建筑節能的重要性及建筑的節能設計

常婧瑩

遼寧地質工程職業學院（118008）

0 引言

建筑節能是整個建筑全壽命過程中每一個環節節能的總和。它是指建筑在選址、規劃、設計、建造和使用過程中,通過合理的規劃設計,采用節能型的建筑材料、產品和設備,執行建筑節能標準,加強建筑物節能設備的運行管理,合理設計建筑圍護結構的熱工性能,提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和管道系統的運行效率,以及利用可再生能源,在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。

1 建筑節能的重要性

目前世界范圍內石油、煤炭、天然氣三種傳統能源日趨枯竭,人類將不得不轉向成本較高的生物能、水利、地熱、風力、太陽能、核能,而我國的能源問題更加嚴重。

我國能源發展主要存在四大問題:①人均能源擁有量低、儲備量低;②能源結構依然以煤為主,約占75%,全國年耗煤量已超過13億噸;③能源資源分布不均,主要表現在經濟發達地區能源短缺和農村商業能源供應不足,造成北煤南運、西氣東送、西電東送;④能源利用效率低,能源終端利用效率僅為33%,比發達國家低10%。

隨著城市建設的高速發展,我國的建筑能耗逐年大幅度上升,已達全社會能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%,建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。我國現有建筑面積為400多億平米,絕大部分為高能耗建筑,且每年新建建筑近20億平米,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果繼續執行節能水平較低的設計標準,將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗,已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。

2 建筑節能設計的重要性

建筑節能設計是全面的建筑節能中一個很重要的環節,有利于從源頭上杜絕能源的浪費。

2.1 整體及外部環境的節能設計

建筑整體及外部環境設計是在分析建筑周圍氣候環境條件的基礎上,通過選址、規劃、外部環境和體型朝向等設計,使建筑獲得一個良好的外部微氣候環境,達到節能的目的。

2.1.1 合理選址

建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中,既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境,為建筑節能創造條件,同時又要不破壞整體生態環境的平衡。

2.1.2 合理的外部環境設計

在建筑位置確定之后,應研究其微氣候特征。根據建筑功能的需求,應通過合理的外部環境設計來改善已有的微氣候環境,創造建筑節能的有利環境,主要方法為:①在建筑周圍布置樹木、植被,既能有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪;②創造人工自然環境,如在建筑附近設置水面,利用水來平衡環境溫度、降風沙及收集雨水等。

2.1.3 合理的規劃和體型設計

合理的建筑規劃和體型設計能有效地適應惡劣的微氣候環境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面,圓錐形屋頂能有效地適應草原的惡劣氣候,起到減少建筑的散熱面積、抵抗風沙的效果;對于沿海濕熱地區,引入自然通風對節能非常重要,在規劃布局上,可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓,即使在無風時也能形成通風,在建筑體型設計上形成風洞,使自然風在其中回旋,得到良好的通風效果,從而達到節能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向,夏季能利用自然通風并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素，建筑受到社會歷史文化、地形、城市規劃、道路、環境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的,因此，只能權衡各個因素之間的得失,找到一個平衡點,選擇出適合這一地區氣候環境的最佳朝向和較好朝向。

2.2 單體的節能設計

單體的節能設計,主要是通過對建筑各部分的節能構造設計、建筑內部空間的合理分隔設計,以及一些新型建筑節能材料和設備的設計與選擇等,來更好地利用已有的建筑外部氣候環境條件，以達到節能和改善室內微氣候環境的效果。

2.2.1 建筑各部位的節能構造設計

建筑各部位的節能構造設計,主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分功能的同時,通過對各部位(屋頂、樓板、墻體、門窗等)的造型、結構、材料等方面加以進一步設計,充分利用建筑外部氣候環境條件,達到節能和改善室內微氣候環境的效果。

1）屋頂的節能設計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,主要節能措施為:①采用坡屋頂;②加強屋面保溫措施;③根據需要,設置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等)。

2）樓板層的節能設計。其主要是利用其結構中空空間,以及對樓板吊頂造型加以設計。如將循環水管布置在其中,夏季可以利用冷水循環降低室內溫度,冬季利用熱水循環取暖。

3）建筑外圍護墻體的節能設計。墻體的節能設計除了適應氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施以外,還應體現在能夠改善微氣候環境條件的特殊構造上,如寒冷地區的夾心墻體設計、被動式太陽房中各種蓄熱墻體(如水墻)設計、巴格達地區為了適應當地干熱氣候條件在墻體中的風口設計等;而在馬來西亞，楊經文設計的檳榔嶼州MennaruUmno大廈外墻中,則外加了一種“捕風墻”的特殊構造設計,在建筑兩側設陽臺開口,開口兩側外墻上布置兩片擋風墻,使兩通風墻形成喇叭狀的口袋,將風捕捉到陽臺內,然后通過陽臺門的開口大小控制進風量,形成“空氣鎖”,可以有效地控制室內通風。

4）建筑門窗的節能設計。據統計資料,在我國已有的高耗能建筑有40%的耗能是通過門窗散失的。因此,解決好門窗節能的問題相當重要。

5）建筑物圍護結構細部的節能設計。細部的節能設計對于建筑物的整體節能也非常重要，應從以下各部位著手:①熱橋部位應采取可靠的保溫與“斷橋”措施;②外墻出挑構件及附墻部件,如陽臺、雨罩、靠外墻陽臺欄板、空調室外機擱板、附壁柱、凸窗、裝飾線等均應采取隔斷熱橋和保溫措施;③窗口外側四周墻面,應進行保溫處理;④門、窗框與墻體之間的縫隙,應采用高效保溫材料填堵;⑤門、窗框四周與抹灰層之間的縫隙,宜采用保溫材料和嵌縫密封膏密封,避免不同材料界面開裂,影響門、窗的熱工性能;⑥采用全玻璃幕墻時,隔墻、樓板或梁與幕墻之間的間隙,應填充保溫材料。

2.2.2 合理的建筑空間設計

合理的空間設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(平面分隔和豎向分隔),以改善室內保溫、通風、采光等微氣候條件,達到節能目的。

2.2.3 選用建筑節能材料

合理選用建筑節能材料也是全面建筑節能的一個重要方面。建筑材料的選擇應遵循健康、高效、經濟、節能的原則。一方面,隨著科技的發展,大量的新型高效材料不斷被研制并應用到建筑設計中去,更好地起到節能效果。如新型保溫材料、防水材料在墻體屋頂中的應用,達到了更好的保溫防潮效果;新型透光隔熱玻璃(如Low-E玻璃等)在門窗中的應用,起到了更好的透光隔熱效果;采用可調節的鋁材遮陽板,達到遮陽的目的。

3 結語

全面的建筑節能是一項系統工程。目前,國家已制定了《公共建筑節能設計標準》、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》等行業標準,對建筑節能做出了明確的政策規定;在具體實踐中還必須由設計、施工、各級監督管理部門、開發商、運行管理部門、用戶等各個環節,按照國家的節能政策和節能標準的規定,全面地、嚴格地采取節能措施,讓每一位公民真正樹立起全面的建筑節能觀,將建筑節能真正落到實處。