論房屋建筑節能設計

【摘 要】：建筑是用能大戶，建筑節能是發展建筑業的需要。建筑耗能主要是指房屋采暖與照明、冰箱、電視機、空調、炊事及熱水供應等一次性消耗能源。近年來房屋節能的重要性逐步受到建筑師的重視，如何在房屋建筑設計中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，則是建筑師需要探討的課題。

房屋建筑；能源利用；節能設計；

前言

目前，建筑耗能已成為我國耗能大戶，且呈逐年攀升之勢。建設部統計數字顯示， 全國現有房屋近400億m2屬于高耗能建筑，每年新建房屋面積16億m2～20億m2 ，其中95 %以上是高耗能建筑。2000年，我國建筑年消耗商品能源共計3.76 億t 標準煤，占全社會終端能耗總量的27.6 % ，目前已上升到35 % ，超過工業和交通業成為首位，所以促進建筑技術的進步和建筑節能產業的發展已經勢在必行。

因為建筑節能的迫切要求， 在進行房屋設計時一定要把建筑節能設計作為重要的一個環節。

1 貫徹節能建筑的設計原則

這里所指的“地”主要是指建筑物所在地的氣候待征。各地區的節能建筑， 必須適應本地區的氣候特征， 既不能照搬嚴寒地區的建筑型式， 也不能照搬夏熱冬暖及海洋性氣候地區的建筑型式， 更不能照搬四季如春的溫和氣候地區的建筑型式，一般說來設計時應遵循以下原則：

1.1 建筑物盡量采用南北朝向布置。否則， 須加強建筑圍護結構的保溫隔熱性能而需增大建筑成本。

1.2 建筑群之間和建筑物室內， 夏季要有良好的自然通風，建筑群不應采用周邊式布局型式。低層建筑應置于夏季主導風向的迎風面； 多層建筑置于中間； 高層建筑布置在最后面， 否則， 高層建筑的底層應局部架空并組織好建筑群間的自然通風。

1.3 按相關設計標準的規定， 盡量加大建筑物之間的間距， 盡量減少建筑群間的硬化地面， 推廣植草磚地面， 提高綠地率， 加強由落葉喬木、常綠灌木及地面植被組成的空間立體綠化體系， 以便由樹冠和地面植被阻檔、吸收大部分的太陽直射輻射， 減小地面對建筑物的反射輻射， 降低區域的夏季環境溫度，減輕區域的熱島現象。

1.4 應控制建筑物的體形系數不超過節能設計標準的規定。即盡量減少外墻的凸凹面和架a空樓板，不應設置外墻洞口處無窗戶的凸（飄） 窗， 坡屋頂宜設置結構平頂棚或降低坡度，應采用封閉式樓梯間等。當體形系數超過標準的規定時，應加強圍護結構的熱工性能，計算建筑物的采暖空調能耗并不得超過標準的規定。

1.5 不應設置大窗戶， 窗戶大小以滿足采光要求為限。門窗玻璃應采用普通透明玻璃或淡色低輻射鍍膜玻璃的中空玻璃， 居住建筑和辦公建筑不應采用可見光透光率低的深色鍍膜玻璃或著色玻璃。門窗型材應采用塑料型材、斷熱彩鋼及斷熱鋁合金型材， 不得采用非斷熱鋁合金及彩鋼型材。還要求外門外窗具有良好的氣密性、水密性、不小于30分貝的隔聲性能和不小于2.5kPa 的抗風壓性能。

1.6 屋頂和外墻既要保溫又要隔熱， 其保溫隔熱性能應符合建筑節能設計標準的規定，還要防止保溫層滲水、內部結露和發霉。屋頂和外墻，不能采用單一的輕質材料和空心砌塊材料（保溫好，隔熱很差） ，最適合采用厚實材料加輕質材料的復合構造做法。

1.7 屋頂和外墻的外表面， 宜采用淺色飾面層， 不宜采用黑色、深綠、深紅等深色飾面層， 否則應加大屋頂和外墻保溫隔熱層的厚度， 計算其夏季的內表面計算溫度不超過36.9℃，宜低于35℃。

1.8 加強分戶墻和樓地面的保溫性能， 使其符合建筑節能設計標準的規定。居室及辦公室樓地面面層的吸熱指數還應符合民用建筑熱工設計規范的規定。

1.9 設有集中采暖、空調的節能建筑，應選用高效、低能耗的設備與系統，不得采用直接電熱式采暖設備和裝置，應設置分室溫度控制裝置， 住宅建筑必須設置分戶熱（冷） 量計量設施。除上述9點之外，節能建筑還應具備設計規范所要求的隔聲性能等適用性能、安全性能、耐久性能和環境性能。

2 貫徹超前性外圍護結構熱工設計原則

現行建筑節能設計標準對建筑外圍護結構熱工性能的規定性指標，水平較低，僅僅是實現現階段節能50%目標的需要， 距離舒適性建筑的要求甚遠， 與發達國家的差距很大。建筑圍護結構指建筑物及房間各面的圍擋物， 如墻體、門窗、屋頂、地面等。其中直接與外界空氣環境接觸的圍護結構稱為外圍護結構，如外墻、外窗、屋頂等；反之即為內圍護結構，如內墻、樓地面等。

降低采暖和空調能耗的前提是滿足居民的居住舒適度的要求，主要措施就是盡量保持室內的溫度、減少室內熱量或冷量通過圍護結構散失， 所以提高建筑圍護結構保溫隔熱性能是建筑節能工作的重要措施。建筑圍護結構保溫隔熱性能是由組成圍護結構的各部分材料性能所決定的， 材料的保溫隔熱性能通常用傳熱系數K來衡量， 傳熱系數越大，則表明材料傳熱的能力越強，那么保溫隔熱的效果就越差。提高建筑圍護結構保溫隔熱性能就是要盡量降低圍護結構各個部分的傳熱系數。從技術層面來看，通過合理的設計， 采取以下措施， 可有效的提高建筑物的保溫隔熱性能，降低能耗。

2.1應盡量減小建筑物的體形系數。體形系數是建筑物的表面積和體積之比。它的大小實際上反映了建筑物表面積的大小。我們對兩棟體形系數分別為0.349和0.293 的同類型建筑的能耗量進行計算分析可知： 體形系數大的建筑物能耗量高13.8 %～15.5 %。以上對比結果表面，體形系數越大， 表明同等體積的房間， 表面積越大， 那么建筑物能量損失的途徑就越多； 同時體形系數越小， 意味著建筑物外墻、外窗的面積較小，造價相對較低。因此，建筑設計應盡量減小建筑物的體形系數。

2.2 外門窗負擔了建筑物主要的采光、通風的功能，選擇適當的窗墻面積比、采用傳熱系數小的窗戶、解決好東西向外窗的外遮陽問題，是提高外窗保溫隔熱性能的重要途徑。

由于窗戶的傳熱系數（4.7 W/ （m2·K）～2. 5 W/ （m2·K） ）成倍大于外墻的傳熱系數（1.5 W/ （m2·K）～1.0 W/（m2·K） ） ，從建筑節能這個層面考慮，合適的窗墻面積比應該以滿足室內采光需要（即住宅設計規范所要求的窗地面積比值） 為限。在經濟條件許可的情況下，應采用中空玻璃塑料窗或采用斷熱橋的鋁合金中空窗。對體形系數超標較多的別墅建筑，采用低傳熱系數的窗戶則是必須的。

另外，節能建筑不宜設置凸窗和轉角窗。其一、增大了建筑物的表面積，即增大了建筑物的體形系數（因凸窗和轉角窗凸出外墻面的空氣空間已與室內空氣連通， 通過空氣對流傳熱使二者融為一體， 故凸出空間已成為室內的一部分） ， 從而增大了建筑能耗； 其二、增大了窗墻面積比， 即增大了建筑能耗； 其三、夏季暑天因日照時間較長， 陽光可以從多方向進入室內，不但增大空調能耗，還會降低室內舒適度； 其四、窗頂板和窗臺板直接與室外空氣接觸， 等同于外墻， 但要達到外墻的保溫隔熱性能很難實施； 其五、增大了工程造價。

2.3 盡量減小屋面和外墻的傳熱系數， 增強屋面和外墻的保溫隔熱性能。標準所規定的圍護結構傳熱系數的限值，只是建筑節能現階段的目標值。隨著經濟的發展和社會的進步，建筑節能設計標準將分階段進行修改，圍護結構傳熱系數的限值也會逐步要求降低。由于建筑的設計使用周期為50年，幾十年后再來對既有建筑進行節能改造是很困難的，特別是高層建筑。因此，對標準較高的住宅，特別是高層住宅， 其圍護結構的傳熱系數宜適當低于標準所規定的限值，即貫徹建筑節能的超前性原則。另外，利用攀藤植被或落葉喬木對外墻予以遮陽（僅適用于低層或多層建筑） ， 用綠化屋面對屋面實施遮陽； 通過采用淺色飾面面層材料反射陽光，也可從一定程度上增強外墻和屋面夏季隔熱的能力。

3 建筑節能應使用新型墻體材料的原則

新型墻材具有以下優良特性： 輕質、高強度、節土、節能、保溫和裝飾。就其發展情況而言，有的品種重在花色，花色品種層出不窮， 如裝飾裝修材料； 有的品種重在功能， 如保溫隔熱材料； 有的則通過深加工衍生出多個品種，如新型板材等。采用新型墻體材料不但使房屋功能大大改善，還可以使建筑物內外更具現代氣息，滿足人們的審美要求； 有的新型墻材可以顯著減輕建筑物自重， 為推廣輕型建筑結構創造了條件，推動了建筑施工技術現代化，大大加快了建房速度。發展新型墻體材料，實施建筑節能，是當前一個時期內建造居住建筑的基本要求，也是提高人們的生活質量，適應社會發展的客觀要求。

4 結語

建筑節能設計投資少， 見效快， 發展潛力大， 是打破能源\" 瓶頸\" 約束的有效途徑， 也是全面建設小康社會的必然選擇。由于我國大部分建筑的保溫隔熱性能差， 門窗的空氣密閉性差， 導致我國的單位建筑面積能耗約為同緯度氣候相近國家的2 到3倍左右，而且舒適性較差，所以促進建筑技術的進步和建筑節能產業的發展已經勢在必行。