關于建筑設計中建筑節(jié)能的問題探討

蔣　琳　胡瑛莉

摘要：文章著重于對建筑設計中建筑節(jié)能的一些問題分析，同時提出了一些看法。

關鍵詞：建筑節(jié)能；規(guī)劃設計；建筑方案設計

中圖分類號：TU201 文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0170-02

一、建筑節(jié)能的含義

狹義的建筑節(jié)能側重于某個建筑物本身所采取的措施和手段。建筑節(jié)能包含兩方面的工作，一是對新建建筑要按照節(jié)能設計標準建成節(jié)能建筑;二是對既有建筑的節(jié)能改造，即通過采取相應的節(jié)能措施使建筑能耗下降，使之成為節(jié)能建筑。建筑能耗是指民用建筑使用過程中的能耗，主要包括采暖、空調、通風、熱水供應、照明、炊事、家用電器、電梯等方面的能耗。其中采暖、空調、通風能耗約占23 %。

廣義的建筑節(jié)能不僅涉及建筑設計方案、能源、生活質量等問題，還考慮了整個建筑對資源、環(huán)境、氣候、地理條件、維護管理、經濟等方面的影響。這里著重從建筑設計方面對建筑節(jié)能的影響進行了研究。

二、規(guī)劃設計對建筑節(jié)能的影響

建筑朝向是規(guī)劃設計中要考慮的首要問題。好的朝向是要充分利用冬季日照、避開冬季寒風的侵襲，使夏季可以獲得良好的自然通風條件，這樣才能保證室內冬暖夏涼的效果。對不同地區(qū)應以當?shù)貧庀蟛块T的統(tǒng)計數(shù)字為依據(jù)。

控制體型系數(shù)主要還是要控制平面形狀。同樣建筑面積，外墻長度越長，就意味著外墻面積越大，體型系數(shù)就越大，就越不節(jié)能。一般條式建筑體型系數(shù)應≤0. 35 ，點式應≤0. 40。從幾何形狀比較，同樣面積前提下的外墻長度，圓形最短，其次方形，第三是長方形。而長方形（也是建筑最常用的形狀），長短邊比例越大，外墻越長。因此，設計大進深的長方形平面比狹長形長方形平面更節(jié)能、更經濟、更省材。

在規(guī)劃設計中，還需要考慮建筑的日照間距對建筑節(jié)能的影響。我國大部分地區(qū)日照間距約為（1.0～1.7）H，愈往南日照間距愈小，愈往北日照間距愈大。

有時，建筑師為了某種空間的采光通風需要，常在住宅設計時用開狹口的手法，即在兩單元之間開一個1.80～3.00m寬的深狹口來解決內衛(wèi)生間、廚房采光通風，這顯然是不經濟的手法。這樣就增加了外墻長度，增大了體型系數(shù)，不利于節(jié)能。一般說大進深住宅，用些狹口設計手法可視為合理，并應控制在開口寬與開口深的比例在1∶2以內，12m以內小進深住宅不宜采用狹口。

三、建筑方案設計方面

（一）屋頂?shù)慕ㄖ?jié)能設計

屋頂在整個建筑圍護結構中所占的比例雖然遠低于外墻，但對頂層房間而言，卻是比例最大的圍護結構，其保溫隔熱性能的好壞，直接影響頂層房間的室內熱環(huán)境與建筑能耗，采用高效保溫材料，架空型保溫、倒置保溫等進行合理的保溫和隔熱設計，可以起到很好的效果。

根據(jù)保溫層的位置分內外保溫，一般屋面大多采用外保溫，傳統(tǒng)的做法是保溫層設在防水層內，現(xiàn)在更科學的做法是保溫層設在防水層外的倒置式保溫屋面，既提高防水層的耐久性，又達到保溫隔熱的效果。這樣可以很好地保證在冬季低溫地區(qū)、夏季高溫地區(qū)給室內提供適宜的生活溫度，同時為冬季的暖氣用能、夏季的空調降溫用能節(jié)省出大量能源。我國冬季的采暖大多數(shù)地區(qū)還在用煤，夏季的降溫一般都是用電。合理的屋頂保溫和隔熱設計可節(jié)省大量的能耗。

（二）建筑外墻節(jié)能設計

在所有的建筑設計中必須對外墻進行必要的保溫和隔熱設計。

由于外墻在整個建筑外包面積中占的比例最大，對建筑能耗的影響也最大。在嚴寒地區(qū)，冬季室內外溫差達30℃～60℃，墻面?zhèn)鳠嵩斐傻臒釗p失非?？捎^，因此墻體的保溫隔熱是建筑節(jié)能的一個重要部分。在設計時應控制墻體的傳熱系數(shù)，采用保溫性能好的砌體。如加氣混凝土自保溫砌體，也可采用多層復合墻體。

根據(jù)保溫層位置的不同，復合墻體可分為外保溫、內保溫及夾心保溫墻體，每種保溫形式有各自的優(yōu)缺點。外墻內保溫和自保溫由于結構的原因很難消除熱橋，而采用外保溫則由于保溫層覆蓋住整個外墻面而有利于避免熱橋的產生，內保溫還會受二次裝修的影響，并占使用空間。夾心保溫是兩側為墻體材料中間為保溫材料，這種材料有其方便內外裝修的優(yōu)點。

另一方面，外墻外保溫體系可以保護主體結構，延長建筑物壽命。方便對舊有建筑物進行節(jié)能改造，從長遠來看，外保溫的優(yōu)越性明顯高于其他形式。

墻體外保溫使用蒸壓加氣混凝土作填充墻時需要注意以下幾個問題：

蒸壓加氣混凝土用于鋼筋混凝土框架結構填充墻時，對鋼筋混凝土梁柱的熱橋部位還應加保溫處理。其手段:可采用釘鋼絲網加強;也可用燕尾凹凸面的聚苯板直接澆嵌在混凝土表面，容易滿足強度的要求。

蒸壓加氣混凝土質輕、保溫性能好，是由于加氣混凝土內部充滿無數(shù)小氣孔。因此，蒸壓加氣混凝土砌塊的砌筑和內外粉刷，千萬不能像對普通磚砌體那樣直接用的水泥砂漿砌筑或粉刷。因為水泥砂漿粉上去后，其中的水分很快就被小氣孔吸干，剩下干水泥砂，失去了強度。蒸壓加氣混凝土砌筑時應采用特別的黏結劑。

（三）門、窗節(jié)能設計

建筑的門、窗是用來通行、通風和采光之用，在建筑節(jié)能設計中也是重點處理的位置。因為建筑的通風、采光好時其面積就要相應的增大，這樣與外界的交換就會變多，特別是最近幾年在居住建筑中比較流行的大落地窗和玻璃幕墻，這些對室內的保溫和隔熱都帶來很大困難。該建筑手法可用于夏天不太熱、冬季不冷的地區(qū)，假如在東北地區(qū)使用，則必然造成冬季供暖負荷加大，導致能源浪費;若用于廣東地區(qū)，則制冷費用必然上升，相當浪費能源，不宜用于量大面廣的居住建筑。我國相繼出現(xiàn)了一些地方性強制規(guī)范。所以建筑門、窗中特別是戶門、陽臺門及外窗必須進行合理的節(jié)能設計，要在設計中提高門、窗的保溫和隔熱能力，增加門、窗的密封性，減少通風次數(shù)，同時要減少門、窗的面積及透明程度，以保證建筑能耗的降低。

另外要合理地控制窗地比，合理地減少開窗面積是建筑節(jié)能設計的重要措施。

外窗與外墻組成建筑物主要的圍護構件，而外窗是主要的傳熱口。如：普通鋁合金單玻窗的傳熱系數(shù)是6.0～6.5，240mm厚KP1黏土多孔磚墻（兩面各加20厚水泥砂漿粉刷）的傳熱系數(shù)為1.37。

因為普通窗的保溫性能太差，建筑節(jié)能設計時需要高的造價作補救處理。如采用斷熱鋁合金低輻射中空玻璃，單價(500～600) 元/ m²，為普通鋁合金單玻窗（150～200）元/m²的3～4倍，其傳熱系數(shù)為2.3～3.0，其保溫性能仍只有240厚多孔磚墻的一半。因此，建筑節(jié)能設計標準對窗墻面積比作了嚴格的限制，如公共建筑以0.70為限，居住建筑北向以0.45為限，無外遮陽措施的東向以0.30為限。

四、其他方面

在科學技術日益發(fā)展的今天，建筑節(jié)能設計中應盡可能利用可持續(xù)能源。

（一）太陽能的利用

在太陽能比較豐富的地區(qū)，所有的建筑都應該充分利用太陽能，如果建筑用熱水的量比較大，就在其屋頂建筑足夠其使用的太陽能熱水器，也在相鄰用熱水量不大的建筑屋頂建太陽能熱水器，以補充用量大的建筑。在這些地區(qū)的農村也應該全部用上太陽能電池，以供照明用電。同時加快技術開發(fā)建太陽能建筑，在全國可用的地區(qū)進行推廣。

（二）水能的利用、節(jié)約淡水資源及雨水回收利用

我國淡水資源不算太少，居世界第六位。而人均水量僅及世界人均水平的1/4強，屬于貧水國家之列。因此我國在建筑設計中必須考慮如何利用雨水，這樣可以節(jié)約大量的淡水資源。建筑設計中應該作雨水回收及處理設計，可以用雨水沖廁所、清洗，對于特別缺水的地區(qū)進行技術開發(fā)爭取將雨水處理到可飲用。減緩我國淡水資源極其缺乏的到來。

（三）開發(fā)新材料，使用新工藝

現(xiàn)在國家已明令限制使用標準黏土磚，取而代之的是用工業(yè)廢料制成的砌塊和板材，此外改進建材的加工工藝或采用新工藝，也是節(jié)能的有效途徑。

（四）借鑒國外成熟的建筑節(jié)能措施

日本1962年在東京郊區(qū)的研發(fā)中心部建造了一棟“節(jié)能建筑”，其節(jié)能措施主要有：

1．采用高效設備，如高性能的冷凍機和新型高效太陽能電池等。

2．利用自然能量轉化為建筑所需的能源形式，如利用太陽能水蓄熱和利用季節(jié)變化的外氣冷房及雨水收集用作雜用水源等。

3．合理利用建筑本身構造的節(jié)能措施，如大樓的自然換氣和利用建筑物軀體蓄熱及盡可能的自然采光等。

4．先進的設計系統(tǒng)，如變流量和變風量空調系統(tǒng)及中央監(jiān)視系統(tǒng)對設備和建筑物的控制等。

5．能量的循環(huán)利用，如發(fā)電機或原動機的冷熱量回收等。

五、結語

我國煤、石油、水能等不可再生能源的儲量與世界上許多國家相比量少且開發(fā)利用率比較低。我國在建筑節(jié)能設計與綠色建筑設計方面與世界發(fā)達國家存在一定差距，但我們可以通過屋頂節(jié)能設計、外墻節(jié)能設計、門窗節(jié)能設計及太陽能、風能、水能的利用來降低建筑能耗，提高建筑的智能化程度，以保證盡可能的為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作、學習和活動的綠色建筑。

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