建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究探討

邢智勇

【摘 要】節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為時(shí)代潮流，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)提高能源利用效率、降低建筑能耗意義重大。我國能源日漸短缺，但是建筑能耗卻沒有被控制在合理范圍，加劇社會(huì)能源短缺。從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，加強(qiáng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，充分利用自然能源，降低環(huán)境污染，是未來建筑發(fā)展的方向。本文簡述了當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了建筑總體設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)構(gòu)造設(shè)計(jì)、環(huán)境控制技術(shù)、建筑材料選擇四個(gè)方面的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；建筑設(shè)計(jì)；節(jié)能研究；節(jié)能設(shè)計(jì)

人類賴以生存的地球只有一個(gè)，地球上的資源和能源是有限的，我們現(xiàn)在所依存的能源形式有以上來自于化石能源，這些能源是無法再生的，如石油、煤炭、天然氣等。如今全世界探明的石油儲(chǔ)量僅供開采余年，煤為年左右。我國正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，對(duì)能源的需求及消耗更是逐年呈遞增的趨勢。能源的緊缺必將影響人類的生存和發(fā)展，如何節(jié)省能源消耗、提高能源的利用效率成為當(dāng)今各行各業(yè)積極研究探討的課題。

1. 我國建筑節(jié)能的現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)居住和工作環(huán)境舒適度的要求也越來越高，例如南方城市家庭空調(diào)器擁有率年增加速度達(dá)到，夏熱冬冷地區(qū)城市居民冬季普遍開始采暖。這一方面反映出人們對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境舒適性要求的提高，同時(shí)也從一個(gè)側(cè)面反映出我國建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差，加上空調(diào)采暖系統(tǒng)效率低，導(dǎo)致了單位建筑面積能耗高約為同緯度氣候相近國家的三倍左右，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。另外，我國的主要能源以煤炭為主，每年因建筑耗能而導(dǎo)致大量、煙塵的直接或間接排放。據(jù)估計(jì)，我國因建筑耗能所引起的溫室氣體排放己占溫室氣體排放總量的三分之一左右，嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境。

所以，無論從整個(gè)國際經(jīng)濟(jì)氣候還是中國宏觀經(jīng)濟(jì)大勢來看，中國能源問題已經(jīng)日趨嚴(yán)峻，節(jié)約能耗勢在必行，如果不采取措施，積極促進(jìn)建筑節(jié)能，降低建筑能耗，必將影響國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

2. 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的策略

2.1 平面布局

不同的建筑布局及平面形式將形成不同的冬季熱量需耗和夏季熱量盈余。如一個(gè)簡單的敞開式長方形平面，當(dāng)長向兩端的窗戶盡可能垂直于當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向時(shí)，則通風(fēng)效果最好。應(yīng)盡可能使其凹口部分面向夏季主導(dǎo)風(fēng)，以形成“漏斗”效應(yīng)。

平面布局還要注重為房間的通風(fēng)組織創(chuàng)造有利條件。在炎熱地區(qū)，可以采用通透的平面形式來創(chuàng)造自然通風(fēng)條件，保持房間的干燥，降低由日曬引起的升溫。例如馬來西亞建筑設(shè)計(jì)的公寓一般每套都是獨(dú)立的，只有少量共用的墻。公共的走廊把相互之間具有很多通風(fēng)空隙的公寓串聯(lián)起來。通過這些縫隙，自然風(fēng)可以帶走很多熱氣。典型的如Pingiran公寓，平面雖為內(nèi)廊式，但每套公寓都是獨(dú)立的單元，并在南北向、東西向、豎直向均有通風(fēng)空隙，明顯的改善了居住環(huán)境而節(jié)省了機(jī)械通風(fēng)的能耗。

另外，在住宅平面構(gòu)成中，起居室、臥室、書房等屬于室內(nèi)主要使用空間，而衛(wèi)生間、廚房、樓電梯間、儲(chǔ)藏室屬于輔助空間，前者的室內(nèi)計(jì)算溫度一般比后者高3～4℃，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)就可以采用“溫度分區(qū)法”。既將主要空間設(shè)置于采集自然能源角度的區(qū)域（如南向或東南向），而輔助空間設(shè)置于較易散失能源或受外界不利干擾較嚴(yán)重的區(qū)域（如北向或西北向），并且用輔助空間將受太陽輻射較強(qiáng)的部位如東西向墻面等隔開。

2.2 加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫及隔熱性能

加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫及隔熱性能，減少傳熱耗熱量；提高門窗的氣密性，減少空氣滲透耗熱量?，F(xiàn)有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能和門窗氣密性普遍較低，直接影響了室內(nèi)熱舒適度。我國制定的三個(gè)地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，都把提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能作為核心內(nèi)容，這也是建筑節(jié)能的最有效手段。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括屋頂、外墻和外窗三個(gè)部分：

屋頂，采用高效的保溫隔熱屋面，其傳熱系數(shù)、熱惰性指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有條件的可采取屋頂綠化等措施，降低夏季太陽輻射熱。屋面保溫層材料應(yīng)選用密度較小、導(dǎo)熱系數(shù)較低、吸水率較小的保溫材料。目前通常采用的屋面保溫材料為擠塑聚苯板、聚氨酯硬泡沫塑料等高效保溫材料外墻，墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，在建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體所占的面積最大，冬季通過外墻散失的熱能約為總耗熱量的22%，其所用材料的保溫性能直接影響建筑物的耗熱量。外墻材料有復(fù)合外墻和單一外墻材料兩大類。單一材料外墻包括頁巖燒結(jié)磚、陶?；炷量招钠鰤K、蒸壓加氣混凝土砌塊、粉煤灰空心砌塊等；復(fù)合墻體一般用磚 或鋼筋混凝土作承重墻，外貼保溫絕熱材料，建筑用絕熱材料主要是巖棉、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板、泡沫聚氨酯等。由于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高單一外墻材料保溫性能很難滿足設(shè)計(jì)要求，復(fù)合墻體越來越成為當(dāng)代墻體的主流。復(fù)合墻體做法主要有內(nèi)保溫、外保溫、中間保溫。 其中外墻外保溫技術(shù)結(jié)構(gòu)適用性廣、構(gòu)造合理、熱橋影響小、不占建筑使用面積、施工方便、綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，一般為首選做法。

外窗，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能最薄弱的環(huán)節(jié)是窗戶，在建筑能耗方面，鋁、鋼、塑窗散熱量平均約占建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總散熱量的50%。因此，控制窗墻比，提高窗戶的保溫隔熱性能，是提高建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能指標(biāo)的有效途徑。在保證居室采光通風(fēng)條件的前提下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，控制窗墻比，減少外墻傳遞的熱量；門窗框設(shè)置泡沫塑料密封條，門窗框與墻間的縫隙用彈性型材料、密封膏等密封，提高外門窗的氣密性；采用中空玻璃、鍍膜玻璃鋼塑復(fù)合窗和塑料窗，戶門或陽臺(tái)門芯板空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板等絕熱性能；南方地區(qū)還應(yīng)采用合適的外遮陽措施；陽臺(tái)的外門、窗用密封陽臺(tái)封閉起來，并對(duì)陽臺(tái)頂層頂板首層底板陽臺(tái)欄板保溫，樓梯間和外廊設(shè)置門窗，嚴(yán)寒地區(qū)入口設(shè)置門斗，減少外墻、外窗的熱損失。

2.3 太陽能、地源熱泵等節(jié)能技術(shù)的利用。

（1）利用太陽能。太陽能綠色無污染、可再生，我國大部分地區(qū)太陽能豐富，開發(fā)潛力大。合理利用太陽能，可以有效降低建筑能耗，減少污染。無論哪種形式的太陽能技術(shù)，太陽能收集器是必需的，太陽能收集器的形式、朝向、角度、材料、面積大小是決定收集太陽能效率的關(guān)鍵因素。太陽能收集器設(shè)計(jì)于建筑外界面上，根據(jù)建筑的特點(diǎn)，可以為太陽能收集器提供承載界面的典型建筑元素包括如下幾部分屋面、陽臺(tái)板或遮陽板等建筑構(gòu)件、墻體、窗和封閉式陽臺(tái)、樓梯間或中廳等豎向式貫通空間。

（2）采用地源熱泵技術(shù)。冬季使用熱泵機(jī)組可以從地下水體、土壤等地源中獲得熱量，然后向建筑物供暖；夏季使用熱泵機(jī)組可以從室內(nèi)吸收熱量，然后轉(zhuǎn)移到地源中，可以使建筑物內(nèi)降溫，同時(shí)室內(nèi)的熱量也可以釋放到地源中貯存起來作為冬天取暖時(shí)的熱源。

3. 結(jié)語

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑節(jié)能勢在必行。只要結(jié)合我國國情和實(shí)際情況，綜合利用各種節(jié)能技術(shù)措施，趨利避害，選擇經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案，必定可以獲得顯著的節(jié)能效果。