬季能争取更多的日照，从长期的实践证明，我国各地区较为适宜的建筑朝向就是南向，但是在实际建筑设计时，会有很多因素制约，全都采用南向那是不可能的，因此，合理确定朝向应因地制宜，从而能够使得节能和舒适的要求得到满足。

五、能源利用技术

地源热泵系统通过吸收大地（包括土壤、井水、湖泊等）的冷热量，冬季从大地吸收热量，夏季从大地吸收冷量，再由热泵机组向建筑物供冷、供热而实现节能，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。当系统冷热源改造为地源热泵系统，不仅可以降低建筑运行费用，实现建筑节能，而且还能减少CO2的排放，实现经济效益和环境效益的统一。

太阳能作为一种可再生能源，是建筑上狠具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有，太阳能热水系统、太阳能采暖、太阳能制冷和太阳能光伏发电系统等。我国太阳能资源丰富，在建筑上充分利用太阳能不仅可以节省大量常规能源，而且可以降低CO2的排放，建设低碳城市。该应用指通过转换装置将太阳能、地热能转化成热能和电能，能有效的解决建筑物内热水、采暖、空调和照明等相关问题，该项成套技术为：太阳能光伏发电技术；太阳能聚热技术；太阳能与建筑一体化技术；地源热泵空调技术。例如：太阳能热水器就是把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，来满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。

六、采暖系统的节能

集中供暖和区域供暖是城市供暖的主要方式，对锅炉的负荷进行合理的提高，从而使得锅炉运行效率得到改善，为了提高热效率，可以采用管网水平衡技术以及对供热管道保温进行加强。除此之外，高效节能的建筑设备的开发应该运用高技术成果进行，利用可再生能源，从而使得采暖空调系统的用能效率能够提高，继而节能能够实现。

七、环境与环保技术

该项技术指在改善人们的居住环境，降低环境负荷，在建筑物的建造和使用过程中，尽可能地保护环境，主要的技术有：建筑物立体绿化技术；绿色建材技术，指在建造和使用过程中采用可减量使用、可重复使用和可再生使用的建材环保材料；节水综合技术，包括采用节水器具、雨污水收集回用技术、地保水技术；模拟建筑物周边的风环境和日照规律，进行高效的自然通风和天然采光设计。其实环境与环保技术也就是平时所说的绿化节能。在夏季，地面温度的降低可以通过绿化来进行，从而使得地面辐射引起的空调冷负荷得以减少，实践证明：由草坪地面导致的通过围护结构由室外向室内的传热量比由混凝土路面引起的传热量小26.94～58.55W/m2，由此可见，建筑节能得以实现。除此之外，对于建筑周围的空气温度的降低、相对湿度的提高、建筑物周围的微环境的改善都能够通过绿化来实现，并且为建筑充分利用自然通风降温提供了条件，这样也实现了建筑节能的目的。