淺談建筑節(jié)能設(shè)計在實踐中的應(yīng)用

郝佳 李楠

摘要： 結(jié)合具體工程項目，介紹建筑節(jié)能設(shè)計的方法。重點說明建筑各部分節(jié)能設(shè)計的方法以及在實際工程中的體現(xiàn) ，從而優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計，達到節(jié)約能源的目的。

關(guān)鍵詞 ：建筑體形；建筑朝向；平面布置；建筑墻體

引言：建筑節(jié)能是指合理地使用、有效地利用能源，以便在滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能耗，以達到提高建筑舒適性和節(jié)省能源的目標?，F(xiàn)在建筑物的節(jié)能越來越受到重視，也越來越要求嚴格，在工作過程中，我積累了一些實際工程經(jīng)驗，并以我設(shè)計的世博家園5號樓做一些總結(jié)介紹。

一、節(jié)能設(shè)計簡介：

在建筑設(shè)計中，秉承節(jié)能設(shè)計的理念，應(yīng)用建筑節(jié)能設(shè)計的方法設(shè)計節(jié)能的建筑，是設(shè)計者必不可少的手段，其中建筑圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計是重中之重。建筑圍護結(jié)構(gòu)由窗、墻、屋面和門等構(gòu)成，是控制建筑能耗的最重要因素。建筑節(jié)能設(shè)計一般可從以下幾方面考慮： 1. 建筑體形 在建筑設(shè)計中，應(yīng)對建筑的體形以及建筑群體組合進行合理地設(shè)計，以適應(yīng)不同的氣候環(huán)境。在同等條件下，體型系數(shù)越大，單位面積散熱量越大，能耗也就越大。一般建筑物的外形越簡單，建筑物體形系數(shù)越小，熱量交換量亦越少，建筑節(jié)能的效果就更好。

2. 建筑物的朝向 建筑物的朝向和間距會對建筑物內(nèi)部采光、得熱產(chǎn)生很大影響，因此建筑布局應(yīng)考慮朝向與節(jié)能的因素。坐北朝南的建筑物能夠避免太陽的東照西曬，降低日射影響，若同時配合以遮陽隔熱，效果將更加顯著。因此，在設(shè)計中根據(jù)日照和太陽入射角確定建筑朝向范圍后，可進一步根據(jù)季風(fēng)主導(dǎo)方向進行調(diào)節(jié)，選取合理的朝向，以獲得良好的夏季穿堂風(fēng)，并盡量利用建筑的體形變化做到多利用天然能源。 3. 建筑物的平面布置 建筑平面的巧妙布局常能獲得較好的節(jié)能效果。在住宅平面設(shè)計中，夏季穿堂風(fēng)和全明房是建筑物節(jié)能的關(guān)鍵因素。如將電梯、樓梯、管道井、機房等布置在建筑物的北側(cè)，中間做一個內(nèi)天井，利于節(jié)能；恰當?shù)钠矫娌贾糜兄谛纬衫硐氲耐L(fēng)作用，通過建筑物門窗的合理設(shè)置，形成通風(fēng)口，組織并誘導(dǎo)自然通風(fēng)，既起到節(jié)能作用又克服了空調(diào)室內(nèi)空氣品質(zhì)差的缺點。 4. 建筑物的門窗 建筑物的外門和外窗是冬季冷風(fēng)侵入、夏季陽光入射的主要通道，其能耗占建筑物總能耗的比例較大。因此，在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景等要求的條件下，盡量減小建筑物外門窗洞口的面積，是節(jié)能設(shè)計中應(yīng)遵循的原則，采用目前流行的大型落地窗的設(shè)計應(yīng)慎重。

窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和斷橋鋁合金窗，這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋，可設(shè)置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;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，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。同時，外窗框靠墻部位的縫隙，應(yīng)采用高效保溫材料填堵，不得采用普通水泥砂漿補縫。窗框四周與抹灰層之間的縫隙，宜采用保溫材料和嵌縫密封膏密封，避免不同材料界面開裂影響窗戶的熱工性能。 戶門可采用木框夾板門或蜂窩夾板門，戶門與陽臺門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求，在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能。

5. 建筑物的墻體 墻體是外圍護結(jié)構(gòu)的主體，可采用保溫性能好、蓄熱能力及強度較低的砌塊墻體，也可采用復(fù)合墻體的形式，如內(nèi)保溫復(fù)合墻體、外保溫復(fù)合墻體，夾芯復(fù)合墻體等。外墻內(nèi)保溫的做法不能很好的解決建筑熱橋的問題，同時房間內(nèi)部使用和改造都受到很大的限制，故很少使用；外墻外保溫技術(shù)，是業(yè)界內(nèi)公認的一種效果很好的做法。他的優(yōu)點是技術(shù)成熟，產(chǎn)品壽命較長，也可使外墻的主要部分受到保護，大大降低溫度應(yīng)力的起伏，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。外墻外保溫是在主體墻結(jié)構(gòu)外側(cè)用粘接材料固定一層保溫材料，在保溫材料的外側(cè)用玻璃纖維網(wǎng)加強并涂刷粘結(jié)膠漿。隨著外墻外保溫形式的不斷完善與發(fā)展，目前主要有聚苯板薄抹灰外墻保溫，聚苯板現(xiàn)澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒漿料外墻保溫等幾種墻體外保溫技術(shù)。但他的缺點是在高層建筑中有安全隱患，外墻面磚的做法受到限制。 6. 建筑物的屋頂 受陽光照射的建筑物屋頂，表面溫度比其他圍護結(jié)構(gòu)高得多。對此，除必須考慮采用高效保溫材料作為屋面的保溫層措施以外，還可從建筑設(shè)計角度考慮，在頂層設(shè)置通風(fēng)隔熱層或?qū)㈨攲幼鳛樵O(shè)備間等，形成二次隔熱，減少屋面溫度的影響；在炎熱地區(qū)的屋面還可以采用倒置式、綠化、蓄水、淺色坡屋面等方法進行節(jié)能。

二．實例闡述建筑各部位節(jié)能設(shè)計

以我做過的世博家園5號樓為例：

該工程位于沈陽市大東區(qū)，占地面積1770平米，總建筑面積為43880平米，地下建筑面積為2040平米，高度為79.8米，為雙子座。下面五層功能為辦公和商業(yè)網(wǎng)點，上面二十層為住宅。所以在節(jié)能計算時分公建和居住建筑兩部分。

該工程外表面積8542.80平米，體積為41717.26平米，體型系數(shù)為0.13。

第一：辦公樓和商業(yè)網(wǎng)點節(jié)能的有關(guān)計算：

在公建里，沈陽市屬于嚴寒地區(qū)1區(qū)B2區(qū)，該工程為乙類建筑，體形系數(shù)0.13＜0.3。

1. 外墻：K≤0.47W/m2.k

構(gòu)造為：200厚的承重空心磚，80厚的聚苯板保溫，內(nèi)外共40厚的水泥砂漿層，R=0.11+0.04+0.2/0.58+0.08/0.05+0.04/0.93=2.137

K=1/R=0.467,小于0.47，滿足規(guī)范要求。

2.外門：K≤2.6W/m2.k

3.外窗：

南墻面積：1136平米 南窗面積：468平米窗墻比：0.41，

規(guī)范要求K≤2.1W/m2.k

北墻面積：703平米 北窗面積：402平米窗墻比：0.57，

規(guī)范要求K≤1.8W/m2.k

東墻面積：542平米 東窗面積：172平米窗墻比：0.32，

規(guī)范要求K≤2.5W/m2.k

西墻面積：520平米 西窗面積：194平米窗墻比：0.37，

規(guī)范要求K≤2.5W/m2.k

本設(shè)計選用6中透光Low-E+12空氣+6透明的中空玻璃塑鋼窗，其傳熱系數(shù)為1.8 W/m2.k，滿足上述各向窗戶傳熱系數(shù)限值的要求。

4．不采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板：K≤0.8W/m2.k

構(gòu)造為：為200厚的承重空心磚，內(nèi)貼50厚的苯板，內(nèi)外抹40厚的水泥砂漿，經(jīng)計算K=0.72，滿足規(guī)范要求。

5.周邊地面：R≥2.0m2.k /W

構(gòu)造為：1350的素土夯實層，150厚的混凝土墊層，70厚的苯板保溫層，4厚的防水卷材層，1500的筏板基礎(chǔ)，50厚的稀釋混凝土面層，經(jīng)過計算其熱阻

R=1.1/1.16+0.15/1.51+0.06/0.05+0.004/0.17+1.2/1.74+0.05/1.51=2.996,滿足規(guī)范要求。

經(jīng)過詳細計算，下面公建性質(zhì)的辦公及商業(yè)網(wǎng)點均滿足節(jié)能要求。

第二：住宅節(jié)能的有關(guān)計算：

在居住建筑里，沈陽市屬于嚴寒地區(qū)1區(qū)C區(qū)，體形系數(shù)0.13＜0.24

南墻面積：1864平米 南窗面積：882平米窗墻比：0.47，

規(guī)范要求窗墻比≤0.40

北墻面積：1974平米 北窗面積：302平米窗墻比：0.15，

規(guī)范要求要求窗墻比≤0.25

東墻面積：1988平米 東窗面積：642平米窗墻比：0.32，

規(guī)范要求窗墻比≤0.30

西墻面積：795平米 西窗面積：144平米窗墻比：0.32

規(guī)范要求窗墻比≤0.30

窗墻面積比都不符合規(guī)范要求，所以需要計算耗熱量指標。

1.屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)限值：K≤0.40W/m2.k???構(gòu)造為：120厚的混凝土屋面板，120厚的聚苯板保溫，最薄處30厚的爐渣找坡，內(nèi)外有40厚的水泥砂漿，6厚的防水卷材，

R=0.11+0.04+0.12/1.74+0.12/0.05+0.04/0.93+0.03/0.29+0.006/0.17=2.8 K=1/R=0.36，滿足規(guī)范要求

2.外墻：K≤0.50W/m2.k

構(gòu)造為：200厚的承重空心磚，80厚的聚苯板保溫，內(nèi)外共40厚的水泥砂漿層，R=0.11+0.04+0.2/0.58+0.08/0.05+0.04/0.93=2.137

K=1/R=0.467,小于0.47，滿足規(guī)范要求。

2.戶門：K≤1.5W/m2.k

3.外窗：

南窗墻比：0.47，規(guī)范要求K≤2.1W/m2.k

北窗墻比：0.15，規(guī)范要求K≤2.8W/m2.

東窗墻比：0.32， 規(guī)范要求K≤2.3W/m2.k

西窗墻比：0.32， 規(guī)范要求K≤2.3W/m2.k

本設(shè)計選用5中透光Low-E+9空氣+5透明的中空玻璃塑鋼窗，其傳熱系數(shù)為2 W/m2.k，滿足上述各向窗戶傳熱系數(shù)限值的要求。

4．不采暖房間與采暖房間的隔墻或樓板：K≤0.8W/m2.k

構(gòu)造為：為200厚的承重空心磚，內(nèi)貼50厚的苯板，內(nèi)外抹40厚的水泥砂漿，經(jīng)計算K=0.72，滿足規(guī)范要求。

由于窗墻比不滿足節(jié)能規(guī)范要求，故需要計算耗熱量指標計算。

經(jīng)計算，維護結(jié)構(gòu)傳熱量指標qH.T=[(ti-te) ∑（ζi ·Ki·Fi）]/A0=

21.7*6749.97/14840=9.87 W/m2

空氣滲透耗熱量qINF= 2.41V0/A0=6.77 W/m2

建筑物耗熱量qH=qH.T+qINF- qI.H= qH.T+qINF- 3.8= 12.84(W/M2)＜15 W/M2

所以，由最后結(jié)果可以判定該建筑物符合規(guī)范。

如果設(shè)計的居住建筑的體形系數(shù)、窗墻比、維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)等各項指標均符合規(guī)范相應(yīng)的規(guī)定的話，就可以直接判定設(shè)計建筑為節(jié)能建筑設(shè)計，當有任一項不符合時，須進行采暖耗熱量指標，只要這項符合也判定該設(shè)計建筑為節(jié)能建筑。

如果設(shè)計的公共建筑的體形系數(shù)、窗墻比、屋頂透明部分面積與屋頂面積的比值，維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)等各項指標均符合規(guī)范相應(yīng)的規(guī)定的話，則該設(shè)計建筑為節(jié)能建筑設(shè)計，當有任一項不符合時，須使用維護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷法，判定維護結(jié)構(gòu)的總體熱工性能是否符合規(guī)范規(guī)定的節(jié)能要求。

三、結(jié)束語：??? 除了上面說提到的各個方面值得注意外，節(jié)能設(shè)計還應(yīng)考慮采暖供熱，應(yīng)充分利用再生能源。城市集中供熱應(yīng)以熱電廠余熱、區(qū)域鍋爐房等為主要熱源。在新能源和可再生能源大家族中，地熱是目前最現(xiàn)實和最具競爭力的能源之一，采用地源熱泵技術(shù)利用地熱資源可以冬季采暖，夏季制冷，節(jié)能效果十分理想。

目前節(jié)能熱正在不斷地升溫，世界性的建筑節(jié)能高潮正在現(xiàn)代新技術(shù)的基礎(chǔ)上興起。節(jié)約能源、提高能源利用率已成為各行各業(yè)在謀求提高勞動生產(chǎn)率的同時所追求的另一個目標。我國作為世界能耗大國，對于發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建筑，減少建筑能耗更是刻不容緩。作為建筑師，更應(yīng)從自身做起，從不同角度，依據(jù)建筑規(guī)范對建筑進行優(yōu)化節(jié)能設(shè)計，在改善人們居住環(huán)境的同時，充分挖掘節(jié)能潛力，從而實現(xiàn)節(jié)約能源，減少能源消耗，為建設(shè)節(jié)約型社會作出應(yīng)有的貢獻，希望我的淺見能獲得大家的認同。也希望大家都能做好節(jié)能設(shè)計。

參考文獻：全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能專篇

JGJ 144-2004 外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程

DB21/T1477-2006 J10923-2007公共建筑節(jié)能設(shè)計標準

JGJ26-95 民用建筑節(jié)能設(shè)計標準

作者簡介：郝佳（1982.1.19-）男，2006年7月畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué)建筑學(xué)專業(yè)，現(xiàn)就職于中國建筑東北設(shè)計研究院有限公司第五設(shè)計所，主要從事建筑設(shè)計工作

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