建筑節能各關鍵點設計優化要點探討

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摘要：住宅建筑節能已經受到了政府的高度重視，如何減少住宅建筑的能耗，提高住宅建筑中的能源利用效率，在設計中更好地利用自然能源，成了設計人員共同關注的問題。本文在此從外部環境和單體兩個方面對建筑節能的幾個重要的設計要點做了逐一分析。

關鍵詞：節能；外部環境；單體

一、整體及外部環境的節能設計

建筑整體及外部環境設計是在分析建筑周嗣氣候環境條件的基礎上，通過選址、規劃、外部環境和體型朝向等設計，使建筑獲得一個良好的外部微氣候環境，達到節能降耗的目的。

1、合理選址

建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中，既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境，為建筑節能創造條件，同時又要不破壞整體生態環境的平衡。

2、建筑體形

在其他條件相同時，體型系數（建筑物外圍護面積與其所包圍體積之比）越大，單位面積散熱量也越大，對節能越不利。建筑節能標準規定：居住建筑條式建筑物體形系數不應超過0.35，點式不應超過0.40；因此，正確處理建筑形式多樣化和節能的關系，是建筑設計中應當引起重視的問題。

3、建筑物的朝向

建筑布局應考慮朝向與節能的因素。坐北朝南的建筑物能夠避免太陽的東照西曬，降低日射影響，若同時配合以遮陽隔熱，效果將更加顯著，如建筑物的南立面設陽臺加深遮陽。南北走向的干道上的臨街建筑做不到坐北朝南的應盡量少做居住建筑，并盡量利用建筑的體形變化做到多利用天然能源。

4、建筑物的平面布置

建筑平面的巧妙布局常能獲得較好的節能效果。如將電梯、樓梯、管道井、機房等布置在建筑物的南側或西側，可以有效阻擋日射；挑空中庭形成2次隔熱區，這種布置方式較之常見，更有利于節能；恰當的平面布置有助于形成理想的通風作用，通過建筑物門窗的合理設置，形成通風口，組織并誘導自然通風，既起到節能作用又克服了空調室內空氣品質差的弱點。

二、單體的節能設計

單體的節能設計，主要是通過對建筑各部分的節能構造設計、建筑內部空間的合理分隔設計，以及一些新型建筑節能材料和設備的設計與選擇等，來更好地利用既有的建筑外部氣候環境條件，以達到節能和改善室內微氣候環境的效果。

1、建筑各部位的節能構造設計

建筑各部位的節能構造設計，主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對建筑各部位（屋頂、樓板、墻體、門窗、粱柱等）的造型、結構、材料等方面加以進一步優化設計，充分利用建筑建筑材料自身特性的有利條件，減少能耗和改善室內微氣候環境，從而達到節能的效果。具體有以下五個方面：

（1）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，也是建筑室內與外部空間能量發生交換，造成室內能量損失的主要部位之一。通常主要采取以下節能措施：1）采用坡屋頂；2）屋面設保溫層；3）根據不同地區需要，設置保溫隔熱屋面（架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等）。

（2）建筑外墻體的節能設計

墻體是建筑室內與外部空間接觸面積很大，容易造成室內能量損失的部位。墻體的節能設計，除了適應不同地區的氣候條件，正常做好墻體保溫、防潮、隔熱等措施以外，還應體現在改善微氣候環境條件的特殊構造上。

（3）建筑門窗的節能設計

據統計資料，在我國既有的高耗能建筑中有40%的耗能是通過門窗散失的。因此，解決好門窗節能的問題相當重要。門窗的節能設計主要考慮以下幾個方面：1）控制建筑不同朝向的窗墻面積比，從而減少不利朝向外窗的能量損失。如在寒冷地區，盡量減少北向開窗面積可以有效減少建筑冬季能耗損失；2）設置各種形式的外遮陽：我國節能標準中規定，夏熱冬暖地區、夏熱冬冷地區中，夏季制冷負荷大的建筑的外窗（包括透明幕墻）設置外部遮陽；設置外遮陽后，建筑的夏季制冷能耗會有比較明顯的降低；3）合理地組織門窗的通風換氣，盡量采用自然通風，少用、不用空調通風；4）選擇節能性能高的建筑門窗和幕墻：建筑門窗和建筑幕墻要改變消極保溫隔熱的單一節能觀念，把節能和合理利用太陽能、地下熱（水）能、風能結合起來。

2、合理的建筑空間設計

合理的空間設計是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑空間進行合理分隔，以改善室內保溫、通風、采光等微氣候條件，達到節能目的。如在北方寒冷地區的住宅設計中，就經常將使用頻率較少的房間如廚房、餐廳、次臥室等房間布置在北側，形成對北側寒冷空氣的“溫度阻尼區”，從而達到節能及保證使用頻率較多房間的舒適度的目的；在印度柯里亞的管式住宅及干城章嘉公寓樓的設計中，就通過空間的豎向分隔，起到了極佳的通風降溫效果。

三、建筑綠化設計與節能

近年來由于城市綠地不斷減少，加之空調的大量使用，導致“熱島效應”，空氣環境日益惡化，給建筑節能帶來負效應。據研究表明：相同時刻水泥地表面的溫度大于草坪地表面的溫度，該差值在下午16：00時達到最大值，約為10℃，兩者之差的最小值出現在4：00左右，差值也在2℃以上。裸地與草坪兩者溫度分布的差別與水泥地和草坪的分布差別類似。相同時刻裸地地表的溫度明顯高于草坪地表溫度，在下午2：00相差最多，約為12cC，夜間有所降低。因此，在城市規劃和建設的同時，大力發展庭院綠化、創造優美小區是造福人類的大事。

我國各個城市規劃部門都對綠化率做了嚴格規定，新鄉市規劃局規定居住小區和廠區的綠化率不小于30%，同時設計單位作為首步的實施者更是義不容辭的要保證自己規劃的小區的綠地率，在做小區整體規劃時通常會在保證達到建設單位要求的建筑面積和做好道路、停車位、休息場地還有其他一些輔助設施的設置同時盡量增加綠化率。

同時也可以采用建筑物本身的綠化來節約能源。建筑物綠化是指對建筑物外立面、屋面的綠化。與環境綠化相比，建筑物綠化對建筑節能的作用更直接。冬季，綠化主要起屏蔽作用，減小風壓對建筑物的作用，從而減小冷風滲透和外表面對流換熱損失，降低供熱負荷，達到節能目的。

四、自然通風

建筑通風是由于建筑物的開口處（門、窗等）存在壓力差而產生的空氣流動。按照產生壓力差的不同原因，建筑通風可以分為利用風壓通風和利用熱壓通風。但對于不同類型的建筑來說，實現建筑通風的技術手段各不相同。

1、利用風壓實現建筑通風

當風吹向建筑物正面時，因受到建筑物表面的阻擋而在迎風面上產生正壓區，氣流在向上偏轉同時繞過建筑物各側面及背面，在這些面上產生負壓區。風壓通風就是利用建筑迎風面和背風面的壓力差，人們通常所常說的“穿堂風”就是風壓通風的典型范例。風壓的壓力差與建筑形式、建筑與風的夾角以及周圍建筑布局等因素相關。當風垂直吹向建筑正面時，迎風面中心處正壓最大，在屋角 及屋脊處負壓最大。因此，當建筑垂直于主導風向時，其風壓通風效果最為顯著。

2、利用熱壓實現自然通風

由于自然風的不穩定性，或由于周圍高大建筑、植被的影響，許多情況下在建筑周圍不能形成足夠的風壓。這時，就需要利用熱壓原理來加速自然通風。

熱壓通風即我們平常所講的“煙囪效應”。其原理為熱空氣上升，從建筑上部風口排出，室外新鮮的冷空氣（比重大）從建筑底部被吸入。室內外空氣溫度差越大，進出風口高度差越大，則熱壓作用越強。對于室外環境風速不大的地區，煙囪效應所產生的通風效果是改善熱舒適的良好手段。與利用風壓通風相比，煙囪效應所產生的空氣流動相對較慢，雖然可以滿足換氣次數的要求，然而要想達到快速蒸發制冷所需的風速，往往還需風壓作補充。

3、風壓與熱壓相結合實現自然通風

利用風壓和熱壓來進行自然通風往往是互為補充、密不可分的。在實際情況下，風壓和熱壓是共同作用的。兩種作用有時互相加強，有時相互抵消，但到目前為止，熱壓和風壓綜合作用下的自然通風機理還在探索之中，風壓和熱壓什么時候相互加強、什么時候相互削弱還不能完全預知。但一般來說，建筑進深小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位多利用熱壓來達到通風的效果。

五、結語

建筑物作為一個完整的系統，如何實現高效率地利用資源，最低限度造成對環境的影響是節約能源的重要環節。作為建筑設計人員應該從自身做起，按照建筑節能設計新標準嚴格把好建筑節能設計關，優化節能設計，在改善居住環境的同時，充分挖掘節能的潛力，從而減少能源的消耗，為國民經濟可持續發展做出貢獻。

參考文獻：

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