影響建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的因素分析

周岐鵬

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院 江西 南昌 330000）

影響建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的因素分析

周岐鵬

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院 江西 南昌 330000）

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，舒適的建筑環(huán)境已成為人們所追求的一種生活需要。節(jié)能減排是現(xiàn)在國家發(fā)展的基本國策之一，而建筑節(jié)能的中心是減少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。本文筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)影響建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行了闡述。供同行參考。

建筑節(jié)能；節(jié)能設(shè)計(jì)；因素分析

1　建筑節(jié)能的現(xiàn)狀

隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。目前，我國的建筑節(jié)能方面也取得了很大的突破。雖然，建筑在節(jié)能方面取得了一定的成績，但還有許多不適應(yīng)之處。

（1）人們?cè)趯?duì)建筑節(jié)能方面的重要性和緊迫性的認(rèn)識(shí)還不足，在觀念上有差距，一些地方政府和有關(guān)部門重視不夠，沒有將建筑節(jié)能工作提到落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、保障國家能源安全以及轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)建設(shè)增長方式的高度來認(rèn)識(shí)，致使全國各地區(qū)建設(shè)節(jié)能工作發(fā)展不平衡。

（2）現(xiàn)有對(duì)建筑節(jié)能的管理體制與體制改革的深化還不夠，尤其是行政監(jiān)管體制不健全、執(zhí)法不嚴(yán)、監(jiān)督不力。

（3）建筑節(jié)能的投入比較少，科學(xué)技術(shù)研究進(jìn)展緩慢，許多節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)沒有重大突破。

（4）建筑節(jié)能的新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)力度不大，得不到及時(shí)的推廣和應(yīng)用。

（5）建筑節(jié)能的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)不完善、不配套、實(shí)施監(jiān)管滯后，跟不上建筑節(jié)能工作發(fā)展的需要。

（6）按照建設(shè)部建筑節(jié)能今年規(guī)劃目標(biāo)的要求，要認(rèn)真貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，堅(jiān)持資源開發(fā)與節(jié)約并重，把節(jié)約放在首位，提高資源利用率的方針，建筑節(jié)能工作要實(shí)施跨越式發(fā)展，節(jié)約能源，保障國家能源安全，減輕大氣環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，改善建筑熱舒適條件，促進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)、人民生活和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。為此，搞好建筑節(jié)能工作要從源頭抓起。

2　影響建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)主要涉及到外墻、門窗、屋頂?shù)确矫?，?duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵影響因素主要是以下幾個(gè)方面：

2.1總平規(guī)劃布局與節(jié)能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先要充分的考慮到夏季有利的主導(dǎo)風(fēng)向（通風(fēng)致涼）和避免冬季不利的主導(dǎo)風(fēng)向（通風(fēng)保暖），綜合考慮采光、通風(fēng)、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。在建筑規(guī)劃階段，要慎重考慮建筑的朝向、間距、體型、體量、綠化配置等因素對(duì)節(jié)能的影響，改善熱環(huán)境。朝向的選擇很重要。冬季應(yīng)有適量的陽光射入室內(nèi)，避免冷風(fēng)吹襲；夏天則盡量減少太陽直射室內(nèi)及外墻面，有良好的通風(fēng)。原則上應(yīng)減少建筑物的外表面積，適當(dāng)控制建筑體型系數(shù)，即建筑物的外表面積與其所包圍的體積之比，減少建筑面寬，加大進(jìn)深或增加組合體，建筑外形選用長條型，而體型復(fù)雜，凹凸面過多的塔式住宅對(duì)節(jié)能不利。

2.2建筑單體戶型的通風(fēng)與節(jié)能設(shè)計(jì)

目前，很多開發(fā)企業(yè)為了達(dá)到土地的最大化利用率，往往會(huì)要求建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)按容積率的最高值進(jìn)行設(shè)計(jì)，甚至超值設(shè)計(jì)，這樣導(dǎo)致許多新建住宅多為一梯四戶、一梯六戶、甚至一梯八戶以上都有。這種住宅單體平面在實(shí)際使用過程中通風(fēng)將十分不利，特別是在夏季，室內(nèi)積聚的熱量難以散失，必須采用人工通風(fēng)或空調(diào)降溫，大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的許多住宅設(shè)計(jì)，建筑立面窗戶面積小，這樣的設(shè)計(jì)不但對(duì)隔熱不好，對(duì)通風(fēng)就更加不利。這都是因?yàn)楹鲆暯ㄖ误w的通風(fēng)設(shè)計(jì)所造成的。

在對(duì)平面通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：①平面設(shè)計(jì)盡可能按有利于空氣的貫穿進(jìn)行考慮。建筑的進(jìn)深應(yīng)有效控制，避免建筑體型過于臃腫。房間的門窗位置應(yīng)合理安排，窗戶的朝向應(yīng)有利于形成穿堂風(fēng)，從而增加房間內(nèi)的空氣流動(dòng)，利于室內(nèi)換氣。②從通風(fēng)的角度來講，窗戶可通風(fēng)面積的大小是決定室內(nèi)風(fēng)速的關(guān)鍵，但前提是必須要保證進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的同時(shí)存在，才能由于正負(fù)風(fēng)壓的作用而形成空氣的流動(dòng)。研究表明，空氣流動(dòng)的平均速度取決于較小尺寸的開口。因此，單方面增大進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口面積，并不能對(duì)室內(nèi)氣流平均速度有太大影響，而為了增強(qiáng)室內(nèi)穿堂風(fēng)的效果，必須同時(shí)增大進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。這樣也有利于室內(nèi)保持較為穩(wěn)定的風(fēng)速和均勻的流場(chǎng)，提高人體舒適度。③窗戶的開啟形式對(duì)通風(fēng)面積和氣流的流場(chǎng)均產(chǎn)生較大的影響。如推拉窗與平開窗比較（相同窗戶面積），平開窗的最大通風(fēng)面積是推拉窗的兩倍，通風(fēng)效果明顯優(yōu)勝。上懸窗與平開窗對(duì)比，兩者的最大通風(fēng)面積相同，但由于兩窗的窗葉開啟形式不同，所引導(dǎo)空氣產(chǎn)生不同的流場(chǎng)，造成的通風(fēng)效果也明顯不同。因此從通風(fēng)角度考慮，對(duì)于有利于建筑通風(fēng)的窗戶應(yīng)盡可能采用提高通風(fēng)面積的形式，窗戶開啟的角度和位置要慎重考慮，科學(xué)設(shè)計(jì)，將室內(nèi)空氣主流場(chǎng)控制在房間剖面的主要使用高度。④當(dāng)建筑內(nèi)部不具備形成穿堂風(fēng)的情況下，有必須通過導(dǎo)風(fēng)板的設(shè)計(jì)盡可能增加形成空氣流通的條件（如圖1）。

除了平面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)通風(fēng)重點(diǎn)考慮之外，建筑剖面的通風(fēng)設(shè)計(jì)其實(shí)也十分重要，一般應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：①進(jìn)出風(fēng)口的高低決定了室內(nèi)空氣流動(dòng)的方向?qū)θ梭w舒適度的影響較大。因此，一般應(yīng)結(jié)合房間的實(shí)際使用功能設(shè)計(jì)剖面的通風(fēng)高度。如辦公室，通風(fēng)高度應(yīng)設(shè)在人坐姿的頭部位置；住宅內(nèi)的通風(fēng)高度控制可按不同功能要求確定，起居室、書房、餐廳應(yīng)以坐姿為參考，廚房應(yīng)以站姿為參考，臥室可以臥姿為參考。窗臺(tái)的高度應(yīng)按實(shí)際通風(fēng)要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，才能獲得較為理想的通風(fēng)效果。②運(yùn)用文丘里管原理，在建筑物剖面的上部設(shè)置出風(fēng)口，使平面面積較大的建筑物也有良好的通風(fēng)效果。具體做法可在大進(jìn)深的建筑物中部設(shè)置若干貫通的垂直空間，此空間應(yīng)高于建筑物屋面，并設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的出風(fēng)口，由于太陽輻射的加熱作用使該空間形成煙囪效應(yīng)，促進(jìn)氣流上升，實(shí)現(xiàn)熱壓通風(fēng)散熱，這就是所謂的“太陽能煙囪”。建筑內(nèi)部設(shè)置了“太陽能煙囪”，可實(shí)現(xiàn)無風(fēng)狀態(tài)下的自然通風(fēng)，室內(nèi)溫度得到了有效的降低，換氣次數(shù)得到了明顯增加，在節(jié)能方面有很好的成效。該技術(shù)已被日本的文教建筑廣泛采用，在我國積極倡導(dǎo)節(jié)能的大形勢(shì)下，很值得我們借鑒。

2.3建筑外遮陽節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）明確各種外遮陽的適用性。建筑外遮陽的設(shè)置與太陽的位置、建筑物的朝向都有著密切的關(guān)系。在窗戶遮陽方面，實(shí)踐證明：水平遮陽能遮擋高度角較大、從上方入射的太陽光，適用于南向的窗戶；垂直遮陽能遮擋高度角較小、從側(cè)面斜射入的太陽光，適用于東北向、西北向和正北向的窗戶；綜合遮陽則綜合了水平與垂直遮陽的優(yōu)點(diǎn)，適用于東南向、西南向和正南向的窗戶。

（2）合理處理遮陽與隔熱。在水平遮陽構(gòu)件的選擇上采用通透性的構(gòu)件，如金屬百葉、混凝土格柵板等，使上升的熱空氣能有效地散失，減少對(duì)室內(nèi)的影響。目前較為先進(jìn)的雙層玻璃幕墻系統(tǒng)中，為了利于熱空氣的上升，其兩層玻璃幕墻間的空氣夾層往往是一個(gè)可連續(xù)的整體，即垂直方向上的間隔均為通透的金屬構(gòu)件，確保熱空氣能上升并帶走熱量。

（3）合理設(shè)置遮陽板，避免影響室內(nèi)空氣的流動(dòng)速度。遮陽板的存在會(huì)對(duì)建筑物周圍的風(fēng)壓產(chǎn)生影響，當(dāng)其角度與風(fēng)向不一致時(shí)，風(fēng)速將會(huì)大大降低。實(shí)踐證明，由于設(shè)置了遮陽板，室內(nèi)風(fēng)速會(huì)減弱22～47%。而且，遮陽的設(shè)置方式也會(huì)對(duì)氣流產(chǎn)生不同的影響。如實(shí)體水平遮陽板直接連接在窗頂，氣流進(jìn)入室內(nèi)后會(huì)上升，不利于房間中下部的通風(fēng)。若在實(shí)體板與墻體間增加空隙，或在遮陽板上部的墻體留出通風(fēng)口，又或?qū)⒄陉柊逶O(shè)在高于窗頂一段距離的位置，都能使得氣流的方向得到有效的調(diào)節(jié)，使房間中部和下部均得到良好的通風(fēng)，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性。而對(duì)于垂直遮陽來說，由于風(fēng)向是經(jīng)常變化的，所以固定的垂直遮陽板應(yīng)順應(yīng)所在地夏季的主導(dǎo)風(fēng)來設(shè)置相應(yīng)的角度，而更好的方法是采用可調(diào)節(jié)的垂直遮陽板，使建筑最大限度地適應(yīng)氣候的變化。

2.4熱橋問題與節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑的保溫起到了決定性的作用，但其中的熱橋問題往往是人們所最容易忽視的。由于現(xiàn)代建筑追求的造型變化，立面上的凹凸進(jìn)退增多，突出墻體、屋面的構(gòu)件也越來越多，外飄窗得到了廣泛的使用，這些設(shè)計(jì)手法豐富了建筑造型，卻無形中增加了熱橋的產(chǎn)生，對(duì)建筑節(jié)能帶來了不利的影響。產(chǎn)生熱橋的原因主要有兩個(gè)：①因?yàn)樵摬课坏膫鳠嵯禂?shù)比相鄰部位的傳熱系數(shù)大得多，熱阻小，保溫性能較差；②因?yàn)樵摬课坏氖軣崦娣e遠(yuǎn)小于其散熱面積，從而失熱過多，內(nèi)表面溫度較低。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中鋼筋混泥土梁、柱、板的相互交接處，外墻與外墻、內(nèi)墻以及窗戶的連接處，保溫門窗中的金屬門框，以及突出屋面的女兒墻、排氣孔與屋面交接部位等，這都是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱橋形成的主要部位。在寒冷的季節(jié)，室內(nèi)的熱能就會(huì)通過熱橋大量的流失。不妥善處理好這個(gè)問題，對(duì)于建筑節(jié)能會(huì)造成很大的影響。因此，在需要考慮冬季保溫的地區(qū)，需要做好外墻、屋面以及門窗的保溫，構(gòu)件自身的物理性能應(yīng)滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。在防止熱橋產(chǎn)生的構(gòu)造處理方法上，墻體的外保溫比內(nèi)保溫更為有效，可避免室內(nèi)外溫差加大，保持較為穩(wěn)定的室溫和舒適度，防止保溫層受潮，避免熱橋的產(chǎn)生。

3　結(jié)束語

總之，建筑節(jié)能是我國發(fā)展的基本國策之一，也是為了實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。在對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)過程中以不降低熱環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ)上。從而使建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)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。實(shí)踐證明，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)能有效地改善人們生活的環(huán)境質(zhì)量，開展建筑節(jié)能，有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，有利于緩解由于溫室氣體過度排放造成全球變暖的威脅。

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TU201.5

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1673-0038（2015）36-0023-02

2015-8-18