試論如何做好建筑物單體節(jié)能設(shè)計

周俊青

摘? ? 要：我國人口眾多，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能源消耗日漸頻繁，土木工程規(guī)模的擴(kuò)大，使建筑能耗成為人們關(guān)注的重點，建筑節(jié)能迫在眉睫。基于此，本文以建筑物單體節(jié)能設(shè)計作為研究對象，分析建筑能耗的制約因素，分別從微氣候、建筑物單體、照明系統(tǒng)、清潔能源等角度闡述建筑物單體的節(jié)能設(shè)計。

關(guān)鍵詞：建筑物單體;節(jié)能設(shè)計;建筑能耗

1? 引言

二十一世紀(jì)以來，人們面臨著人口、環(huán)境與資源問題，其中資源問題以能源為首要問題，作為世界第三大能源消耗國，節(jié)約能源的同時還需要開發(fā)新能源。我國建筑工程發(fā)展態(tài)勢良好，建筑能耗日益增加，為了使其不制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑物單體的節(jié)能設(shè)計尤為關(guān)鍵，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)與清潔能源已經(jīng)成為建筑節(jié)能的重要措施。

2? 建筑能耗的制約因素

人們常說的建筑能耗，是指建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞的熱量與室內(nèi)熱量、系統(tǒng)能耗的熱量和。建筑物單體屬于一個較為復(fù)雜的整體，在使用的過程中失去熱量與得到熱量的比例經(jīng)常變化。探究建筑物單體節(jié)能設(shè)計之前，需要分析其制約因素，具體如下：

（1）外部條件。建筑物外部環(huán)境會影響到建筑物單體的能耗情況，我國地大物博，各地氣候差異較大，無論是溫度還是濕度都會影響建筑物的能耗，風(fēng)速與日照時間也會使外部環(huán)境制約建筑物單體的能源消耗。

（2）建筑構(gòu)造。不同的建筑物有著不同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，能耗也會有所不同，墻體的厚度、使用的材料、通風(fēng)情況與氣密情況都會影響建筑能耗，這些因素都要考慮其中，人們會通過建筑物單體的節(jié)能設(shè)計改善這些問題。

（3）室內(nèi)條件。人們居住在室內(nèi)，無論是工作還是生活，都會以舒適的空間為目的，通過調(diào)整建筑物單體設(shè)計方式，可以減緩?fù)獠凯h(huán)境對室內(nèi)環(huán)境的影響[1]。

3? 建筑物單體節(jié)能設(shè)計的有效途徑

3.1? 改善微氣候

不管是什么形式的單體建筑物，都需要與周圍環(huán)境交換能量。降低進(jìn)入單體建筑物的熱量需要改善其周圍環(huán)境的微氣候，可以從以下幾方面入手。

3.1.1? 通風(fēng)

在我國，大部分地區(qū)都是東南季風(fēng)和西南季風(fēng)，這兩種季風(fēng)都是夏季主導(dǎo)風(fēng)向。為了迎合這種通風(fēng)條件，單體建筑物的朝向也應(yīng)朝著夏季主導(dǎo)風(fēng)向，當(dāng)建筑物成排布置的時候，建議將單體建筑物與夏季主導(dǎo)風(fēng)向之間呈30度角，建筑物群中各單體建筑物前后錯位布置，或者前低后高、前短后長等布局方式可以讓建筑物群內(nèi)形成對流風(fēng)，提高建筑物的通風(fēng)條件。除此之外，也可以敞開單體建筑物樓梯間，或者將建筑物底層架空，能夠有效起到后排建筑物通風(fēng)的作用。要求設(shè)計師要遵循因地制宜的原則，科學(xué)利用山谷風(fēng)和水陸風(fēng)等自然形成的風(fēng)改善單體建筑物周圍的微氣候。

3.1.2? 綠化與水體

研究人員曾經(jīng)在夏天陽光下對不同地面的地表溫度進(jìn)行檢測。人們選擇了混凝土、花崗石、沙地、草地、泥地作為研究對象，通過對這幾種地面類型的地表溫度觀察，分析其陽光反射率。研究結(jié)果具體如下：混凝土地面在夏日期間地表平均溫度為41.5攝氏度，反射率為20.5%;花崗石地面地表平均溫度為39攝氏度，反射率為28.5%;沙地地表平均溫度為37.5攝氏度，反射率為14.5%;泥地地表平均溫度為37攝氏度，反射率為21.5%;草地地表平均溫度為35攝氏度，反射率為24%。通過結(jié)果可以分析，單體建筑物周圍的綠化可以有效降低地表溫度，設(shè)計建筑物周圍環(huán)境設(shè)施的時候如果用水體或者噴泉，還能夠進(jìn)一步改善四周的微氣候。因此，建議增加建筑物周圍的綠化面積和水體面積，將其作為改善單體建筑物環(huán)境氣候與節(jié)能的有效方式。

3.2? 改善建筑物單體的整體構(gòu)造

3.2.1? 科學(xué)選擇朝向與體型

對單體建筑物展開節(jié)能設(shè)計的時候，可以為建筑物選擇有利的朝向與體型。選擇朝向的時候要考慮到節(jié)能意義，建議為建筑物選擇南北朝向，因為東西朝向會有東曬西曬，會對室內(nèi)溫度造成影響。建筑物體型系數(shù)指的是外表面積與體積的比值，如果建筑物體型系數(shù)大，說明該建筑物的外表面積大，外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱就會更多。建議將單體建筑物的體型系數(shù)控制在0.35左右，可以有效起到節(jié)能的作用。部分高級建筑為了滿足其美觀的要求，設(shè)計時不得不使用超過0.35的體型系數(shù)，建議通過增加外墻熱阻的方式，減少外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱對建筑物造成能耗影響。

3.2.2? 合理確定窗墻比

建筑物設(shè)計中，窗墻比指的是建筑物窗戶面積和外墻總面積的比值。如果窗戶的面積大，夏季日照時間長，射入室內(nèi)的熱量就會更多，室內(nèi)溫度比較高，人們?yōu)榱耸孢m感需要使用空調(diào)設(shè)備，因此室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷也會增加。冬季的時候，窗戶面積大，雖然進(jìn)入室內(nèi)的陽光較多，可以緩解供暖壓力，但是窗戶溫差傳熱損失更高，窗戶面積大但耗能多，也會比墻體的傳熱損失高一些。因此，建議減少單體建筑物的窗戶面積，也可以一項重要的節(jié)能設(shè)計措施。

3.2.3? 應(yīng)用特種玻璃

單體建筑物設(shè)計中，使用特種玻璃可以降低室內(nèi)的熱量。例如吸熱玻璃、遮光玻璃以及反射玻璃，都能減少23%、70%以及30%的日射得熱。除此之外，節(jié)能多屏玻璃也可以應(yīng)用于單體建筑物節(jié)能設(shè)計中，具體功能如下：

（1）室內(nèi)保溫效果。冬季可阻隔室內(nèi)熱量向外傳遞，節(jié)約采暖能耗50%以上，節(jié)能效果十分顯著，提高室內(nèi)溫度3-5℃。

（2）降噪音效果。5mm白玻加多屏后，人耳感受的噪音降低一半以上，可明顯抑制噪音，針對低頻噪音效果格外突出。

（3）安全防盜功能。玻璃受外力沖擊時會破碎，抗沖擊能力是普通玻璃的十倍。

（4）防紫外線功能。特種玻璃對紫外線隔絕95%以上，有效對人體起到保護(hù)作用，同時可避免家具、字畫老化的危害。

（5）室內(nèi)隔熱功能。夏季可阻擋室外熱量向室內(nèi)傳遞，節(jié)省空調(diào)能耗50%以上，降低室內(nèi)溫度在3℃-5℃左右。

3.2.4? 改進(jìn)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能

通過改善建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)防熱與隔熱性能可以有效實現(xiàn)節(jié)能效果。建議使用導(dǎo)熱系數(shù)比較小的材料，或者使用淺色外墻表面可以有效提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)防熱性能。還可以使用植被屋頂或者蓄水屋頂提高屋頂?shù)母魺嵝浴?/p>

3.3? 綠色照明

人們研究建筑物內(nèi)各類設(shè)施耗費能源情況，發(fā)現(xiàn)空調(diào)耗費的能源與照明系統(tǒng)耗費的能源最高，人們除了需要重視空調(diào)節(jié)能設(shè)計以外，還需要采用綠色照明系統(tǒng)降低能耗。設(shè)計單體建筑物照明系統(tǒng)的時候，建議改善用電設(shè)施的功率因數(shù)，選擇高效率節(jié)能燈具，將傳統(tǒng)的鎢絲燈改為熒光燈，或者采用局部照明方式，降低環(huán)境整體照明光度，避免室內(nèi)長時間照明，從而降低照明系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗。

3.4? 利用太陽能清潔能源

我國有十分豐富的太陽能資源，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米96千瓦時以上，三分之二以上地區(qū)的年日照大于2000小時，太陽能儲量相當(dāng)于每年17萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤?？梢赃M(jìn)一步推廣太陽能集熱系統(tǒng)，為建筑物帶來清潔型能源。太陽能可以制冷，也可以制熱，人們利用太陽能可以推動機(jī)械設(shè)備運行，在推動制冷系統(tǒng)實現(xiàn)制冷功能。被動式太陽能建筑是指不采用特殊的機(jī)械設(shè)備而是利用輻射、對流和傳導(dǎo)使熱能自然流經(jīng)建筑物，并通過建筑本身控制熱能的流向，從而得到采暖或制冷的效果。日間，陽光從窗戶直射入房間，樓板、墻體等均作為吸熱體和儲熱體，當(dāng)室溫低于這些儲熱物質(zhì)時，它們便以輻射的形式散熱。雖然這樣做單體建筑物室溫存在波動情況，但是想要降低室內(nèi)的溫度波動，樓板與墻體應(yīng)選擇較大熱情性的混凝土材料。

4? 總結(jié)

總而言之，作為能源消耗大國，推進(jìn)建筑施工節(jié)能設(shè)計尤為關(guān)鍵，建筑節(jié)能屬于一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，直接關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。人們只有提高節(jié)能意識，充分認(rèn)識到建筑設(shè)計師對建筑物節(jié)能設(shè)計的重要性，才能貫穿節(jié)能措施，緩解能源危機(jī)，實現(xiàn)資源的長效利用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 苗馨馨.酒泉高校教學(xué)建筑節(jié)能設(shè)計策略研究[D].蘭州理工大學(xué)，2018.