談我國建筑節能設計

□文/陳 潔

（重慶大學建設管理與房地產學院 重慶）

在經濟快速發展的同時，大量的能源需求將促使能源短缺問題成為國民經濟發展的關鍵制約因素。而作為能源“耗能大戶”之一的建筑業，建筑能耗占全社會能源消耗量的32%左右。統計表明，我國95%左右的既有建筑和新建建筑屬于高能耗建筑。隨著城市化進程的加快，預計到2020年我國將新增建筑面積200多億m2，高耗能建筑面積將達到700億m2。在資源節約型、環境友好型社會建設和單位國內生產總值能源消耗大幅下降的重要背景下，從源頭上扭轉建筑能耗激增趨勢，推行全過程能源節約管理，提高利用效率和效益。建筑節能設計是實現建筑節能效率的關鍵環節，優化設計對能源消耗控制有重要的現實意義。目前，國內外專家學者對建筑節能設計的研究更加重視，如曾旭東、趙昂基于BIM技術的建筑節能設計應用研究，梅洪元、葉洋對寒地村鎮住宅節能設計發展的趨勢研究，成輝、朱新榮、劉加平、潘文彥對高層辦公建筑節能設計生態化發展的研究，等等。而針對建筑節能設計的研究尚且較少。本文在對整體綜合環境規劃、單體節能設計、建筑細部構造節能設計的重點進行分析的基礎上，提出做好節能設計工作的幾項建議，對促進我國建筑節能設計的發展有一定的借鑒意義。

一、我國建筑節能設計發展現狀

面對能源短缺問題，我國積極倡導節約能源、可持續發展，建設部將建設節能型建筑納入今后城市建設的重點發展方向，相關的指引、標準和法規相繼出臺，要求將建筑設計與建筑微氣候、建筑技術和能源的有效利用相結合。民用建筑節能設計標準——規定通過在建筑設計和采暖系統設計中采用有效的技術措施將節能率從原來的50%提高為65%，對圍護結構的技術與產品、部品以及供熱系統的要求提高到一個新水平。

優化節能設計方法從本質上要求設計者從整體綜合設計概念出發，根據大范圍的氣候條件影響，針對建筑自身所處的具體環境氣候特征，重視利用自然環境創造良好的建筑室內微氣候，以盡量減少對建筑設備的依賴。但是在實際操作中，設計者習慣于以往的設計思路，只考慮建筑、結構及水暖等方面的合理與否，并不用心去考慮節能的問題，因此實際的節能效果普遍達不到設計標準的規定，建筑能耗仍然處于一個很高的水平，形勢不容樂觀。在我國既有城鄉建筑中，只有3.2億m2房屋是節能建筑，尚不到全國既有建筑的1%；在每年新竣工的建筑中，節能建筑面積不到1億m2，尚不足竣工建筑面積的5%。以居民住宅能耗與建筑業能耗為例（居民住宅能耗近似地以綜合能源平衡表中居民生活能耗表示，建筑施工能耗以建筑業能耗表示），我國建筑節能設計雖然已經得到政府主管部門的高度重視，但歷年的能耗數據卻反映出其實施結果令人擔憂。

二、建筑節能設計的重點

（一）整體綜合環境規劃。建筑選址、朝向、間距以及相互組合關系是整體綜合環境規劃的設計重點。合理的選址和布局對建筑節能的影響很大，應綜合考慮氣候、地質、水質、地形及周圍環境條件等相關因素加以確定；適宜的外部環境能使建筑在其整個生命周期中保持良好的微氣候環境，為建筑節能創造條件，同時維持整體生態環境的平衡；主要朝向應迎合當地夏季的主導風向，使住區內風速流暢，有效加強建筑物與空氣的熱交換，提高居住的舒適度。由于太陽高度角和方位角的變化規律，我國大部分地區以南北向或接近南北向布局為宜，與東西朝向的建筑物相比，南北朝向的建筑物在夏季可以減少太陽輻射的熱，冬季可以增加太陽輻射的熱，從而節約了建筑保溫所需的能耗，是最有利的建筑朝向。

（二）單體節能設計

1、合理的建筑體形與空間組織。合理的建筑體形能夠減少建筑物與外界的熱量交換，在其他條件相同時，建筑的體型系數（外表面積和外表面積所包的體積之比）對建筑能耗的影響非常顯著，其值越大，單位面積散熱量越大，對節能不利。從降低建筑能耗的角度出發，應將體形系數控制在一個較低的水平上，但體形系數還與建筑造型、平面布局、采光通風等緊密相關，體形系數過小將對建筑使用功能造成一定影響，因此應權衡利弊，合理確定。

合理的空間組織設計應在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑平面進行豎向、橫向的合理分隔，以改善室內的保溫、通風、采光等環境，達到節能、舒適的目的。

2、門窗的節能設計。在建筑外圍保護結構中，門窗的保溫隔熱能力差，門窗縫隙是冷風滲透的主要渠道，因此解決好門窗節能的問題是節能工作的一個重點。門窗的節能設計應主要考慮：由于采暖耗熱量隨窗墻面積比的增加而增加，因此可在采光允許的條件下控制建筑不同朝向的窗墻面積比，并在夜間設置保溫窗簾、窗板；對門窗的相對位置及開啟方式進行合理安排，以便組織穿堂風通過；設置可調節的活動遮陽（如遮陽棚、窗蓋板、窗簾、熱反射簾或自動卷簾等），減少夏季太陽輻射的熱，增強冬季的熱；提高門窗制作質量，對金屬窗框進行斷熱處理，加設密封條以加強門窗的氣密性，選擇高性能的建筑門窗材料和幕墻技術，適當選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃或中空玻璃等節能玻璃品種。

表1 居民住宅能耗與建筑業能耗數據趨勢

3、墻體的節能設計。墻體能夠達到保暖的效果，就能夠實現能量的損耗減少，從而達到節能的目的。墻體保溫分為內保溫和外保溫兩種，相對于墻體內保溫而言，墻體外保溫的保溫效果更理想，可完全避免熱橋，還可以起到保護墻體的作用，延長墻體的使用壽命，因此采用墻體外保溫是在經濟條件允許的情況下較好的選擇。對于加強墻體的外保溫設計，最直接有效的方法就是采用節能型建筑材料，利用高效保溫隔熱材料附著或填入墻體內來實現墻體熱阻的提高，在一定程度上能有效地避免室外氣候變化對墻體內部溫度變化的影響，使結構主體壽命延長；也有利于消除或減弱冷、熱橋的影響，避免室溫發生較大的波動。同時，墻體的節能設計還應適應氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施，能夠改善微氣候環境條件的特殊構造也應作為考慮的重點。

4、屋頂的節能設計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分，由于太陽直射和大氣長波輻射的雙重作用，冬季散熱量大、保溫性能較差，夏季吸收大量輻射熱、室內氣溫過高。屋頂的節能設計應注重冬季保溫、夏季通風隔熱，常用的技術措施要點為：①采用架空隔熱屋面、淺色屋面、種植屋面、通風屋面、蓄水屋面等，隔離太陽輻射熱，減少陽光直射；②鋪設高效保溫隔熱材料，并適當采取其他輔助措施，減少熱量傳遞；③密度較大、導熱系數較高、吸水率較大的保溫材料不宜選為屋面保溫層材料，以免屋面重量厚度過大、保溫層大量吸水而降低保溫效果等；④“冷屋頂”節能：利用高反射率涂料的使用，提高屋頂的日射反射率，減少太陽熱量的吸收，從而達到減少空調冷負荷和空調節能的目的。

三、加強建筑節能設計的建議

（一）主管部門應加強對建筑節能設計工作的監控。政府主管部門應利用其職能，總結推廣標準規范、標準設計、公布合理的技術經濟指標及考核指標，為優化設計的進行提供良好服務，對設計圖紙、節能計算書、節能設計表進行系統化監控，使其保持一致并在施工中得到落實。

（二）制定切實可行的節能標準。建筑節能設計技術與建筑物的安全性和長期使用壽命有關，我國現階段的建筑節能技術水平低下，性能還不完善，市場機制規范程度也欠佳，可借鑒國外成熟經驗，在原有建筑節能標準的基礎上進行完善、改革，使其更具有實踐性。

（三）加強建筑節能設計宣傳，提高全社會節能意識。充分利用網絡、電視、報刊、雜志等媒體，開展形式多樣、內容豐富的節能設計與綠色建筑宣傳，廣泛宣傳建筑節能設計的重要性，增強業主方優化建筑節能設計意識，提高各有關部門、單位貫徹建筑節能設計標準的自覺性，努力營造各級領導重視、相關部門理解支持、建設各方積極主動、人民群眾普遍關心的良好氛圍。

四、結語

我國的建筑節能有著巨大的潛力，只要認真扎實地做好節能設計工作，合理控制可能造成能耗的各個環節，就可以有效地降低建筑耗能量，提高建筑的整體效益，為中國建筑業、能源業做出貢獻。

[1]孫竹安.探討建筑節能在建筑設計中的重要性[J].今日科苑，2010.6.

[2]曾旭東，趙昂.基于BIM技術的建筑節能設計應用研究[J].重慶建筑大學學報，2006.2.

[3]梅洪元，葉洋.寒地村鎮住宅節能設計發展趨勢研究 [J].低溫建筑技術，2011.12.

[4]成輝，朱新榮，劉加平，潘文彥.高層辦公建筑節能設計常見問題及對策[J].建筑科學，2011.4.