建筑节能设计方法的分析

夏志刚 吴志英

（华汇工程设计集团有限公司，浙江 绍兴 312000）

1 外部绿色资源的利用

1.1 自然风的利用

有组织的建筑空间气流形态将有助于室内换气和换热效率的提高，同时保证人体热舒适。建筑空间的构成是复杂多样的，因此气流的组织形态也是多样的。根据室内占主导的作用流态的分析可知：较常见的气流组织是“侧进侧出”式或“侧进顶出”式两种形态，即通过建筑设置的门窗，新鲜空气以一定的脉动和风速进入房间，扩散并与室内的空气混合，然后排出室外。因此根据建筑的具体特点，采用有效的自然风通气控制技术，以形成有效的空间气流组织形式，从而改善室内热环境，节约能源。

1.2 绿化的利用

绿化的利用主要是屋顶绿化。在屋顶上种植植物，利用植物的光合作用，将热能转化为生化能；利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量，均可大大降低屋顶的室外综合温度；利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，降低内表面温度与温度振幅。资料显示，种植屋面的内表面温度比其他屋面低 2.8℃～7.7℃，温度振幅与无隔热层的刚性防水屋顶相比，仅为其温度振幅的1/4。但屋面节能的同时应考虑的主要技术问题是荷载、排水、防水、透气等，但这些问题都不难解决，国内外已有成熟的技术和经验。屋顶绿化一般分覆土栽培和无土栽培两种。覆土栽培以覆土层0.5m 厚为宜，相应增加静荷载 3kN/m2～15kN/m2；无土栽培技术中，日本鹿岛建设公司开发出表面可生长植物的混凝土，这种混凝土价格比普通混凝土仅高10%，但强度不变，重量减轻了约30%，这种吸水性混凝土内混有植物纤维，敷设数月后即可长出杂草和水草，特别适用于建筑墙壁和屋顶绿化。

1.3 太阳能的利用

我国大部分地区都具有较好的太阳能资源，这为在建筑中充分利用太阳能这种绿色的清洁资源，减少建筑能耗，提供了资源保证。太阳能的利用方式主要有两种方式：被动式太阳能建筑和主动式太阳能建筑。被动式太阳能建筑指在向阳面采用阳光间、储蓄热质来吸收储备热量来进行利用的一种形式，目前应用比较方便。主动式太阳能建筑指需要辅助资源的太阳能使用系统。在此系统中，研究较多的是光电系统，但太阳能的利用系统造价过高，而且能量的转换效率较低。若要大批量的使用尚需进一步研究。

2 建筑节能的整体设计

建筑与环境是一个相互依赖共存的关系，任何建筑都离不开环境的影响所以建筑节能设计的第一步是对环境的整体考虑。

2.1 建筑应有一个合理的选址和适宜的外部环境

一个合理的选址和适宜的外部环境对建筑的节能具有事半功倍的效果。如古代的选址就讲究“左右有山辅弼，前有环水，后有镇山”的山清水秀的环境，就是因为此环境的气候、土质、地形条件很符合人类的居住环境要求。

2.2 建筑应有一个因地制宜的规划和良好的体型

对建筑的体型、形体结合、平面布局进行合理地规划和设计对建筑的节能也有很大的影响。研究发现，不同的气候环境选择不同的体型，可以有效地解决建筑的通风、防热等问题。并日，建筑总平向的布置和没计，宦利用冬季日照并避开冬季的主导风向，利用夏季的通风。建筑的主朝向宜选择本地最佳朝向或接近最佳朝向。

3 建筑节能的个体设计

建筑的节能设计除了外部环境外，还应做好内部设计。因为一个完整的节能设计的建筑物是良好的整体设计与完善的个体设计的结合，否则能源利用后就不能持久，容易散失过快，就达不到节能设计的标准。这在众多的实验和研究中也证明了这一点。而要做好建筑的个体节能设计，应考虑好以下几个方面：

3.1 建筑的体型系数、窗墙比要恰当

建筑的体型系数 (表面积与体积的比)对建筑的节能影响较大，一个良好的节能建筑应有一个合理的体型系数。根据我国目前的节能目标，经研究表明条形建筑其体形系数不应超过0.35，点式建筑其体形系数不应超过0.40。若在设计中能满足此要求，则单位建筑面积对应的外表面积就较小，外围护结构的传热损失也较少。

窗墙比与建筑的体型系数类似，窗墙比越大则散热量越大。按我国目前的节能标准要求：南向开窗约35%，东西向为30%，北向为20%。

3.2 合理的空间组织

合理的空间组织是指在满足建筑功能的要求的前提下，对建筑平面进行竖向、横向的合理分隔，以改善室内的保温、通风、采光等环境，达到节能、舒适的目的。合理空间组织可有效利用绿色能源，减少资源的浪费。合理的空间组织的措施有：

3.2.1 寒冷地区将活动频率较少的功能区设置于北面，形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”，以保证使用频率较高的功能区有舒适的温度。

3.2.2 干热和暖湿地域中，可采用内庭院的设计。内庭院利用热冷空气比重：不同的原理可成为建筑中的“蓄冷的水库”。

除了以上方法外，另外还可很多方法可供利用。如利用建筑体形：“正金字塔”对付夏日区、“倒金字塔”对付冬季区等等。

3.3 合适的建筑材料

建筑材料选择的是否合适对建筑的节能有较大影响。如加气混凝土的导热系数为0.24～0.35W/m·K，而轻集料混凝土空心砌块的导热系数为1.28W/m·K，两者差异较大，因此，我们在选择材料时应对其充分了解，才能用好建筑材料。除此之外我们还应掌握现在比较常用的材料的种类，如外墙外保温材料(膨胀聚苯板、胶粉聚苯颗粒等)；墙体材料(砖、砌块、板材等)；门窗材料(中空玻璃、塑料门窗等)等等。

3.4 良好的构造设计

此处所提的建筑各部分的构造设计是在满足作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过对屋顶、楼板、墙体、门窗等进一步设计，以满足建筑在创造舒适的室内环境的同时符合建筑的节能的要求。

此类的构造方法很多，需要我们不断的积累和创造。例如在屋顶或中庭的采光顶中，采用双层玻璃顶形成“呼吸外壁”，使之既能采光，又能导入自然风，降低环境因素的影响；在建筑外墙设计中可采用蓄热墙、夹心墙、捕风墙、光电复合墙等设计，减少能耗、利用环境；在楼板层的设计中，可利用楼板的结构空间和吊顶空间，将循环水管布置其中，夏天可用冷水降低室温，冬天可用热水取暖；还可将吊项设计成折线形，利用其反光的原理充分利用自然光。

4 结束语

通过对建筑节能设计方法的探讨，总结出在设计中应从规划、设计、构造、园林绿化等方面充分合理地利用城镇当地的气候资源，寻求人、建筑、环境与经济、节能之间的最佳结合，提高建筑的整体效益。我国的建筑节能有着巨大的潜力，只要认真扎实地做好节能设计工作，就可以有效地降低建筑耗能量，为中国建筑业、能源业做出贡献。

[1]公共建筑节能设计标准（GB50189）.2005.