建筑节能设计浅析

陈朝霞

（中铁工程设计院有限公司民用分院，北京 100038）

目前，我国正积极倡导节约能源，可持续发展。建设节能型建筑将成为今后城市建设的重点发展方向，建筑节能设计也越来越引起建筑设计人员的重视。如何在建筑设计中更好地合理利用自然能源并不断提高能源利用效率，是建筑师需要探讨的课题。

1 规划与节能设计

在以往的规划设计中，设计人考虑的往往是日照间距、容积率及建筑与周边环境协调等问题，而很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在建筑单体设计阶段才有所重视，从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。

规划节能是指在规划设计中充分考虑建筑与外部环境的关系，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法；其中，规划节能对于居住建筑尤为重要。

影响居住区气候环境及建筑舒适性最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动（即风流）。因此，通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风是规划节能的主要方向。建筑朝向、建筑间距、建筑群体规划布局和建筑体型系数将是规划节能设计的重点。

（1）建筑的日照和主要朝向选择的原则是夏季能利用主导风向自然通风并防止太阳辐射（我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜），冬季能获得足够的日照并避开主导风向，综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素，合理安排群体布局和建筑朝向。

（2）建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物之间的间距有利于居住区内的空气流动，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。

（3）建筑群体的规划布局应充分考虑建筑群整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风。建筑群规划应确保“风道”的通畅；建筑物的排布应遵循南小北大、南低北高的原则，可以最大限度地满足夏季自然风的穿越和冬季北面高大建筑物阻挡寒冷的西北风的侵袭，较好的适应气候的变化。

（4）合理控制体型系数。体形系数指建筑物与室外大气接触的外表面积和其所包围的体积之比值。单位建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考虑节能设计中，建筑平面外形设计不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多而提高体形系数，增加能耗。

2 建筑单体细部构造与节能设计

在建筑物的能耗中，外墙占50%，门窗占30%～40%，屋面占10%～20%，因此，建筑物单体的节能构造设计，主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过对各部位（如墙体、门窗、屋面）的造型、结构、材料等加以进一步设计研究如何降低能耗，以达到节能和改善室内微气候环境的效果。

2.1 外墙体的节能设计

墙体是建筑外围护结构的主体，其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。多年来，我国建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大，已不能满足建筑节能的需求，新型复合墙体应运而生。复合墙体主要通过在墙体主体结构的基础上，增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，我国要达到节能50%的要求，除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外，使用复合墙体将是大势所趋。墙体保温包括内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等；内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大，国内已开始限制使用，外保温复合墙体由于受室外温度波动影响小，有利于主体结构保护和避免冷（热）桥的产生，因而外墙外保温的效果明显高于内保温。因此，在节能的前提下，应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。

2.2 门窗的节能设计

外墙玻璃门窗是阻挡夏季太阳辐射热进入室内和冬季室内热量散失的最薄弱环节，其能耗是同面积墙体的4倍、屋顶的5倍，对建筑能耗影响较大。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，采用适当的窗墙面积比；提高外门窗的气密性，减少冷风渗透量；增加外门窗遮阳设计，减少太阳能辐射热；提高外门窗整体传热系数，减少传热量。

门窗的节能措施有：①控制建筑不同朝向的窗墙面积比，尽量减小住宅外门窗洞口的面积。②提高门窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。③改善门窗的保温性能，增加热工性能。如选用多层中空或低辐射玻璃和经断桥处理的门窗型材，同时加强窗间墙、框扇间的接缝气密性设计。④严寒、寒冷地区建筑的外门宜设门斗或采取其他减少冷风渗透的措施，其他地区建筑外门也应采取保温隔热节能措施。⑤增加外门窗的遮阳设计（采用百叶窗帘、遮阳板），防止夏季太阳辐射热透过玻璃门窗直接进入室内而耗能。⑥根据需要合理地组织门窗的通风换气（加大可开启窗扇的面积），尽量采用自然通风。

2.3 屋面的节能设计

屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分，夏季屋面日照时间长，太阳辐射强度大，屋顶外表面温度最高达到60～80 ℃，顶层室内温度受其影响会提高2～4 ℃；在冬季，屋顶对外散失热量，又增加了室内的空调热负荷，因此屋面的节能设计必不可少。屋面的节能措施有：①采用坡屋顶或架空隔热屋面来提高屋面保温隔热性能；②采用高效保温材料作为屋面的保温层来提高屋面的保温隔热性能；③除采用倒置式屋顶面设计外，还可采用保温隔热屋面（如蓄水屋面、种植屋面）；④采用屋面遮阳措施（如遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘板等），有效遮挡太阳直接辐射屋顶，同时也能结合立面造型，创造出有个性的建筑形象。

屋面节能措施应注意以下几点：①屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；②屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。

3 结束语

建筑节能关系到国家资源战略、可持续发展和环境保护，是建筑业一项重要、紧迫而又艰苦的任务，应引起广大建筑设计人员的重视，尤其是北方地区能耗较大，推广和使用节能建筑必将产生较好的经济效益和社会效益。

建筑节能是一项复杂的系统工程，实施过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节。作为建筑设计人员，在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件，因地制宜，就地取材，合理利用；应将建筑功能与艺术和技术更好地结合，使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则，努力创造低成本、高效率的节能建筑。