谈建筑设计中的节能方案

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【摘 要】 建筑事业是国民经济的重要组成部分， 它在加快城市化进程、搞好城乡统筹、改善城乡居民生产生活环境等方面起着十分重要的作用。同时， 建筑领域又对资源和环境影响很大。有关统计表明， 建造使用能耗约占全社会总能耗的46. 7%， 用水占城市用水总量的47% ， 与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染占到污染总量的34%， 建筑垃圾则占人类活动产生垃圾总量的40% 。因此， 解决好建筑行业的节约问题十分重要， 注意建筑行业的节约既是建设节约型社会的重要组成部分， 也是建设节约型社会的有效途径。

【关键词】 建筑设计；节能措施；策略

【中图分类号】 TU201.5 【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123（2013）06-093-02

建筑节能是一项综合性、全局性的策略，从规划选址到总体布局，从单体方案设计到各专业节能措施的相互配合，从施工、监理到建成投产后的使用维护，节能方案的选择和实施应该从建筑的全生命周期加以考虑。鉴于建筑节能的综合性、复杂性以及地域的独特性纷繁复杂，本文仅从建筑规划和方案设计的角度，提出几点节能措施，以期获得同行的参考和借鉴。

1 整体规划与建筑布局

我国的城市建设正处在高速发展之中，城市的面貌日新月异，新城建设和小区建设随处可见。在这些大规模的建设中，首先就面临着建筑选址的问题，一个项目的选址当然会涉及政治、经济、文化等诸多方面的因素，在这里仅从节能而不考虑其他方面的理想状态加以研究。在这种假设之下，选址的节能问题便成了一个与自然资源的整合问题，即建筑选址应该符合自然规律、尽量利用自然环境资源来创造适宜人类生活和使用的条件。其实早在两千多年以前，国内先贤们创立的“风水学”已经体现了建筑选址的节能因素。风——即是现代建筑学科中暖通专业研究的内容，当然，在两千多年前的中国，主要是针对自然通风的研究；水——即是现代建筑学科中给排水专业研究的内容，同样，在两千多年前，主要是研究自然水体和水系的走势，以及通过简单的改造加以引导，为我所用的原则。拿目前的小区建设来说，我们就不宜将一个小区的选址布置在山谷、洼地、沟底等凹地里。首先，这样做影响了季风的通行，不利于室内的通风换气；其次冬季寒冷气流在凹地里会形成对建筑物的霜冻效应，而夏季形成的低气压将导致更加闷热的小气候。虽然我们现在的科技水平完全可以做到通过人为的手段来消除这些不利因素，但这样显然增大了建筑后期的维护使用费用，不利于节能。中国古代风水学在建筑选址的研究中积累了一些相当实用有效的经验，象“覆阴抱阳”、“背山面水”、“坐北朝南”等等都是古人在天人合一的思想指导下总结出来的，同时运用这些经验，建设了大量舒适宜人、风景优美、环境和谐的城市。

2 选择合理的朝向、间距

建筑物的朝向确定主要是综合考虑太阳辐射强度、风向、建筑物的使用要求及地形条件等因素。从节能的角度出发，应充分利用太阳能。由于我国所处的纬度，大部分地区处于夏季热冬季冷的状况，夏季南向太阳高度角大，冬季太阳高度角小。因此，设计房屋时宜将主要房间朝南或南偏东，偏西少许，使夏季太阳射入光线少、深度小，冬季射入室内光线多、深度大，有利于做到冬暖夏凉。确定朝向时还应考虑风向的适当调整，炎热地区使建筑物的纵轴与夏季主导风向垂直，形成穿堂风；寒冷地区，应使门洞避开主导风向，并在出入频繁的大门外设置门斗，避免室内热量散失。由于太阳光包含大量的热辐射和丰富的紫外线，是保障人体健康所必须的，对人体的精神和心理同样有一定的影响，同时它也是一个热源，对建筑的保温也具有重要意义，因此，日照是确定房屋间距的主要依据，日照间距的计算公式为： L=H/ tan h 式中L-建筑物的间距；H-南向前排房屋檐口至后排房屋底层窗台的高度；h-当地冬至日正午12 时的太阳高度角。

3 外门窗的节能设计

外门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，应尽量减小外门窗洞口的面积，提高窗户本身的保温性能，减少窗户本身的传热量。①房间窗口面积的确定应视建筑物所处的地理纬度、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况来确定，在满足上述条件下，应尽量减少门窗洞口面积。《民用建筑节能设计标准》（JGJ26）对不同朝向的窗墙面积比作了严格的规定，规定指出：“北向、东向和西向、南向的窗墙面积比不应超过20%，30%，35%”。②提高外门窗的气密性。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的密闭性良好的门窗材料，在门窗框与墙间的缝隙密封可用弹性松软轻型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等；框与扇之间密闭可用橡胶、橡塑或泡沫密闭条以及高低缝、回风槽等；扇与扇之间的密闭可用密闭条、高低缝及缝外压条等，扇与玻璃之间可用各种弹性压条等。这些对提高外窗本身的保温性能是有利的。③窗扇的保温节能还可以通过增加窗扇层数和增加玻璃层数以及采用特种玻璃来实现，如采用中空玻璃、吸热玻璃、反射玻璃等，塑料窗采用单层窗扇双层玻璃，钢窗扇采用双层窗扇双层玻璃等。④缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇减少小窗扇，扩大单扇玻璃的面积减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定扇面积，对建筑节能也都是有利的。

4 采用各种高效保温的节能材料

在建筑物结构中，墙体所占的面积最大，冬季通过外墙散失的热能约为建筑总耗热量的22%，屋顶散热量约为9%，因此，搞好外墙和屋顶的保温设计十分重要。采用各种新型保温材料形成多样化的高效节能、经济的新型围护体系，可以减少散热量，提高保温性能，实现节能的要求。从墙体节能来看，有复合外墙和单一外墙材料两大类，复合外墙又包括内保温复合外墙、保温材料夹芯复合外墙和外保温复合外墙三类。单一材料外墙包括加气混凝土外墙、空心砖外墙、空心砖块外墙等。从屋面节能来看，有高效保温材料保温屋面和结构与保温合一的复合节能屋面板两大类。为了实现节能，根本出路在于发展高效保温的外保温复合外墙围护体系。

5 加强围护结构的保温设计

围护结构主要是指墙体、窗户、屋面、外门窗、地面等。在围护结构的热损失中，外墙约占25%，门窗约占47%，楼梯间隔墙约占11%，屋面占9%，阳台下部约占3%，地面约占2%，其中墙体、门窗、屋顶的节能尤为重要。在护结构中，经常设有导热系数较大的嵌人构件，如外墙中的钢筋混凝土梁、柱、过梁、圈梁、阳台板、挑檐板等。这些部位的保温性能比主体部分都差，热量容易从这些部位传出去，散热大，其内表面的温度也低，容易形成凝结水，这些部位通常叫围护结构的“冷桥”，特别是在节能型建筑中，由于采用新型节能围护体系，整体的大面积加强了保温，其冷桥节点失热比传统非节能建筑要大得多。所以是否处理好冷桥节点部位的保温构造设计是新型围护体系节能技术的成败关键，应引起足够的重视。在设计中，对于每一个冷桥节点均应逐个分析该节点所在部位的结构方案、构造方案及节点所在的不同节能围护体系，选择最佳综合技术，以保证整体建筑物节能效果良好。

总之，在倡导节约减排的大环境中，建筑节能的研究是可持续发展的一个重要研究课题，涉及社会各个方面的问题。在我国现阶段，主要提倡运用与经济发展水平相适应的节能技术措施，同时注重二次能源的利用与开发如：太阳能、风能、地能等，降低可再生能源的利用成本，一步一步逐渐实现我国建筑节能既定目标。