建筑節(jié)能設(shè)計淺析

陳朝霞

（中鐵工程設(shè)計院有限公司民用分院，北京 100038）

目前，我國正積極倡導節(jié)約能源，可持續(xù)發(fā)展。建設(shè)節(jié)能型建筑將成為今后城市建設(shè)的重點發(fā)展方向，建筑節(jié)能設(shè)計也越來越引起建筑設(shè)計人員的重視。如何在建筑設(shè)計中更好地合理利用自然能源并不斷提高能源利用效率，是建筑師需要探討的課題。

1 規(guī)劃與節(jié)能設(shè)計

在以往的規(guī)劃設(shè)計中，設(shè)計人考慮的往往是日照間距、容積率及建筑與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)等問題，而很少從節(jié)能的角度來指導設(shè)計，節(jié)能設(shè)計只有在建筑單體設(shè)計階段才有所重視，從而產(chǎn)生了許多單體設(shè)計難以解決的問題。所以，提倡建筑節(jié)能首先應該重視規(guī)劃節(jié)能。

規(guī)劃節(jié)能是指在規(guī)劃設(shè)計中充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系，充分利用自然資源，實現(xiàn)從總體上為建筑節(jié)能創(chuàng)造先決條件的設(shè)計方法；其中，規(guī)劃節(jié)能對于居住建筑尤為重要。

影響居住區(qū)氣候環(huán)境及建筑舒適性最主要的兩個因素是太陽輻射和空氣流動（即風流）。因此，通過降低太陽輻射、增強建筑的自然通風是規(guī)劃節(jié)能的主要方向。建筑朝向、建筑間距、建筑群體規(guī)劃布局和建筑體型系數(shù)將是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計的重點。

（1）建筑的日照和主要朝向選擇的原則是夏季能利用主導風向自然通風并防止太陽輻射（我國大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜），冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向，綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。

（2）建筑的間距應在滿足當?shù)匾?guī)劃部門的日照間距要求上適當加大。增加建筑物之間的間距有利于居住區(qū)內(nèi)的空氣流動，從而使建筑物與空氣的熱交換增加，有效降低建筑物的溫度，從而降低建筑能耗。

（3）建筑群體的規(guī)劃布局應充分考慮建筑群整體的節(jié)能效果，以有利于居住區(qū)內(nèi)的自然通風。建筑群規(guī)劃應確保“風道”的通暢；建筑物的排布應遵循南小北大、南低北高的原則，可以最大限度地滿足夏季自然風的穿越和冬季北面高大建筑物阻擋寒冷的西北風的侵襲，較好的適應氣候的變化。

（4）合理控制體型系數(shù)。體形系數(shù)指建筑物與室外大氣接觸的外表面積和其所包圍的體積之比值。單位建筑空間的外表面積越大，體形系數(shù)越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考慮節(jié)能設(shè)計中，建筑平面外形設(shè)計不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多而提高體形系數(shù)，增加能耗。

2 建筑單體細部構(gòu)造與節(jié)能設(shè)計

在建筑物的能耗中，外墻占50%，門窗占30%～40%，屋面占10%～20%，因此，建筑物單體的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計，主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對各部位（如墻體、門窗、屋面）的造型、結(jié)構(gòu)、材料等加以進一步設(shè)計研究如何降低能耗，以達到節(jié)能和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。

2.1 外墻體的節(jié)能設(shè)計

墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體，其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。多年來，我國建筑墻體一般采用單一材料，如空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等。單一材料導熱系數(shù)大，已不能滿足建筑節(jié)能的需求，新型復合墻體應運而生。復合墻體主要通過在墻體主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加一層或幾層復合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體很好地發(fā)揮了兩種材料的長處，既不會使墻體過厚，又能承重，保溫效果又好，我國要達到節(jié)能50%的要求，除部分采用加厚的加氣混凝土單一墻體外，使用復合墻體將是大勢所趨。墻體保溫包括內(nèi)保溫復合墻體、外保溫復合墻體、夾芯復合墻體等；內(nèi)保溫復合墻體由于熱橋?qū)Ρ氐挠绊戄^大，國內(nèi)已開始限制使用，外保溫復合墻體由于受室外溫度波動影響小，有利于主體結(jié)構(gòu)保護和避免冷（熱）橋的產(chǎn)生，因而外墻外保溫的效果明顯高于內(nèi)保溫。因此，在節(jié)能的前提下，應進一步推廣空心磚墻及其復合墻體技術(shù)。

2.2 門窗的節(jié)能設(shè)計

外墻玻璃門窗是阻擋夏季太陽輻射熱進入室內(nèi)和冬季室內(nèi)熱量散失的最薄弱環(huán)節(jié)，其能耗是同面積墻體的4倍、屋頂?shù)?倍，對建筑能耗影響較大。所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，采用適當?shù)拇皦γ娣e比；提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透量；增加外門窗遮陽設(shè)計，減少太陽能輻射熱；提高外門窗整體傳熱系數(shù)，減少傳熱量。

門窗的節(jié)能措施有：①控制建筑不同朝向的窗墻面積比，盡量減小住宅外門窗洞口的面積。②提高門窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。③改善門窗的保溫性能，增加熱工性能。如選用多層中空或低輻射玻璃和經(jīng)斷橋處理的門窗型材，同時加強窗間墻、框扇間的接縫氣密性設(shè)計。④嚴寒、寒冷地區(qū)建筑的外門宜設(shè)門斗或采取其他減少冷風滲透的措施，其他地區(qū)建筑外門也應采取保溫隔熱節(jié)能措施。⑤增加外門窗的遮陽設(shè)計（采用百葉窗簾、遮陽板），防止夏季太陽輻射熱透過玻璃門窗直接進入室內(nèi)而耗能。⑥根據(jù)需要合理地組織門窗的通風換氣（加大可開啟窗扇的面積），盡量采用自然通風。

2.3 屋面的節(jié)能設(shè)計

屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分，夏季屋面日照時間長，太陽輻射強度大，屋頂外表面溫度最高達到60～80 ℃，頂層室內(nèi)溫度受其影響會提高2～4 ℃；在冬季，屋頂對外散失熱量，又增加了室內(nèi)的空調(diào)熱負荷，因此屋面的節(jié)能設(shè)計必不可少。屋面的節(jié)能措施有：①采用坡屋頂或架空隔熱屋面來提高屋面保溫隔熱性能；②采用高效保溫材料作為屋面的保溫層來提高屋面的保溫隔熱性能；③除采用倒置式屋頂面設(shè)計外，還可采用保溫隔熱屋面（如蓄水屋面、種植屋面）；④采用屋面遮陽措施（如遮陽構(gòu)架、遮陽百頁、膜結(jié)構(gòu)、飄板等），有效遮擋太陽直接輻射屋頂，同時也能結(jié)合立面造型，創(chuàng)造出有個性的建筑形象。

屋面節(jié)能措施應注意以下幾點：①屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；②屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。

3 結(jié)束語

建筑節(jié)能關(guān)系到國家資源戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護，是建筑業(yè)一項重要、緊迫而又艱苦的任務(wù)，應引起廣大建筑設(shè)計人員的重視，尤其是北方地區(qū)能耗較大，推廣和使用節(jié)能建筑必將產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

建筑節(jié)能是一項復雜的系統(tǒng)工程，實施過程中涉及規(guī)劃、設(shè)計、施工、調(diào)試、運行、維修等諸多環(huán)節(jié)。作為建筑設(shè)計人員，在對建筑進行節(jié)能設(shè)計的同時我們應根據(jù)當?shù)刭Y源條件，因地制宜，就地取材，合理利用；應將建筑功能與藝術(shù)和技術(shù)更好地結(jié)合，使建筑設(shè)計的各個方面都能體現(xiàn)節(jié)能的原則，努力創(chuàng)造低成本、高效率的節(jié)能建筑。