談我國建筑節(jié)能設(shè)計

□文/陳 潔

（重慶大學(xué)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院 重慶）

在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，大量的能源需求將促使能源短缺問題成為國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵制約因素。而作為能源“耗能大戶”之一的建筑業(yè)，建筑能耗占全社會能源消耗量的32%左右。統(tǒng)計表明，我國95%左右的既有建筑和新建建筑屬于高能耗建筑。隨著城市化進(jìn)程的加快，預(yù)計到2020年我國將新增建筑面積200多億m2，高耗能建筑面積將達(dá)到700億m2。在資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)和單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗大幅下降的重要背景下，從源頭上扭轉(zhuǎn)建筑能耗激增趨勢，推行全過程能源節(jié)約管理，提高利用效率和效益。建筑節(jié)能設(shè)計是實現(xiàn)建筑節(jié)能效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，優(yōu)化設(shè)計對能源消耗控制有重要的現(xiàn)實意義。目前，國內(nèi)外專家學(xué)者對建筑節(jié)能設(shè)計的研究更加重視，如曾旭東、趙昂基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用研究，梅洪元、葉洋對寒地村鎮(zhèn)住宅節(jié)能設(shè)計發(fā)展的趨勢研究，成輝、朱新榮、劉加平、潘文彥對高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計生態(tài)化發(fā)展的研究，等等。而針對建筑節(jié)能設(shè)計的研究尚且較少。本文在對整體綜合環(huán)境規(guī)劃、單體節(jié)能設(shè)計、建筑細(xì)部構(gòu)造節(jié)能設(shè)計的重點進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出做好節(jié)能設(shè)計工作的幾項建議，對促進(jìn)我國建筑節(jié)能設(shè)計的發(fā)展有一定的借鑒意義。

一、我國建筑節(jié)能設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀

面對能源短缺問題，我國積極倡導(dǎo)節(jié)約能源、可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)部將建設(shè)節(jié)能型建筑納入今后城市建設(shè)的重點發(fā)展方向，相關(guān)的指引、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)相繼出臺，要求將建筑設(shè)計與建筑微氣候、建筑技術(shù)和能源的有效利用相結(jié)合。民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)——規(guī)定通過在建筑設(shè)計和采暖系統(tǒng)設(shè)計中采用有效的技術(shù)措施將節(jié)能率從原來的50%提高為65%，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)與產(chǎn)品、部品以及供熱系統(tǒng)的要求提高到一個新水平。

優(yōu)化節(jié)能設(shè)計方法從本質(zhì)上要求設(shè)計者從整體綜合設(shè)計概念出發(fā)，根據(jù)大范圍的氣候條件影響，針對建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，重視利用自然環(huán)境創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，以盡量減少對建筑設(shè)備的依賴。但是在實際操作中，設(shè)計者習(xí)慣于以往的設(shè)計思路，只考慮建筑、結(jié)構(gòu)及水暖等方面的合理與否，并不用心去考慮節(jié)能的問題，因此實際的節(jié)能效果普遍達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，建筑能耗仍然處于一個很高的水平，形勢不容樂觀。在我國既有城鄉(xiāng)建筑中，只有3.2億m2房屋是節(jié)能建筑，尚不到全國既有建筑的1%；在每年新竣工的建筑中，節(jié)能建筑面積不到1億m2，尚不足竣工建筑面積的5%。以居民住宅能耗與建筑業(yè)能耗為例（居民住宅能耗近似地以綜合能源平衡表中居民生活能耗表示，建筑施工能耗以建筑業(yè)能耗表示），我國建筑節(jié)能設(shè)計雖然已經(jīng)得到政府主管部門的高度重視，但歷年的能耗數(shù)據(jù)卻反映出其實施結(jié)果令人擔(dān)憂。

二、建筑節(jié)能設(shè)計的重點

（一）整體綜合環(huán)境規(guī)劃。建筑選址、朝向、間距以及相互組合關(guān)系是整體綜合環(huán)境規(guī)劃的設(shè)計重點。合理的選址和布局對建筑節(jié)能的影響很大，應(yīng)綜合考慮氣候、地質(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等相關(guān)因素加以確定；適宜的外部環(huán)境能使建筑在其整個生命周期中保持良好的微氣候環(huán)境，為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，同時維持整體生態(tài)環(huán)境的平衡；主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，使住區(qū)內(nèi)風(fēng)速流暢，有效加強建筑物與空氣的熱交換，提高居住的舒適度。由于太陽高度角和方位角的變化規(guī)律，我國大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜，與東西朝向的建筑物相比，南北朝向的建筑物在夏季可以減少太陽輻射的熱，冬季可以增加太陽輻射的熱，從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗，是最有利的建筑朝向。

（二）單體節(jié)能設(shè)計

1、合理的建筑體形與空間組織。合理的建筑體形能夠減少建筑物與外界的熱量交換，在其他條件相同時，建筑的體型系數(shù)（外表面積和外表面積所包的體積之比）對建筑能耗的影響非常顯著，其值越大，單位面積散熱量越大，對節(jié)能不利。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，應(yīng)將體形系數(shù)控制在一個較低的水平上，但體形系數(shù)還與建筑造型、平面布局、采光通風(fēng)等緊密相關(guān)，體形系數(shù)過小將對建筑使用功能造成一定影響，因此應(yīng)權(quán)衡利弊，合理確定。

合理的空間組織設(shè)計應(yīng)在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑平面進(jìn)行豎向、橫向的合理分隔，以改善室內(nèi)的保溫、通風(fēng)、采光等環(huán)境，達(dá)到節(jié)能、舒適的目的。

2、門窗的節(jié)能設(shè)計。在建筑外圍保護(hù)結(jié)構(gòu)中，門窗的保溫隔熱能力差，門窗縫隙是冷風(fēng)滲透的主要渠道，因此解決好門窗節(jié)能的問題是節(jié)能工作的一個重點。門窗的節(jié)能設(shè)計應(yīng)主要考慮：由于采暖耗熱量隨窗墻面積比的增加而增加，因此可在采光允許的條件下控制建筑不同朝向的窗墻面積比，并在夜間設(shè)置保溫窗簾、窗板；對門窗的相對位置及開啟方式進(jìn)行合理安排，以便組織穿堂風(fēng)通過；設(shè)置可調(diào)節(jié)的活動遮陽（如遮陽棚、窗蓋板、窗簾、熱反射簾或自動卷簾等），減少夏季太陽輻射的熱，增強冬季的熱；提高門窗制作質(zhì)量，對金屬窗框進(jìn)行斷熱處理，加設(shè)密封條以加強門窗的氣密性，選擇高性能的建筑門窗材料和幕墻技術(shù)，適當(dāng)選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃或中空玻璃等節(jié)能玻璃品種。

表1 居民住宅能耗與建筑業(yè)能耗數(shù)據(jù)趨勢

3、墻體的節(jié)能設(shè)計。墻體能夠達(dá)到保暖的效果，就能夠?qū)崿F(xiàn)能量的損耗減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的。墻體保溫分為內(nèi)保溫和外保溫兩種，相對于墻體內(nèi)保溫而言，墻體外保溫的保溫效果更理想，可完全避免熱橋，還可以起到保護(hù)墻體的作用，延長墻體的使用壽命，因此采用墻體外保溫是在經(jīng)濟條件允許的情況下較好的選擇。對于加強墻體的外保溫設(shè)計，最直接有效的方法就是采用節(jié)能型建筑材料，利用高效保溫隔熱材料附著或填入墻體內(nèi)來實現(xiàn)墻體熱阻的提高，在一定程度上能有效地避免室外氣候變化對墻體內(nèi)部溫度變化的影響，使結(jié)構(gòu)主體壽命延長；也有利于消除或減弱冷、熱橋的影響，避免室溫發(fā)生較大的波動。同時，墻體的節(jié)能設(shè)計還應(yīng)適應(yīng)氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施，能夠改善微氣候環(huán)境條件的特殊構(gòu)造也應(yīng)作為考慮的重點。

4、屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分，由于太陽直射和大氣長波輻射的雙重作用，冬季散熱量大、保溫性能較差，夏季吸收大量輻射熱、室內(nèi)氣溫過高。屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計應(yīng)注重冬季保溫、夏季通風(fēng)隔熱，常用的技術(shù)措施要點為：①采用架空隔熱屋面、淺色屋面、種植屋面、通風(fēng)屋面、蓄水屋面等，隔離太陽輻射熱，減少陽光直射；②鋪設(shè)高效保溫隔熱材料，并適當(dāng)采取其他輔助措施，減少熱量傳遞；③密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高、吸水率較大的保溫材料不宜選為屋面保溫層材料，以免屋面重量厚度過大、保溫層大量吸水而降低保溫效果等；④“冷屋頂”節(jié)能：利用高反射率涂料的使用，提高屋頂?shù)娜丈浞瓷渎剩瑴p少太陽熱量的吸收，從而達(dá)到減少空調(diào)冷負(fù)荷和空調(diào)節(jié)能的目的。

三、加強建筑節(jié)能設(shè)計的建議

（一）主管部門應(yīng)加強對建筑節(jié)能設(shè)計工作的監(jiān)控。政府主管部門應(yīng)利用其職能，總結(jié)推廣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、公布合理的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)及考核指標(biāo)，為優(yōu)化設(shè)計的進(jìn)行提供良好服務(wù)，對設(shè)計圖紙、節(jié)能計算書、節(jié)能設(shè)計表進(jìn)行系統(tǒng)化監(jiān)控，使其保持一致并在施工中得到落實。

（二）制定切實可行的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。建筑節(jié)能設(shè)計技術(shù)與建筑物的安全性和長期使用壽命有關(guān)，我國現(xiàn)階段的建筑節(jié)能技術(shù)水平低下，性能還不完善，市場機制規(guī)范程度也欠佳，可借鑒國外成熟經(jīng)驗，在原有建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善、改革，使其更具有實踐性。

（三）加強建筑節(jié)能設(shè)計宣傳，提高全社會節(jié)能意識。充分利用網(wǎng)絡(luò)、電視、報刊、雜志等媒體，開展形式多樣、內(nèi)容豐富的節(jié)能設(shè)計與綠色建筑宣傳，廣泛宣傳建筑節(jié)能設(shè)計的重要性，增強業(yè)主方優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計意識，提高各有關(guān)部門、單位貫徹建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的自覺性，努力營造各級領(lǐng)導(dǎo)重視、相關(guān)部門理解支持、建設(shè)各方積極主動、人民群眾普遍關(guān)心的良好氛圍。

四、結(jié)語

我國的建筑節(jié)能有著巨大的潛力，只要認(rèn)真扎實地做好節(jié)能設(shè)計工作，合理控制可能造成能耗的各個環(huán)節(jié)，就可以有效地降低建筑耗能量，提高建筑的整體效益，為中國建筑業(yè)、能源業(yè)做出貢獻(xiàn)。

[1]孫竹安.探討建筑節(jié)能在建筑設(shè)計中的重要性[J].今日科苑，2010.6.

[2]曾旭東，趙昂.基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報，2006.2.

[3]梅洪元，葉洋.寒地村鎮(zhèn)住宅節(jié)能設(shè)計發(fā)展趨勢研究 [J].低溫建筑技術(shù)，2011.12.

[4]成輝，朱新榮，劉加平，潘文彥.高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計常見問題及對策[J].建筑科學(xué)，2011.4.