关于建筑节能设计的研究

唐召利　杨亚鲁　周升臣

【摘 要】 近些年，全球能源急剧消耗，资源现有量非常紧张，人们已经开始越来越多的关注建筑节能领域，建筑行业的蒸蒸日上也带动了绿色建筑的日益成长，作为一种崭新的模式，它倡导的是节约资源，减少资源浪费，进而保护现有环境。本文就建筑能耗及节能现状展开分析，提出了一系列建筑节能设计方法，最后又强调了设计上的两大注意事项，以期建筑节能设计走向完善。

【关键词】 建筑节能；设计研究

一、建筑能耗及节能现状

建筑能耗是对资源的一种直接浪费，它的节能环保对社会大有裨益。例如，在我国办公建筑能耗中，针对空调采暖与照明用能进行统计占80%左右，这需要在办公建筑设计中，采取有效措施使空调设备与照明提高效率以实现建筑节能。从本质上使办公建筑提高的节能作用，建筑设计开始时应采纳建筑节能策略，实现“本源节能”设计。目前我国建筑用能主要有以下四个特点：

1.建筑设计中节能潜力巨大

人员活动区域较为集中、闲置空间较多等特点，使办公建筑消耗浪费和多能源，因此具有巨大的节能潜力。可采取节能设计技术将获得明显地节能效果，而且，对于公共建筑采用成熟应用的节能技术进行设计具有重要作用。

2.建筑设计有待于不断提高对节能策略的重視程度

目前很多办公建筑因设计不足而使建筑能耗在无形中增大很多，这难以在使用后采取改造措施进行解决，所以应以节能为核心进行建筑设计，为节能打下坚持基础，才能设计出更节能的办公建筑。

3.加强设备节能

对基于使用特点的建筑设计节能没有引起足够重视，而对高能耗空调和照明等设备更关注研究其节能，以利用空调效率提高、研制照明工具更节能等方面使建筑节能效果不断提高，建筑节能设计合理有效才能使建筑对设备减少依赖性，进而使建筑节能效率提升。

4.过于重视节能评估

建筑节能通常比较注重节能评估，将其结果作为对建筑节能效果判定的唯一标准，而“重结果、轻实际”现象在建筑评估中普遍存在。节能评估没有结合办公建筑实际特点进行分类，为使建筑与国家节能规范要求相符，一般还要对评估结果进行修改，以达到对办公建筑设计的节能评估要求。

二、建筑节能设计指标及方法

针对建筑能耗的实际情况，可从以下指标着手进行建筑设计，采取适宜设计方法控制，以实现建筑节能设计要求。

1.控制体形系数

建筑物接触室外大气外表面积与其包围的建筑体积之比被称为建筑体形系数，体形系数大的单位建筑空间具有更大的热散失面积，也具有更大的能耗，所以办公建筑节能的设计关键在于降低建筑体形系数。控制建筑体形系数具有规律性，可采用合适的方法设计办公建筑以实现节能控制。高层办公建筑可采用“高度反比规律”控制建筑体形系数，也就是建筑体形系数与建筑高度具有反比例关系，利用对建筑外墙平面长度和所围面积之比进行控制，使建筑体型系数减小，达到建筑节能的目的。

2.自然通风设计

因建筑开口位置具有的压力差而使空气发生流动被称为建筑自然通风，按照不同原因产生的压力差的，可将其分为热压、风压、风压热压相结合及机械辅助式四种自然通风方式。因温湿度、风速及太阳辐射等在不同地区存在明显差异，所以对自然通风也具有不同要求。我国北方建筑由于要具有保温性与气密性，自然通风主要是实现室内良好空气的最小换气量，所以大部分采用热压通风方式进行换气。南方高温高湿热湿地区，自然通风是蒸发制冷的最好实现方法，所以大部分采用开放扩大“新风量”的自然通风设计方法。

在建筑室外环境设计中，可利用对朝向的合理布局、处理好城市街道与建筑迎风面之间的关系、合理布置水体与绿化等方法引导自然通风，避免因建筑形态及布局不合理而造成的“热岛效应”，室外风环境设计坚持引风入城、留风、导风过城原则。自然通风效果主要由门窗大小、开口方向及进深长度等因素所决定，建筑平面进深不能高于五倍楼层净高，通常应不超过14m，便于产生穿堂风，单侧通风建筑进深不可超过2.5倍净高。建议架空处理建筑底层，利用水幕、喷泉设置在进风口位置及绿化方式对建筑风环境进行调节。

3.自然采光设计

很多大型办公建筑随着不断发展的建筑技术而多采用人工照明方式，使自然采光作用受到忽视，而在办公建筑中自然采光是节能设计的重要方法，对人心理及生理健康十分有益。开窗面积、朝向及平面进深等因素都对建筑采光产生影响，传统上主要通过侧窗、天窗及中庭方式进行自然采光。随着办公建筑不断多样的功能及空间需求，对采光需求也产生很大变化。自然照明可采用光导纤维、导光管及导光棱镜窗等实现，以实现室内的均匀照明。

4.外围护结构设计

建筑外围护结构对其热工性能具有决定性作用，也对建筑能耗产生较大影响。因不同地区存在较大的气候差异，建筑外围护结构将采取各不相同的节能措施。通常北方寒冷地区建筑对于外围护结构具有较高的保温隔热性能要求，因此大部分采用内保温复合外墙处理方法；夏热冬冷地区办公建筑为达到两季气候所需，大部分采用大开窗或玻璃幕墙方式，尽管能在冬季获得较多的太阳热能，在夏季却存在隔热性差的问题，不利于建筑节能。不管是何种气候，建筑窗墙比对于建筑节能都具有直接影响，建筑设计至少应达到建筑通风及采光要求，尽可能减少开窗。遮阳对于建筑节能也是一种比较有效的手段，在办公建筑设计中主要采用外部构件与形态本身两种方式。

三、建筑单体的通风及节能设计

建筑单体的通风设计不仅能够为住户提供更为舒适的居住条件，这也是从单个建筑体出发的有效的节能设计的体现。首先，在平面设计时应当充分考虑到单体内空气的流通性及贯穿性，如果能够通过合理的设计布置房间的门窗朝向及门窗间的相互位置，进而营造出穿堂风，这不仅极大的提升了内部空间的空气流通率，也能够很好的起到调节内部温度的作用。其次，从理论上看，窗户的大小将直接决定风量及室内通风面积，但是还存在一个重要前提，那就是在单体内进风口与出风口必须同时存在。只有满足这个条件才能够通过形成正负风压而加速空气流通，进而保障室内空气的畅通，这也是设计时旳一个关键点。此外，单体内窗户的开启形式对于室内通风效果的影响也非常直观。常见的开启形式有推拉形式与平开形式，然而，在窗户面积相同的条件下平开形式却是推拉形式最大通风量的两倍。这也是一个很值得注意的细节设计，是从单体出发做好节能设计的关键点。通风不仅是保障居住环境舒适性的重要前提，这也是借助自然环境进行室内温度调节的一种最有效的方法。因此，做好单体内的通风设计是实现整个建筑节能设计的基础，也是节能建筑打造过程的重要保障。

四、热桥问题与节能设计

当室内外存在较大温差时，建筑围护部分间会形成较为密集的热流，由于这种温差的存在使得这些部位会极大的传输热流，形成热桥，这也是热桥效应的产生原因。随着各种新型建筑的产生，许多建筑在造型上越来越多样与奇特，建筑外立面的凹凸进退不断增多，飘窗的设计也越来越常见。这些确实丰富了建筑旳外部形态，但是也形成了非常显著的热桥问题，这对于节能建筑的打造是一种极大的阻碍。想要化解这个问题，可以从如下方面着手。首先，对于那吳冬季需要着重考虑保温问题的地区，这些地区的建筑最容易产生热桥问题，因此，这些建筑应当有意识地加强内外墙以及屋面与门窗的保温，同时，建筑各个相关构建的物理性能也要有所保障，这才能够一定程度化解热桥问题。其次，控制好各个相关组件的热传递系数很重要，这是控制热桥问题的根本。热桥问题之所以会产生就是由于内外形成强烈温差，温差的存在又和各组成部分的热传递系数的不同相关。因此，如果能够从这个层面做好控制，这将能够很大程度化解热桥问题，也是实现建筑节能的一种打造模式。

五、结语

综上所述，以上探讨的控制节能设计指标的方法使建筑节能中对建筑设计的重要性得到良好体现，而且也要加强注意，节能设计要充分考虑建筑的使用功能及艺术效果，不可顾此失彼。建筑设计应统一考虑其节能设计方法，采用集成化、整体化建筑设计方法以建设兼具节能环保及健康的良好建筑环境。

参考文献：

[1]单广胜，关于建筑节能的设计研究，建筑装饰与施工管理，2014（06）

[2]杨文雪，办公建筑节能设计的初步探讨，民营科技，2014（11）