浅谈建筑节能设计在实践中的应用

郝佳 李楠

摘要： 结合具体工程项目，介绍建筑节能设计的方法。重点说明建筑各部分节能设计的方法以及在实际工程中的体现 ，从而优化建筑节能设计，达到节约能源的目的。

关键词 ：建筑体形；建筑朝向；平面布置；建筑墙体

引言：建筑节能是指合理地使用、有效地利用能源，以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗，以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。现在建筑物的节能越来越受到重视，也越来越要求严格，在工作过程中，我积累了一些实际工程经验，并以我设计的世博家园5号楼做一些总结介绍。

一、节能设计简介：

在建筑设计中，秉承节能设计的理念，应用建筑节能设计的方法设计节能的建筑，是设计者必不可少的手段，其中建筑围护结构的节能设计是重中之重。建筑围护结构由窗、墙、屋面和门等构成，是控制建筑能耗的最重要因素。建筑节能设计一般可从以下几方面考虑： 1. 建筑体形 在建筑设计中，应对建筑的体形以及建筑群体组合进行合理地设计，以适应不同的气候环境。在同等条件下，体型系数越大，单位面积散热量越大，能耗也就越大。一般建筑物的外形越简单，建筑物体形系数越小，热量交换量亦越少，建筑节能的效果就更好。

2. 建筑物的朝向 建筑物的朝向和间距會对建筑物内部采光、得热产生很大影响，因此建筑布局应考虑朝向与节能的因素。坐北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒，降低日射影响，若同时配合以遮阳隔热，效果将更加显著。因此，在设计中根据日照和太阳入射角确定建筑朝向范围后，可进一步根据季风主导方向进行调节，选取合理的朝向，以获得良好的夏季穿堂风，并尽量利用建筑的体形变化做到多利用天然能源。 3. 建筑物的平面布置 建筑平面的巧妙布局常能获得较好的节能效果。在住宅平面设计中，夏季穿堂风和全明房是建筑物节能的关键因素。如将电梯、楼梯、管道井、机房等布置在建筑物的北侧，中间做一个内天井，利于节能；恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用，通过建筑物门窗的合理设置，形成通风口，组织并诱导自然通风，既起到节能作用又克服了空调室内空气品质差的缺点。 4. 建筑物的门窗 建筑物的外门和外窗是冬季冷风侵入、夏季阳光入射的主要通道，其能耗占建筑物总能耗的比例较大。因此，在保证日照、采光、通风、观景等要求的条件下，尽量减小建筑物外门窗洞口的面积，是节能设计中应遵循的原则，采用目前流行的大型落地窗的设计应慎重。

窗户最好采用钢塑复合窗和断桥铝合金窗，这样可避免金属窗产生的冷桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。同时，外窗框靠墙部位的缝隙，应采用高效保温材料填堵，不得采用普通水泥砂浆补缝。窗框四周与抹灰层之间的缝隙，宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封，避免不同材料界面开裂影响窗户的热工性能。 户门可采用木框夹板门或蜂窝夹板门，户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能。

5. 建筑物的墙体 墙体是外围护结构的主体，可采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块墙体，也可采用复合墙体的形式，如内保温复合墙体、外保温复合墙体，夹芯复合墙体等。外墙内保温的做法不能很好的解决建筑热桥的问题，同时房间内部使用和改造都受到很大的限制，故很少使用；外墙外保温技术，是业界内公认的一种效果很好的做法。他的优点是技术成熟，产品寿命较长，也可使外墙的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性。外墙外保温是在主体墙结构外侧用粘接材料固定一层保温材料，在保温材料的外侧用玻璃纤维网加强并涂刷粘结胶浆。随着外墙外保温形式的不断完善与发展，目前主要有聚苯板薄抹灰外墙保温，聚苯板现浇混凝土外墙保温、聚苯颗粒浆料外墙保温等几种墙体外保温技术。但他的缺点是在高层建筑中有安全隐患，外墙面砖的做法受到限制。 6. 建筑物的屋顶 受阳光照射的建筑物屋顶，表面温度比其他围护结构高得多。对此，除必须考虑采用高效保温材料作为屋面的保温层措施以外，还可从建筑设计角度考虑，在顶层设置通风隔热层或将顶层作为设备间等，形成二次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面还可以采用倒置式、绿化、蓄水、浅色坡屋面等方法进行节能。

二．实例阐述建筑各部位节能设计

以我做过的世博家园5号楼为例：

该工程位于沈阳市大东区，占地面积1770平米，总建筑面积为43880平米，地下建筑面积为2040平米，高度为79.8米，为双子座。下面五层功能为办公和商业网点，上面二十层为住宅。所以在节能计算时分公建和居住建筑两部分。

该工程外表面积8542.80平米，体积为41717.26平米，体型系数为0.13。

第一：办公楼和商业网点节能的有关计算：

在公建里，沈阳市属于严寒地区1区B2区，该工程为乙类建筑，体形系数0.13＜0.3。

1. 外墙：K≤0.47W/m2.k

构造为：200厚的承重空心砖，80厚的聚苯板保温，内外共40厚的水泥砂浆层，R=0.11+0.04+0.2/0.58+0.08/0.05+0.04/0.93=2.137

K=1/R=0.467,小于0.47，满足规范要求。

2.外门：K≤2.6W/m2.k

3.外窗：

南墙面积：1136平米 南窗面积：468平米窗墙比：0.41，

规范要求K≤2.1W/m2.k

北墙面积：703平米 北窗面积：402平米窗墙比：0.57，

规范要求K≤1.8W/m2.k

东墙面积：542平米 东窗面积：172平米窗墙比：0.32，

规范要求K≤2.5W/m2.k

西墙面积：520平米 西窗面积：194平米窗墙比：0.37，

规范要求K≤2.5W/m2.k

本设计选用6中透光Low-E+12空气+6透明的中空玻璃塑钢窗，其传热系数为1.8 W/m2.k，满足上述各向窗户传热系数限值的要求。

4．不采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板：K≤0.8W/m2.k

构造为：为200厚的承重空心砖，内贴50厚的苯板，内外抹40厚的水泥砂浆，经计算K=0.72，满足规范要求。

5.周边地面：R≥2.0m2.k /W

构造为：1350的素土夯实层，150厚的混凝土垫层，70厚的苯板保温层，4厚的防水卷材层，1500的筏板基础，50厚的稀释混凝土面层，经过计算其热阻

R=1.1/1.16+0.15/1.51+0.06/0.05+0.004/0.17+1.2/1.74+0.05/1.51=2.996,满足规范要求。

经过详细计算，下面公建性质的办公及商业网点均满足节能要求。

第二：住宅节能的有关计算：

在居住建筑里，沈阳市属于严寒地区1区C区，体形系数0.13＜0.24

南墙面积：1864平米 南窗面积：882平米窗墙比：0.47，

规范要求窗墙比≤0.40

北墙面积：1974平米 北窗面积：302平米窗墙比：0.15，

规范要求要求窗墙比≤0.25

东墙面积：1988平米 东窗面积：642平米窗墙比：0.32，

规范要求窗墙比≤0.30

西墙面积：795平米 西窗面积：144平米窗墙比：0.32

规范要求窗墙比≤0.30

窗墙面积比都不符合规范要求，所以需要计算耗热量指标。

1.屋面传热系数限值：K≤0.40W/m2.k   构造为：120厚的混凝土屋面板，120厚的聚苯板保温，最薄处30厚的炉渣找坡，内外有40厚的水泥砂浆，6厚的防水卷材，

R=0.11+0.04+0.12/1.74+0.12/0.05+0.04/0.93+0.03/0.29+0.006/0.17=2.8 K=1/R=0.36，满足规范要求

2.外墙：K≤0.50W/m2.k

构造为：200厚的承重空心砖，80厚的聚苯板保温，内外共40厚的水泥砂浆层，R=0.11+0.04+0.2/0.58+0.08/0.05+0.04/0.93=2.137

K=1/R=0.467,小于0.47，满足规范要求。

2.户门：K≤1.5W/m2.k

3.外窗：

南窗墙比：0.47，规范要求K≤2.1W/m2.k

北窗墙比：0.15，规范要求K≤2.8W/m2.

东窗墙比：0.32， 规范要求K≤2.3W/m2.k

西窗墙比：0.32， 规范要求K≤2.3W/m2.k

本设计选用5中透光Low-E+9空气+5透明的中空玻璃塑钢窗，其传热系数为2 W/m2.k，满足上述各向窗户传热系数限值的要求。

4．不采暖房間与采暖房间的隔墙或楼板：K≤0.8W/m2.k

构造为：为200厚的承重空心砖，内贴50厚的苯板，内外抹40厚的水泥砂浆，经计算K=0.72，满足规范要求。

由于窗墙比不满足节能规范要求，故需要计算耗热量指标计算。

经计算，维护结构传热量指标qH.T=[(ti-te) ∑（ζi ·Ki·Fi）]/A0=

21.7*6749.97/14840=9.87 W/m2

空气渗透耗热量qINF= 2.41V0/A0=6.77 W/m2

建筑物耗热量qH=qH.T+qINF- qI.H= qH.T+qINF- 3.8= 12.84(W/M2)＜15 W/M2

所以，由最后结果可以判定该建筑物符合规范。

如果设计的居住建筑的体形系数、窗墙比、维护结构的传热系数等各项指标均符合规范相应的规定的话，就可以直接判定设计建筑为节能建筑设计，当有任一项不符合时，须进行采暖耗热量指标，只要这项符合也判定该设计建筑为节能建筑。

如果设计的公共建筑的体形系数、窗墙比、屋顶透明部分面积与屋顶面积的比值，维护结构的传热系数等各项指标均符合规范相应的规定的话，则该设计建筑为节能建筑设计，当有任一项不符合时，须使用维护结构热工性能权衡判断法，判定维护结构的总体热工性能是否符合规范规定的节能要求。

三、结束语：    除了上面说提到的各个方面值得注意外，节能设计还应考虑采暖供热，应充分利用再生能源。城市集中供热应以热电厂余热、区域锅炉房等为主要热源。在新能源和可再生能源大家族中，地热是目前最现实和最具竞争力的能源之一，采用地源热泵技术利用地热资源可以冬季采暖，夏季制冷，节能效果十分理想。

目前节能热正在不断地升温，世界性的建筑节能高潮正在现代新技术的基础上兴起。节约能源、提高能源利用率已成为各行各业在谋求提高劳动生产率的同时所追求的另一个目标。我国作为世界能耗大国，对于发展可持续发展的生态建筑，减少建筑能耗更是刻不容缓。作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对建筑进行优化节能设计，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，从而实现节约能源，减少能源消耗，为建设节约型社会作出应有的贡献，希望我的浅见能获得大家的认同。也希望大家都能做好节能设计。

参考文献：全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇

JGJ 144-2004 外墙外保温工程技术规程

DB21/T1477-2006 J10923-2007公共建筑节能设计标准

JGJ26-95 民用建筑节能设计标准

作者简介：郝佳（1982.1.19-）男，2006年7月毕业于沈阳建筑大学建筑学专业，现就职于中国建筑东北设计研究院有限公司第五设计所，主要从事建筑设计工作

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。