建筑节能设计探讨

张宇 冯静

摘要：当今，关注生态环境、维护生态平衡已经成为全球性的话题，能源节约已成为时代的呼声。建筑业作为能耗大户，对于能源和生态环境的保护更是责无旁贷。建设节约型社会，走可持续发展道路关系人类生存和长远发展，建筑节能势在必行。在建筑设计阶段纳入对节能的考虑，能够有效减少建筑长期使用中的能源消耗，对实现建筑全面节能战略具有重大意义。本文从建筑节能设计的重要性出发，针对建筑节能设计的有效应用进行讨论。

关键词：建筑；节能设计 ； 人性化设计；可持续发展

Abstract: the considerations of design stage into the energy-saving, can effectively reduce energy consumption in long-term use of the building, it is of great significance to building comprehensive energy strategy. This paper writes start from the importance of building energy efficiency design, and discusses the effective application of building energy efficiency design.Key words: architecture; energy-saving design; user-friendly design; sustainable development

中图分类号：TU201.5文献标识码： A 文章编号：

1中国建筑能耗基本情况

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的l/4居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展。需要大量的建造和运行使用能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能。

我国节能工作与发达国家相比起步较晚，能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4—5倍，屋顶为2.5—5.5倍，外窗为1.5—2.2倍；门窗透气性为3—6倍，总耗能是3—4倍。如果听任高耗能建筑大行其道，建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度，国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求，从而不得不组织大规模的旧房节能改造，将耗费更多的人力、物力。

2 建筑节能的重要性

建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。所谓建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。建筑节能在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。

2.1建筑节能是经济发展的需要

能源是人类生存与发展的重要基础，经济的发展依赖于能源的发展。当今能源问题已经成为全世界共同关注的问题，能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产，建筑施工直到建筑物的使用无时不在消耗着能源，随着我国城市化建设进程的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅上升，已达全社会能源消耗量的32％，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13％，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45％。因此，在建筑中推广节能技术势在必行。

2.2建筑节能是环境保护的需要

我们现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质(二氧化碳、硫、氮氧化合物等)，是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。因此提倡建筑节能，减少污染物的排放也是改善生存环境，提高生活质量的一种有效的方法。

2.3建筑节能是提高人民生活水平的需要

随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高，人们追求更加舒适的建筑生活环境。冬季采暖，夏季空调都需要能源的供应。而在当前能源十分紧张的状况下，节约建筑能耗就显得尤为重要了。建筑节能设计是建立在满足合理的舒适要求前提下，通过技术减少建筑能耗，提高能源的使用效率，满足建筑节能的要求。

3 建筑节能设计的应用

3.1建筑材料方面的设计体现

（1）新型玻璃保温窗户的设计与应用

随着科技的进步，设计师在进行建筑窗户保温设计时，有了更多选择。例如，使用防紫外线胶片制作的光学变色玻璃，可以阻挡98％以上的紫外线。电子玻璃则可以自动改变照射到它表面的光的强度和透明度。

如表l，在实际设计中，设计师可以采用增加建筑窗户的防紫外线光学变色玻璃层数的方法，在内外层玻璃之间形成密闭的空气层，这样做可以很大程度地改善窗户的保温效能。

表l双层光学玻璃保温性能分级表

（2）阳光照明技术的设计与应用

建筑在设计时必须引入足够量的天然光，这是考虑人体健康等原因的需要。当建筑物进深较大时，仅靠建筑侧窗的采光量不能很好地滿足内部采光要求，这就要通过一定的技术手段把太阳光引入到建筑内部。采光搁板主要是为解决大进深建筑内部的采光而设计的，它从某种意义上满足了建筑需要引入足够量的天然光的这一需求。

如图1，采光搁板一般由棱镜或反射板组成，它的入射口起聚光的作用。采光搁板一般设在窗的顶部，与它相连的传输管道截面为矩形或梯形，内表面具有高反射性的反射膜，这一部分一般情况下设置在房间吊顶的内部，尺寸大小可与管线、结构等相配合。采光搁板使建筑窗体附近的照度进一步增加，从而有效地提高了建筑内部的照明度以及光线的均匀度，是建筑节能优化设计中的典例。

图1 采光搁板工作原理示意图

3.2建筑构造方面的设计体现

建筑各部位的节能构造设计，主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时，通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计，充分利用建筑外部气候环境条件，达到节能和改善室内微气候环境的效果。

（1）屋顶的节能设计

屋顶的保温、隔热是围护结构节能的重点之一。在寒冷的地区屋顶设保温层，以阻止室内热量散失；在炎热的地区屋顶设置隔热降温层以阻止太阳的辐射热传至室内；而在冬冷夏热地区(黄河至长江流域)，建筑节能则要冬、夏兼顾。保温常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料用作保温，如膨胀珍珠岩、玻璃棉等(此为正铺法)；也可在屋面防水层以上设置聚苯乙烯泡沫(此为倒铺法)。

屋顶隔热降温的方法有：架空通风、屋顶蓄水或定时喷水、屋顶绿化等。以上做法都能不同程度地满足屋顶节能的要求，但目前最受推崇的是利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望，如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。

（2）楼板层的节能设计

主要是利用其结构中空空间，以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中，夏季可以利用冷水循环降低室内温度，冬季利川热水循环取暖。

（3）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。我国以实心粘土砖为墙体材料，保温性能不能满足设计标准。多年以来，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，一般为高效保温材料的2O倍以上，由于建筑节能的需要，新型复合墙体已经出现，复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上，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，因此，发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。

（4）门窗的节能设计

门窗具有采光、通风和围护的作用，还在建筑艺术处理上起着很重要的作用。然而门窗又是最容易造成能量损失的部位，是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3。

门窗的节能设计应主要考虑：1、控制建筑不同朝向的窗墙面积比；2、设置遮阳措施，我国节能标准中规定，夏热冬暖地区、夏热冬冷地区以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑的外窗(包括透明幕墙)宜设置外部遮阳；3、根据需要合理地组织门窗的通风换气，尽量采用自然通风；4、严寒、寒冷地区建筑的外门宜设门斗或采取其它减少冷风渗透的措施，其它地区建筑外门也应采取保温隔热节能。

（5）建筑物围护结构细部的节能设计

细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要，应从以下各部位着手：1、热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施；2、外墙出挑构件及附墙部件，如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；3、窗户外侧四周墙面，应进行保温处理；4、门、窗框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵；5、门、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，影响门、窗的热工性能；6、采用全玻璃幕墙时，隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙，应填充保温材料。

4 结语

全面的建筑节能是一项系统工程。目前，国家已制定了《公共建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等行业标准，对建筑节能做出了明确的政策规定；在具体实践中还必须由设计、施工、各级监督管理部門、开发商、运行管理部门、用户等各个环节，按照国家的节能政策和节能标准的规定，全面地、严格地采取节能措施，让每一位公民真正树立起全面的建筑节能观，将建筑节能真正落到实处。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。