對建筑設計節(jié)能的探討

【摘要】隨著能源的漸漸減少，建筑業(yè)又快速發(fā)展，各個國家已經(jīng)把節(jié)約能源作為了重要關(guān)注的課題，在建筑設計方面也提倡環(huán)保節(jié)能的設計。建筑節(jié)能將是世界經(jīng)濟健康發(fā)展的主流趨勢，也是我國落實科學發(fā)展觀、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。就此，本文結(jié)合工作經(jīng)驗對在住宅設計中節(jié)能的措施進行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】住宅建筑；建筑設計；節(jié)能；可再生能源

1、節(jié)能設計的作用

隨著國家及人們對住宅要求的越來越高，環(huán)保意識的增強、人力的倡導節(jié)約能源等一些問題。國家在建筑節(jié)能問題上，先后制定了批技術(shù)標準規(guī)范，如：國家建設部于2005年發(fā)布了《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189—2005）等，對于建筑節(jié)能設計人員，一定要以標準、規(guī)范的頒布的節(jié)能設計標準操作，對保護環(huán)境，節(jié)約能源起到的帶頭的重要作用。

2、住宅建筑的節(jié)能設計要點

2.1 住宅建筑的布局和體型

住宅建筑節(jié)能設計所涉及的自然地理環(huán)境、小區(qū)規(guī)劃中建筑群體的朝向、體型、間距、高度以及道路網(wǎng)的布局，廣場綠地的分布等都會影響規(guī)劃區(qū)的微氣候，影響建筑的日照和通風，由此影響到建筑的能耗。住宅建筑布局和體型優(yōu)化設計要充分結(jié)合當?shù)氐淖匀画h(huán)境因素、氣候特征、建筑功能、居民行為活動特點等囚素，從布局、朝向、間距、夏季主導風、太陽輻射及建筑外部環(huán)境構(gòu)成等方面進行考慮。比如：住宅朝向的選擇，盡量采用南北朝向，避免東西朝向，以期有利于夏季的自然通風，冬季增長日照時間。在建筑設計中，考慮到建筑節(jié)能的需要，應盡量減少建筑形體的凹凸，體型系數(shù)宣控制在0．3以內(nèi)，住宅進深應擴大到10m以上，以1014m為宜，住宅長度以55m左右較為適宜。此外，在總體規(guī)劃中，應合理選擇熱源形式，優(yōu)化布置室外供熱管網(wǎng)，以減少熱傳輸?shù)膿p失。

2.2 住宅建筑的平面設計

住宅建筑平面設計中，主要考慮建筑平面形狀、熱環(huán)境分布以及溫度阻尼區(qū)的設置等方面的因素。住宅建筑平面形狀應規(guī)整，盡量減少外圍護結(jié)構(gòu)面積，增加冬季直射室內(nèi)的陽光，減少夏季太陽輻射。比如把房屋外墻面積大、開窗多的一面正對太陽輻射強度大的南向，使建筑在冬季可以有效地收集太陽能，北側(cè)外墻只開設小窗，主要滿足通風的需要，而東西方位不開窗或開小窗。熱環(huán)境分區(qū)中把要求較低的廚房、廁所、過廳布置在北向。而盡量爭取將居室布置在南向，充分利用太陽能，保持冬季室內(nèi)有較高的溫度。

住宅建筑中設置一定的溫度阻尼區(qū)可有效地減少傳熱損失。例如，樓梯間由過去的開敞式改為封閉式，樓梯間設窗；北向單元入口均設門斗，避免冬季西北風灌入：對屋面上入孔做密閉處理，使整個樓梯間形成一個溫度阻尼區(qū)。

2.3 圍護結(jié)構(gòu)及材料設計

住宅建筑的圍護結(jié)構(gòu)，由包圍空間的將室內(nèi)與室外隔開的結(jié)構(gòu)材料和表面裝飾材料構(gòu)成，在建筑圍護結(jié)構(gòu)中，屋面、墻體、門窗和地面是建筑能耗的四大部位，所占能耗比例依次為屋面22％，墻體24％，門窗33％，地面15％。圍護結(jié)構(gòu)必須平衡通風和采光的需求，并提供適合建筑地點氣候條件的熱濕保護。圍護結(jié)構(gòu)的熱工設計對于建筑在運行中的耗能是一個主要因素。

2.3.1 屋面節(jié)能

屋面的面積在整個圍護結(jié)構(gòu)中比例不大，但是對于頂層房間而言卻是非常重要。因此，屋面節(jié)能措施的要點：

（1）屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；

（2）屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果。現(xiàn)在，屋面保溫節(jié)能多采用高效保溫材料保溫屋面、架空型保溫屋面、浮石沙保溫屋面和倒置式保溫屋面等節(jié)能屋面。南方地區(qū)更強調(diào)隔熱效果，可采用種植屋面、高反射率屋面或遮陽屋面。

2.3.2 墻體節(jié)能

墻體節(jié)能技術(shù)多采用復合墻體節(jié)能。復合墻體節(jié)能是指在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層或幾層復合的絕熱阻燃保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體節(jié)能多采用巖棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫塑料及聚乙烯塑料等新型高效保溫絕熱材料以及復合墻體，降低外墻的傳熱系數(shù)。根據(jù)復合材料與主體結(jié)構(gòu)位置的不同，主要分為內(nèi)保溫技術(shù)和外保溫技術(shù)兩大類外墻內(nèi)保溫施工，是在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部加做保溫層。外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。外保溫與內(nèi)保溫相比，技術(shù)合理，有其明顯的優(yōu)越性，使用同樣規(guī)格、同樣尺寸和性能的保溫材料，外保溫比內(nèi)保溫的效果好。外保溫技術(shù)不僅適用于新建的結(jié)構(gòu)工程，也適用于舊樓改造，適用范圍廣，技術(shù)含量高；外保溫層位于主體結(jié)構(gòu)外側(cè)，能夠保護主體結(jié)構(gòu)，延長建筑物的壽命，有效減少了建筑結(jié)構(gòu)的熱橋，增加建筑的有效空間，同時消除了冷凝，提高了居住的舒適度。在南方地區(qū)，尤其是夏熱冬暖地區(qū)應注重采用淺色外飾面，減少太陽輻射吸收系數(shù)。

2.3.3 外門面節(jié)能

據(jù)統(tǒng)計，通過外窗的熱損失占建筑能耗的35%～45％，可見外窗是建筑圍護結(jié)構(gòu)中比較薄弱的部位。外窗的窗框材料、玻璃品種及有無遮陽措施都會顯著影響其熱工性能。普通的單玻鋁合金外窗的傳熱系數(shù)為6.4w／m：?K，是墻體的六倍。因此，應使用新型保溫節(jié)能外窗。外窗玻璃應盡量選擇中空玻璃、吸熱玻璃、反射玻璃等。目前熱工性能較好的外窗采用雙玻中空雙腔充惰性氣體（厚度為40mm）玻璃，窗框為鋁合金斷熱橋型材，這種外窗的傳熱系數(shù)可達到1.5W／m?K。

此外，窗墻面積比也是影響建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要因素。確定窗墻面積比要綜合考慮多方面的因素，其中主要因素是不同地區(qū)冬夏季日照情況（日照時間、太陽總輻射強度、陽光入射角）、季風、室外溫度、室內(nèi)采光設計標準及外窗開窗面積等。一般外窗的保溫性能比外墻差很多，窗墻面積比越大，暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗越大。因此，應在保證自然采光的前提下合理控制窗墻面積比，一般北向不大于25％，南向不大于35％，東西向不大于30％。

3、利用可再生能源的節(jié)能設計

太陽能是常被建筑利用的可再生能源，它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，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Ｄ壳埃延泻芏嗬锰柲艿慕ㄖ嵗档眠M一步推廣。

在利用太陽能的時候，要把太陽能裝置和建筑有機的結(jié)合起來。太陽能熱水系統(tǒng)的應用越來越廣泛，建筑師要了解太陽能熱水系統(tǒng)裝置的組成及各部分要求，研究太陽能集熱裝置在建筑上可能的位置，將太陽能熱水系統(tǒng)的集熱裝置與建筑有機的結(jié)合，做“相加”設計。即從建筑設計伊始就將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為建筑不可或缺的設計元素加以考慮，巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個部件融入建筑之中“相加”設計，使太陽能系統(tǒng)成為建筑組成不可割的一部分，而不是附加的構(gòu)件。太陽能系統(tǒng)與建筑的整合，是多學科、多方面參與合作的綜合性事業(yè)。

太陽能在建筑上的應用不僅可以節(jié)省能源，更重要的是有利于保護環(huán)境。利用太陽能供電、供熱、供冷、照明，最終實現(xiàn)綠色能源的建筑，是世界上許多發(fā)達國家的熱門研究課題，也是21世紀一個應用面很廣、需求量很大的多學科交叉的綜合性課題；這是太陽能利用的一個引入注目的發(fā)展趨勢。

4、結(jié)語

建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，作為設計行業(yè)的人員，在對建筑進行節(jié)能設計的同時應根據(jù)當?shù)刭Y源條件，因地制宜，就地取材，合理利用。在住宅建筑設計中，如果要達到高舒適度、低能耗標準，需要較多的技術(shù)支撐和設計經(jīng)驗，設計師要充分考慮住宅建筑布局和體型系數(shù)、建筑平面設計、建筑外圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計、內(nèi)部各技術(shù)系統(tǒng)之間的配合、生態(tài)能源系統(tǒng)的應用等方面的因素。只有在住宅設計中采取有針對性的節(jié)能措施，才能進一步節(jié)約能源，提高建筑的舒適度。

參考文獻：

[1]李廷芥.建筑節(jié)能任務十分緊迫[N].金羊網(wǎng)—新快報，2005.

[2]馬永新.促進建筑節(jié)能發(fā)展應做的幾項工作[J].磚瓦世界.

[3]劉加平，武六元.建筑節(jié)能與建筑設計中的新能源利用[J].能源工程，2001，(02)

[4]張國娟.小戶型住宅設計探討[J].工程建設與設計.2008.(03).