建筑學中節能設計的探索與思考

【摘 要】建筑節能對建筑業有巨大的經濟和社會效益，面對全球能源的日益緊張，世界各國特別是歐美發達國家對節能技術給予了充分的重視。而我國的房屋建筑節能設計工作從20世紀90年代初才剛剛啟動。因此，抓好房屋建筑的節能設計，合理地使用和有效地利用能源，提高能源的有效利用率是建筑節能的指導方向，更是本文的重要參考。

【關鍵詞】建筑節能；建筑設計；建筑學

1 建筑節能的必要性

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以下四大問題。

1.1 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;

1.2 人均能源占有量低、 儲備量少;

1.3 能源資源分布不均衡;

1.4 能源利用率低，同發達國家相比低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400億m2，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億m2，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，建筑設計節能勢在必行。

2 建筑節能設計導向

2.1 建筑選址

建筑選址主要是根據當地的氣候、地質、 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。

2.2 合理的外部環境設計

在建筑位址確定之后，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既有的微氣候環境，創造建筑節能的有利環境，主要方法如下。

2.2.1 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。

2.2.2 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作用。

2.3 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。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防止太陽輻射。 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均滿足夏季防熱和冬季保溫是困難的。 因此，只能權衡各個因素之間的關系，找到一個平衡點，選擇出這一地區建筑的最佳朝向和較好朝向，盡量避免東西向日曬的戶型。

3 建筑節能設計的思路

3.1 建造內保溫復合節能墻體

復合節能墻體通常由絕熱材料與傳統墻體材料或某些新型墻體材料復合而成。如果絕熱材料復合在建筑物外墻的內側，則稱為內保溫復合墻體。

3.1.1 墻體結構層:是指混凝土現澆或預制品的外墻，內澆外砌或磚混結構的外磚墻。 以及諸如承重多孔磚外墻等其他承重外墻。

3.1.2 保溫隔熱層:這是節能墻體的主要功能部分。 常用絕熱材料可分為有機、 無機金屬等三大類。 出于導熱系數、 抗壓強度、蒸汽滲透率、 燃燒性能等方面的考慮。 此處選用擠塑型聚苯板(XPS)為保溫材料。

3.1.3 空氣層:空氣也是一種優良的保溫材料。 因此，在建筑物中常用材料圍成的空氣隔離層，不但可以保溫隔熱。 而且具有切斷液態水份的毛細滲透、 防止保溫材料受潮的功能，因為一般外側墻有吸水能力，而其內表面常因溫度低而出現的冷凝水。 可被結構材料吸入且不斷向室外轉移和散發。

3.1.4 裝飾面層:由于A級無機防火板具有優良的表面親和特性，所以各種飾面材料均可使用，選用的內墻涂料和粘貼瓷磚都有良好的效果。

3.2 門窗的節能設計措施

外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風滲透為1/3，所以在保證日照，采光，通風，觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。其節能措施如下。

3.2.1 控制住宅窗墻比。 住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值，JGJ26-1995 《民用建筑節能設計標準(采暖居住部分)》 對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格的規定，指出 “北向、 東向和西向、南向的窗墻比分別不應超過20%、 30%、 35%”。

3.2.2 改善住宅門窗的保溫性能。 戶門與陽臺門應結合防火、 防盜要求，在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產生的冷橋，可設置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

3.2.3 提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。 如設置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠，橡塑或泡沫密封條以及高低縫，回風槽等;扇與扇之間的密封可用密封條，高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。

3.3 節能建筑材料的使用

建筑外維護結構的保溫隔熱性能直接關系到室內環境的熱穩定性和舒適性，對降低建筑能耗起著至關重要的作用。 國內目前通行的做法是在外維護結構完成后再在上面附加保溫層，以改善熱工性能。這種方法雖然可以達到一定的效果，但各種高效保溫材料價格比較貴，而且其生產加工過程也會大量消耗各種能源。 因此，建筑節能不應當只著眼于建筑建成后在使用過程中的能耗，還應當從整體系統的觀念出發，關注建筑全壽命周期的能源消耗。 從這個角度出發，建筑材料就不但要有出色的保溫隔熱性能，其加工生產過程也應當簡單易行，節省能源。

4 結語

總而言之， 建筑節能就是在保證居室熱舒適環境條件下，通過技術進步、合理利用、科學管理和經濟結構合理化等途徑，采用新型保溫材料，把居住建筑在長期使用中的能耗降下來。隨著住宅節能的重要意義已逐步受到建筑師重視，那么如何在住宅建筑設計中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用率，應該是建筑師需要探討的問題。作為建筑設計人員只要按照節能新標準嚴格把好節能設計關，監督好施工節能用材關，就能有效提高住宅建筑節能效率，降低建筑能耗，節約居家生活成本，為業主打造真正的環保節能，舒適，健康，方便的高品質住房。為國民經濟可持續發展做出貢獻。