建筑节能设计初探

晁小龙

摘要：建筑事业正随着城市建设的扩张而高速发展，建筑节能设计已成建筑领域关注的重点，已成为建筑技术进步升级的明显表现，是建筑界实施可持续发展战略的重要环节。现在我国建筑能耗已越来越大，占社会总能耗的比例也越来越大，因此建筑节能设计已成为今后建筑设计的重中之重。本文针对建筑节能的重要性，分析了建筑节能设计的发展背景，探讨了规划对节能设计的影响，阐述了建筑单体中节能设计的方法，以供同行参考。

关键词：建筑节能；节能设计；规划节能

目前全球煤炭、石油、天然气能源日趋枯竭，人类将不得不转向成本较高的水利、风力、太阳能、生物能、地热、核能等。随着城市建设的高速发展，建筑能耗量也大幅度增加，在我国已超过全社会能源消耗量的三分之一，加上每年房屋建筑材料生产能耗，建筑总能耗已接近全国能源总消耗量的一半。我国现有建筑绝大部分为高能耗建筑，因此建筑行业全面节能势在必行。

一、建筑节能设计的发展背景

我国能源发展主要存在四大问题：能源利用效率低，能源终端利用效率仅为33%，比发达国家低10%；能源资源分布不均，造成西气东送、北煤南运、西电东送；能源结构依然以煤为主，约占75%，全国年耗煤量已超过13亿吨；人均能源拥有量低、储备量低。有专家预测，未来20年我国将面临十分严峻的能源问题。建筑业作为我国国民经济的支柱产业之一，目前近400亿平米既有建筑中，高耗能建筑占99%左右。切实改变经济增长方式，缓解“粗增长”模式与能源供给之间的矛盾，节约、开发新能源和可再生能源，大力推广节能型建筑改造既有建筑，不仅是党和国家的既定方针，也是社会实现可持续发展的必然趋势。

二、规划与节能设计

在以往的规划设计中，设计人考虑的往往是日照间距、容积率及建筑与周边环境协调等问题，而很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在建筑单体设计阶段才有所重视，从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。

规划节能是指在规划设计中充分考虑建筑与外部环境的关系，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法；其中，规划节能对于居住建筑尤为重要。

影响居住区气候环境及建筑舒适性最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动（即风流）。因此，通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风是规划节能的主要方向。建筑朝向、建筑间距、建筑群体规划布局和建筑体型系数将是规划节能设计的重点。

1、建筑的日照和主要朝向合理选择

建筑的日照和主要朝向选择的原则是夏季能利用主导风向自然通风并防止太阳辐射（我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜），冬季能获得足够的日照并避开主导风向，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。

2、建筑的间距适当加大

建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物之间的间距有利于居住区内的空气流动，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。

3、建筑群体的规划布局考虑节能效果

建筑群体的规划布局应充分考虑建筑群整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风。建筑群规划应确保“风道”的通畅；建筑物的排布应遵循南小北大、南低北高的原则，可以最大限度地满足夏季自然风的穿越和冬季北面高大建筑物阻挡寒冷的西北风的侵袭，较好的适应气候的变化。

4、合理控制体型系数

合理控制体型系数。体形系数指建筑物与室外大气接触的外表面积和其所包围的体积之比值。单位建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考虑节能设计中，建筑平面外形设计不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多而提高体形系数，增加能耗。

三、建筑单体中的节能设计

1、自然通风节能设计

自然通风能够降低室内温度，节约能源。同时有效的自然通风能够带走室内异味，提高空气质量。总体设计过程中，应选择合适的建筑朝向及排列方式，使房屋迎向夏季主导风从低到高依次布置。建筑间距愈大，自然通风效果愈好。考虑建筑用地的节约，房屋间距不可太大。一般在满足日照的要求下就能满足通风的要求。进行单体设计时，门窗的合理设置可有效对调节室内通风。如将房屋前后门窗设计成对开时，可形成穿堂风。

2、平面节能设计

合理的平面设计能够显著节约建筑能耗。在平面设计中，夏季穿堂风和全明房是建筑物节能的关键因素。住宅房间进深决定着穿堂风的形成和效果，一般房间进深不大于15m，但可適当增加套型进深，以便在限定的建筑面宽内增加建筑面积。建筑平面的巧妙布局也能获得显著的节能效果，如将楼梯、辅助用房等布置在建筑外层或西侧，可有效阻挡日射；阳台的设计能够实现夏季遮阳和通风的作用；封闭阳台既可保证冬季室内热量散失缓慢，又可节约夏季空调冷量等；阳光间的设计能够降低建筑能耗，而且与之相连的房间可以减少热量损失以及制冷需耗；平面突出部位的合理设置对引导自然通风和遮阳亦有明显的效果。

3、立面节能设计

根据当地气候状况改变墙体的角度，可以提高建筑对环境气候的适应性以及最大限度的利用自然资源。如内倾斜南墙屋面和层层退台可以获得更大的阳光照射面；外倾斜南墙屋面和层层出挑可以获得更大遮阳面；适度内倾斜北向墙面以及屋顶，可减少冬季风的风压，以降低围护结构的热渗透；西墙绿化和遮阳架有助于降温隔热，若在墙面和植物之间设置通风构架，则能够加强西墙的散热性能等。

4、遮阳节能设计

适当的遮阳措施可减少不必要的夏季太阳辐射热，有效降低空调负荷，减小建筑物的能耗。外遮阳是最有效的遮阳设施，它直接将太阳辐射热量遮挡于室外。主要遮阳措施有：藤蔓植物、深凹窗、外廊、阳台、遮阳板等遮阳措施；热反射窗帘、选择性透光遮阳、可手动调节的遮阳百叶等。现代化自动控制的智能化遮阳设施可在无人的情况下，根据室内外温度等参数自动调节，以降低太阳辐射的影响，节约能源。

5、门窗节能设计

门窗是建筑能耗的最大因素，由门窗引起的热损失约占整个建筑热损失的50～60%，增大窗户面积可增多太阳能，但因窗户传热系数比其他外围护结构大，窗户面积增大则会引起更多的能量消耗，因此必须将窗墙比控制在合适的范围内，在满足基本采光和通风的前提下，尽量缩小窗墙比。

门窗材料和密闭性对室内温度变化起着一定的作用。设计中应采用密闭性良好的门窗，通过改进门窗结构、采用中空玻璃窗、双层真空玻璃窗等目前市面上的保温性能好的窗户，提高门窗气密性，防止空气对流传热，以节约建筑能源。

四、结语

建筑节能在现代社会发展中扮演着重要角色，建筑节能设计作为一个系统的工程涉及很多方面的问题。不仅要考虑规划设计和单体设计对建筑节能的影响，还要考虑经济水平等因素，提倡运用与经济发展水平相适应的简单节能技术，从整体上综合设计，建设出低成本、高效率节能建筑，使建筑设计的方方面面都能体现出节能。

参考文献：

[1]李晓华.浅谈节能技术在建筑中的应用[J].佳木斯大学学报，2009.

[2]刘加平.建筑节能与建筑设计中新能源的利用[J].能源工程，2010，（3）

[3]何志源.现代建筑节能设计探讨[J].广东科技.2009.（20）