关于建筑节能与建筑设计的探讨

姚宇

摘 要：我国作为世界能耗大国，对于发展可持续发展的生态建筑，减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法，同时也是节约经济的方法。因此，作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对节能进行优化设计，充分利用我国现有的自然条件，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，从而实现节约能源，减少能源消耗。相信在不久的将来，建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。

关键词：建筑设计；建筑节能

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、建筑节能设计的理念十分重要

1 秉承“因地制宜”的节能设计理念

重视当地气候环境因素和资源条件，因地制宜、合理利用，建立寿命周期成本观念，寻求最佳的合理方案，设计满足人们对建筑室内环境需求的绿色节能建筑。

2 建筑外围护结构的热工设计应适当超前

现行建筑节能设计标准对建筑外围护结构热工性能的规定性指标实际水平较低，距离舒适性建筑的要求甚远。随着我国经济的发展，建筑外围护结构的热工性能必然会逐步提高，因此建筑外围护结构的热工设计适当超前是必要的。

3 建筑设计者要有社会责任感

建筑节能是贯彻国家能源节约法和可持续发展战略的大事，由于建筑的使用年限较长，使用期内耗能巨大，建筑设计者实际上承担了一份涉及到国家发展战略和后代人生存条件的社会责任。

4 重视建筑设计工作者的继续教育，提高设计者的综合素质

由于节能新技术发展很快，涉及许多技术领域，在设计实践中，坚持节能新技术的学习，完善设计者的综合素质和节能设计水平是实现建筑节能设计目标的基础。

在建筑设计中，秉承节能设计的理念，应用建筑节能设计的方法设计节能的建筑，是设计者必不可少的手段，其中建筑围护结构的节能设计是重中之重。建筑围护结构由窗、培、屋面和门等构成，是控制建筑能耗的最重要因素。建筑节能设计一般可从以下几方面考虑：

(1)建筑的体形。在建筑设计中，应对建筑的体形以及建筑群体组合进行合理地设计，以适应不同的气候环境。一般建筑物的外形越简单，建筑物体形系数越小，热量交换量亦越少，建筑节能的效果就更好。若建筑的体形系数不满足规范要求，则应对围护结构进行综合判断，提高围护结构的热工设计标准。

(2)建筑的朝向。建筑物的朝向和间距会对建筑物内部采光、得热产生很大影响，因此建筑布局应考虑朝向与节能的因素。一股来说，坐北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒，从而降低日照影响，若同时配合以相应的遮阳隔热措施，则效果将更加显著。因此，在设计中根据日照和太阳入射角确定建筑朝向范围后，可进一步根据季风主导方向进行调节，选取合理的朝向，以获得良好的夏季穿堂风，并利用建筑的体形变化做到尽可能多利用天然能源。

(3)建筑的平面布置 建筑平面的巧妙布局常能获得较好的节能效果。在住宅平面设计中，夏季穿堂风和全明房是建筑物节能的关键因素。恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用。通过建筑物门窗的合理设置，形成通风口，组织并诱导自然通风，既起到节能作用又克服了空调的使用所造成的室内空气质量差的缺点。

二、住宅平面的建筑节能设计

在住宅平面设计的过程中，设计人员首先需要确定的是建筑套型面积的大小，因为它直接关系到建筑的节能情况以及材料、成本的使用情况。对适当的建筑面积进行设计有三个积极的作用，一是可以节约用地，将土地资源的使用驾驶充分发挥出来；二是可以解决建筑材料，降低建筑在设计、建设、使用过程中能源的消耗，也节约了大量的经济成本；三是通过巧妙的平面布局能够达到不一样的视觉效果，也可以达到节能、环保的要求。

从我国的地理位置来分析，由于我国处于北半球，根据太阳照射的角度以及规律可以将建筑的方位朝向南方，因为在夏季，该厂想能够避免太阳直接照射到室内，而在冬季，可以使用太阳辐射的热能来为人们取暖，并且在夏季，我国的风向一般为东南风，这垂直于该朝向的建筑，极容易形成对流，所以，南朝向的建筑是最为节能的。在建筑设计的过程中，设计人员应该将人们长期活动的空间设在南向位置，一方面能够为人们提供一个安静舒适的居住环境，另一方面还能够减少能源的消耗。在实际工作中，南北朝向的建筑非常多，对于北朝向，由于日照与通风条件都比较吵，因此我们可以布置相应的电梯、管道井、卫生间等，以此来避免太阳直接照射到方面，也防止了冬季风的进入。通过调查分析，在外界其他条件都相似的基础上，南北朝向的建筑物的传热以及耗热量都低于东西朝向的建筑物。

三、建筑外墙体结构的节能设计

墙体部分是整个建筑的重要组成部分，是建筑物内外热能传递的主要媒介，它的能耗占据整个建筑的一半以上，因此我们在设计过程中需要通过建筑墙体部分的隔热性能来实现建筑的节能效果。通过试验，在两幢建筑的墙体部分，一幢采用节能外墙进行设计建设，另一幢采用普通外墙进行设计，结果发现，采用节能外墙的室内温度要比普通外墙低4～10℃，这充分说明墙体节能设计的重要性。建筑外墙体结构不仅具有承载重力、安全围护等使用功能之外，还必须要将其节能效果充分考虑在其中，才能保温能力好的墙体材料进行设计，另外，在一些传热性能好的墙体部分，我们还应该加设一层保温隔热层。

在当前的社会发展中，建筑外墙体材料在市场上随处可见，我们从最常见的几种外墙材料进行分析，一般来说，保温性能较好的材料有多孔粘土砖、加气混凝土砌块、复合墙体等材料。其中复合墙体材料是最为常见的一种外墙材料，在该材料中有岩棉、矿棉、玻璃棉等绝热材料，这种材料通常运用在外墙外保温技术当中。所谓外保温技术也就是对建筑的外墙进行施工设计，通过该施工可以避免混凝土梁、柱产生热桥作用，最终达到节能的效果，另外，我们还可以通过降低建筑物体形系数来达到节能的效果，也就是说在建筑外墙体结构施工的过程中，通过减少建筑外表的面积、外墙结构的面积以及建筑形体的凹凸情况来保证达到节能的效果。建筑物的体形系数也就是建筑物与外界空气所接触的表面积与其体积之间的比值，所以说，在设计过程中，体型系数越小就证明建筑越能达到节能的效果。也就是说，在外界其他条件都相同的前提下，宽建筑的节能效果优于窄建筑、高建筑的节能效果优于矮建筑、外形整体的建筑节能效果要优于外形结构凹凸不平的建筑。所以我们可以采取一些措施来进行设计：1）建筑体型系数与建筑单元联列情况有关。以住宅楼为例，每增加一个联列单元，建筑物就减少一面山墙，其外墙面积就缩小，也就相应减小。2）适当增加建筑物层数，可降低体型系数，建筑物层数增加的过程中，外围面积的递增比不上所包围的体积的增加，即体积略大于面积的增率。因此，在功能使用许可、经济允许的条件下，适当增加建筑物层数对控制体型系数是有利的。3）当单元平面（标准层）面积相同时，适当增加建筑物进深（面宽减少），体型系数会相应减小，在功能许可、技术条件允许时，建筑平面接近正方形对建筑节能是有利的。

四、重视新能源系统在建筑节能设计中的实践

(I)太阳能热水系统。太阳能是一种能量密度较低的环保能源，其中热利用的太阳能热水器技术已趋成熟，我国目前是世界上太阳能热水器的最大生产国和使用国，但是目前太阳能热水器综合利用的技术水准较低。安装、使用和管理都处于一种无序状态，对建筑外观产生一定影响。为 更好地利用太阳能，必须综合考虑太阳能技术和经济、环境、人文等因素之间的合理关系，将太阳能设计成一个子系统融合在建筑之中，即实现太阳能与建筑的一体化是今后建筑设计需要考虑的一个问题。

(2)太阳能电池发电系统。太阳能电池发电系统是利用光伏效应原理将太阳辐射能直转换成电能的发电系统。西方发达国家这方面的应用已有比较成功的经验。由于成本高，在国内的大面积推广应用还需要时间，可以优先考虑在公共建筑和较高档的住宅区中试用，以积累设计和使用经验。预计21世纪中叶太阳能发电系统的成本会下降到一个较低水平，太阳能电池发电系统将是最重要的建筑辅助能源系统，在世界可持续发展的能源结构中占有一定的比例。

(3)地热资源利用。在新能源和可再生能源大家族中，地热是目前最现实和最具竞争力的天然能源之一，采用地源热泵技术利用地热资源可冬季采暖，夏季制冷，节能效果十分理想，且具有常规采暖系统不具备优点。目前国内利用地热资源的方面已经有很多成功的典型案例，比如国家大剧院等。

综上所述，新能源系统应用将是未来建筑节能的重要努力方向，其广泛应用必定会促进建筑设计的理念产生相应变化。

结束语

建筑节能是长期的、持续的和发展的动态过程，又是一项系统工程，涉及建筑材料、建筑设计、建筑构造、建筑物理、建筑施工、暖通空调、物业管理、政策法规等诸多方面的因素。针对我国建筑节能技术发展的现状。重视建筑节能设计。在建筑设计中遵循节能设计理念对建筑节能的实施和发展具有重要的现实意义。

参考文献

1. 宋丽娟. 建筑节能在建筑设计中的应用. 山西建筑. 2003

2. 杨子江. 建筑屋面节能技术. 工业建筑. 2005

3. 邱永亮，朱菊梅. 住宅建筑节能优化设计的探讨. 陕西建筑. 2005