影响建筑节能设计的因素分析

周岐鹏

（江西省建筑设计研究总院 江西 南昌 330000）

影响建筑节能设计的因素分析

周岐鹏

（江西省建筑设计研究总院 江西 南昌 330000）

随着我国现代化建设的发展和人们生活水平的不断提高，舒适的建筑环境已成为人们所追求的一种生活需要。节能减排是现在国家发展的基本国策之一，而建筑节能的中心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。本文笔者结合多年工作经验，主要针对影响建筑节能设计的因素进行了阐述。供同行参考。

建筑节能；节能设计；因素分析

1　建筑节能的现状

随着我国市场经济的快速发展。目前，我国的建筑节能方面也取得了很大的突破。虽然，建筑在节能方面取得了一定的成绩，但还有许多不适应之处。

（1）人们在对建筑节能方面的重要性和紧迫性的认识还不足，在观念上有差距，一些地方政府和有关部门重视不够，没有将建筑节能工作提到落实科学发展观、保障国家能源安全以及转变城乡建设增长方式的高度来认识，致使全国各地区建设节能工作发展不平衡。

（2）现有对建筑节能的管理体制与体制改革的深化还不够，尤其是行政监管体制不健全、执法不严、监督不力。

（3）建筑节能的投入比较少，科学技术研究进展缓慢，许多节能关键技术没有重大突破。

（4）建筑节能的新技术、新产品开发力度不大，得不到及时的推广和应用。

（5）建筑节能的政策、法规和标准不完善、不配套、实施监管滞后，跟不上建筑节能工作发展的需要。

（6）按照建设部建筑节能今年规划目标的要求，要认真贯彻落实科学发展观和可持续发展战略，坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位，提高资源利用率的方针，建筑节能工作要实施跨越式发展，节约能源，保障国家能源安全，减轻大气环境污染，保护环境，改善建筑热舒适条件，促进城乡建设、人民生活和生态环境的协调发展。为此，搞好建筑节能工作要从源头抓起。

2　影响建筑节能设计的关键因素

建筑节能设计主要涉及到外墙、门窗、屋顶等方面，对节能设计的关键影响因素主要是以下几个方面：

2.1总平规划布局与节能设计

在进行设计时首先要充分的考虑到夏季有利的主导风向（通风致凉）和避免冬季不利的主导风向（通风保暖），综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素，合理安排群体布局和建筑朝向。在建筑规划阶段，要慎重考虑建筑的朝向、间距、体型、体量、绿化配置等因素对节能的影响，改善热环境。朝向的选择很重要。冬季应有适量的阳光射入室内，避免冷风吹袭；夏天则尽量减少太阳直射室内及外墙面，有良好的通风。原则上应减少建筑物的外表面积，适当控制建筑体型系数，即建筑物的外表面积与其所包围的体积之比，减少建筑面宽，加大进深或增加组合体，建筑外形选用长条型，而体型复杂，凹凸面过多的塔式住宅对节能不利。

2.2建筑单体户型的通风与节能设计

目前，很多开发企业为了达到土地的最大化利用率，往往会要求建筑师在设计时按容积率的最高值进行设计，甚至超值设计，这样导致许多新建住宅多为一梯四户、一梯六户、甚至一梯八户以上都有。这种住宅单体平面在实际使用过程中通风将十分不利，特别是在夏季，室内积聚的热量难以散失，必须采用人工通风或空调降温，大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的许多住宅设计，建筑立面窗户面积小，这样的设计不但对隔热不好，对通风就更加不利。这都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。

在对平面通风设计时应注意以下几个问题：①平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。建筑的进深应有效控制，避免建筑体型过于臃肿。房间的门窗位置应合理安排，窗户的朝向应有利于形成穿堂风，从而增加房间内的空气流动，利于室内换气。②从通风的角度来讲，窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键，但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在，才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。研究表明，空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。因此，单方面增大进风口或出风口面积，并不能对室内气流平均速度有太大影响，而为了增强室内穿堂风的效果，必须同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场，提高人体舒适度。③窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。如推拉窗与平开窗比较（相同窗户面积），平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍，通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比，两者的最大通风面积相同，但由于两窗的窗叶开启形式不同，所引导空气产生不同的流场，造成的通风效果也明显不同。因此从通风角度考虑，对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式，窗户开启的角度和位置要慎重考虑，科学设计，将室内空气主流场控制在房间剖面的主要使用高度。④当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下，有必须通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件（如图1）。

除了平面设计时应对通风重点考虑之外，建筑剖面的通风设计其实也十分重要，一般应注意以下两点：①进出风口的高低决定了室内空气流动的方向对人体舒适度的影响较大。因此，一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度。如办公室，通风高度应设在人坐姿的头部位置；住宅内的通风高度控制可按不同功能要求确定，起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考，厨房应以站姿为参考，卧室可以卧姿为参考。窗台的高度应按实际通风要求进行相应调整，才能获得较为理想的通风效果。②运用文丘里管原理，在建筑物剖面的上部设置出风口，使平面面积较大的建筑物也有良好的通风效果。具体做法可在大进深的建筑物中部设置若干贯通的垂直空间，此空间应高于建筑物屋面，并设置相应数量的出风口，由于太阳辐射的加热作用使该空间形成烟囱效应，促进气流上升，实现热压通风散热，这就是所谓的“太阳能烟囱”。建筑内部设置了“太阳能烟囱”，可实现无风状态下的自然通风，室内温度得到了有效的降低，换气次数得到了明显增加，在节能方面有很好的成效。该技术已被日本的文教建筑广泛采用，在我国积极倡导节能的大形势下，很值得我们借鉴。

2.3建筑外遮阳节能设计

（1）明确各种外遮阳的适用性。建筑外遮阳的设置与太阳的位置、建筑物的朝向都有着密切的关系。在窗户遮阳方面，实践证明：水平遮阳能遮挡高度角较大、从上方入射的太阳光，适用于南向的窗户；垂直遮阳能遮挡高度角较小、从侧面斜射入的太阳光，适用于东北向、西北向和正北向的窗户；综合遮阳则综合了水平与垂直遮阳的优点，适用于东南向、西南向和正南向的窗户。

（2）合理处理遮阳与隔热。在水平遮阳构件的选择上采用通透性的构件，如金属百叶、混凝土格栅板等，使上升的热空气能有效地散失，减少对室内的影响。目前较为先进的双层玻璃幕墙系统中，为了利于热空气的上升，其两层玻璃幕墙间的空气夹层往往是一个可连续的整体，即垂直方向上的间隔均为通透的金属构件，确保热空气能上升并带走热量。

（3）合理设置遮阳板，避免影响室内空气的流动速度。遮阳板的存在会对建筑物周围的风压产生影响，当其角度与风向不一致时，风速将会大大降低。实践证明，由于设置了遮阳板，室内风速会减弱22～47%。而且，遮阳的设置方式也会对气流产生不同的影响。如实体水平遮阳板直接连接在窗顶，气流进入室内后会上升，不利于房间中下部的通风。若在实体板与墙体间增加空隙，或在遮阳板上部的墙体留出通风口，又或将遮阳板设在高于窗顶一段距离的位置，都能使得气流的方向得到有效的调节，使房间中部和下部均得到良好的通风，提高室内环境的舒适性。而对于垂直遮阳来说，由于风向是经常变化的，所以固定的垂直遮阳板应顺应所在地夏季的主导风来设置相应的角度，而更好的方法是采用可调节的垂直遮阳板，使建筑最大限度地适应气候的变化。

2.4热桥问题与节能设计

建筑物的围护结构对建筑的保温起到了决定性的作用，但其中的热桥问题往往是人们所最容易忽视的。由于现代建筑追求的造型变化，立面上的凹凸进退增多，突出墙体、屋面的构件也越来越多，外飘窗得到了广泛的使用，这些设计手法丰富了建筑造型，却无形中增加了热桥的产生，对建筑节能带来了不利的影响。产生热桥的原因主要有两个：①因为该部位的传热系数比相邻部位的传热系数大得多，热阻小，保温性能较差；②因为该部位的受热面积远小于其散热面积，从而失热过多，内表面温度较低。围护结构中钢筋混泥土梁、柱、板的相互交接处，外墙与外墙、内墙以及窗户的连接处，保温门窗中的金属门框，以及突出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等，这都是围护结构中热桥形成的主要部位。在寒冷的季节，室内的热能就会通过热桥大量的流失。不妥善处理好这个问题，对于建筑节能会造成很大的影响。因此，在需要考虑冬季保温的地区，需要做好外墙、屋面以及门窗的保温，构件自身的物理性能应满足节能标准的要求。在防止热桥产生的构造处理方法上，墙体的外保温比内保温更为有效，可避免室内外温差加大，保持较为稳定的室温和舒适度，防止保温层受潮，避免热桥的产生。

3　结束语

总之，建筑节能是我国发展的基本国策之一，也是为了实现我国可持续发展的战略。在对建筑节能设计过程中以不降低热环境质量的基础上。从而使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则，努力创造低成本、高效率的节能建筑。实践证明，建筑节能设计能有效地改善人们生活的环境质量，开展建筑节能，有利于社会经济的可持续发展，有利于缓解由于温室气体过度排放造成全球变暖的威胁。

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2015-8-18