試析節(jié)能設(shè)計(jì)在房屋建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文/謝晨 浙江宏正建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江嘉興 314000

1、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 自然通風(fēng)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題之一是如何在春秋夏涼的時(shí)候組織室內(nèi)外建筑的自然通風(fēng)。良好的自然通風(fēng)不僅有利于改善室內(nèi)的熱舒適性，而且還可以減少空調(diào)的時(shí)間，這有助于減少建筑能耗的實(shí)際使用。因此，在建筑單體設(shè)計(jì)和群體總體布局設(shè)計(jì)中必須考慮自然通風(fēng)。

1.2 建筑物朝向

在設(shè)計(jì)單體設(shè)計(jì)和群體總體布局時(shí)，考慮方向也很重要。定向?qū)ㄖ芎牡挠绊懯浅L(fēng)外的太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射采暖對(duì)建筑能耗有很大影響。在夏季，太陽(yáng)輻射加熱增加了冷卻負(fù)荷，而在冬季，太陽(yáng)輻射加熱減少了熱負(fù)荷。一般來(lái)說(shuō)，由于夏熱冬冷地區(qū)太陽(yáng)仰角和方位角的變化，南北建筑可以減少夏季的太陽(yáng)輻射，增加冬季的太陽(yáng)輻射，是最有利的建筑方向。在規(guī)劃條件的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮南北或接近南北方向。

1.3 建筑體型系數(shù)

建筑形式系數(shù)是指建筑外部表面積的體積比。尺寸系數(shù)對(duì)建筑能耗有顯著影響。形狀因子越小，對(duì)應(yīng)于單元建筑面積的表面積越小，外覆層的傳熱損失越小。太小的圖形系數(shù)會(huì)限制建筑師的創(chuàng)造力，導(dǎo)致建筑造型僵化，平面布局困難，甚至破壞建筑功能。因此，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意權(quán)衡利弊，考慮到建筑造型的不同類型，在條形建筑的形狀系數(shù)范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。條帶建筑物的體型系數(shù)不應(yīng)超過(guò)0.35，點(diǎn)建筑物的體型系數(shù)不應(yīng)超過(guò)0.40。

2、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)措施

2.1 外墻保溫與節(jié)能設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)，外墻在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中占有最大比例(除所有玻璃幕墻外)，墻體傳熱引起的熱損失占整個(gè)建筑熱損失的很大一部分。因此，墻體保溫是建筑節(jié)能的重要組成部分，在確定外墻的傳熱系數(shù)時(shí)，必須采用平均傳熱系數(shù)，即面積加權(quán)法計(jì)算的傳熱系數(shù)，主要考慮諸如側(cè)梁(梁)、張力等“熱橋”的影響。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中采用剪力墻，以保證建筑物在冬季采暖和夏季空調(diào)中通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱。不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)約定的要求，以免造成建筑熱或制冷消耗量小的計(jì)算值，使建筑物無(wú)法達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。

為了提高外墻的保溫性能，應(yīng)注意外墻的保溫層必須滿足防水性、風(fēng)壓阻力和溫濕度變化的要求，使墻體不產(chǎn)生裂縫，并可與相鄰部位之間的墻角、表面裝飾等進(jìn)行妥善處理。在寒冷地區(qū)，建筑物的絕熱性能主要取決于外殼的材料的熱特性以及外殼和室外空氣的內(nèi)表面和外表面之間的傳熱。外殼的熱阻越大，隔熱性能越好，通過(guò)包絡(luò)線散熱的熱量越小。因此，降低封套的傳熱系數(shù)是提高封套隔熱性能的主要措施，對(duì)于寒冷地區(qū)，冬季應(yīng)考慮建筑物的冷保溫，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)對(duì)建筑能耗有很大影響。因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)極限較高。同時(shí)，為了便于操作，采用強(qiáng)制性指標(biāo)作為節(jié)能設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。目前，現(xiàn)有的成熟技術(shù)也能保證封套傳熱系數(shù)的極限值。對(duì)于非透明幕墻，如金屬幕墻、石村水果墻，沒(méi)有明晰的玻璃幕墻所要求的自然第一、視覺(jué)通道等功能，從節(jié)能的角度來(lái)看，應(yīng)視為實(shí)心墻。這樣的幕墻很容易用隔熱措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2 門(mén)窗節(jié)能設(shè)計(jì)

近年來(lái)，建筑物的室內(nèi)空氣質(zhì)量受到越來(lái)越多的關(guān)注。建筑材料，特別是建筑裝飾材料和膠粘劑排放各種污染物，對(duì)人體健康造成極大危害。甲醛對(duì)室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的影響最大，它能對(duì)呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響，甚至引起癌癥。加強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)，將大大降低空氣污染物的濃度，使其達(dá)到衛(wèi)生要求。就公共建筑設(shè)計(jì)而言，建筑師有時(shí)會(huì)尋求外部窗戶的視覺(jué)效果與建筑立面的設(shè)計(jì)風(fēng)格。外窗的開(kāi)度逐漸減小，部分窗戶完全關(guān)閉。室內(nèi)自然通風(fēng)不足，不利于室內(nèi)空氣流通和散熱，不利于節(jié)能，這種做法應(yīng)該逐步糾正。調(diào)查表明，良好的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)保證了室外窗戶的一定開(kāi)放面積，減少了房間空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，節(jié)約了能源，提高了舒適性。一般來(lái)說(shuō)，為了保證良好的室內(nèi)自然通風(fēng)，外窗的開(kāi)口面積不應(yīng)小于窗面積的30%。同樣，作為外窗的一部分，透明幕墻也應(yīng)該有開(kāi)口部分或沒(méi)有通風(fēng)裝置。考慮到透明幕墻的安全性和施工的復(fù)雜性，其開(kāi)口部分的面積不宜過(guò)大，但也不宜過(guò)小，否則將起不到應(yīng)有的作用。因此，規(guī)定透明幕墻的面積可以打開(kāi)小于幕墻面積的15%。

2.3 屋面保溫與節(jié)能設(shè)計(jì)

屋面在整個(gè)圍護(hù)面積中的比例遠(yuǎn)低于外墻，但對(duì)于一般的頂層房間來(lái)說(shuō)，它是外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大面積。一般來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)樓層只占2-3個(gè)面(面)，而頂層房間占據(jù)3-5個(gè)面(面向)。在冬季嚴(yán)寒的風(fēng)雪侵蝕和夏季強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射條件下，如果屋頂隔熱性能太差，將對(duì)高層建筑室內(nèi)熱環(huán)境和建筑采暖空調(diào)能耗造成嚴(yán)重影響。為了提高屋面保溫性能，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、蓄熱系數(shù)大的保溫材料。同時(shí)，要注意材料的密度不宜過(guò)大，以防止屋面超載。

（2）保溫材料很多，根據(jù)建筑要求、屋面結(jié)構(gòu)、環(huán)境氣候條件、防水處理方法和施工條件，設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

（3）絕熱材料不應(yīng)使用高吸水性材料來(lái)防止?jié)裎蓓敼ぷ鳎罅课战^熱層，降低熱性能。提倡采用擠出聚苯板、硬泡聚氯乙烯或聚氨酯板、高密度聚苯板等材料。如果選擇高吸水性絕緣材料，則應(yīng)在屋面施工中設(shè)置排氣孔，以排除絕緣材料層中的水分。

結(jié)語(yǔ)：

建筑節(jié)能是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要方面，是實(shí)施節(jié)能、環(huán)保的基本國(guó)策。積極推進(jìn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是改善人民生活和工作環(huán)境的基本要求，它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展的根本保證。是減少大氣污染、減少溫室氣體排放的必然選擇。全球變暖的趨勢(shì)?？梢哉f(shuō)，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在當(dāng)代具有巨大的效益。