建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法的分析

夏志剛 吳志英

（華匯工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，浙江 紹興 312000）

1 外部綠色資源的利用

1.1 自然風(fēng)的利用

有組織的建筑空間氣流形態(tài)將有助于室內(nèi)換氣和換熱效率的提高，同時保證人體熱舒適。建筑空間的構(gòu)成是復(fù)雜多樣的，因此氣流的組織形態(tài)也是多樣的。根據(jù)室內(nèi)占主導(dǎo)的作用流態(tài)的分析可知：較常見的氣流組織是“側(cè)進(jìn)側(cè)出”式或“側(cè)進(jìn)頂出”式兩種形態(tài)，即通過建筑設(shè)置的門窗，新鮮空氣以一定的脈動和風(fēng)速進(jìn)入房間，擴(kuò)散并與室內(nèi)的空氣混合，然后排出室外。因此根據(jù)建筑的具體特點(diǎn)，采用有效的自然風(fēng)通氣控制技術(shù)，以形成有效的空間氣流組織形式，從而改善室內(nèi)熱環(huán)境，節(jié)約能源。

1.2 綠化的利用

綠化的利用主要是屋頂綠化。在屋頂上種植植物，利用植物的光合作用，將熱能轉(zhuǎn)化為生化能；利用植物葉面的蒸騰作用增加蒸發(fā)散熱量，均可大大降低屋頂?shù)氖彝饩C合溫度；利用植物培植基質(zhì)材料的熱阻與熱惰性，降低內(nèi)表面溫度與溫度振幅。資料顯示，種植屋面的內(nèi)表面溫度比其他屋面低 2.8℃～7.7℃，溫度振幅與無隔熱層的剛性防水屋頂相比，僅為其溫度振幅的1/4。但屋面節(jié)能的同時應(yīng)考慮的主要技術(shù)問題是荷載、排水、防水、透氣等，但這些問題都不難解決，國內(nèi)外已有成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。屋頂綠化一般分覆土栽培和無土栽培兩種。覆土栽培以覆土層0.5m 厚為宜，相應(yīng)增加靜荷載 3kN/m2～15kN/m2；無土栽培技術(shù)中，日本鹿島建設(shè)公司開發(fā)出表面可生長植物的混凝土，這種混凝土價格比普通混凝土僅高10%，但強(qiáng)度不變，重量減輕了約30%，這種吸水性混凝土內(nèi)混有植物纖維，敷設(shè)數(shù)月后即可長出雜草和水草，特別適用于建筑墻壁和屋頂綠化。

1.3 太陽能的利用

我國大部分地區(qū)都具有較好的太陽能資源，這為在建筑中充分利用太陽能這種綠色的清潔資源，減少建筑能耗，提供了資源保證。太陽能的利用方式主要有兩種方式：被動式太陽能建筑和主動式太陽能建筑。被動式太陽能建筑指在向陽面采用陽光間、儲蓄熱質(zhì)來吸收儲備熱量來進(jìn)行利用的一種形式，目前應(yīng)用比較方便。主動式太陽能建筑指需要輔助資源的太陽能使用系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，研究較多的是光電系統(tǒng)，但太陽能的利用系統(tǒng)造價過高，而且能量的轉(zhuǎn)換效率較低。若要大批量的使用尚需進(jìn)一步研究。

2 建筑節(jié)能的整體設(shè)計(jì)

建筑與環(huán)境是一個相互依賴共存的關(guān)系，任何建筑都離不開環(huán)境的影響所以建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的第一步是對環(huán)境的整體考慮。

2.1 建筑應(yīng)有一個合理的選址和適宜的外部環(huán)境

一個合理的選址和適宜的外部環(huán)境對建筑的節(jié)能具有事半功倍的效果。如古代的選址就講究“左右有山輔弼，前有環(huán)水，后有鎮(zhèn)山”的山清水秀的環(huán)境，就是因?yàn)榇谁h(huán)境的氣候、土質(zhì)、地形條件很符合人類的居住環(huán)境要求。

2.2 建筑應(yīng)有一個因地制宜的規(guī)劃和良好的體型

對建筑的體型、形體結(jié)合、平面布局進(jìn)行合理地規(guī)劃和設(shè)計(jì)對建筑的節(jié)能也有很大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同的氣候環(huán)境選擇不同的體型，可以有效地解決建筑的通風(fēng)、防熱等問題。并日，建筑總平向的布置和沒計(jì)，宦利用冬季日照并避開冬季的主導(dǎo)風(fēng)向，利用夏季的通風(fēng)。建筑的主朝向宜選擇本地最佳朝向或接近最佳朝向。

3 建筑節(jié)能的個體設(shè)計(jì)

建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)除了外部環(huán)境外，還應(yīng)做好內(nèi)部設(shè)計(jì)。因?yàn)橐粋€完整的節(jié)能設(shè)計(jì)的建筑物是良好的整體設(shè)計(jì)與完善的個體設(shè)計(jì)的結(jié)合，否則能源利用后就不能持久，容易散失過快，就達(dá)不到節(jié)能設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。這在眾多的實(shí)驗(yàn)和研究中也證明了這一點(diǎn)。而要做好建筑的個體節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮好以下幾個方面：

3.1 建筑的體型系數(shù)、窗墻比要恰當(dāng)

建筑的體型系數(shù) (表面積與體積的比)對建筑的節(jié)能影響較大，一個良好的節(jié)能建筑應(yīng)有一個合理的體型系數(shù)。根據(jù)我國目前的節(jié)能目標(biāo)，經(jīng)研究表明條形建筑其體形系數(shù)不應(yīng)超過0.35，點(diǎn)式建筑其體形系數(shù)不應(yīng)超過0.40。若在設(shè)計(jì)中能滿足此要求，則單位建筑面積對應(yīng)的外表面積就較小，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失也較少。

窗墻比與建筑的體型系數(shù)類似，窗墻比越大則散熱量越大。按我國目前的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求：南向開窗約35%，東西向?yàn)?0%，北向?yàn)?0%。

3.2 合理的空間組織

合理的空間組織是指在滿足建筑功能的要求的前提下，對建筑平面進(jìn)行豎向、橫向的合理分隔，以改善室內(nèi)的保溫、通風(fēng)、采光等環(huán)境，達(dá)到節(jié)能、舒適的目的。合理空間組織可有效利用綠色能源，減少資源的浪費(fèi)。合理的空間組織的措施有：

3.2.1 寒冷地區(qū)將活動頻率較少的功能區(qū)設(shè)置于北面，形成對北側(cè)寒冷空氣的“溫度阻尼區(qū)”，以保證使用頻率較高的功能區(qū)有舒適的溫度。

3.2.2 干熱和暖濕地域中，可采用內(nèi)庭院的設(shè)計(jì)。內(nèi)庭院利用熱冷空氣比重：不同的原理可成為建筑中的“蓄冷的水庫”。

除了以上方法外，另外還可很多方法可供利用。如利用建筑體形：“正金字塔”對付夏日區(qū)、“倒金字塔”對付冬季區(qū)等等。

3.3 合適的建筑材料

建筑材料選擇的是否合適對建筑的節(jié)能有較大影響。如加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為0.24～0.35W/m·K，而輕集料混凝土空心砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)為1.28W/m·K，兩者差異較大，因此，我們在選擇材料時應(yīng)對其充分了解，才能用好建筑材料。除此之外我們還應(yīng)掌握現(xiàn)在比較常用的材料的種類，如外墻外保溫材料(膨脹聚苯板、膠粉聚苯顆粒等)；墻體材料(磚、砌塊、板材等)；門窗材料(中空玻璃、塑料門窗等)等等。

3.4 良好的構(gòu)造設(shè)計(jì)

此處所提的建筑各部分的構(gòu)造設(shè)計(jì)是在滿足作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對屋頂、樓板、墻體、門窗等進(jìn)一步設(shè)計(jì)，以滿足建筑在創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境的同時符合建筑的節(jié)能的要求。

此類的構(gòu)造方法很多，需要我們不斷的積累和創(chuàng)造。例如在屋頂或中庭的采光頂中，采用雙層玻璃頂形成“呼吸外壁”，使之既能采光，又能導(dǎo)入自然風(fēng)，降低環(huán)境因素的影響；在建筑外墻設(shè)計(jì)中可采用蓄熱墻、夾心墻、捕風(fēng)墻、光電復(fù)合墻等設(shè)計(jì)，減少能耗、利用環(huán)境；在樓板層的設(shè)計(jì)中，可利用樓板的結(jié)構(gòu)空間和吊頂空間，將循環(huán)水管布置其中，夏天可用冷水降低室溫，冬天可用熱水取暖；還可將吊項(xiàng)設(shè)計(jì)成折線形，利用其反光的原理充分利用自然光。

4 結(jié)束語

通過對建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法的探討，總結(jié)出在設(shè)計(jì)中應(yīng)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、構(gòu)造、園林綠化等方面充分合理地利用城鎮(zhèn)當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源，尋求人、建筑、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、節(jié)能之間的最佳結(jié)合，提高建筑的整體效益。我國的建筑節(jié)能有著巨大的潛力，只要認(rèn)真扎實(shí)地做好節(jié)能設(shè)計(jì)工作，就可以有效地降低建筑耗能量，為中國建筑業(yè)、能源業(yè)做出貢獻(xiàn)。

[1]公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50189）.2005.