建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐思考

王悅

摘要：從建筑設(shè)計(jì)的角度出發(fā)， 建筑節(jié)能作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程涉及多方面問題， 涉及自然地理環(huán)境、規(guī)劃以及居民使用方式等多種因素，本文介紹了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)含義，從建筑平面設(shè)計(jì)、建筑體型和窗戶設(shè)計(jì)三方面探討了建筑設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì);建筑節(jié)能

中國(guó)建筑能耗約占全國(guó)總能耗的30%，建筑物保溫隔熱性能很差，再加上供能系統(tǒng)的低效率，致使建筑物要達(dá)到規(guī)定的舒適度，單位面積所需的能耗比同緯度發(fā)達(dá)國(guó)家高出3～5 倍。因此，生態(tài)住宅進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。建筑節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，從建筑材料和制品的選擇與生產(chǎn)、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)、建筑施工技術(shù)與管理、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)與選型，到建筑物在使用過程中自然能源開發(fā)與利用，采暖、空調(diào)、照明等設(shè)備的能耗節(jié)省，各個(gè)環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)和緊密聯(lián)系。

一、建筑平面設(shè)計(jì)與節(jié)能

建筑平面設(shè)計(jì)包括形狀、建筑長(zhǎng)度、寬度、幢深與平面布局等方面的設(shè)計(jì)。

（一）建筑平面形狀與節(jié)能

建筑設(shè)計(jì)時(shí)， 從節(jié)能的角度考慮， 原則上應(yīng)使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積越小越好。這是因?yàn)椋?在相同的建筑體積V 下， 由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積不同， 熱耗相差很大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意使圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積A 與建筑體積V 之比為最小。

（二）建筑長(zhǎng)度與節(jié)能

住宅建筑的長(zhǎng)度與建筑熱耗間有一定的比例關(guān)系。根據(jù)有關(guān)資料表明： 增加住宅建筑的長(zhǎng)度可以節(jié)能。長(zhǎng)度小于100m， 能量增加較大。例如， 從100m 減少至50m， 能耗增加8% ～ 10%， 從100m 減少至25m， 對(duì)于5 層住宅， 能耗增加25%， 9 層住宅，能耗增加17%～ 21% 。

（三）建筑寬度與節(jié)能

根據(jù)有關(guān)資料表明： 增加建筑寬度可以節(jié)能。對(duì)于9 層住宅建筑， 寬度由11m 增加到14m， 能耗可減少6%～ 7% ， 若增大到15～ 16m， 能耗可減少12%～ 14%。

（四）建筑幢深與節(jié)能

建筑幢深即建筑物沿縱向軸線方向的總尺寸。對(duì)于單幢建筑物來說， 當(dāng)其層數(shù)相同而幢深不同時(shí)，隨幢深的加大， 建筑的傳熱耗熱指標(biāo)明顯降低。有資料表明： 建筑面積為1000m2 ， 幢深由9m 加大到12m 時(shí)， 其單位面積耗熱（W/m2 ） 由41.2W/m2 降低到36.85W/m2 ， 這表明加大幢深具有顯著的節(jié)能效果。

（五）建筑平面布局與節(jié)能

建筑平面布局不僅對(duì)建筑的合理使用及提高室內(nèi)熱舒適度有著決定性的影響， 對(duì)于建筑節(jié)能亦有很大作用。主要從以下兩方面考慮： a. 熱環(huán)境的合理分區(qū)： 由于人們對(duì)不同房間的使用要求及在其中的活動(dòng)狀況各不相同， 因而， 人們對(duì)不同房間室內(nèi)熱環(huán)境的需求也各異。在設(shè)計(jì)中， 可根據(jù)不同熱環(huán)境的需求而合理分區(qū)， 即將熱環(huán)境質(zhì)量要求相近的房間相對(duì)集中布置， 這樣做， 既有利于對(duì)不同區(qū)域分別控制， 又可將對(duì)熱環(huán)境質(zhì)量要求較高（ 或較低） 的房間集中設(shè)置于平面中溫度相對(duì)較高（ 或較低） 的區(qū)域， 從而取得最大限度利用日輻射， 保持室內(nèi)具有較高溫度， 同時(shí)減少供熱能耗的效果。b. 溫度阻尼區(qū)的設(shè)置： 為了保證主要使用房間（ 或熱環(huán)境質(zhì)量要求較高的分區(qū)） 的室內(nèi)熱環(huán)境， 可在該熱環(huán)境區(qū)與溫度很低的室外空間之間， 結(jié)合使用情況， 設(shè)置各式各樣的溫度阻尼區(qū)， 這些阻尼區(qū)就象是一道“熱閘”， 不但可使房間外墻的傳熱損失減少40% ～ 50%， 而且大大減少了房間的冷風(fēng)滲透， 從而減少了建筑的滲透熱損失。設(shè)于南向的溫度阻尼區(qū)可當(dāng)作附加日光間來使用， 是冬季減少耗熱的一個(gè)有效措施。

二、建筑體型與節(jié)能

從節(jié)能的角度講， 合理的設(shè)計(jì)應(yīng)基于以下原理，即應(yīng)使南墻面吸收的輻射熱量為最大， 且盡可能地大于其向外散失的熱量， 以將這部分熱量用于補(bǔ)償建筑的凈負(fù)荷。基于這一思想， 在考慮建筑體型對(duì)節(jié)能的影響時(shí)， 主要應(yīng)對(duì)下述一些因素有所把握，控制體型系數(shù)，體型系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積（ 不計(jì)地面） 與其所包圍的建筑體積之比。體型系數(shù)越大， 說明單位建筑空間所分擔(dān)的熱散失面積越大， 能耗就越多。有研究資料表明， 體型系數(shù)每增大0.01， 耗熱量指標(biāo)約增加2.5% 。一般宜控制在0.30 以下。建筑體型系數(shù)還與建筑物的體型是否規(guī)整及建筑的體量大小有關(guān)。一般來說， 控制或降低體型系數(shù)的方法有： a. 減少建筑面寬， 加大建筑進(jìn)深; b. 增加建筑物的層數(shù); c. 加大建筑長(zhǎng)度或增加組合; d. 建筑體型不宜變化過多?？刂票砻婷娣e系數(shù)： 從獲取更多的日照輻射，降低能耗的觀點(diǎn)來看， 表面面積系數(shù)越小越好。從節(jié)能意義上來說， 長(zhǎng)軸朝向東西的長(zhǎng)方形體型最好，正方形次之， 而長(zhǎng)軸朝向南北方向的長(zhǎng)方形體型的建筑節(jié)能效果最差。

三、窗的設(shè)計(jì)與節(jié)能

窗的使用功能， 一方面要阻擋外界環(huán)境變化對(duì)室內(nèi)的侵襲， 另一方面是使人在室內(nèi)能夠與室外即大自然溝通的渠道。由于窗戶同時(shí)承擔(dān)著隔絕與溝通室內(nèi)外這兩個(gè)互相矛盾的任務(wù)， 因此按節(jié)能的要求， 對(duì)窗戶進(jìn)行合理處理的難度就比較大。有資料表明： 窗戶既是耗熱構(gòu)件， 設(shè)計(jì)合理也可成為得熱構(gòu)件。因此， 設(shè)法減少窗戶耗熱和提高窗戶得熱是建筑節(jié)能的重要內(nèi)容。影響窗的熱損失的主要因素是窗的傳熱系數(shù)、面積尺寸， 其次是窗的朝向、遮擋狀況、夜間保溫和氣密性等。下面分析這些因素與節(jié)能的關(guān)系。

（一）窗墻比、玻璃層數(shù)及朝向?qū)?jié)能的影響： 有資料表明：，南向窗戶的窗墻比增加時(shí)， 單層窗節(jié)能率下降， 而雙層鋼窗卻上升， 這說明南向雙層窗的輻射得熱量大于窗的熱耗而使南向窗成為得熱構(gòu)件。東向和北向的單層窗節(jié)能率隨窗墻比增加而下降， 而雙層窗也隨窗墻比的增加而略有增加。同時(shí)還應(yīng)注意， 窗戶成為得熱或耗熱構(gòu)件， 還與建筑所在地區(qū)氣象條件有關(guān)。有資料表明： 北京冬季使用雙層鋼窗可使室內(nèi)的日輻射得熱量大于窗的熱耗損失量而成為得熱構(gòu)件， 而在長(zhǎng)春， 既使采用雙層窗也依然是耗熱構(gòu)件。

（二）附加物對(duì)窗節(jié)能效果的影響： 保溫窗簾和保溫板對(duì)減少夜間窗的熱耗起著重要的作用。住宅的陽臺(tái)在冬季對(duì)窗接受太陽輻射有一定的遮擋，遮擋的程度取決于陽臺(tái)的挑出長(zhǎng)度和朝向。南向陽臺(tái)挑出長(zhǎng)度大于0.5m 之后， 節(jié)能率是下降的， 而東向陽臺(tái)的挑出長(zhǎng)度則對(duì)節(jié)能率影響不大。

（三）不同氣候區(qū)窗的設(shè)計(jì)： 進(jìn)行窗的設(shè)計(jì)， 應(yīng)根據(jù)地區(qū)的不同，選擇層數(shù)不同的窗戶構(gòu)件， 使其在本地區(qū)盡可能成為得熱構(gòu)件。在窗墻比的選擇上， 應(yīng)區(qū)別不同的朝向。對(duì)南向窗戶， 在選擇合適層數(shù)及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當(dāng)增加窗戶面積， 充分利用太陽輻射熱; 而對(duì)其他朝向的窗戶， 應(yīng)在滿足居室采光環(huán)境質(zhì)量要求的條件下適當(dāng)減少開窗面積以降低熱耗。

（四）改進(jìn)窗戶熱工性能的措施： 有以下幾方面：a. 加強(qiáng)窗戶的氣密性：除了采用氣密條， 提高外窗氣密水平外， 還應(yīng)提高窗用型材的規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量， 減少開啟縫的寬度達(dá)到減少空氣滲透的目的。b. 改善鑲嵌部分的保溫能力： 其主要方法是設(shè)法增加其空間層數(shù)和提高鑲嵌材料對(duì)紅外線的反射能力以改善其保溫性能。c. 加強(qiáng)窗框部分的保溫措施： 其主要方法是對(duì)窗框進(jìn)行斷熱處理， 用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間， 加大窗框的熱阻， 或利用空腹鋼窗內(nèi)的空氣間層達(dá)到增加窗框熱阻的目的。同時(shí)， 選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。

四、結(jié)語：

建筑節(jié)能是節(jié)約能源、改善人民生活水平和工作條件、減輕環(huán)境污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)最直接、最廉價(jià)的根本措施， 也是深化經(jīng)濟(jì)體制改革的一項(xiàng)重要組成部分。不同時(shí)期， 從不同角度依據(jù)不同準(zhǔn)則對(duì)節(jié)能進(jìn)行研究， 充分利用我國(guó)有利的自然資源， 挖掘節(jié)能潛力， 減少能源流失。相信在不久的將來， 建筑節(jié)能事業(yè)必將在我國(guó)展現(xiàn)欣欣向榮的景象。

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