节能在建筑工程设计中的应用浅析

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[摘 要]在建筑工程设计方面建筑师要充分考虑节能设计，文章对节能在建筑工程设计中的应用进行阐述。

[关键词]节能； 设计；

中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0198-01

建筑节能是可持续发展的战略国策，居住建筑节能设计标准要求节能65%，公共建筑节能设计标准要求节能50%，建筑节能已是建筑工程设计的重要组成部分。

1、建筑节能设计的概述及范围

房屋建筑在采暖、通风、空气调节、照明、热水供应等方面消耗大量能源，建筑节能设计是在保证房屋的使用功能、质量、空间要求的前提下满足室内的热环境，采取各种有效的设计及建筑节能材料达到节能的目的。

本文主要从如下方面论述建筑节能设计：建筑总平面的布置；建筑的体型设计（体型系数）；建筑围护结构设计。

2、建筑总平面的布置

在建筑节能设计中，设计师重点关注的是建筑本身的节能设计，对建筑在总平面的布局设计也应重点关注，建筑的总平面布置和设计应与单体建筑相协调，充分考虑各种宏观因素（如地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等）对单体布局的影响，在冬季充分利用所在地区的日照，多获得热量，避免主导风向减少建筑物和外表面的热损失，夏季最大限度的减少得热并利用自然能降温，应考虑日照、主导风向、自然通风、朝向等因素达到节能的目的。

建筑的主朝向应是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，在迎风面尽量少开门窗，减少冷风渗透；夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而，建筑的朝向以及总平面的布置和设计受到各种条件的制约，在具体设计时需权衡利弊，优化建筑的总平面布置和设计，选择出最佳朝向和较好的朝向，尽量避免东西向日晒。

3、建筑的体型设计（体型系数）

建筑的造型及体型的变化直接影响建筑的能耗大小，建筑的外表面积越小，护部分接受的冷、热量越少，热损失越小；减少建筑物外表面积，对建筑节能越有利，但体型系数过小，建筑造型呆板，平面布局困难，制约建筑师的创造性。具体设计中合理确定建筑的体型及形状，兼顾不同的建筑造型，使体型不太复杂，凹凸不过多；减少建筑的面宽，加大建筑的进深，使长宽比适宜；增加建筑的层数；避免建筑体型变化过多，立面过于复杂；在体型系数相同的情况下，使建筑物南向墙面的外表面积尽量的大，其他墙面的外表面积尽可能的小，也是节能的有效措施。因此，在满足建筑的使用功能和立面的造型创意下，尽可能的减少建筑的外表面积。合理的有利节能的建筑体形，居住建筑体形系数一般应控制在0.3以内，公共建筑体形系数一般应控制在0.4以内。

4、建筑围护结构设计

4.1屋面保温隔热设计

屋面应选用导热系数小、蓄热系数大的保温隔热材料；不宜选用吸水率较高的保温隔热材料，以防止屋面湿作业时，保温隔热材料吸水，降低保温隔热性能，如果当地的保温隔热材料吸水率较高，屋面上应设置排气孔，排除保温隔热材料层内的水分；根据不同地区节能建筑的热工性能确定保温隔热层厚度，同时还要注意保温隔热材料的排列次序，目前保温隔热材料的排列次序有正置式和倒置式两种，正置式屋面设计是保温隔热材料在防水层下侧，优点是做好隔汽层后对保温隔热材料的选用要求不高，下有隔汽层上有防水层，保温隔热材料不会受屋面下侧湿气和上侧雨水的影响，能充分发挥保温隔热材料的性能，是目前常用的设计方式，常用的保温隔热材料有岩棉、玻璃棉、憎水膨胀珍珠岩、发泡聚苯板、蒸压粉煤灰加气混凝土块等，倒置式屋面设计是保温隔热材料在防水层上侧，优点是保护防水层、施工方便，无隔汽层，但要求保温隔热材料具有良好的憎水性或高抗湿性，体积吸水率不大于3%，提倡倒置式屋面设计，常用的保温隔热材料有挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板、硬泡聚氨酯防水保温复合板、泡沫玻璃等。

建筑师在公共建筑的设计中，为了达到某种效果或功能需要，屋面设计了玻璃采光顶，使室内有一个采光充足、通透明亮、良好的微气候及人工生态环境的室内公共空间，屋顶的透明部分能耗较大，在设计中应采用低辐射的中空安全玻璃，屋顶透明部分的面积控制在屋面总面积的20%以内，即可满足建筑师的设计意图，同时又能达到节能的要求。

4.2、外墙保温隔热设计

外墙体在建筑的护结构中占的比例最大，是建筑室内外热交换的主要介质，因此外墙的保温隔热是护结构建筑节能设计的重要部分。外墙除了基本的承重、安全围护等功能外，在节能设计时选用保温隔热性能好的材料以达到节能目的。目前，常用的几种外墙材料中，保温隔热性能较好的是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及增加保温隔热层的复合墙体。保温隔热材料主要有岩棉、玻璃棉、膨胀聚苯板、挤塑聚苯板、加气混凝土砌块等。围护结构热阻值越大，保温隔热性能越好，减小围护结构的传热系数作为提高外墙的保温隔热性能的主要措施，提倡外墙的保温隔热采用外墙外保温隔热的复合墙体，外墙外保温技术的保温隔热材料是连续外包的，保温隔热层厚度根据不同地区节能建筑的热工性能确定，并适当加强混凝土梁、柱、剪力墙等热桥部位及墙体与屋面、地面相接处阴角部位的保温隔热层厚度，能有效的控制热桥部位及阴角部位的内表面温度不低于室内空气露点温度而结露，达到预期的节能效果，而且在节能设计时，外墙保温层应能满足水密性、抗风压、温湿度变化的耐候性要求，使墙体不产生裂缝，并能抵抗外界可能产生的碰撞。

4.3、外门窗保温隔热设计

外门窗的热工性能最差，外门窗、外墙、屋面的围护结构中，外门窗传热约为墙体、屋面的3、4倍，外门窗的节能设计是护结构的重点部位，减小外门窗面积、加强外门窗的保温隔热性能、合理确定窗墙面积比及采取适当的遮阳是节能的重要措施。外墙门窗设计除满足自然通风外，面对冬季主导风向的立面，应尽量减少开窗面积，居住建筑积合理的窗墙面比一般应控制在0.4以内，公共建筑合理的窗墙面比一般应控制在0.7以内。采用塑料型材、铝合金断桥型材等提高窗框的隔热性能，采用真空玻璃、low-e玻璃等保温隔热性能好的中空玻璃，提高外窗的密封性能，增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝隙的宽度，采用三级密封的做法，即在玻璃下设密封的衬垫材料，玻璃两侧以密封条加以密封，在密封条上方再加注密封料。做好自然通风气流组织设计，可以减小空调设备的运行时间，节约能源，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。太阳辐射热对建筑的空调能耗损失较大，外加遮阳板及低辐射玻璃，有较好的遮阳效果，是节能的有效方法。

总之，在建筑工程设计中，应合理地使用节能设计方法，采用合理的保温隔热材料和技术，提高能源的有效利用，达到节能目的。

参考文献：

[1]公共建筑节能设计标准，GB 50189-2005.

[2]严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准，JGJ 26-2010.

[3]孙玉珍 丁洪良.公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材，中国建筑工业出版社.2005-5.