试论建筑设计与建筑节能

王琼瑆 朱晓姣

【摘 要】当前不少地方建筑设计追求奢华成风，不考虑规划建筑的自然地理环境与实际情况，大量使用远距离的高档原料（包括进口原料），造成建筑能源和建筑材料的浪费，导致了建筑能耗的成倍增长。建筑节能正是针对这一现象所提出的设计理念，本文介绍了节能建筑设计的现状，并从节能建筑设计原则和方法角度论述了建筑设计与建筑节能。

【关键词】建筑设计；建筑节能；设计原则；绿化

前言

节能建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的全生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量的建筑。节能建筑设计是以降低能耗为目标的设计，设计过程中主要通过空间的合理布置、构造及围护结构设计、采光设计、日照设计、暖通节能、扩大绿化等综合措施实现节能，为人们创造良好的居住与工作环境。

一、节能建筑设计原则

1、节约能源

对自然材料的使用以不破坏自然环境为宜，采用新型环保材料和可循环利用的材料；按“环境承载容量”的原则建立建筑过程的“共同体”；实用、耐久、抗老化，将近期建设与长久使用有机结合；运用传统的“低”技术手段是实现节能降耗的重要途径；运用现代科技技术手段实现建筑人工空间环境和使用条件的改善是现代建筑设计不可缺少的方法。

2、回归自然

绿色建筑外部要强调与周边环境相融合，和谐一致、动静互补，做到保护自然生态环境。舒适和健康的生活环境：建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。室内空气清新，温、湿度适当，使居住者感觉良好，身心健康。

3、注建筑的全寿命周期

建筑从最初的规划设计到随后的建造、运行、改造及至最终拆除，形成了一个全寿命周期。若考虑到建筑的构成材料，这一周期还应前溯至原材料的开采、运输和加工过程，向后追溯到建筑废弃、拆毁后的垃圾处理等全过程。关注建筑的全寿命周期就意味着，不仅要在规划设计阶段充分考虑并利用环境因素，还要确保施工过程对环境的影响降至最低，且在运行阶段能为人们提供健康、舒适、低耗、无害的空间，并将拆除过程对环境的危害降到最低。

4、不照搬盲从

节能建筑应该着重强调的是要因地制宜，从实际出发，不能照搬盲从。我国的节能建筑设计存在一种很普遍的现象。很多设计者喜欢照搬西方的现成设计，认为西方的就是好的。殊不知，西方发达国家与我国的建筑模式很不相同。节能建筑设计也应该讲究地域性特点。建筑设计应充分结合当地的气候特点及其他地域条件，最大限度地利用自然采光、自然通风、被动式集热和制冷，从而减少因采光、通风、供暖、空调所导致的能耗和污染。

二、建筑节能设计现状

（一）建筑节能设计缺乏“节能”意识

建筑节能设计缺乏“节能”意识。近年来，国家推动建筑节能工作的力度加大，相关人员对建筑节能设计的接受需要一定的过程。对于大多数的设计人员，基本上还处于应付节能审查的阶段，主动利用“节能”概念从规划和建筑方案开始进行建筑节能设计的还不多。更有甚者，往往忽略了建筑节能的设计。殊不知，设计是源头，从设计入手，采用先进的设计理念、方法和技术措施，可以降低建筑的节能投资，减少能源消耗。当然，在节能设计中，传统的、有效的节能措施例如自然通风、建筑遮阳也应被重视和采用，如果片面强调节能的高科技，不重视低成本的节能技术应用，就会造成节能昂贵的印象。而昂贵的设计在将来的施工中很可能被改变，使得最后建筑达不到建筑节能设计标准。

（二）建筑材料选用不当

以前建筑不注重材料的选择。采用传统的铝合金窗气密性，水密性均较差，而且大多选用单层平板玻璃，其保温隔热性能相当差。装饰材料选用不当，过分强调建筑物的通透性，而不顾及人的感觉与周围环境的关系，从而导致室内的保温隔热性能急剧降低；如采用封闭空间，缺少必要的开窗，导致室内空气流通不畅，而过分利用空调改善室内环境。

（三）过分强调建筑物多变的外立面造型

建筑构件截面尺寸过于琐碎以及缺少必要的构造措施，从而形成大量的“冷桥（热桥）”部位。过分强调建筑物多变的外立面造型，势必造成过多的装饰构件突出于主体结构之外，而这些游离于主体之外的界面构件，多数为传热系数高、热容小的材料。这些部分的构造措施成败，直接决定了整个建筑的节能效果。

三、建筑节能设计方法

（一）平面布局

建筑节能设计所涉及自然地理环境、规划中建筑群体的朝向、体形、间距、高低及道路网的布局，广场绿地的分布等都会影响规划区的微气候，影响建筑的日照和通风，由此影响到建筑的耗能。建筑布局优化设计要充分结合当地的自然环境因素、气候特征、建筑功能、居民行为活动特点等因素，从布局、朝向、 间距、冬季主导风向、太阳辐射及建筑外部环境构成等方面进行考虑。

到了冬季，北方的太阳日照高度角比较低，每天的有效日照时间比较短，由于日照要求，建筑的间距比较大，只要户型设计合理，通风问题就迎刃而解了。日照问题主要反映在建筑间距与朝向上，所以北方的建筑间距比较大，朝向以南向和东南向为主，布局一般比较单一，只能通过楼高来调整间距和采用点式住宅来点缀小区的手法。由于间距比较大，所以宅间环境一般比较好，绿地比例较高，容积率也较南方要小。

南方建筑考虑更多的是通风问题，由于夏天炎热，如果通风不畅是难以忍受的，虽然空调可以缓解酷暑，可是它也会带来所谓的空调病等副作用。南方由于所处的地理位置更接近赤道，太阳高度角比较大，象深圳这样的城市，太阳几乎可以达到建筑的任一个朝向上。日照间距很小，朝向基本可以不考虑，这与北方的设计理念正好相反，建筑的空间布局围合感更好，便于形成相对独立的组团，且空间布局灵活，可以布置任意朝向的住宅。但是由于宅间绿地比较小，要想做出比较大的绿地就必须牺牲一部分用地来特意设计，这需要开发商具有长远的眼光及雄厚的经济基础，并有好的买方市场相配合。这是一般开发商不想看到的，所以就出现了底层架空的手法，增加了绿地的相互联系，既解决了通风又减小了空间的压抑感。北方有些小区也采用这种手法，这似乎有些不必要，并且还带来管理与节能上的问题，除非遇到特殊的问题需要解决。

（二）建筑保温节能设计

1、严寒地区分布

根据JGJ126——2000《外墙饰面砖工程施工及验收规程》及J 23——2000附录A建筑气候区划指标规定：Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ 区日平均气温≤5℃达90天以上。这些地区地区覆盖我国北方及西部大部分土地，属于我国北方寒冷地区，是主要冬季采暖区，采暖周期长，是建筑节能重点地区。

外墙外保温系统所用材料包括：基层处理材料（基层增强剂及修补砂浆）、胶黏剂（黏聚苯板胶）、聚苯板（EPS）、抹面胶（聚合物砂浆）、耐碱玻璃纤维涂塑网格布及各种饰面材料等。

2、夏热冬暖地区

夏热冬暖地区位于我国南部，包括广东大部、广西大部、福建南部、海南以及香港、澳门与台湾。夏热冬暖地区气候炎热，除少数天气较为寒冷外基本可以不用采暖。其独特的气候特点，决定了建筑维护结构以防热、遮阳为主。《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）

规定，夏热冬暖地区外墙K≤1.5W/（m2·K），屋顶K≤0.90W/（m2·K）；《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 75-2003）规定，外墙K≤2.0W/（m2·K），屋顶K≤1.0W/（m2·K）。

在原结构基础上增设保温构造层，形成复合外墙。常用的节能墙材分为复合外墙和单一外墙两大类。复合外墙包括外保温、内保温、夹心复合外墙三类。单一材料复合外墙包括加气混凝土砌块砖墙、空心砖砖墙等。一般认为外墙外保温比内保温效果好。值得注意的是附加保温（隔热构造层的墙体），不同材料之间应采取增强粘接、防脱落、防开裂等措施，防止由于保温材料的构造措施不当而产生新的质量通病，采用外保温板材的外墙还需谨慎黏贴面砖、石材。

3、夏热冬冷地区

夏热冬冷地区的范围，大体上是指长江中下游地区。长期以来，室内自然环境条件恶劣。以重庆市为例，其气候特征是夏季闷热，日照强烈，静风率高。例如，太阳直射屋顶时屋顶表面温度可以达到60！以上，空气相对湿度可达到80%以上；冬季阴冷潮湿，日照严重不足，部分地区日照率仅为13%。

出于经济和施工便利方面的考虑，目前夏热冬冷地区多采用内保温构造这一形式。现在民居大多以坡屋顶为主，从隔热保温角度，平屋顶有平均厚度7.5mm左右的找坡层，而坡屋顶没有。找坡层对屋顶的隔热性能有一定影响，没有找坡层的屋顶其热阻较低，惰性指标下降，其总衰减倍数也有所下降。无论是平屋顶还是坡屋顶，外墙外保温材料大部分都可用于屋顶隔热保温中，只是隔热保温要求更高。

（三）全寿命周期建筑材料使用

建筑材料全寿命周期经济性就是指建筑材料从生产加工、运输、施工、使用到回收全寿命过程的总体经济效益，用最低的经济成本达到预期的功能。自重轻材料、高性能材料以及地产材料是目前的发展趋势。

1、自重轻材料

自重轻材料优点很多，由于其自重轻使得材料生产工厂化程度高，并且运输成本低、建造速度快、清洁施工，从全寿命期角度来看具有很高的经济效益。例如，轻钢建筑结构材料具有如下特点：1） 构造简单，材料单一。2） 自重轻。3） 工期短。4） 可以满足多种生产工艺和使用功能的要求。5） 绿色环保轻钢建筑结构属于环保性、节能性产品，厂房可以搬迁，材料可以回收。

2、地产材料

地产材料是考虑到经济性要求，各地方根据自身实际资源情况选择适合的建筑材料。根据建筑设计风格，结合项目所在地的本土材料来考虑建筑设计，可以大大节省在异地购买材料所花费的资金。例如，天然石材就是一种应用广泛可就地取材的建筑材料。天然石材是最古老的土木工程材料之一。天然石材具有很高的抗压强度，良好的耐磨性和耐久性，经加工后表面美观富于装饰性，资源分布广，蕴藏量丰富，便于就地取材，生产成本低等优点，是现代建筑工程的主要装饰材料之一。天然石材应用于建筑时，还应注意减少不必要的装饰性构建，在满足建筑功能的前提下，节约材料。在这一点上，其他应用于装饰性构件的材料也适用。

3、高性能的建筑材料

高性能材料的特点是在多种材料性能方面更为优越，使用时间更长，功能更为强大，大幅度提高了材料的综合经济效益。使用高强钢筋和高强、高耐久性的混凝土，并考虑功能变动的灵活性，以延长建筑全寿命周期。

四、结束语

可持续发展观是当今时代的主体，可持续性的生态发展观已经深入到生活中的方方面面。因此，在今后建筑设计中必然会将节能理念融入其中，尽快建设绿色节能建筑项目，尽可能利用基地周围的自然条件，提高资源利用率；尽可能利用再生资源和节能新技术；采用节能建材；对系统进行整体设计，从而提高人们生活和工作环境的质量。

参考文献：

[1]付祥钊， 主编.夏热冬冷地区建筑节能技术[M].北京：中国建筑工业出版社， 2012.

[2]徐永铭. 国内外建筑节能现状及发展[J].徐州工程学院学报， 2005（06）.

[3] 李越.低碳式建筑设计技术及方法[J].民营科技，2011（06）.

[4] 刘云胜.高技术生态建筑发展历程[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[5] 李钢.建筑设计生态策略[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[6] 任军.当代建筑的科学之维[M].南京：东南大学出版社，2009.