關于建筑節能設計方法的探討

摘要：隨著我國城市的發展和建設的深入，大規模的住宅小區和大型公共建筑等高層建筑如雨后春筍般的出現；與此同時，各類民用建筑物尤其是大型建筑物的耗能問題也日益凸顯出來，制約了我國的可持續發展戰略目標的實現。為更高效地利用資源，提升建筑功能與環境舒適度，同時保護生態環境，由此便對各類民用建筑實行節能設計。本文簡要討論了建筑節能設計的基本原則與前提，并從建筑設計、材料創新、結構設計等方面對建筑節能設計方法進行了簡要介紹和探討。

關鍵詞：耗能問題；可持續發展；建筑節能

1 引言

在建筑業實際工程設計與工程建設過程中，人們往往只關心建筑外形的優劣以及建筑內部空間是否符合使用要求，而忽略了從節能環保方面考慮改善建筑的外形以及內部結構。 [1]其中大型公用建筑耗能占有很大比重，一些規模較大的公共建筑一天的耗能支出即可達到幾十萬至上百萬元人民幣。大型建筑耗能較大，除建筑物本身規模較大，照明等耗能設備使用量較大等客觀因素外，使用者本身節能意識薄弱也是一個主要因素。作為工程設計人員或設計管理人員，我們所需要考慮的則是從工程實際情況出發，從建筑外形，建筑材料、設備以及結構創新等方面尋找建筑節能的突破口，在項目設計過程中自覺考慮節能環保的因素，使建筑物能夠在較低的能耗情況下實現自身功能。

1.建筑節能設計的基本原則

建筑節能設計作為建筑優化設計的一個方面本身應遵循一定的原則以使其能夠更好地配合建筑結構的整體設計，以使建筑物達到舒適與節能的雙重效果。建筑節能設計的基本原則有四點：一是氣候適應性原則。建筑物所處地域不同則其所處的氣候環境會有很大差異。在設計過程中應最大限度的攝取自然界中的能源，充分利用氣候環境中的有利因素，并消除、消弱惡劣氣候的影響，同時在建筑物上添加附屬結構以減少室內能量的耗散以及外部有害能量的進入，保障室內環境的舒適度。二是整體性原則，即將建筑節能的理念滲透到工程建設的整個過程中去，從項目規劃、立項開始整體考慮建筑節能的因素，以便在以后的項目設計建設中更為方便地解決節能的問題。三是綜合性原則，即對建筑物耗能及用能的特點的進行綜合性地分析，采用多種手段進行節能設計，而不是僅僅對一些細節進行單項的節能措施，式建筑結構能夠綜合實現多方面的節能目標。

2.建筑節能設計的具體設施

2.1建筑措施

合理的建筑設計對于建筑物節能所起的作用主要體現在兩個方面：一是建筑物外形及內部空間格局對于自然能源的利用程度，二是使用建筑附加構造減少能量的耗散。

對于提高對自然資源利用率的這一方面，人們在長期的生產實踐過程中已經摸索出了一套運用生態技術改善室內以及建筑周邊環境的方法，自然通風、采光等是最基本的利用建筑外形利用自然資源的方法。如在我國南方地區，建筑底層一般做成接待大廳并且不加封閉，這對于處于南方濕熱氣候的人們來說，既有利于氣流穿過建筑形成穿堂風以降低室內溫度，又有利于氣流帶走建筑底部過于潮濕的空氣，以避免建筑相關設備受到嚴重侵蝕，可謂一舉兩得。 [2]然而，隨著技術的發展，，建筑形態變得多種多樣，人們逐漸忽視了如自然通風，自然采光等這些傳統的做法，而是更多地依賴于空調等現代技術來調劑室內空氣，甚至于在白天時間都要依賴燈光照明，這些都會產生大量的能源消耗及資源浪費。近年來隨著節能環保的觀念深入人心，建筑師們已經開始重新審視利用自然界“免費能源”的重要性。當代一些優秀的建筑師能夠巧妙地安排室內房間的組合排列格局來調節室內氣流的走向以達到良好的自然通風效果。常見的很多層數不多的公共建筑屋頂一般都設置有天窗。例如深圳火車站，候車廳頂部的凹面處設置有玻璃天窗，將自然光引入室內，并且候車廳下層屋面間隔布置高強度的半透明漫射玻璃，將日光均勻擴散到室內各部，設計非常巧妙。另外，太陽能技術的發展也為節能做出了大量貢獻，一些建筑外掛大量太陽能板，吸收的太陽能甚至能維持建筑物的照明使用要求。這些利用建筑外形及室內格局而不用機械裝置來改善室內空氣、光線環境的方法非常值得推廣。

對于使用建筑附加構造減少能量的耗散這一方面，今年來國家以強制規定新建工程都必須在建筑物的外圍結構設置保溫隔熱層，這對我國北方冬冷夏熱地區的建筑來說尤為重要。設置保溫隔熱層能有有效阻止夏日濕熱空氣進入室內，又能有效減少冬天室內暖空氣的外流，不僅降低了能耗（減少居民使用空氣暖氣的時間），且使室內環境更加適合人們的居住。例如位于杭州武林CBD的坤和中心，德國GMP設計經典理性建筑，其玻璃幕墻采用6+12A+6mm中空鋼化LOW-E玻璃，外墻砌體材料采用多孔粘土磚（KP1型），外墻外保溫材料采用50mm保溫巖棉，屋面保溫材料為30～40聚苯乙烯擠塑保溫板，是浙江省首個獲美國綠色建筑LEED認證的國際甲級寫字樓。

2.2材料創新

建筑材料是建筑業發展的一個非常重要的方向，也是前景最好的一個方向之一。新型材料不僅可以以較小的資源耗費為代價滿足承載力等基本功能要求，又具有一些新的特質，因而能夠發揮更大的作用。墻體材料在房屋建材中約占70％，是建筑材料的重要組成部分，建筑物能量的損耗約50%來自墻體。傳統墻體使用實心粘土磚耗費了大量土地資源，且對于框架結構來說，墻體僅僅起維護作用，使用如此大自重的實心磚塊兒給起支撐作用的框架體系增加了更多負擔。目前，國家已經禁止實心粘土磚的使用，而粘土空心磚，摻廢料的粘土磚，非粘土磚，建筑砌塊，加氣混凝土，輕質板材，復合板材等新型墻體材料已經在我國的到了廣泛推廣，一些科技含量更高的材料如自保溫砌塊 植物維條板（FCC板）等也已投入市場。新型混凝土材料也取得了較大發展，具有更優良性質的混凝土具有更高的承載能力以及更好的延性。除墻體材料、新型混凝土材料以外，具有優良的保溫、隔熱和降噪性能，能夠防結露的中空玻璃、真空玻璃、熱反射鍍膜玻璃等玻璃材料也發展迅速。新型材料的發展與應用極大地降低我建筑業的資源與能源耗費量，是建筑節能的一個十分具有活力的突破口。

3.3實例分析：夏熱冬暖南區墻體結構自保溫技術

（1）輕集料混凝土是用輕粗集料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的混凝土，其干表觀密度不大于1950kg／m3。其通過界面效應、微泵效應、機械齒合效應提高界面強度。

其產品為：蒸壓多孔混凝土砌塊、陶粒混凝土砌塊、硅藻土砌塊、自隔熱混凝土砌塊、混凝土EPS砌塊。混凝土砌塊是非燒結性塊材，屬免土、節能、環保的墻體材料產品；但其抗滲性能和抗裂性能相對較差的問題，一定程度影響和制約混凝土砌塊的使用與推廣。適用于多層、三層以下磚混結構、框架結構墻體。

（2）大孔混凝土是以粗集料、水泥和水配制而成的輕質混凝土，(又稱無砂混凝土)。基本特征為由大量的粒間孔隙形成的大孔。其導熱系數小、保溫性好、吸濕性較小。收宿一般比普通混凝土小30％～50％。表觀密度為1800—1900kg／m3。雙面抹灰200mm厚大孔混凝土墻體的平均熱阻值為0.293m3 k／w，熱惰性指標D≥3.0，適用于框架結構、框剪、剪力墻結構的構件。

（3）多孔混凝土是一種不用粗骨料，內部均勻分布著大量微小氣泡的輕質混凝土。孔隙率可達85％，表觀密度為300～1200kg／m3之間，導熱系數0.081-0.29W／(m2 k)，具有結構與保溫隔熱功能。分為加氣混凝土與泡沫混凝土。

3.結論

目前我國正在施行建設資源節約型、環境友好型社會的發展戰略目標，建筑行業耗能巨大的產業，降低能耗，實現產業節能，建筑業首當其沖。而發展建筑節能設計，利用我們的智慧降低建筑建設及使用過程中的資源能源消耗是我們建筑設計人員義不容辭的責任。

參考文獻

[1] 張建剛 關于辦公建筑節能設計方法的探討 .四川建筑 2009. 12

[2]周燕來 夏熱冬冷地區大中型鐵路客運站站房建筑節能設計方法研究 西安建筑科技大學 2008.12