試析建筑節能設計與實現

石京太

(陜西省麟游縣村鎮建設管理站，陜西 麟游 721500)

近些年，隨著現代建筑的設計高度、籌劃面積、空間體系的逐步擴大，相應的能源消耗在城市總體消耗中的比重也隨之增加，為充分滿足當代人群、消費者的多元化需求，建筑工程項目的規劃設計越發注重環保、節能問題。對此，實際建筑節能設計，其主要是針對建筑實體結構的布局、位置、環境、朝向、功能等多個方面分別進行統籌規劃，或是應用現代節能技術，以此增強建筑自身的保溫性、隔熱性、密閉性，并降低、減少不必要的能源浪費與消耗。本文針對建筑項目的節能設計與實現，具體闡述了多項內容及方法。

1 建筑實體結構的調整、優化

1)建筑表面積系數的調整、控制:建筑項目的節能設計，可通過調整、控制建筑的表面積系數來獲取更長、更多的日照輻射，以降低建筑內部熱量消耗、電能消耗。對此，應盡量減小建筑的表面積系數，并設計成長方形的體系結構，將實體結構的長軸朝向東西方向。

2)對于外圍結構能量損失的控制:實體建筑的外圍結構主要包括門、窗、屋頂、外墻，在實際進行節能設計時，可通過直接應用經濟、高效的節能材料，以增設“隔斷層”的方式來提高、增強建筑外圍結構的密閉性、保溫隔熱性。對此，實體建筑的門、窗設計，可直接選用目前國內建材市場上已批量生產、銷售的鋁木復合型材、UPVC塑料型材、鋁合金斷熱型材、鋼塑整體擠出型材等節能產品;建筑外墻的設計，可采用復合型墻體結構，其主要是通過有機融合鋼筋混凝土、保溫隔熱材料、塊體材料，并將其作為整個建筑的承重結構，或是直接在框架結構中摻加、引用薄壁保溫隔熱材料，以此達到節能效果;建筑屋頂的節能設計，主要是考慮頂面結構的保溫性能，在防水層的下方增設一道保溫隔熱層，可通過選擇、使用導熱系數相對較小的輕質材料，或應用通風技術、太陽能集熱技術來實現。

3)建筑形體系數的調整、優化:建筑物的形體系數主要是指實體結構外露于大氣環境的表面積與體積之間的比值，從節能角度來看，表面積越小，相應的建筑外圍結構的熱量損失也就越小。對此，建筑形體系數的調整，應建立在能夠滿足項目美觀、樣式、創造性等多方面的要求，倘若一味的縮小形體系數，將導致實體建筑平面布置的困難。因此，建筑項目的形體設計，應盡量減少不必要的外部凹凸結構、整體形式簡單化，并綜合考慮項目當地的環境條件、氣候特點、輻射強度等實際情況，可分別通過減少外圍立面數量;減小建筑實體的面寬、加大進深;增加設計層高、層數等方式來控制建筑的形體系數，從而實現整體上的節能。

4)實體建筑的構造設計:對于實體建筑的構造設計，不僅需要充分考慮到建筑各個組成部分的功能要求，同時也涵蓋了門窗、外墻體、屋頂、樓板等具體結構的節能設計，由此才能同時滿足百姓、業主對建筑內部空間環境的舒適度要求、節能要求。對此，建筑屋頂的內庭設計采用由雙層玻璃組建而成的采光頂，以此抵御、降低其周邊自然環境對建筑頂層室內空間的影響;對于吊頂設計，可充分利用物理、光學原理，將其設計成折線形，通過折射、反射建筑外部的光線、光源，來降低空間照明的能耗;對于樓層板的設計，可將整個建筑的循環水管設置在樓板處的裝修空間內，充分利用日常生活中的冷、熱水供應來降低、提高室內溫度。

2 建筑外圍結構的熱工設計與節能措施

1)建筑頂層屋面的保溫隔熱設計:對于建筑頂層屋面的設計，若要進一步提高其保溫、隔熱性能，可直接選擇使用蓄熱系數較大、導熱系數小的建筑材料，考慮到頂層屋面的荷載，不宜選用密度較大的材料。在此基礎上，綜合考慮項目的熱工要求與設計標準，合理確定保溫隔熱層的厚度、排列順序，也可將憎水性材料設置在防水層上方。另外，也可將建筑的屋頂設計成坡狀結構，同時選用珍珠巖保溫芯板、噴涂泡沫等新型節能建材，并將頂層屋面的裝飾面層設定為非金屬淺暗色，可有效反射65%左右的日照輻射，大幅降低了建筑能耗。

2)建筑墻體的保溫隔熱設計:對于建筑墻體的節能設計，目前較為常用的技術措施有兩種，即外墻外保溫技術、外墻內保溫技術，兩種方法都有著各自的優勢及缺點，但總體而言主要是利用保溫、隔熱性能較強的材料，依附于建筑墻體的內外，對于后期使用期間的養護、維修均有著一定的要求。在具體設計時，應綜合考慮抗風壓、溫濕性變化、水密性等多方面要求，盡量減少施工縫、避免墻體裂縫，并針對穿墻套管、邊角處、門窗洞口等結構部位，分別采取相應的密封措施，以此降低能耗、減少室內空間的熱量流失。

3)建筑外窗的節能設計:就實體建筑的外圍結構而言，外窗的材質、厚度、面積等多個方面，均會影響到室內照明、采暖、空調系統的能耗。對此，在具體設計時，對于窗口面積的確定，應綜合考慮建筑項目的地理位置、室內采光要求、四季日照率以及窗口材料、遮擋措施等實際情況，通過先行確認外窗結構的失熱、得熱效果，再具體權衡窗口面積的大小。在此基礎上，應嚴格依據我國有關的住宅節能設計標準、規范，將南向的窗、墻面積比控制在0.35以內;北向窗、墻之間的面積比應控制在0.25以內;西向、東向的窗墻面積比則需要設定在0.30以內。值得注意的是，對于一些冬季日照率較高的城市、地區，建筑外窗的設計，不僅可以將其三層以上、南向的窗口面積適當擴大，同時可直接采用節能窗設計，由此才能獲得更多的日照輻射，以此減少室內空間的采暖、照明能耗。此外，作為一種能夠有效控制日照輻射的方法、措施，可通過在建筑的室內空間增設遮陽系統來達到節能作用，其主要是利用遮陽百葉板、窗簾、保溫蓋板等構造設施，阻隔外窗口處的日照光線，并可以針對不同的季節、時段作出靈活調整，但卻與建筑的室內通風存在一定的矛盾，從而就需要在窗口、幕墻的遮陽設計中加以權衡。

3 建筑節能設計中的技術措施

3.1 建材的選擇

對于建材的選擇，從工程設計的角度來考慮，可通過直接選用國內建材市場上可供挑選、購買的新型節能材料，而綜合考慮建筑項目的節能、環保問題的話，可進一步擴大對建筑垃圾的回收、使用，其主要是針對已拆除或正處于施工建設中的廢棄粗料、磚石瓦塊、混凝土料進行仔細篩選，結合自身施工的實際需求，有針對性的加以選擇。除此之外，也可利用有關的節能技術與工藝來進行施工，例如:加氣混凝土砌塊、低輻射膜玻璃、混凝土空心砌塊、中空玻璃等。

3.2 推廣應用太陽能技術

作為一種綠色、環保、節能的新型技術，太陽能技術在我國建筑工程領域中的應用可追溯到20世紀70年代，而隨著國內經濟、科技的飛速發展，太陽能技術已演化出多種形式，根據實際需求與建筑結構的不同，可靈活應用相應的吸收式制冷技術、光伏發電技術、熱水器技術。在建筑節能設計中，可針對屋頂、電氣系統等多種組成結構，通過有機結合多元化的太陽能技術與建筑屋頂、電氣系統的整體設計，直接為建筑的室內空間提供熱水、輸送涼風并實現采暖、用電等使用功能，可大幅降低建筑整體的用能消耗，而這也是我國宏觀調控、可持續發展戰略中的必然選擇與方向。

3.3 建筑室內功能系統的節能改造

1)建筑電氣設備的選擇。

室內電氣系統的能源消耗在建筑整體能耗中占有絕對比例。對此，在實際的節能設計中，應綜合考慮項目整體的功能要求，盡可能的選擇配備變頻裝置的電氣設備，由此可以靈活調整、有效控制電氣系統的電壓、電能，以此減少、降低不必要的電能消耗。

2)新型節能照明設施的應用。

在建筑內部的整個電氣系統中，照明設施所消耗的電能占有很大部分比例。對此，可通過推廣使用專用的節能燈具與光、聲控自熄開關來降低、減少不必要的能耗及損失，相較于以往傳統的白熾燈，新型節能燈具不僅有著5倍以上的使用壽命、3.5倍以上的光效，同時也可節省80%的電能消耗。

3)空調系統。

對于建筑空調系統的節能設計與改造，可直接選用能效系數、能效比相對較高的節能空調器，同時將其設置在背光區域，并保證進風口附近不留有任何雜物、障礙物，以此提高空調系統的運行效率，減少電能浪費、熱量流失。另外，也可通過有機結合建筑的外圍結構設計，來間接降低空調系統的運行負荷，節約建筑的電能消耗。

4)室內照度、光度的優化調整。

為更好的利用建筑外窗處的自然光源，在實際進行結構設計時，可將建筑室內的墻面、窗臺、走廊地面、頂棚的裝飾面設計成淺色調，同時利用木質造型、深色石材來勾勒線條，從而能夠有效反射、折射窗口處的日照光線，以此減少照明系統的運行時間及要求，達到節能的目的。

5)提高供電系統的功率因數。

建筑供電系統的運行，直接關系著室內空調、照明等多種功能、設備的使用，而這也是建筑能耗的重要組成部分。對此，應在供配電系統中加裝無功補償裝置，不僅能夠直接提高整個系統的功率因數、運行效率，同時也可將線路上的電壓、電流控制在合理范圍以內，以此減少不必要的浪費、損失。需要注意的是，無功補償裝置的應用會降低供配電系統的運行電流，由此即可以適當減小電力線路導線的截面面積或電器容量。

4 結語

我國在大力發展科技、經濟的同時，也在不斷消耗著不可再生資源，而隨著國民知識水平的逐步提高，低碳經濟必然會成為我國宏觀調控、可持續發展戰略的核心目標。對此，建筑項目的節能設計，不僅能夠有效提高建筑產品的市場競爭力，同時也可更好的滿足現代人群的多樣化需求，有關的設計、技術人員應給予足夠的重視，更多的去學習、研發新的節能技術，以促進建筑項目的長期發展。

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