論樓房建筑中的節(jié)能設(shè)計(jì)

莫少南

（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530003）

隨著我國(guó)城市進(jìn)程的快速發(fā)展，各種住宅小區(qū)、高樓大廈如雨后春筍般拔地而起。城市進(jìn)程加快的同時(shí)，建筑節(jié)能理念也開(kāi)始成為建筑業(yè)的主流趨勢(shì)。相比國(guó)外而言，我國(guó)建筑能耗存在著許多浪費(fèi)問(wèn)題。無(wú)論在建筑施工和建筑設(shè)計(jì)上，建筑工程都應(yīng)堅(jiān)持綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展理念。

1 建筑平面布局節(jié)能設(shè)計(jì)

1.1 建筑朝向設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)樓房建筑的朝向時(shí)，應(yīng)對(duì)樓房建筑的建筑選址、地理環(huán)境和氣候條件進(jìn)行全面綜合的考慮。根據(jù)節(jié)約用地理念，選擇、確定該地區(qū)最佳朝向，提高建筑自然通風(fēng)效果，并且能夠得到較長(zhǎng)日照時(shí)間。同時(shí)，避免夏季過(guò)于炎熱。由于我國(guó)地理位置的特點(diǎn)，導(dǎo)致多數(shù)地區(qū)建筑朝向?yàn)槟戏剑詽M(mǎn)足居住舒適度和節(jié)能要求。建筑布局除了考慮節(jié)能、朝向因素外，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇不易受氣候變化影響的方向。例如，在北方寒冷地區(qū)，應(yīng)盡量使道路走向和冬季主導(dǎo)風(fēng)向平行，避免積雪。而南方炎熱地區(qū)，應(yīng)考慮道路走向和夏季主導(dǎo)風(fēng)向基本一致，加強(qiáng)市內(nèi)、郊區(qū)的熱交換，使市內(nèi)多余熱量轉(zhuǎn)移到郊區(qū)。

1.2 建筑間距設(shè)計(jì)

樓房建筑間的間距越大，越有利于樓房建筑得到良好日照質(zhì)量和充分日照時(shí)長(zhǎng)，非常有利于建筑節(jié)能要求。但城市用地越來(lái)越緊張，根據(jù)節(jié)約用地理念，樓房建筑間的間距應(yīng)該較小為好。所以，設(shè)計(jì)樓房建筑的間距時(shí)既要確保樓房室內(nèi)的日照質(zhì)量、時(shí)長(zhǎng)，又要盡可能的不浪費(fèi)剩余土地。日照間距是衡量建筑間距的標(biāo)準(zhǔn)、前提，日照間距是指前后建筑物長(zhǎng)軸間的外墻距離，一般以冬至正午太陽(yáng)照至后排建筑地層窗臺(tái)位置為計(jì)算點(diǎn)，公式為tgh=H-H2/D.通常情況下，把建筑間距轉(zhuǎn)換成高度比值，根據(jù)不同城市冬至太陽(yáng)高度角來(lái)計(jì)算建筑高度、間距比值。

2 樓房建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

墻體既是樓房建筑的主體，也是室內(nèi)外溫度交換的介質(zhì)。節(jié)能建筑所節(jié)約的能源有一半是通過(guò)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱實(shí)現(xiàn)的。節(jié)能外墻設(shè)計(jì)比普通外墻設(shè)計(jì)可導(dǎo)致室內(nèi)溫度的10度差值，所以，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)是不可忽視的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

目前常用的建筑外墻材料中，加氣混凝土砌塊、多孔粘土磚和復(fù)合墻體具有較好的隔熱保溫性能。復(fù)合墻體中主要包含礦棉、巖棉、聚苯乙烯、膨脹珍珠巖以及加氣混凝土等絕熱材料。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用外墻外保溫技術(shù)，因?yàn)橥獗乜梢杂行Ц魯嗷炷林⒘旱鹊臒針蜃饔茫〉妙A(yù)期節(jié)能效果。同時(shí)，有效減少建筑體形系數(shù)、外表面積、形體凹凸面積或圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，也可以起到節(jié)能的效果。建筑體形系數(shù)指建筑物外表面積和建筑所包圍體積比值。相同條件下，擁有較小體形系數(shù)的建筑，其節(jié)能效果越好。根據(jù)熱傳遞效應(yīng)分析，建筑實(shí)墻陽(yáng)角氣流較差且散熱量較大，而且構(gòu)造柱、框架柱等具有熱橋作用的構(gòu)件也都設(shè)在此處。因此，建筑交角處溫度遠(yuǎn)低于建筑主體內(nèi)溫度。而圓柱形建筑表面積較小、外墻棱角小，更有利于建筑節(jié)能。從太陽(yáng)輻射熱能分析，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量增加建筑南面墻面積，減小其它墻面表面積。同時(shí)，種植植物也可以有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，比如在日照強(qiáng)烈墻面附近種植綠色植物，可以減小建筑對(duì)太陽(yáng)能量的吸收，減低傳入室內(nèi)的熱量，并且有利于消音、吸塵，可有效減少室內(nèi)的溫室效應(yīng)。

3 新能源的開(kāi)發(fā)、利用

節(jié)能樓房建筑中的材料和能源應(yīng)盡量不使用不可再生資源，可利用再生資源替代。在科技高速發(fā)展的現(xiàn)在，太陽(yáng)能這種巨大資源能源開(kāi)始逐漸被人們重視、開(kāi)發(fā)和利用。太陽(yáng)能用于樓房節(jié)能建筑中主要包括兩方面：①太陽(yáng)能熱供應(yīng)系統(tǒng)。通過(guò)太陽(yáng)輻射給水加熱，滿(mǎn)足建筑內(nèi)取暖、制冷及生活用水等。大多數(shù)太陽(yáng)能系統(tǒng)都是供應(yīng)熱水系統(tǒng)。基本結(jié)構(gòu)有：太陽(yáng)能集熱器、熱能交換器、儲(chǔ)存裝置和能量供應(yīng)裝置等。以上裝置通過(guò)自動(dòng)控制進(jìn)行組合，也可通過(guò)冷凝機(jī)將水制冷，滿(mǎn)足供冷目的。②光電系統(tǒng)。光電系統(tǒng)是把太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽峁┙ㄖ鍧嵞茉吹南到y(tǒng)。在高層建筑中，建筑的高度在一定程度上限制了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的效率發(fā)揮和廣泛應(yīng)用。但隨著科技技術(shù)的發(fā)展，更加高效的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)會(huì)逐漸投入使用。光電池作為一種無(wú)污染、可再生能源，可以廣泛的應(yīng)用到動(dòng)力泵、照明或其他電力設(shè)施中，達(dá)到建筑節(jié)能目的。

風(fēng)能的利用包括兩個(gè)方面：①利用風(fēng)壓輔助樓房建筑自然通風(fēng)。②風(fēng)力發(fā)電。當(dāng)樓房建筑周?chē)h(huán)境有豐富的風(fēng)力資源時(shí)，可裝設(shè)風(fēng)力發(fā)電裝置，常見(jiàn)做法是把裝置設(shè)定在高處，例如風(fēng)力發(fā)電建筑物頂部，可以捕獲更多風(fēng)力資源。需要注意的是，應(yīng)控制發(fā)電噪聲，避免影響周?chē)h(huán)境。

4 建筑屋面節(jié)能設(shè)計(jì)

樓房建筑各個(gè)表面中，建筑屋面是接受太陽(yáng)光照射時(shí)間最長(zhǎng)的地方，也是受輻射最多的地方。所吸收熱量是東西墻體的3倍左右，因此，屋面的高溫隔熱效果也很重要。屋面材料應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)高、密度較大、吸水率較小的保溫隔熱材料。可使用倒置式屋面在屋面防水層上增設(shè)憎水性材料，能夠有效防止屋面防水層的老化，影響屋面保溫隔熱效果。采用這種方法具有使用廣泛、施工簡(jiǎn)易等特點(diǎn)。另外，在屋頂上種植灌木或花卉形成生態(tài)屋面，不僅美化環(huán)境，還可以抵擋熱源，降低溫室氣體排放，有顯著保溫隔熱效果。自然界中，溫度、熱能都是從溫度梯度高處流向低處，植物卻可以通過(guò)太陽(yáng)能進(jìn)行光合作用、蒸騰作用維持、復(fù)制本身，即實(shí)現(xiàn)光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，植物土壤吸水飽和后能夠形成憎水膜，可以滯阻水流，利于屋面防水，土壤具有良好的熱惰性和較小導(dǎo)熱系數(shù)，不會(huì)隨著大氣氣溫的升高、下降而產(chǎn)生大幅波動(dòng)，方便屋面保溫隔熱。

另一種屋面節(jié)能設(shè)計(jì)是在屋面形成蓄水池，利用水蒸發(fā)吸熱的特性，有效減低屋面?zhèn)鳠崃恳约笆覂?nèi)溫度。根據(jù)相關(guān)人員測(cè)試表明，屋面種植植物或屋面蓄水都可以有效的影響屋面表面溫度變化，較普通屋面而言，溫度可低2～7度。另外，屋面結(jié)構(gòu)采用平坡屋頂?shù)臉?gòu)造形式，或在屋面保溫層上設(shè)置架空層，都可以通過(guò)氣流流動(dòng)達(dá)到屋面散熱的目的。同時(shí)，在恰當(dāng)部位設(shè)置可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)設(shè)施，如百頁(yè)、窗蓋板、遮陽(yáng)棚、自動(dòng)卷簾或熱反射簾等，可以減少夏季太陽(yáng)輻射，增加冬季日照質(zhì)量，尤其重視建筑南向和西向窗。

綠色照明設(shè)計(jì)

樓房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)充分重視自然光的利用。可采用以下方式進(jìn)行：減少樓層平面進(jìn)深，充分采用自然光線、減少人工采光。利用光反射裝置把太陽(yáng)光線射入需要的室內(nèi)空間，雖然不能增強(qiáng)光線質(zhì)量，但可以使室內(nèi)光線分布均勻。同時(shí)，對(duì)自然采光和人工采光相互引起的少量增熱問(wèn)題，應(yīng)該達(dá)到能量的相互平衡，獲取最佳節(jié)能效果。通過(guò)以下方法可以有效的自然采光質(zhì)量問(wèn)題：改善建筑座位布置或表面形態(tài)；對(duì)窗戶(hù)、建筑立面進(jìn)行精心節(jié)能設(shè)計(jì)，減少室內(nèi)眩光等。最有效的方式是利用高效燈具、照明光源。各種電子鎮(zhèn)流器、高效燈、高層質(zhì)量配件或低能耗燈可以有效降低人工采光負(fù)荷。同時(shí)，通過(guò)各種建筑設(shè)備系統(tǒng)，如燈光控制系統(tǒng)、紅外線控制系統(tǒng)和分區(qū)控制系統(tǒng)都可以明顯的節(jié)省能源。

結(jié)語(yǔ)

樓房建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)需要各個(gè)領(lǐng)域的大力配合、相互支持。若想取得建筑節(jié)能的快速發(fā)展，應(yīng)做好以下幾個(gè)方面。首先是提高群眾節(jié)能意識(shí)，改變功利思想。其次是使用新技術(shù)、新材料。再次是強(qiáng)化樓房建筑節(jié)能法制建設(shè)，讓建筑節(jié)能工作做到有法可依。總之，樓房建筑的節(jié)能改善應(yīng)該以可再生能源為主，加強(qiáng)群眾節(jié)能意識(shí)，推廣新型節(jié)能技術(shù)。讓建筑節(jié)能走可持續(xù)發(fā)展路線，只有這樣才能夠廣泛推動(dòng)建筑節(jié)能的發(fā)展應(yīng)用。

[1]邱永亮，朱菊梅.住宅建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討.陜西建筑，2010(11):63.

[2]《太陽(yáng)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用》袁瑩、胡林《世界建筑》2012.9.

[3]《綠色建筑》西安建筑科技大學(xué)綠色建筑研究中心中國(guó)計(jì)劃出版社.2009(4):74.