关于建筑设计中的节能设计

2021-03-30韦雪荣

建材与装饰 2021年13期

韦雪荣

（广西河图建设工程设计有限公司钦州分公司，广西钦州 535000）

建筑作为城镇能耗大户，若能通过合理的节能设计使建筑达到良好的节能效果，则可以节省大量能源，减少建筑日常使用过程中的能源消耗，并能起到减小环境破坏和污染的作用，是现阶段建筑设计的主要发展趋势与方向，必须引起相关设计人员的高度重视。

1 建筑节能定义与手段

建筑节能指的是在建筑工程的前期规划设计、新建或改进及使用时，均严格执行相关节能标准，优先选择具有良好节能效果的施工工艺、机械设备及建筑材料，在保证建筑保温、隔热、采暖、制冷等系统的效率基础上，通过全面加强运行管理，以及通过对各类可再生资源和能源的合理应用，达到减少能耗的根本目标。建筑节能并不单单是减少能耗，还包括提高能源与资源的使用率与各类可再生能源和资源的使用，这三者相互促进，缺一不可[1]。

建筑节能手段主要包括管理和技术两个方面，其中，管理手段包括政府管理与使用管理，政府管理是指制定严格的规范，加强设计审查和材料送检等为达到节能目标助力；而使用管理是指先设定一个适宜的空调温度（一般为26℃），然后编制用电设备日常使用制度，并督促建筑的使用者养成良好的节能习惯。此外，还包括运行维修，即通过对各类设备的维护和保养，延长其使用年限，并避免由于设备异常或故障导致的能源浪费。技术手段是指从方案阶段就开始着手进行，伴随建筑设计不断深入实现预期的节能目标。首先要做好规划设计，编制合理的单体建筑方案，以此有意识的节能，这对实际节能是有重要现实意义的。在围护系统设计过程中，其设计成果直接影响到空调能耗。要想实现投入最少的情况下达到预期节能目标，做好早期设计至关重要。而如果在施工图设计过程中才开始考虑节能，则所采用的所有节能措施都属于被动节能，不仅会增加建筑的使用成本，而且节能效果往往很差。

2 建筑节能设计主要影响因素与几个方面

建筑节能设计的主要影响因素包括：①建筑朝向，有5%~10%的影响；②自然通风，有20%~30%的影响；③体形系数，有1%左右的影响，北方建筑影响较大，为3%~5%；④屋顶，有3%左右的影响；⑤外墙，有15%左右的影响；⑥外门窗，有23%~43%的影响；⑦空调系统能效比，有17%左右的影响；⑧室内换气次数，有4%左右的影响；⑨室内温度每增加或减小1℃，有10%左右的影响[2]。

建筑节能设计主要包含以下几个方面：

（1）建筑的总平面布置，要有良好通风与光照。

（2）单体建筑的方案设计，包括建筑的朝向、窗墙比、外部遮阳、内部通风、气流组织与外墙等内容。

（3）围护系统构造与材料，包括外墙及墙体保温材料、屋面隔热保温、外门窗、架空楼板、楼板及地面。

（4）建筑照明系统节能，如确定适宜的照度，选择合理的节能产品，现在常用的有节能灯和电子镇流器。

（5）加强对空调系统能耗的有效控制，如夏季制冷时将室内温度设定为26℃，冬季采暖时设定为20~22℃，并采用经济合理且技术可行的节能设备，对热能及冷量进行回收[3]。

3 建筑节能措施及构造

3.1 屋面

屋面要采用良好的保温材料，如挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板（厚度按30~40mm 控制，其λ 值为0.033W/m·K）和水混膨胀珍珠岩板（其λ 值为0.26W/m·K）等。过去常用的加气混凝土块不仅自重大，而且导热系数很大，所以不建议使用[4]。

3.2 外墙

目前的外墙材料仍以加气混凝土块为主，但要注意，在外墙中使用的加气混凝土块，其干密度应达到700kg/m3，λ 值应为0.29W/m·K。对于梁柱等热桥处，剪力墙等结构的传热系数很大，对外墙整体平均传热系数有很大影响，所以某些情况下要进行外保温设计。通常情况下，外保温措施要优于内保温。

3.3 外窗

目前的建筑节能细节要求建筑外窗的K 值不能超过4.7，采用普通单层玻璃无法达到这一要求，而采用铝合金框+中空玻璃的组合则可以达到要求，也可使用塑钢+单层无色透明玻璃的组合。此外还需充分考虑窗的遮阳性，在部分地区，无论是中空玻璃还是单层透层玻璃，其遮阳系数均难以满足要求，对此可考虑单层热反射玻璃，具体按照窗墙比要求选择，并在施工图中将所选窗玻璃对应的传热系数及遮阳系数均写明[5]。

对于外窗开启，开启面积应达到所在房间总面积10%以上；在气密性上，1~6 层的外窗气密性应达到3 级，7 层及以上的外窗气密性则应达到4 级。对于公共建筑，其外墙的开启面积应达到总窗面积30%以上，且气密性要达到4 级，当采用幕墙时，幕墙上应有可正常开启的窗，且该窗的气密性要达到3 级。

阳台及外遮阳构件都直接影响外窗遮阳，能降低外窗系统自身遮阳系数，从而降低相应的造价，这对减少建筑的总造价，有很大的价值和意义。

3.4 楼板隔墙

虽然国家标准没有提出要求，但部分地区有自己的标准要求。以深圳为例，要求楼板的K 值不能超过2，通常很难达到这一要求，需采用保温砂浆进行处理；同样，分户墙的K 值也不能超过2，采用厚度为200mm 的加气混凝土可以满足该要求。对于架空楼板，其K 值不能超过1.5，为达到这一要求，往往需要在板底布置挤塑板[6]。

4 建筑节能设计常见问题与对策

（1）节能计算时，屋面、外墙及玻璃材料和施工图存在差别，或节能审查表的内容和施工图与计算书存在差别。在施工图当中，节能设计说明是一个重要组成部分，它的内容必须和计算书完全相同，而且节能计算书与审查表必须将计算部分写明。如果地方标准比国家标准要高，则需要按照地方标准严格执行，但国家标准的强条必须严格执行。设计说明与计算书当中的无关规范及计算不可列入。比如，公共建筑的节能设计说明与计算书不能列入住宅的节能标准；又比如当建筑无架空层时，不能在计算书当中出现架空层方面的计算。另外，当商住楼的下部存在公建与商场时，应单独按照公共建筑实施节能设计与计算。

（2）对加气混凝土块和保温材料等的蓄热及导热系数选取不当，没有考虑适当的修正系数。在计算书当中，每一种材料的热工系数都必须准确无误，同时根据当地实际情况考虑一定修正系数。当采用外墙外保温的措施时，应在梁柱表面进行保温砂浆设计，尤其是保温层固定及后续饰面材料施工。设计说明与计算书当中的无关规范及计算不可列入。比如，公共建筑设计依据不加气混凝土外墙与挤塑保温板用于外墙或架空层板底外保温时，应采用钢丝网进行固定，提高外饰面系统的粘贴强度。建筑外墙材料的选择必须仔细，在施工图当中应将外墙玻璃种类及其气密性等要求标注清楚[7]。

（3）对于居住建筑，其外墙内表面最高温度不能超过35.6℃，并综合考虑楼板传热。性能化边界条件必须正确，对于参照的建筑，其外窗面积必须和设计的建筑完全相同。采用集中空调系统的建筑，一般不会逐项逐时的计算能耗，只有审查提出要求时才会进行，但此时建筑的电气设计已经结束，用电量不会根据空调设计变化进行调整，所以可能无法达到预期的节能要求。另外，空调系统设计和建筑专业有差别，对围护系统传热系数的选择和建筑节能计算时的取值不同，导致设计返工。以上都要在设计中引起足够的重视，从根本上避免出现返工的现象。

（4）对于公共建筑，其空调系统的设计应对冷热负荷实施逐项逐时分析与计算，得出计算结果与房间编号。计算书中的房间编号需要和图纸完全相同，如果建筑没有采暖要求，则可以不对热负荷实施计算。某些场所的照度没有按照规范的要求进行设计，导致照明系统的耗电量很大，对此要采取有效的节能控制措施。对于不超过12 层的住宅，在条件允许的情况下应进行太阳能利用设计，配置太阳能热水系统。对于用地面积为15 万m2以上的住宅小区，需要在方案或者是初步设计阶段做好气流分析，保证气流的合理性，避免由于气流不合理造成无端的能耗。