關(guān)于建筑節(jié)能設(shè)計的研究

阿不都吉力力?艾買江

摘要：本文介紹了建筑設(shè)計的節(jié)能理念及節(jié)能建筑設(shè)計的基本條件，分析探討了節(jié)能理念的建筑設(shè)計應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；節(jié)能設(shè)計；研究

1 建筑設(shè)計的節(jié)能理念

據(jù)統(tǒng)計，目前我國的建筑能耗在國民經(jīng)濟(jì)總能耗中所占的比重約為28%，并且呈現(xiàn)出穩(wěn)步增加的趨勢，擴(kuò)大了國家能源的供需缺口，其中伴隨的低效率地使用能源的做法還給環(huán)境帶來了負(fù)面影響。建筑設(shè)計要體現(xiàn)節(jié)能理念，是一種理性選擇，勢在必行。

1.1 滿足居住消費(fèi)需求

建筑設(shè)計與人們對居住環(huán)境的要求是密切相關(guān)的。在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，人們對居住環(huán)境的消費(fèi)要求也隨之提高。環(huán)保、舒適和潔凈的居住環(huán)境，日益受到人們的青睞。因此，改善建筑設(shè)計模式，不僅是節(jié)能的需要，也是滿足更高建筑消費(fèi)要求的需要。

1.2 提高建筑效能

優(yōu)化建筑設(shè)計，不僅能降低生產(chǎn)能耗，而且能大幅度減少建筑的自重，提高建筑自身的熱工性能。同時，改善建筑設(shè)計中的材料選擇，也能增強(qiáng)建筑門窗等結(jié)構(gòu)的氣密性和水密性，并且多層和復(fù)合材料的選用也有利于增強(qiáng)保溫和隔熱的性能。總之，建筑設(shè)計的改進(jìn)，有利于提高建筑效能，提高人們居住的舒適感和幸福感。

1.3 提高能源利用率

地大物博和資源豐富是我國的總量情況，但是受巨大人口數(shù)量的影響，我國的人均可以使用的資源數(shù)量是比較低的，而且人均儲備資源也處于匱乏的困境中。我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，進(jìn)一步增加了能源需求。目前，我國建筑的采暖和空調(diào)的能耗問題十分突出。比如，我國建筑的采暖能耗與相似氣候條件下的發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距：外墻能耗是發(fā)達(dá)國家的4-5倍；屋頂能耗是發(fā)達(dá)國家的2.5-5.5倍；外窗能耗是發(fā)達(dá)國家的1.5-2.2倍；門窗的透氣性是發(fā)達(dá)國家的3-6倍；總耗能是發(fā)達(dá)國家的3-4倍。如果不改變高能耗的建筑設(shè)計，從現(xiàn)在的情況看，建筑能耗的增長速度就會超出國家能源生產(chǎn)的增長速度的極限。我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不可能減少能源需求的絕對總量，所以通過節(jié)能的建筑設(shè)計、提高能源的利用率，是緩解能源供需缺口增加的緊張局面的可行辦法之一。

2 節(jié)能建筑設(shè)計的基本條件

當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動了我國各個城市建筑市場需求的增加，建筑業(yè)呈現(xiàn)出迅速發(fā)展的趨勢，市場需求增加伴隨著建筑能耗日益增加，如何降低能耗是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的難題之一，對國民收入結(jié)構(gòu)的優(yōu)化產(chǎn)生重大影響。推動城市建筑業(yè)的健康和可持續(xù)的發(fā)展，需要社會各界牢固樹立節(jié)能理念，并且將節(jié)能理念貫穿于建筑設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)中，以在降低建筑工程能耗方面取得明顯失效。

節(jié)2.1 體現(xiàn)”以人為本”的原則

在設(shè)計建筑時，應(yīng)結(jié)合地區(qū)自然條件和其他實(shí)際情況，充分考慮建筑體系與氣候條件的相互關(guān)系以及業(yè)主的實(shí)際需要，設(shè)計出合理的方案，對于疑難方案，還可以采取工程試點(diǎn)的辦法以確保實(shí)用可靠，為建筑物的實(shí)際施工奠定良好的前提。

2.2 采用節(jié)能技術(shù)

采用節(jié)能技術(shù)是做好建筑節(jié)能設(shè)計的基礎(chǔ)條件之一。但是，節(jié)能技術(shù)的使用應(yīng)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的實(shí)際情況結(jié)合起來，采取循序漸進(jìn)的步驟?；蛘撸诮ㄖO(shè)計中綜合使用各種節(jié)能技術(shù)。比如，建筑施工初期可以采取封閉式門窗的技術(shù)，爾后再裝設(shè)控溫閥，建筑即將完工時再安裝一些綜合性的節(jié)能設(shè)備。采取漸進(jìn)式和綜合式的節(jié)能技術(shù)，是體現(xiàn)節(jié)能理念、優(yōu)化建筑設(shè)計的有效途徑。

3 節(jié)能理念的建筑設(shè)計應(yīng)用

節(jié)能理念在建筑設(shè)計上的應(yīng)用是多方面的，主要表現(xiàn)在：

3.1 規(guī)劃設(shè)計

規(guī)劃設(shè)計是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計的基礎(chǔ)階段。要從建筑能耗的影響因素和影響程度出發(fā)，充分考慮太陽輻射和自然通風(fēng)等氣候參數(shù)對提高建筑效能的積極作用，科學(xué)設(shè)計建筑的平、立、剖面形式。通過優(yōu)化建筑設(shè)計，建筑物就可以在冬季有效利用太陽能，減少采暖負(fù)荷；而在夏季又可以減少太陽輻射并且利用自然通風(fēng)的辦法起到降溫冷卻的效果，減少空調(diào)制冷的能耗。為了達(dá)到這一目的，建筑物在規(guī)劃設(shè)計中還可以優(yōu)先考慮南北走向或者接近南北走向。

科學(xué)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，還需要著力于合理選擇建材、提高土地利用率、優(yōu)化環(huán)境、改善景觀和緩解熱島效應(yīng)等方面。要改變大量使用水泥化建材的傳統(tǒng)做法。水泥化建材對太陽輻射熱的吸收能力較強(qiáng)，夏季太陽的照射可以使混凝土平臺的溫度高于氣溫的8℃左右。據(jù)測算，在夏季的江西贛州，較之于32℃的草坪溫度，其水泥地的溫度竟然可以達(dá)到57℃，兩者之間相差25℃。如果建筑物的綠化率為30%以上，就可以實(shí)現(xiàn)改善景觀和減少熱島效應(yīng)的目標(biāo)。據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示，30%以上的綠化覆蓋率可以使綠地起到緩解熱島效應(yīng)的作用。其中，40%以上的綠化覆蓋率可以減少3/4的熱島面積；60%以上的綠化覆蓋率可以基本控制熱島效應(yīng)。

3.2 單體設(shè)計

進(jìn)行科學(xué)合理的單體設(shè)計涉及優(yōu)化建筑的體形、立面和平面設(shè)計等方面。

3.2.1 體形設(shè)計

為了體現(xiàn)節(jié)能理念在建筑體形設(shè)計中的應(yīng)用，應(yīng)該選擇合理的建筑體形，盡量減少外界和建筑物之間交換熱量的程度。建筑設(shè)計的實(shí)踐已經(jīng)證明，如果其他條件固定不變，那么建筑物的外圍護(hù)面積除以其所包圍的體積所得到的體型系數(shù)愈高，則單位面積的散熱量也愈高，進(jìn)而不利于節(jié)能理念的實(shí)現(xiàn)。所以，建筑體形的設(shè)計需要考慮到節(jié)能和建筑形式多樣化的協(xié)調(diào)關(guān)系。實(shí)際上，在外形簡單的建筑物的內(nèi)部和外部環(huán)境中，由于其具有較小的外殼表面積，因此其所進(jìn)行的熱量交換活動也較少。有鑒于此，建筑物的體形設(shè)計不宜設(shè)計復(fù)雜的輪廓線，而以突出和完整的風(fēng)格為宜。

3.2.2 立面設(shè)計

節(jié)能理念應(yīng)用于立面設(shè)計中，就是要以實(shí)用原則為主，使外墻的凹凸面盡量減少，減少建筑物的體形系數(shù)，切實(shí)降低熱量的散逸度。為此，在日照和采光等需要得到滿足的基礎(chǔ)上，依據(jù)建筑物朝向的不同情況確定合理的窗墻之比。出于節(jié)能的考慮，應(yīng)該減少使用落地窗、轉(zhuǎn)交窗、凸窗和大面積幕墻窗。同時，外墻立面的選材也應(yīng)該有所講究，宜將淺色飾面外墻作為主要設(shè)計思路，以取得反射太陽輻射、降低建筑能耗和提高投資效益等良好效果。

3.2.3 平面設(shè)計

節(jié)能理念也需要在建筑物的室內(nèi)空間平面設(shè)計中有所體現(xiàn)。為此，居室的平面設(shè)計應(yīng)發(fā)揮穿堂風(fēng)的節(jié)能作用，以便在夏季時運(yùn)用自然通風(fēng)的降溫作用以降低建筑能耗。同時，還需要根據(jù)建筑物的朝向優(yōu)化其主要居室的平面設(shè)計，滿足采光和冬季自然取暖的需要。

隨著節(jié)能理念的普及和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，筆者相信太陽能建筑將會有大幅度地推廣。我國的太陽能資源比較豐富，全國有2/3 以上的國土面積年日照時數(shù)超過2200h。根據(jù)我國規(guī)劃，在總能源的供給結(jié)構(gòu)中，生態(tài)驅(qū)動和正常發(fā)展的兩種模式所提供的太陽能利用率分別占到10%和4.7%。太陽能建筑的推行，必將促使室內(nèi)平面設(shè)計產(chǎn)生明顯的改進(jìn)。

3.2.4 屋頂設(shè)計

屋頂是建筑物與外界相接觸的重要構(gòu)成部分，因此屋頂設(shè)計的優(yōu)劣也關(guān)系到建筑物的節(jié)能效果。優(yōu)化屋頂設(shè)計應(yīng)從三個方面著手：一是優(yōu)先考慮坡式屋頂?shù)脑O(shè)計，既可以減少建筑物在風(fēng)中所承受的阻力，也可以部分地解決自然降雨所帶來的排水不暢的問題。二是加強(qiáng)屋頂?shù)谋毓δ?。三是建置一些自然設(shè)施于屋頂之上，如在屋頂上種植植被和添置蓄水池等，以起到保溫和隔熱的功能。

3.3 外部環(huán)境設(shè)計

建筑外部環(huán)境的設(shè)計如何，會直接對建筑的微氣候特征產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而影響到建筑的能耗水平。良好的外部環(huán)境設(shè)計主要包括兩個方面：一是在建筑物的周圍營造植物綠化帶，既可以擋住風(fēng)沙和凈化空氣，又可以降低噪音的分貝水平，也可以遮擋一部分照射在建筑物上的陽光。二是營造人工環(huán)境，比如構(gòu)建湖體或者水池等，通過水體來調(diào)節(jié)建筑物的溫度，并且湖體或者水池等設(shè)施還可以起到雨水收集和減少風(fēng)沙侵害等作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周廣德.淺談建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向[J].中國建材科技.2012，（08）.

李華

摘要：本文通過對建筑節(jié)能設(shè)計、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計兩方面進(jìn)行研究，提出了可再生資源節(jié)能設(shè)計的方案。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能設(shè)計；設(shè)計

1 建筑節(jié)能設(shè)計

1.1建筑選址、建筑布局與節(jié)能設(shè)計

建筑基地不適宜選擇在山谷、洼地及凹地等處，因冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜凍”效應(yīng)。位于凹地的底層或半地下層建筑為保持所需的室內(nèi)溫度所消耗的能量就會相應(yīng)的增加。建筑物盡量布置在向陽和避風(fēng)的地方，向陽有利于建筑物充分利用太陽能，避風(fēng)可盡量減少建筑物的熱損失。建筑布局時，一方面要控制城市規(guī)模，并在規(guī)劃設(shè)計中，注意避免人口密度與建筑密度較高的功能區(qū)連片布置，控制區(qū)域密度。

1.2建筑體型設(shè)計與節(jié)能

節(jié)能建筑的形態(tài)不僅要求體型系數(shù)（外表面積/體積）小，同時需要夏季日輻射得熱少，冬季還需要對避寒風(fēng)有利。有研究表明，體型系數(shù)每增大0.01，耗熱量指標(biāo)約增加2.5%。建筑體型系數(shù)一般宜控制在0.30以下。一般來說，控制或降低體型系數(shù)的方法有：減少建筑面寬，加大進(jìn)深或增加組合體，增加建筑物的層數(shù)，選用長條型建筑外形等，而形體復(fù)雜、凹凸面過多的塔式建筑對節(jié)能不利。建筑體型系數(shù)還與建筑物的體型是否規(guī)整及建筑的體量大小有關(guān)。在建筑設(shè)計中，應(yīng)注意最低耗能體型的選擇，即建筑的各方面尺寸與其有效傳熱系數(shù)相對應(yīng)的最佳節(jié)能體型。一般來講，當(dāng)各面的平均有效傳熱系數(shù)不同時，傳熱系數(shù)相對較小的面具有相應(yīng)較大面積的體型是最佳體型；而當(dāng)各面的平均傳熱系數(shù)相同時，體型系數(shù)最小的體型是最佳體型。

1.3建筑間距設(shè)計與節(jié)能

日照間距是影響生活質(zhì)量的重要因素。制定日照間距的最終目的是確保居民生活的日照時間。陽光對于個人不僅有衛(wèi)生學(xué)的意義，同時對人的心理及精神也具有一定的影響。較大的建筑間距可以使建筑物有充分的日照時間和良好的日照質(zhì)量，對建筑節(jié)能非常有利。但因城市用地非常緊張，從節(jié)約土地的角度出發(fā)，又希望建筑間距越小越好。在建筑設(shè)計中，要合理解決這一矛盾。在總平面設(shè)計時，合理布置建筑物，使其達(dá)到有良好日照和較小間距的最優(yōu)組合。在建筑單體設(shè)計中，可以采用退層處理、降低層高等方法。

2 建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用

2.1墻體節(jié)能設(shè)計

建筑節(jié)能設(shè)計的主要手段是外圍護(hù)的選材和構(gòu)造。墻體作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，因而外墻體的保溫設(shè)計相當(dāng)重要，必須改變以往的外墻設(shè)計，采用新的節(jié)能墻體材料。在禁止使用黏土磚以后，應(yīng)該把外墻的節(jié)能構(gòu)造列為重要課題。墻體節(jié)能是采用高效保溫隔熱材料附著或填入墻體內(nèi)，以提高墻體的熱阻。復(fù)合墻體越來越成為當(dāng)代節(jié)能墻體的主流。其一般做法是用磚或鋼筋混凝土作承重墻并與絕熱材料復(fù)合。某些單一材料墻體也可以起減少能耗的作用。墻體改革，推動了新型墻體材料的發(fā)展，多種節(jié)能型墻體應(yīng)運(yùn)而生，主要有以下幾種：內(nèi)保溫復(fù)合墻體、外保溫復(fù)合墻體，夾芯復(fù)合墻體等。隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，外墻外保溫技術(shù)逐漸成為建筑保溫節(jié)能形式的主流。從科學(xué)的合理性而言，外墻外保溫形式是一種先進(jìn)的、有應(yīng)用前景的保溫節(jié)能技術(shù)。目前主要有聚苯板薄抹灰外墻保溫，聚苯板現(xiàn)澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒漿料外墻保溫等幾種墻體外保溫技術(shù)。

2.2窗節(jié)能

在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景等要求的條件下，盡量減小建筑物外門窗洞口的面積，是節(jié)能設(shè)計中應(yīng)遵循的原則，影響窗的熱損失的因素有以下幾種：（1）窗子面積與空調(diào)負(fù)荷大小有一定關(guān)系。窗墻比宜適當(dāng)控制。在窗墻比的選擇上，應(yīng)區(qū)別不同的朝向。對南向窗，在選擇合適玻璃層數(shù)及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當(dāng)增加窗面積，充分利用太陽輻射熱；而對其他朝向的窗，應(yīng)在滿足居室采光環(huán)境質(zhì)量要求的條件光間來使用，是冬季減少耗熱的一個有效措施。適當(dāng)減少開窗面積以降低熱耗。（2）窗材料熱阻方面。

a.窗框：選用金屬材料窗型與隔熱保溫材料窗型的窗框材料進(jìn)行復(fù)合，加大窗框的熱阻，或利用空腹鋼窗內(nèi)的空氣間層達(dá)到增加窗框熱阻的目的。同時，選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。b.玻璃：吸熱玻璃是在玻璃本體內(nèi)摻入金屬離子使其對太陽能有選擇地吸收同時呈現(xiàn)不同的顏色。吸熱玻璃也可用鍍膜方法生產(chǎn)。吸熱玻璃的節(jié)能是通過太陽光透過玻璃時將30～40%的光能轉(zhuǎn)化為熱能而被玻璃吸收，熱能以對流和輻射的形式散發(fā)出去從而減少太陽能進(jìn)入室內(nèi)。c.加強(qiáng)窗的氣密性，采用氣密條，提高外窗氣密水平，提高窗用型材的規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量，減少開啟縫的寬度達(dá)到減少空氣滲透的目的。近年來涌現(xiàn)的節(jié)能門窗的保溫性和氣密性都較好。加強(qiáng)窗戶的氣密性是節(jié)能的關(guān)鍵措施。但是，加強(qiáng)窗戶的氣密性以減少空氣滲透耗熱量是以保證室內(nèi)最低限度的換氣次數(shù)為限度的。窗戶過于密閉，室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)不到基本的衛(wèi)生要求，也會使窗戶造價提高。因此窗戶的氣密性達(dá)到Ⅱ級和Ⅲ級即可。③安排好門窗相對位置及開啟方式，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、百頁、熱反射簾或自動卷簾等，以便夏季減少太陽輻射得熱，冬季又得到日照，特別對西向、南向窗要更加重視。

3 利用可再生能源的節(jié)能設(shè)計

我們?nèi)祟惸壳跋M(fèi)的能源，包括建筑使用消費(fèi)的能源，主要是煤炭、石油和天然氣等化石能源?；茉吹目萁呤遣豢杀苊獾?，大部分化石能源本世紀(jì)將被開采殆盡。太陽能作為可再生能源，它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染。

太陽能與建筑結(jié)合為我們有效利用可再生能源提供了一個理想途徑。建筑物利用太陽能的方式有被動式和主動式兩種。被動式利用太陽能是指建筑物直接利用太陽輻射的能量使其室內(nèi)冬季最低溫度升高、夏季最高溫度降低。主動式利用太陽能是指通過一定的裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為人們?nèi)粘Ｉ钏璧臒崮芎碗娔堋?/p>

其中熱利用的太陽能熱水器技術(shù)已趨成熟，我國目前是世界上太陽能熱水器的最大生產(chǎn)國和使用國，但是綜合利用的技術(shù)水平低。為了更好地利用太陽能，必須綜合考慮太陽能技術(shù)和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人文等因素之間的合理關(guān)系，將太陽能設(shè)計成一個子系統(tǒng)融合在建筑之中，即實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑的一體化是今后建筑設(shè)計的一個方向。

太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)是利用光伏效應(yīng)原理將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。西方發(fā)達(dá)國家應(yīng)用已有比較成功的經(jīng)驗(yàn)。由于成本高，在國內(nèi)的大面積推廣應(yīng)用還需要時間，可以優(yōu)先考慮在公共建筑和較高檔的住宅區(qū)中試用，以積累設(shè)計和使用經(jīng)驗(yàn)。預(yù)計 21 世紀(jì)中葉太陽能光伏發(fā)電將發(fā)展為重要的發(fā)電方式，在世界可持續(xù)發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)中占有一定的比例。太陽能在建筑上的應(yīng)用不僅可以節(jié)省能源，更重要的是有利于保護(hù)環(huán)境。利用太陽能供電、供熱、供冷、照明，最終實(shí)現(xiàn)綠色能源的建筑，是世界上許多發(fā)達(dá)國家的熱門研究課題，也是21世紀(jì)一個應(yīng)用面很廣、需求量很大的多學(xué)科交叉的綜合性課題。這是太陽能利用的一個引人注目的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)束語

綜上所述：要想建筑節(jié)能設(shè)計真正做到節(jié)而所能，關(guān)鍵要明確建筑節(jié)能設(shè)計目的，端正心態(tài)，多學(xué)習(xí)節(jié)能方面的系統(tǒng)知識，從建筑能耗構(gòu)成中最大的部分著手制定出切實(shí)有效并可行的節(jié)能措施，達(dá)到建筑節(jié)能效果。以保證盡可能的為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作、學(xué)習(xí)和活動的綠色建筑。

參考文獻(xiàn)：

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