從建筑設計談建筑節(jié)能設計

王曉艷　蘇　穎

【摘要】 今天，“節(jié)約能源，提高能源利用率”已經(jīng)成為各行各業(yè)在謀求提高勞動生產(chǎn)率的同時所追求的另一個目標，建筑行業(yè)也不例外。而建筑節(jié)能本身就是一項系統(tǒng)工程，它涉及到建筑，采暖等各個方面，本文僅從建筑設計方面分析建筑節(jié)能設計。

【關鍵詞】 建筑設計；節(jié)能

現(xiàn)代生活和生產(chǎn)對能量的巨大需求與能源相對短缺之間日益尖銳的矛盾促進了世界范圍內(nèi)節(jié)能運動的不斷展開。今天，“節(jié)約能源，提高能源利用率”已經(jīng)成為各行各業(yè)在謀求提高勞動生產(chǎn)率的同時所追求的另一個目標，建筑行業(yè)也不例外。而建筑節(jié)能本身就是一項系統(tǒng)工程，它涉及到建筑，采暖等各個方面，下面僅從建筑設計方面分析建筑節(jié)能設計：

一、控制建筑物的體型系數(shù)

體型系數(shù)是目前常用的體型控制指標，即：建筑物同室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。建筑物外表面積越大，散熱面積越大，其耗熱量隨體型系數(shù)的增長而增大?！睹裼媒ㄖ?jié)能設計標準》JGJ26規(guī)定：“建筑物體型系數(shù)宜控制在0.30以下”。因此，嚴格控制體型系數(shù)對節(jié)能建筑設計很重要。

1、建筑體型系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關。以住宅樓為例，每增加一個聯(lián)列單元，建筑物就減少一面山墻，其外墻面積就縮小，體型系數(shù)也就相應減小。因此對節(jié)能建筑設計而言，適當多的住宅單元聯(lián)列，對體型系數(shù)控制是有利的。

2、適當增加建筑物層數(shù)，可降低體型系數(shù)，建筑物層數(shù)增加的過程中，外圍面積的遞增比不上所包圍的體積的增加，即體積略大于面積的增率。高層建筑的體型系數(shù)普遍偏低，一般在0.10～1.15之間就是這個原因。因此，在功能使用許可、經(jīng)濟允許的條件下，適當增加建筑物層數(shù)對控制體型系數(shù)是有利的。

3、當單元平面（標準層）面積相同時，提高建筑物進深（面寬減少），體型系數(shù)灰相應減小，即相對直角而言，正方形的體型系數(shù)為最小。因此，在功能許可、技術(shù)條件允許時，建筑平面接近正方形對建筑節(jié)能是有利的。

4、選擇合適的平面形狀。為滿足可比要求，我們假設各平面的四周表面積相同（不包括頂部和底部）,并使高度一致列出五種形狀進行分析評價:三角形、正方形、長方形、正六邊形和圓形。實踐證明從體型系數(shù)來評價對節(jié)能的意義順序為：圓形—多邊形—正方形—長方形—三角形。因此，圓形和多邊形對節(jié)能有利，三角形對節(jié)能不利。

5、建筑物平面空間組合集中緊湊，減少凹凸變化，可使體型系數(shù)減小。因此，建議在建筑平面形狀上采取典型的平面，在此基礎上做適當?shù)钠矫孓q護，創(chuàng)造一定的美學效果，盡量減少不必要的小尺度的凸凹不齊。

6、適當增大建筑物體量，可降低建筑物的體型系數(shù)。建筑物的建筑體量對其單位建筑面積采暖耗熱影響很大，從大量的分析得出：在選擇體量設計時，應避免作建筑面積2000㎡以下的小體量建筑，一般宜在3000㎡—5000㎡之間。在大體量的趨勢下，建筑物進深加大，層數(shù)加多，其體量加大，使節(jié)能愈顯著。

二、擴大南向獲熱面積

寒冷地區(qū)，在冬季建筑物南向所獲得的太陽輻射總量比其它方向大得多；南偏東西的角度越大，接受的太陽輻射越小；而正東正西只有南向的1／3左右。因此增大建筑物南向獲熱對節(jié)能是有利的。

三、外門窗的節(jié)能設計

外門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，盡量減小外門窗洞口的面積；提高窗戶的氣密性，減少冷風滲透；提高窗戶本身的保溫性能，減少窗戶本身的傳熱量。

1、房間窗口面積的確定應視建筑物所處的地理緯度、當?shù)氐亩救照章省⒎块g的采光要求、建筑物之間日照遮擋情況來確定。在滿足上述條件下，應盡量減少門窗洞口面積。

2、提高外門窗的氣密性，如設置泡沫塑料密封條，使用新型的密閉性能良好的門窗材料，在門窗框與墻間的縫隙密封可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設灰口等；框與扇之間的縫隙可用橡膠；扇與扇之間的密閉可用密封條、高低縫及外壓條等；扇與玻璃之間可用各種彈性壓條等。這些對條外窗本身的保溫性能是有利的。

3、窗扇的保溫節(jié)能還可以通過增加窗扇層數(shù)和增加玻璃層數(shù)以及采用特種玻璃來實現(xiàn)，如采用中空玻璃、吸熱玻璃、反射玻璃，塑料窗采用單層窗扇雙層玻璃，鋼窗扇采用雙層窗扇雙層玻璃等。

4、縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積減少窗芯，合理的減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定扇面積，對建筑節(jié)能是有利的。

四、采用各種高效保溫的節(jié)能材料

在建筑物外圍結(jié)構(gòu)中，墻體所占的面積最大，冬季通過外墻散失的熱量約為建筑總耗熱量的22%，屋頂散熱量約為9%。因此，搞好外墻和屋頂?shù)谋卦O計十分重要。采用各種新型保溫材料形成多樣化的高效節(jié)能經(jīng)濟的新型維護體系，可減少散熱量，提高保溫性能，實現(xiàn)節(jié)能的要求。從墻體節(jié)能來看有復合外墻和單一外墻材料兩大類，復合外墻又包括內(nèi)保溫復合外墻、保溫材料夾芯復合外墻和外保溫復合外墻三種。單一材料外墻包括加氣混凝土外墻、空心磚外墻、空心砌塊外墻等。從屋面節(jié)能來看，有高效保溫材料保溫屋面和結(jié)構(gòu)與保溫合一的復合節(jié)能屋面板兩大類。為了實現(xiàn)節(jié)能根本出路在于發(fā)展高效保溫的外墻維護體系。

五、加強冷橋部位的保溫構(gòu)造設計

在外圍護構(gòu)件中經(jīng)常設有導熱系數(shù)較大的構(gòu)件，如外墻中的鋼筋混凝土梁、柱、過梁、圈梁、陽臺板、挑檐板等。這些部位的保溫性能比主體部分都差，熱量容易從這些部位傳出去，散熱大，其內(nèi)表面的溫度也低容易形成結(jié)露水，這些部位通常叫圍護結(jié)構(gòu)的“冷橋”。特別是節(jié)能型建筑中，由于采用新型節(jié)能圍護體系，整體的大面積加強了保溫，其冷橋節(jié)點失熱比傳統(tǒng)非節(jié)能建筑要大得多，所以是否冷橋節(jié)點部位的保溫構(gòu)造設計是新型圍護體系節(jié)能技術(shù)的成敗關鍵，應引起足夠的重視。在設計中對于每一個冷橋節(jié)點應逐個分析該節(jié)點所在部位的結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造方案及節(jié)點所在的不同節(jié)能圍護體系，選擇最佳綜合技術(shù)，以保證整體建筑物節(jié)能效果良好。如：鋼筋混凝土過梁常做成L型，使外露部分面積減小或把過梁全部包起來，切斷冷橋窗臺板常做成磚砌挑窗臺板。

寒冷地區(qū)的外墻若采用導熱系數(shù)小的新型保溫材料，砌筑的砂漿用普通砂漿砌筑時，灰縫處因熱阻不足也容易形成冷橋，此時應該改善砌筑砂漿的保溫性能，使用導熱系數(shù)小的保溫砂漿，如水玻璃礦渣砂漿等代替普通砂漿，減少灰縫厚度，提高砌筑精度。

當然，節(jié)能建筑設計涉及的面很廣，除上述幾方面外，還包括多方面的因素。如適當減少南陽臺的設置，充分利用太陽能等，并且建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)、給排水、供暖、通風和電氣等各個專業(yè)均緊密相關。因此，建筑節(jié)能是一個重大的系統(tǒng)工程，它需要各個環(huán)節(jié)，各個部門，各個專業(yè)的相互配合，共同努力，取得共識，才能實現(xiàn)節(jié)能目標。