建筑节能措施在工程设计中的优势和注意事项

范志永

(辽宁省大连市建筑设计研究院有限公司，辽宁大连 116021)

众所周知，能源危机，能源枯竭成为现阶段中国乃至世界的难题，空气污染、雾霾都市、温室效应等一系列名词层出不穷，我们的生活环境以及空气质量大不如前，越来越糟糕。在这种历史背景下，不同领域的各项举措纷纷出台。所以与我们息息相关的建筑节能也是其中一个不可忽略、非常重要的环节。作为建筑设计行业内的一份子，结合具体项目以及所做过的一些工作，浅谈一下建筑节能部分具体措施、新型建筑材料应用等方面的优势与注意事项，希望能与大家共勉。

1 概念阐述

提到建筑节能，我们先提目前几个比较热的概念，如绿色建筑、“零能耗”建筑、有机建筑、生态建筑、低碳建筑等等，这些概念其实质都是给建筑运营降低能耗。本文所提到的“零能耗”建筑指不消耗任何常规能源(如煤、石油等)的建筑，主要依靠可再生能源(风能、太阳能、生物能、地热能等)，不再向大气排放二氧化碳或至少相互收支平衡的建筑，是低碳建筑的升华。所谓的主动式和被动式都是以建筑这个载体而言，这里将建筑自身的外墙保温、屋顶、地面、门窗等具体节能措施定义为建筑节能的被动模式;把这些以外的新能源利用、新技术应用等统称为建筑节能的主动模式，如太阳能、风能的利用，中水处理系统、雨水收集、地源热泵等等。

2 被动节能措施在工程设计中的优势

常用的被动式节能措施，笔者主要从以下五个方面进行说明:

1)呼吸式玻璃幕墙。玻璃幕墙有单层和双层玻璃两种。双层幕墙又称热通道幕墙、呼吸式幕墙、通风式幕墙、节能幕墙等。具体可分为外循环式、内循环式。呼吸式玻璃幕墙属内循环式幕墙系统，外层幕墙采用中空玻璃、隔热型材形成封闭状态。内层幕墙采用单层玻璃或单层铝合金门窗，呈可开启状态。利用气压差、热压差、烟囱效应或机械通风的原理，空气从楼板或地下的风口进入通道，经上部排风口进入顶棚流动。由于进风为室内空气，所以通道内空气温度与室内温度基本相同，可大大节省能源，通常配合机械设备和光电控制百叶卷帘或遮阳系统，造价相对较高，是建筑节能技术措施的重要举措之一。

2)屋顶种植绿化。所谓的种植屋面是在建筑物、构筑物等的屋顶、露台、天台、阳台上进行造园，种植树木花卉的统称，是一种脱离了地气的种植技术。它不仅仅是绿地向空中发展，节约土地、开拓城市空间的有效办法，也是建筑艺术与园林艺术的完美结合，在保护城市环境，提高人居环境质量，建筑节能等方面更是起着不可忽视的作用。它的好处颇多，如可提高城市绿化覆盖，创造空中景观;吸附尘埃减少噪声，改善环境质量;减少城市热岛效应，发挥生态功效;缓解雨水屋面溢流，减少排水压力;有效保护屋面结构，延长防水寿命;保持建筑冬暖夏凉，节约能源消耗，是建筑节能技术措施的重要举措之一。

3)建筑外围护结构的保温性能。随着建筑材料的不断更新和发展，建筑材料的导热系数不断降低，为建筑节能做出了巨大贡献，从岩棉的0.045、苯板的0.042、挤塑板的0.030，到聚氨酯的0.025 再到STP 板的0.008，这些材料虽然在某些方面有一定的缺陷，但在绿色建筑节能方面起到了巨大的推动作用。使用导热系数越低的建筑材料，对建筑节能越有利，但也有一些缺点，建筑密闭性好的同时，建筑本身的透气性、呼吸性也变差了，这就是我们感觉现在的房子住起来不如过去的房子在某些方面感觉舒服，这一点有待于进一步改进。

4)门窗的密闭保温性能。上面提到建筑外保温材料只是建筑外围护结构保温性能的一部分，除了这部分之外就是建筑的门窗洞口的保温性能。现在的门窗从单层玻璃到双层玻璃再到三层玻璃，从传热系数3.2 到2.7 再到2.2 甚至更低。但随着门窗传热系数的降低整个造价不断上升。但门窗的密闭保温性能的好坏是建筑节能技术措施的重要举措之一。

5)活动百叶遮阳处理。百叶的巧妙利用，一方面可与建筑立面结合，提高建筑立面视觉效果的同时也可降低建筑能耗标准，尤其在东西向布局的建筑中，西晒是必须解决的重要课题。活动式外遮阳是阻隔太阳辐射的良好屏障，通常装置安装在开放式铝板幕墙内部，在室内可控制百叶升降进行合理遮阳，不用时百叶可上升进入幕墙内面。但这种装置造价高，是建筑节能技术措施的重要举措之一。

简言之，在合理的经济效益以及合理的方案设计前提下，尽可能降低建筑本身的体型系数以及窗墙比，提高外围护结构、门窗的保温性能，在满足建筑保温材料防火的前提下尽可能选择传热系数低的保温材料或绝热材料，有效的采用先进技术，与建筑的各方面统筹结合。

3 主动节能措施在工程设计中的优势

常用的主动式节能措施，笔者主要从以下五个方面进行说明:

1)太阳能集热板。太阳能集热器就是吸收太阳能辐射能并向工质传递热量的装置。在我们的生活中，最常见的太阳能集热器，就是平板太阳能集热器与真空管太阳能集热器两种。平板集热器，结构简单、运行可靠、成本适宜，还具有承压能力强、吸热面积大等特点，最有利于实现太阳能系统与建筑结合;高效平板集热器太阳能系统在同等面积前提下与真空管太阳能系统相比，可以提供更多生活热水;国内平板集热器性能和质量与国外的产品相比，仍存在一定差距。

2)风能发电。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风能发电的优点是清洁、环境效益好;可再生，永不枯竭;基建周期短;装机规模灵活。但缺点是噪声，视觉污染;占用大片土地;不稳定，不可控;目前成本仍然很高。在具体项目中，因地制宜的选择风力发电的规模和位置，避免给生态环境带来不良的影响。

3)雨水收集及中水处理系统。雨水收集系统是将雨水根据需求进行收集后，处理达到符合设计使用标准的系统。目前多数由弃流过滤系统、蓄水系统、净化系统组成。雨水收集的意义:可以达到节能减排，绿色环保，减少雨水的排放量，使干旱，紧急情况能有水可取。另外结合中水处理系统，它们共同构成建筑节能减排的重要举措。

4)地源热泵技术的应用。地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖;在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。地源热泵技术的优点是属可再生能源利用技术、环境效益显著、一机多用，应用范围广、空调系统维护费用低，缺点是一次性投入建设成本较高。

5)生物能源的应用(沼气)。生物能是洁净新能源，有绿色能源之称，它的最大特点是燃烧或使用后不造成环境污染，有利于维持生态平衡，并且可再生，其实质属于太阳能的分支，主要是以经过光合作用后的植物为载体，经过特殊技术将生物能转变为化学能或电能，是建筑节能技术措施的重要举措之一。

4 节能措施在工程设计中的注意事项

在被动式节能措施中应注意，主要集中在设计与施工的衔接问题上，往往设计是相对理想的状态，而施工是具体的很实在的状态，它们之间会给建筑节能措施大打折扣，如STP 板的施工是不能破坏保温材料本身的，其内部是真空状态，一旦破坏则失去保温作用，再如门窗洞口处的衔接问题，往往是最容易忽略的地方，穿越屋面或外墙的管道，都是被动建筑节能措施最容易被忽略的地方，这些细微之处，处处影响建筑节能的效率。

在主动式节能措施中应注意，在不同的项目中应依据具体情况适当选择，无论哪种措施，都会有优势和缺点，我们应根据具体情况找到它们之间的黄金分割点，统筹考虑前期投入与后期成本维护，以及今后使用效率等一系列问题，最大发挥其优势。如太阳能板的冬季问题，以及倾斜角度问题与表面积灰和采光效率之间的平衡问题;中水处理的经济问题，处理完后的水只能用于冲厕使用，单位价格还比自来水贵，如没有优惠的政策很难推广使用;还有就是这些新技术在前几年使用没有什么大的问题，十几年后的维护费用和效率问题，这些都是值得我们深思的，需要进一步解决的问题。

以上所总结的一些建筑技术措施，是针对不同项目类型、不同的地域特点以及其周边的基础资源等内容，合理统筹、安全有效的使用相关建筑节能措施，避免产生得不偿失的效果。综上所述，随着工业化的进程与社会的发展，建筑节能的技术措施不仅仅局限于上述几个方面或几种类型;并且本文所探讨建筑技术措施的一些优势和不足方面，希望能起到抛砖引玉的作用，能为目前建筑行业乃至整个社会的能源危机问题，尽绵薄之力。

［1］侯壬龙.绿色建筑节能标准应用研究［D］.北京:北京交通大学硕士论文，2012.

［2］薛一冰.可再生能源建筑应用技术［M］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［3］叶晓莉.零能耗建筑围护结构设计特点［J］.建筑节能，2013(7) :131-132.