设计中的建筑节能技术措施

李玲

（重庆展图建筑设计院，重庆400012）

设计中的建筑节能技术措施

李玲

（重庆展图建筑设计院，重庆400012）

该文论述了建筑节能设计中的技术措施。在设计中通过节能技术措施，引入绿色天然的环保能源，减少对不可再生资源的损耗，以求实现建筑节能和可持续发展。

建筑节能；建筑设计；技术措施；能耗；气候因素；围护结构

0 引言

随着技术的进步，在各类建筑物内，针对四季气候变化而采用了各种人工设备，以实现舒适的室内冷热环境。而实现较宜人的室内环境的代价是，大量能源的损耗。这一能源损耗可从建筑设计的源头进行规范化治理。如果设计之初，即充分考虑未来建筑使用的节能问题，无疑可以实现生态环保，节约大量能源。这就是本文探讨的如何降低在总能耗中占的1/3以上的建筑能耗——建筑节能设计。

建筑节能设计就是充分利用建筑设计中的节能措施，充分利用自然能源，创造出良好的室内气候条件，降低不可再生能源的消耗，以实现生态可持续的现代生活。

1 影响建筑节能设计的气候因素

建筑节能设计是根据不同地域的气候特征，在不依赖耗能设备的前提下，通过技术措施将建筑节能理念天然地赋予建筑物，具体包括对建筑形式、构造采取节能设计，布局不同的建筑形态空间，以改善建筑环境，实现微气候建筑，即适应气候的地域节能技术。建筑设计时，要考虑冬季的保温策略。而保温就是尽可能多地摄取天然能源得到温度，并尽量减少散热；夏季的散热就是尽可能地损失热量，依靠天然能来降温。

建筑节能设计，可从建筑朝向、保温隔热层、空间构成、门窗保温隔热、围护结构节能等节能技术设计入手。首先分析本地域的气候特点，选取利于节能的朝向的建筑，结合建筑外立面，以保证室内采光通风为前提，设遮阳层以尽可能有效地阻止热辐射。同时全面解读地域气候的季节差异，因地因时改善建筑局部气候，消除或减少负面作用。再者采用建筑节能技术，设计建造出环保节能的建筑。

2 建筑设计中的节能设计

建筑节能设计就是为了减少外界对建筑的影响，为适应气候特征而在建筑设计中采取的适应性与空间形态相关的措施。

2.1 建筑物体形系数

应合理控制体形系数。建筑物体的外围面积愈大，建筑物体形系数愈大，其传热量也就愈大，能量损失就愈大，系数相反则反之。建筑节能设计应着力减小建筑物体形系数。

在建筑物的节能设计中，布局应尽量平整规则，减少不规则平面的多处起伏，从而减少影响体形系数的因素。例如建筑的总体布局在考虑应对高温的隔热时，建筑物在布局上尽量开阔通透，门窗洞口深而大，从而有助于自然采光通风。同时引导对流，并设遮阳板等减少热辐射。

2.2 建筑朝向和布局

应保证合理的整体规划布局。建筑朝向应尽可能选择南北向，避免东西向。在具体条件下，建筑物应依照地形合理布置其朝向，以利于利用自然能保温隔热，减少后期能源损耗。

在建筑设计中更还应考虑内部空间的组织与划分。节能设计时利用穿堂风能有效减少制冷设备的使用；而避开北寒风的直入有利保暖。在此，节能设计就是要将日照、采暖、隔热等条件全面协调，尽量布置好建筑朝向，并保证整体布局的合理。

3 建筑节能设计的技术措施

建筑节能设计的技术措施，包括合理设计整体布局，对建筑物的墙、门窗、屋顶等进行合理安排，同时考虑朝向、建筑日照、保温隔热、通风等，从而实现降低能耗的宗旨，创建局部小气候。

3.1 围护结构的节能

围护结构的传热耗热量占建筑物总耗热量的60%以上。墙体节能主要是降低墙体传热系数值。设计时应选择合适的围护材料来降低围护结构的传热系数。同时，应在外围护结构设隔热层减少传热系数，阻挡室外热能侵入室内，将热能隔离在建筑外围，建筑内外因此而产生较大温差，可以由内而外散热。增大建筑外表的反射有利于减少传向室内的热量。目前节能墙体主要有四种，即单一材料外墙、保温夹心复合墙、外墙内保温和外墙外保温。

3.1.1 外保温技术就是将保温隔热的材料从外墙外侧与墙体复合，使室内气候环境有所改善。主要技术特点为，采用复合自保温和外保温墙体，能对建筑主体起到保护作用，减少散热，从而使室内温度趋于稳定。

砌体等围护结构有较大热容量，即便室内温度变化，其变化也较为缓慢，并储存大量热能，利于冬季节能。反之，外保温能保护主体墙，阻挡外界热辐射向室内传递，维持室内原温度，砌体围护结构能减少冷热设备使用，通过建筑节能达到冬暖夏凉。

3.1.2 保温隔热材料设计原理及技术

保温隔热系统结构为基层处理-保温隔热层-抗裂保护层-饰面层。以聚苯为主要原材料的保温隔热材料主要有聚苯板、聚苯复合材料、聚苯乙烯颗粒等，其中聚苯板应用广泛。但聚苯板不适合外形不规则的建筑部位保温，粘结聚苯板之间易开裂处，将聚苯乙烯颗粒与胶粉料混合制成的不定型涂抹式保温隔热材料可以提高聚苯板与罩面砂浆亲和力。另外还有胶粉聚苯颗粒保温隔热灰浆。

保温隔热层厚度设计：用材料层厚度、导热系数和蓄热系数的测定值，计算得到该保温隔热材料与其他主体建筑配合使用形成的围护结构热阻R、热惰性指标D、传热系数K以及达到节能目标时墙体的最小厚度的值，使墙体结构、围护结构等能达到节能目标。

3.1.3 外墙保温技术

（1）外保温：一般多为外挂式保温，主要有岩棉、EPS板，玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板、陶粒混凝土复合聚苯板、钢丝网夹芯墙板等。硬泡聚氨酯外保温，聚苯板最为物美价廉。

（2）聚苯板与墙体一次浇筑成型。现浇混凝土复合EPS钢丝网板外保温。

（3）聚苯颗粒、胶粉EPS颗粒等保温料浆外墙保温。

（4）复合夹芯板可以用珍珠岩、木渣、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料等材料做成保温层。

（5）保温砌块和预制保温板，XPS板外保温。

3.1.4 外墙保温技术及节能材料

目前新型建筑墙体主要有：（1）非粘土烧结多孔砖、烧结页岩砖等；（2）普通混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等；（3）各类板材、纤维水泥多孔板、加气混凝土板、钢丝网水泥夹芯板、石膏墙板、复合夹芯板等；（4）利用废渣废料做成的保温墙体；（5）现浇混凝土及预制板墙体；（6）各类幕墙、钢结构等。

3.1.5 内保温技术

外墙结构的内部加做保温层就是内保温，内保温操作方便，技术成熟，但增大内体积，应用时间长，不方便墙面装修，易脱落裂缝，保温不如外保温效果好。一般有聚苯板、石膏聚苯保温板、水泥聚苯保温板、抹聚苯颗粒保温料浆等。

3.2 门窗节能

外墙门窗因为损失的能量较大，是节能设计的重点。节能的重要措施之一就是通过节能设计技术，加强门窗的保温隔热性能，使门窗由于物理性能辐射、对流、传导等而减少的能量降低到最少。

3.2.1 节能合理的窗墙面积比

做好门窗的节能设计，综合考虑门窗朝向和窗墙面积比。门窗会损失比外墙更多的能耗，外墙的保温隔热效果强于玻璃窗，外窗的散热约为外围护结构的整体散热40%左右，窗墙面积比越大，使对流、传导的能耗加大，是建筑节能的薄弱环节，对窗墙比控制尤为重要，因此尽量减少窗墙比。在建筑节能设计中根据建筑造型、采光通风、气候特征等因素，综合考虑既通风又保温，选择适当的窗墙面积比。

3.2.2 玻璃门窗的隔热保温与遮阳

合理选用节能玻璃，控制通过门窗的辐射传热。

设计中加强玻璃门窗保温隔热的措施如下。

（1）尽量使用带中空层的，防辐射的玻璃，及新型隔热的材料，气密性是窗与墙、窗与窗必须达到的节能设计指标。

（2）遮阳层有助于实现有效隔热。根据太阳的不同高度角来制定有效的利用阳光和遮阳措施。外遮阳主要有水平遮阳和垂直遮阳，内遮阳主要为活动遮阳、卷帘和百页等。活动百叶能随不同阳光变移，自动控制升缩，是能通风采光的绿色节能措施。

（3）发挥中空玻璃间隔层气体性能。选择优化节能窗框材料，提高窗框密封性能。使用带空气层的双层窗，既自然通风采光，又能有效阻挡阳光进入室内，反射及隔热玻窗也起到节能作用。在合理价格内若在空气层间填充反光材料会达到更好效果。

3.3 屋顶节能

屋面是节能设计的重点。主要是隔热保温，屋面因受阳光直射，其温度往往高于室内，而散热也大于围护结构，需通过节能措施达到保温隔热。一般有以下5种。

（1）种植屋面，通过植物等覆盖屋面，起保温隔热层作用，是绿色生态节能环保屋面。

（2）蓄水屋面，通过水的储热散热功能，阻挡热能少从屋面到达室内，起到降温作用。

（3）架空屋面，就像空气层，同样起到隔热作用。

（4）倒铺屋面，将通常内层的保温层置放在屋面外表层，屋面吸收的热量减少。

（5）屋面遮阳，一般用外遮阳板、挑板构架、活动百页、棚架等，来实现阻挡太阳光减少热照射的作用。

3.4 自然通风

通风中最好的散热办法就是形成自然的风流，利用建筑本身布局（如朝向、门窗对流等）达到穿堂风效果。另外根据热气流向上的原理，设上下一进一出的风口，形成热循环，通过热压达到自然风在建筑中流通。两种方法同时使用效果更好。一些建筑中设置的风井，就能利用风压达到自然通风的作用。

3.5 新能源在建筑中的应用

从环境控制技术入手，合理将太阳能、地热、风能等新型能源加以配合建筑节能技术，将会有更好的发展前景。

3.5.1 太阳能应用

太阳能是一种自然环保的生态能源，且能无偿获取，不断再生，可以大量广泛被应用的新能源。太阳能系统一般分3种：

（1）依靠太阳能集热等设备被动获取热能的系统；

（2）依靠泵等小型设备主动转换而获得的能源系统；

（3）光伏电池板能在获取太阳能后转换成电能的系统；3.5.2地热的应用

地热是生态环保的资源，取之不尽，用之不竭。利用设备及技术手段，通过地源热泵技术设计可以将地热能源置换到建筑内部，冬暖夏凉，循环使用。

地源系统主要有：土壤源系统、地下水系统、地表水系统等。

地源热泵技术如能与太阳能等其它环保能源一起使用，更能发挥生态能源优势，创造出更生态而环保的节能建筑。

4 建筑实例

在以往的设计中，很多建筑都使用了上述的一些节能设计，包括外墙保温、屋面保温、带空气层玻璃等。如：重庆北碚区B33地块项目中，规定性指标未全部满足《重庆市工程建设标准-居住建筑节能65%设计标准》DBJ50-071-2010的要求（表1，图1）。

表1 重庆北碚区B33地块各项指标

图1 重庆北碚区B33地块节能建筑效果图

5 结束语

建筑节能研究的目标是实现建筑的可持续发展。建筑设计中采取节能新技术措施，在墙体、门窗、屋面等方面应利用自然资源，做好节能设计，利用好太阳能、风能、地能等自然能。根据不同地区特征，积极采用新型建筑墙体材料，考虑长远的社会和经济效益全面进行综合经济分析。选择合理建筑体系，降低可再生能源的利用成本，以实现建筑节能和可持续发展。

责任编辑：孙苏，李红

Technological Measures in Building Energy Efficiency Design

Technological measures in building energy efficiency design are elaborated.Green energy is introduced in the design to reduce the consumption of non-renewable resource and to achieve building energy efficiency and sustainable development.

building energy efficiency;building design;technological measures;energy consumption;climate factor;retaining structure

TU201.5

A

1671-9107（2013）08-0025-03

2012-10-31

李玲（1974-），女，重庆人，研究生，工程师，主要从事建筑设计及技术管理工作。

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.08.025