建筑設(shè)計(jì)中建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的分析

唐懷全

摘要：伴隨著近年來(lái)建筑節(jié)能的大力發(fā)展，如何在建筑設(shè)計(jì)中做好建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，將節(jié)能技術(shù)在建筑中進(jìn)行合理的運(yùn)用，不但能減少建筑能耗，還能提升建筑的使用舒適度。本文首先分析了節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中的重要性，隨后對(duì)建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并著重說(shuō)明了節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)：節(jié)能建筑：運(yùn)用

前言

隨著經(jīng)濟(jì)收入的增長(zhǎng)和生活質(zhì)量的提高，建筑消費(fèi)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向室內(nèi)生活的舒適性，因此，為保證室內(nèi)空氣品質(zhì)所需的能耗（通風(fēng)、熱水供應(yīng)、采暖、空調(diào)）將會(huì)迅速上升。這種情況導(dǎo)致了建筑能耗的不斷增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)我國(guó)的建筑能耗均占到全國(guó)總能耗的30%以上。如何解決這種建筑能耗超額消耗的問(wèn)題呢？這就要求在建設(shè)中切實(shí)做好建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，以節(jié)約能源，保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)能源的可持續(xù)發(fā)展。

1 建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

從目前全球的能源消耗情況來(lái)看，煤炭、石油以及天然氣等資源的使用越來(lái)越高，也變得越來(lái)越匱乏，我國(guó)同樣也不例外，正面臨能源緊缺的問(wèn)題。我國(guó)目前正處于建設(shè)鼎盛期，每年建成的房屋面積高達(dá)20億平方米，而很大一部分是高能耗建筑。因此，如果現(xiàn)在不注重建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，將直接加劇能源危機(jī)。建筑的高能耗問(wèn)題，已經(jīng)引起中國(guó)建設(shè)主管部門(mén)的重視，批準(zhǔn)和實(shí)施了相關(guān)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)師應(yīng)該以此為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，以降低建筑能耗，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。另一方面，節(jié)能建筑的使用不僅僅能夠節(jié)約能源，還能夠提升建筑的舒適程度。

2 建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 建筑總體規(guī)劃與節(jié)能設(shè)計(jì)

在總體規(guī)劃的設(shè)計(jì)階段，首先要考慮建筑物所在地的氣候待征，充分利用自然資源，根據(jù)本地的氣候和其他自然特點(diǎn)，因地制宜，做好建筑節(jié)能。例如合肥就屬于典型的夏熱冬冷地區(qū)，其氣候特征主要表現(xiàn)為夏季悶熱、冬季濕冷。在建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮好這些因素，然后加以克服和利用，重點(diǎn)把握好以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：

（1）考慮好空氣流動(dòng)和太陽(yáng)輻射對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響。在設(shè)計(jì)期間主要通過(guò)增強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)效果和降低太陽(yáng)輻射兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在建筑規(guī)劃中，把建筑朝向、建筑間距以及建筑的相互組合排列的關(guān)系作為節(jié)能的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑朝向問(wèn)題是設(shè)計(jì)首先考慮的問(wèn)題，例如合肥市的建筑物盡量采用南北朝向布置。以迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)，利于自然通風(fēng)，增加室內(nèi)換氣和減少太陽(yáng)的輻射，提高居住的舒適度。同時(shí)還可以節(jié)省夏季空調(diào)及冬季建筑保溫所需的能耗。在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門(mén)的日照間距要求要嚴(yán)格執(zhí)行，在此基礎(chǔ)上可以考慮適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大。找到既能滿(mǎn)足日照間距又能節(jié)約土地的最佳平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。另外還要考慮建筑群的整體節(jié)能效果，重點(diǎn)做好居住區(qū)內(nèi)的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)。首先確保居住區(qū)“風(fēng)道”的形成及暢通，使建筑群內(nèi)的內(nèi)部有良好的空氣流通。

（2）注重按夏季盛行風(fēng)向排列建筑物的主要朝向，遵循南小北大、南低北高的原則，使建筑群內(nèi)能夠充分利用自然風(fēng)，在夏季時(shí)候每棟樓都能夠迎合東南風(fēng)、引導(dǎo)自然風(fēng)穿越，冬季又能阻擋寒冷的西北風(fēng)，使建筑物隔熱保暖效果好，能夠節(jié)約溫控的能耗問(wèn)題。

2.2 建筑單體設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑單體的設(shè)計(jì)階段，建筑師要在建筑體形系數(shù)的控制、外窗的窗墻比控制、外窗材料的選擇、外維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體材料、外維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體保溫材料及屋面保溫材料的選取、遮陽(yáng)設(shè)施設(shè)計(jì)等方面重點(diǎn)考慮。

（1）建筑體形系數(shù)的控制。在建筑設(shè)計(jì)中，建筑體型的設(shè)計(jì)非常重要，應(yīng)控制建筑物的體形系數(shù)不超過(guò)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。即盡量減少外墻的凸凹面和架空樓板，外墻上盡量不設(shè)置凸（飄）窗。適當(dāng)?shù)臏p小建筑體型能夠明顯減少建筑的冷熱能耗，但是體形系數(shù)太小又容易導(dǎo)致房屋通透性不好，不利于利用自然能源。因此在房屋通透性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將建筑體型因素與房屋通透性有效地結(jié)合在一起，將體型系數(shù)控制在一個(gè)臨界點(diǎn)之內(nèi)，在房屋能夠有良好采光的基礎(chǔ)上盡量做到減小建筑體型，達(dá)到最大的節(jié)能效果。

（2）外窗的窗墻比控制。窗墻比指的是窗戶(hù)大小與墻面大小之間的比例，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)窗墻比非常重要，如果窗墻比過(guò)大就會(huì)不利于房屋的節(jié)能，因此對(duì)窗墻比進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中具有重要意義。對(duì)于一般建筑物而言，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中外窗的傳熱系數(shù)要比外墻的傳熱系數(shù)大，因此，在能夠保證建筑內(nèi)部采光的條件下，需要適當(dāng)?shù)販p少窗戶(hù)面積，這樣有利于減少熱量的損失，也就是說(shuō)外窗的面積與外墻面積之比一窗墻面積比越小，熱量損耗就越小。窗墻面積比北面不宜超過(guò)0.25，東西面不宜超過(guò)0.3，南向不宜超過(guò)0.35。

（3）外窗材料的選擇。外窗的材料對(duì)于建筑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能十分重要，窗戶(hù)是改善建筑熱環(huán)境、降低能耗的關(guān)鍵，因此在外窗的選擇上需要首先考慮節(jié)能環(huán)保的材料，斷熱鋁合金LOW-E中空玻璃窗是在原鋁合金窗基礎(chǔ)上為了提高窗的保溫性能而推出的改進(jìn)型。斷熱鋁合金LOW-E中空玻璃窗的框料斷熱鋁合金是利用PA66尼龍將室內(nèi)外兩層鋁合金既隔開(kāi)又緊密連接成一個(gè)整體，構(gòu)成一種新的隔熱型的鋁型材，其隔熱性?xún)?yōu)越，徹底解決了鋁合金傳導(dǎo)散熱快、不符合節(jié)能要求的問(wèn)題，LOW-E中空玻璃是既有隔音，又有集熱與隔熱功能的優(yōu)質(zhì)材料，其構(gòu)造為內(nèi)外各兩層鋼化玻璃，中間層是以氮?dú)?、氬氣為主的空氣層，能夠有效保證熱量的流失速度，且對(duì)太陽(yáng)光有較好的吸收作用，特別是對(duì)紫外線(xiàn)光與紅外線(xiàn)光，在光源通過(guò)中間氮?dú)灞Ｗo(hù)層時(shí)，熱量衰減能夠減少高達(dá)百分之四十左右，這就使得建筑內(nèi)部熱量散失緩慢，同時(shí)對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行有效利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。在工程實(shí)踐中表明，斷熱鋁合金LOW-E中空玻璃窗是非常節(jié)能的新型材料。

（4）外維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體材料。在建筑材料的選擇上也需要盡量選擇高效節(jié)能材料，例如：煤矸石空心磚、蒸壓加氣混凝土砌塊、燒結(jié)多空磚等。這些新型墻體材料同比傳統(tǒng)材料有著更加節(jié)能、輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)師要根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)，合理的選用，例如蒸壓加氣混凝土砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)為0.18w/（m.K），煤矸石空心磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.58W/（m.K），前者的節(jié)能效果明顯優(yōu)于后者，但是其吸水率高，容易造成墻體開(kāi)裂，且施工工藝同比煤矸石空心磚較為復(fù)雜、嚴(yán)格，這就要求設(shè)計(jì)師根據(jù)建筑的節(jié)能要求，綜合考慮。

（5）外維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體保溫。外墻保溫分為外保溫及內(nèi)保溫，外墻內(nèi)保溫是在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)加做保溫層，內(nèi)保溫層會(huì)減少建筑的使用面積，且內(nèi)保溫容易因室內(nèi)裝修、懸掛物體等破壞內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)。另外，內(nèi)保溫的熱橋問(wèn)題不易解決，冬季室內(nèi)容易結(jié)露。所以，內(nèi)保溫很少設(shè)計(jì)，僅作為外保溫不能滿(mǎn)足要求下的補(bǔ)充措施。外墻外保溫即保溫材料在墻體的外側(cè)，是目前大力推廣的一種建筑保溫技術(shù)。常用的外保溫材料有巖棉板、勻質(zhì)改性防火保溫板、泡沫玻璃保溫板、膨脹珍珠巖保溫板等。外保溫與內(nèi)保溫相比，技術(shù)更加合理，有著非常明顯的優(yōu)越性。外保溫的保溫材料在主體結(jié)構(gòu)的外側(cè)，有效地減少了建筑結(jié)構(gòu)的熱橋問(wèn)題，增加了建筑的有效利用空間，對(duì)于建筑的外墻也有著很好的保護(hù)作用。對(duì)于外墻保溫材料，盡量選擇工廠加工的材料，更容易控制材料的質(zhì)量，設(shè)計(jì)師同時(shí)結(jié)合材料的保溫性能、施工工藝等特點(diǎn)來(lái)?yè)駜?yōu)選擇。

（6）屋面保溫材料的選取。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，通過(guò)屋面損失的熱量占房屋建筑總能耗的7%左右，由此可見(jiàn)，對(duì)屋面進(jìn)行節(jié)能處理也是非常有必要的，做好屋面的保溫工作，對(duì)建筑節(jié)能有明顯的效果，還能夠提高房屋舒適程度，對(duì)改善頂層熱環(huán)境有重要的意義。目前屋頂用到的節(jié)能材料主要是擠塑聚苯板、加氣混凝土條板、珍珠巖板等等。屋頂保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以防止屋頂?shù)闹亓?、厚度過(guò)大。保溫層也不適宜選用吸水率高的保溫材料，以避免保溫層大量吸水，而降低保溫效果，同時(shí)，還要根據(jù)屋面是否上人選擇合適強(qiáng)度的保溫材料。

（7）遮陽(yáng)設(shè)施設(shè)計(jì)。門(mén)窗的散熱量占房屋總耗能的比例非常高，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，門(mén)窗的散熱量占房屋總耗能高達(dá)40%，門(mén)窗面積在建筑中占據(jù)的比例又很大，這就需要設(shè)計(jì)遮陽(yáng)設(shè)施，遮陽(yáng)設(shè)施是外窗的配套設(shè)施，這對(duì)于調(diào)節(jié)日照具有十分重要的作用。遮陽(yáng)方式分玻璃外遮陽(yáng)和自遮陽(yáng)兩種：玻璃外遮陽(yáng)包括在玻璃窗外側(cè)安裝遮陽(yáng)百頁(yè)窗及遮陽(yáng)挑板等。外遮陽(yáng)施工簡(jiǎn)單，在很多地方都被廣泛使用。玻璃自遮陽(yáng)就是降低玻璃的透射率，目前被廣泛使用的自遮陽(yáng)玻璃就是鍍膜玻璃、著色玻璃等，在節(jié)能上也有著良好的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

從我國(guó)目前的建筑行業(yè)現(xiàn)狀來(lái)看，建筑的能源高消耗問(wèn)題對(duì)中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了非常大的影響，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)與施工技術(shù)也在不斷地向前發(fā)展，建筑師應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，積極的探索和應(yīng)用各種新型節(jié)能材料與新技術(shù)，在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上確保建筑高效節(jié)能、低碳環(huán)保、健康舒適。