简述节能设计在房屋建筑设计中应用探讨

王军

【摘要】建筑节能设计符合时代经济发展的需求，是贯彻可持续发展战略的重要举措之一，应给予充分的重视。本文首先分析了建筑节能设计的一般原则，而后阐述了房屋建筑外墙、门窗及屋面设计中应考虑的节能设计措施，以供参考。

【关键词】节能设计；建筑；外墙；门窗

金融危机的影响已渐行渐远，我国又一次迎来了经济快速发展的新时期，发展中遇到的一些现实问题需要及早面对，如建筑能耗问题。众所周知，工程建设领域的能耗种类繁多，数量巨大。我国城乡建筑建造和使用中的能耗，已达全国总能耗的。随着我国经济发展，人民生活质量要求的提高，城市建筑用能、农村建筑用能必将大幅度增加，全国建筑能耗比例将呈稳步上升的趋势，建筑节能工作任重而道远。本文首先分析了建筑节能设计的一般原则，而后阐述了房屋建筑外墙、门窗及屋面设计中应考虑的节能设计措施，以供参考。

1.建筑节能设计的一般原则

1.1自然通风

建筑节能设计需要注意的一个很重要的问题就是如何组织好建筑物室内外春秋季和夏季凉爽时间的自然通风。良好的自然通风不仅有利于改善室内的热舒适程度，而且可减少开空调的时间有利于降低建筑物的实际使用能耗，因此，在建筑单体设计和群体总平面布置时，考虑自然通风是十分必要的。

1.2建筑物的朝向

在建筑单体设计和群体总平面布置时，考虑朝向也是十分重要的。朝向对建筑能耗的影响，除了风之外，还有太阳辐射。太阳辐射得热对建筑能耗的影响很大，夏季太阳辐射得热增加制冷负荷，冬季太阳辐射得热降低采暖负荷。总体而言，由于太阳高度角和方位角的变化规律，在夏热冬冷地区，南北朝向的建筑夏季可以减少太阳辐射得热，冬季可以增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向。在规划条件允许的情况下，应该优先采用南北或接近南北朝向。

1.3建筑物的体形系数

建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著。体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失越小。从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较低的水平上。但是，体形系数不只是影响外围护结构的传热损失，它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关。体形系数过小，将制约建筑师的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此在具体的设计过程中，要注意权衡利弊，兼顾不同类型的建筑造型，将条式建筑的体形系数定在标准规定的范围内。条式建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40。

2.建筑节能设计措施

2.1外墙的保温节能设计

一般外墙在建筑的外围护结构中所占的比例最大（全玻璃幕墙除外），由墙体传热造成的熟损失占整个建筑的热损失的比例也较大。因此，墙体的保温隔热是建筑节能非常重要的组成部分。在确定外墙传热系数时必须采用平均传热系数，即按面积加权法求得的传热系数，主要是必须考虑围护结构用边混凝土梁（过粱）、拉、剪力墙等“热桥”影响，以保证建筑在冬季采暖和夏季空调时，通过围护结构的传热耗热量不超过标准约会求，不至于造成建筑耗热量或耗冷量的计算值偏小，使设讦的建筑物达不到预期的节能效果。

提高外墙的保温隔热性能，设计时应注意外墙的保温层必须满足水密性、抗风压以及温湿度变化的时候性要求，使墙体不产生裂缝，并能与相邻的部位之间以及在边角处、面层装饰等方面，均得到适当的处理。在寒冷地区，建筑的保温性能主要决定于外围护结构本身材料的热工特性及围护结构内、外表面与室外空气的换热状况。围护结构的热阻值越大，保温性能越好。通过围护结构向外散失的热量越小。所以，减小围护结构的传热系数是提高外围护结构保温隔热性能的主要措施。对于寒冷地区，主要应考虑建筑的冬季防寒保温，建筑围护结构传热系数对建筑的能耗影响很大。因此，对围护结构传热系数的限位要求较高。同时为了便于操作，以规定性指标作为节能设计的主要依据。目前，现有的成熟技术也能保证达到围护结构传热系数的限值要求。对于非透明幕墙，如金属幕墙、石村果墙，没有透明玻璃幕墙所要求的自然采先、视觉通道等功能要求，从节能的角度考虑，应该做为实墙对待。此类幕墙采取保温隔热措施也较容易实现。

2.2门窗的节能设计

近年来，建筑的室内空气品质越来越受到人们的关注。建筑材料特别是建筑装修材料及胶粘剂会长发出各种污染物，对人体的健康造成很大的危害。挥发性有机物中对室内环境影响最大的是甲醛。它能够对人体的呼吸系统、心血管系统及神经系统产生较大的影响，甚至还会致癌。加强建筑物的自然通风和机械通风则会大大降低空内污染物的浓度，使之符合卫生要求。就公共建筑设计来说，建筑师有时为了追求外窗的视觉效果和建筑立面的设计风格，外窗的可开启率有逐渐下降的趋势，有的备至使外窗完全封闭。导致房间自然通风不足，不利于室内空气流通和散热，不利于节能，这种做法应逐步得到纠正。调查显示，做好自然通风气流组织设计，保证一定的外窗可开启面积，可以减少房间空调设备运行时间，节约能源，提高舒适性。一般地，为了保证室内有良好的自然通风，外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%。同样，作为外窗的一部分，透明幕墙亦应具有可开启部分或没有通风换气装置。考虑到透明幕墙的安全性以及构造施工的复杂性，其可启部分的面积也不宜过大，但也不宜太小，否则起不到应有的作用。因此，规定透明幕墙可开启部分的面积不支小于幕墙面积的15%。

2.3屋面的保温隔热节能设计

屋面在整个建筑围护结构面积中所占的比例远低于外墙，但对于一般顶层房间来说，却是外围护结构所占面积最大的。一般标准层房间的外围护面积只占2-3个面（朝向），而顶层房間的外围护面积却占3-5个面（朝向）。在冬季严酷的风雪侵蚀和夏季强烈的太阳辐射下，如果屋面的保温隔热性能太差，对顶层房间的室内热环境和建筑的采暖空调能耗的影响将是比较严重的。为提高屋面的保温隔热性能，设计时应注意以下几点：

（1）应选用导热系数小，蓄热系数大的保温隔热材料，同时要注意选用材料的密度不宜过大，以防止屋面的荷载过大。

（2）保温隔热的材料很多，设计人员在选用时应根据建筑物的使用要求、屋面的结构形式、环境气候条件、防水处理方法和施工条件等因素，通过技术经济比较后确定。

（3）保温隔热材料不宜选用吸水率高的材料，以防止屋面湿作业时，保温隔热层大量吸水，降低热工性能。提倡选用挤塑型聚苯板、现场喷涂硬泡聚氯朗或聚氨酯板、高密度聚苯板等材料。如果选用了吸水率较高的保温材料，屋面施工时应设置排气孔，以排除保温材料层内的水分。

3.结束语

建筑节能是贯彻可持续发展战略的一个重要方面，是执行节约能源、保护环境的基本国策。积极推进建筑节能设计，是改善人民生活和工作环境的基本要求，是国民经济持续稳定健康发展的基本保证，是减轻大气污染、减少温室气体排放、缓解地球变暖趋势的必然选择。真可谓：建筑节能设计，功在当代，利在千秋。

参考文献：

[1]杨善勤等.建筑节能[M].北京：中国建筑工业出版社，1999

[2]马永新.促进建筑节能发展应做的几项工作[J].砖瓦世界，2008，（11）