建筑節(jié)能各關(guān)鍵點設(shè)計優(yōu)化要點探討

上海創(chuàng)霖建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司 830000

摘要：住宅建筑節(jié)能已經(jīng)受到了政府的高度重視，如何減少住宅建筑的能耗，提高住宅建筑中的能源利用效率，在設(shè)計中更好地利用自然能源，成了設(shè)計人員共同關(guān)注的問題。本文在此從外部環(huán)境和單體兩個方面對建筑節(jié)能的幾個重要的設(shè)計要點做了逐一分析。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；外部環(huán)境；單體

一、整體及外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計

建筑整體及外部環(huán)境設(shè)計是在分析建筑周嗣氣候環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，通過選址、規(guī)劃、外部環(huán)境和體型朝向等設(shè)計，使建筑獲得一個良好的外部微氣候環(huán)境，達到節(jié)能降耗的目的。

1、合理選址

建筑選址主要是根據(jù)當?shù)氐臍夂颉⑼临|(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設(shè)計中，既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環(huán)境，為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，同時又要不破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡。

2、建筑體形

在其他條件相同時，體型系數(shù)（建筑物外圍護面積與其所包圍體積之比）越大，單位面積散熱量也越大，對節(jié)能越不利。建筑節(jié)能標準規(guī)定：居住建筑條式建筑物體形系數(shù)不應(yīng)超過0.35，點式不應(yīng)超過0.40；因此，正確處理建筑形式多樣化和節(jié)能的關(guān)系，是建筑設(shè)計中應(yīng)當引起重視的問題。

3、建筑物的朝向

建筑布局應(yīng)考慮朝向與節(jié)能的因素。坐北朝南的建筑物能夠避免太陽的東照西曬，降低日射影響，若同時配合以遮陽隔熱，效果將更加顯著，如建筑物的南立面設(shè)陽臺加深遮陽。南北走向的干道上的臨街建筑做不到坐北朝南的應(yīng)盡量少做居住建筑，并盡量利用建筑的體形變化做到多利用天然能源。

4、建筑物的平面布置

建筑平面的巧妙布局常能獲得較好的節(jié)能效果。如將電梯、樓梯、管道井、機房等布置在建筑物的南側(cè)或西側(cè)，可以有效阻擋日射；挑空中庭形成2次隔熱區(qū)，這種布置方式較之常見，更有利于節(jié)能；恰當?shù)钠矫娌贾糜兄谛纬衫硐氲耐L作用，通過建筑物門窗的合理設(shè)置，形成通風口，組織并誘導自然通風，既起到節(jié)能作用又克服了空調(diào)室內(nèi)空氣品質(zhì)差的弱點。

二、單體的節(jié)能設(shè)計

單體的節(jié)能設(shè)計，主要是通過對建筑各部分的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計、建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計，以及一些新型建筑節(jié)能材料和設(shè)備的設(shè)計與選擇等，來更好地利用既有的建筑外部氣候環(huán)境條件，以達到節(jié)能和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。

1、建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計

建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計，主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對建筑各部位（屋頂、樓板、墻體、門窗、粱柱等）的造型、結(jié)構(gòu)、材料等方面加以進一步優(yōu)化設(shè)計，充分利用建筑建筑材料自身特性的有利條件，減少能耗和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境，從而達到節(jié)能的效果。具體有以下五個方面：

（1）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，也是建筑室內(nèi)與外部空間能量發(fā)生交換，造成室內(nèi)能量損失的主要部位之一。通常主要采取以下節(jié)能措施：1）采用坡屋頂；2）屋面設(shè)保溫層；3）根據(jù)不同地區(qū)需要，設(shè)置保溫隔熱屋面（架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等）。

（2）建筑外墻體的節(jié)能設(shè)計

墻體是建筑室內(nèi)與外部空間接觸面積很大，容易造成室內(nèi)能量損失的部位。墻體的節(jié)能設(shè)計，除了適應(yīng)不同地區(qū)的氣候條件，正常做好墻體保溫、防潮、隔熱等措施以外，還應(yīng)體現(xiàn)在改善微氣候環(huán)境條件的特殊構(gòu)造上。

（3）建筑門窗的節(jié)能設(shè)計

據(jù)統(tǒng)計資料，在我國既有的高耗能建筑中有40%的耗能是通過門窗散失的。因此，解決好門窗節(jié)能的問題相當重要。門窗的節(jié)能設(shè)計主要考慮以下幾個方面：1）控制建筑不同朝向的窗墻面積比，從而減少不利朝向外窗的能量損失。如在寒冷地區(qū)，盡量減少北向開窗面積可以有效減少建筑冬季能耗損失；2）設(shè)置各種形式的外遮陽：我國節(jié)能標準中規(guī)定，夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)中，夏季制冷負荷大的建筑的外窗（包括透明幕墻）設(shè)置外部遮陽；設(shè)置外遮陽后，建筑的夏季制冷能耗會有比較明顯的降低；3）合理地組織門窗的通風換氣，盡量采用自然通風，少用、不用空調(diào)通風；4）選擇節(jié)能性能高的建筑門窗和幕墻：建筑門窗和建筑幕墻要改變消極保溫隔熱的單一節(jié)能觀念，把節(jié)能和合理利用太陽能、地下熱（水）能、風能結(jié)合起來。

2、合理的建筑空間設(shè)計

合理的空間設(shè)計是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑空間進行合理分隔，以改善室內(nèi)保溫、通風、采光等微氣候條件，達到節(jié)能目的。如在北方寒冷地區(qū)的住宅設(shè)計中，就經(jīng)常將使用頻率較少的房間如廚房、餐廳、次臥室等房間布置在北側(cè)，形成對北側(cè)寒冷空氣的“溫度阻尼區(qū)”，從而達到節(jié)能及保證使用頻率較多房間的舒適度的目的；在印度柯里亞的管式住宅及干城章嘉公寓樓的設(shè)計中，就通過空間的豎向分隔，起到了極佳的通風降溫效果。

三、建筑綠化設(shè)計與節(jié)能

近年來由于城市綠地不斷減少，加之空調(diào)的大量使用，導致“熱島效應(yīng)”，空氣環(huán)境日益惡化，給建筑節(jié)能帶來負效應(yīng)。據(jù)研究表明：相同時刻水泥地表面的溫度大于草坪地表面的溫度，該差值在下午16：00時達到最大值，約為10℃，兩者之差的最小值出現(xiàn)在4：00左右，差值也在2℃以上。裸地與草坪兩者溫度分布的差別與水泥地和草坪的分布差別類似。相同時刻裸地地表的溫度明顯高于草坪地表溫度，在下午2：00相差最多，約為12cC，夜間有所降低。因此，在城市規(guī)劃和建設(shè)的同時，大力發(fā)展庭院綠化、創(chuàng)造優(yōu)美小區(qū)是造福人類的大事。

我國各個城市規(guī)劃部門都對綠化率做了嚴格規(guī)定，新鄉(xiāng)市規(guī)劃局規(guī)定居住小區(qū)和廠區(qū)的綠化率不小于30%，同時設(shè)計單位作為首步的實施者更是義不容辭的要保證自己規(guī)劃的小區(qū)的綠地率，在做小區(qū)整體規(guī)劃時通常會在保證達到建設(shè)單位要求的建筑面積和做好道路、停車位、休息場地還有其他一些輔助設(shè)施的設(shè)置同時盡量增加綠化率。

同時也可以采用建筑物本身的綠化來節(jié)約能源。建筑物綠化是指對建筑物外立面、屋面的綠化。與環(huán)境綠化相比，建筑物綠化對建筑節(jié)能的作用更直接。冬季，綠化主要起屏蔽作用，減小風壓對建筑物的作用，從而減小冷風滲透和外表面對流換熱損失，降低供熱負荷，達到節(jié)能目的。

四、自然通風

建筑通風是由于建筑物的開口處（門、窗等）存在壓力差而產(chǎn)生的空氣流動。按照產(chǎn)生壓力差的不同原因，建筑通風可以分為利用風壓通風和利用熱壓通風。但對于不同類型的建筑來說，實現(xiàn)建筑通風的技術(shù)手段各不相同。

1、利用風壓實現(xiàn)建筑通風

當風吹向建筑物正面時，因受到建筑物表面的阻擋而在迎風面上產(chǎn)生正壓區(qū)，氣流在向上偏轉(zhuǎn)同時繞過建筑物各側(cè)面及背面，在這些面上產(chǎn)生負壓區(qū)。風壓通風就是利用建筑迎風面和背風面的壓力差，人們通常所常說的“穿堂風”就是風壓通風的典型范例。風壓的壓力差與建筑形式、建筑與風的夾角以及周圍建筑布局等因素相關(guān)。當風垂直吹向建筑正面時，迎風面中心處正壓最大，在屋角 及屋脊處負壓最大。因此，當建筑垂直于主導風向時，其風壓通風效果最為顯著。

2、利用熱壓實現(xiàn)自然通風

由于自然風的不穩(wěn)定性，或由于周圍高大建筑、植被的影響，許多情況下在建筑周圍不能形成足夠的風壓。這時，就需要利用熱壓原理來加速自然通風。

熱壓通風即我們平常所講的“煙囪效應(yīng)”。其原理為熱空氣上升，從建筑上部風口排出，室外新鮮的冷空氣（比重大）從建筑底部被吸入。室內(nèi)外空氣溫度差越大，進出風口高度差越大，則熱壓作用越強。對于室外環(huán)境風速不大的地區(qū)，煙囪效應(yīng)所產(chǎn)生的通風效果是改善熱舒適的良好手段。與利用風壓通風相比，煙囪效應(yīng)所產(chǎn)生的空氣流動相對較慢，雖然可以滿足換氣次數(shù)的要求，然而要想達到快速蒸發(fā)制冷所需的風速，往往還需風壓作補充。

3、風壓與熱壓相結(jié)合實現(xiàn)自然通風

利用風壓和熱壓來進行自然通風往往是互為補充、密不可分的。在實際情況下，風壓和熱壓是共同作用的。兩種作用有時互相加強，有時相互抵消，但到目前為止，熱壓和風壓綜合作用下的自然通風機理還在探索之中，風壓和熱壓什么時候相互加強、什么時候相互削弱還不能完全預(yù)知。但一般來說，建筑進深小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位多利用熱壓來達到通風的效果。

五、結(jié)語

建筑物作為一個完整的系統(tǒng)，如何實現(xiàn)高效率地利用資源，最低限度造成對環(huán)境的影響是節(jié)約能源的重要環(huán)節(jié)。作為建筑設(shè)計人員應(yīng)該從自身做起，按照建筑節(jié)能設(shè)計新標準嚴格把好建筑節(jié)能設(shè)計關(guān)，優(yōu)化節(jié)能設(shè)計，在改善居住環(huán)境的同時，充分挖掘節(jié)能的潛力，從而減少能源的消耗，為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

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