淺析建筑節能設計

張永飛

(大連松巖建筑設計院有限公司)

1 建筑節能設計的重點

1.1 建筑綜合環境規劃

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，使住宅區內風速流暢，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。

1.2 單體節能設計

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。

1.3 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。

1.4 屋頂節能設計

屋頂作為一種外圍護結構,其造成的室內外溫差耗熱量,比任何一面外墻或地面的耗熱量都要大。所以對屋頂采取節能設計顯得尤其重要。因為我國處在亞熱帶地區,在夏季,日照時間長,太陽輻射強度大,頂層室內溫度比下層室內溫度一般要高出2～4℃。因此提高屋面的保溫隔熱性能,可抵抗夏季室外熱作用的影響,減少建筑的空調耗能。另外采用屋頂保溫對整個建筑的造價的影響不是很大,而產生的效益卻很明顯。屋頂屋面節能設計有幾種形式:倒置式屋面、蓄水屋面、架空屋面、屋面綠化，其中最常采用的是具有發展前途的倒置式屋面。

倒置式屋面將傳統屋面構造中的保溫層與防水層倒置,而將保溫層放置在防水層的上面,倒置式屋面是相對于傳統屋面而言的。倒置式屋面采用的是不易吸濕的‘憎水性’材料,可以使得屋面構造簡單化,減少造價,延長下層防水層的壽命,其優點是顯而易見的。

蓄水屋面是在剛性防水屋面上蓄一層水,是一種較好的隔熱措施。其優點是可以利用水蒸發時帶走水層中的熱量,消耗曬到屋面的太陽輻射熱,從而有效減少了屋面的傳熱量、降低屋面溫度,是一種較好的隔熱措施。架空屋面是將架空隔熱間層設于屋面防水層上,架空層內的空氣可以自由流通,將層內的熱量不間斷的排除,達到降低室內溫度的目的。屋面綠化可明顯降低屋頂環境溫度,減少室內空調能耗,而且可以調節當地氣候,吸收灰塵和噪聲,吸收周圍有害氣體,殺滅空氣中的各種細菌,使得空氣清潔,增進人體健康。考慮到屋面荷載,屋面需種植耐熱、抗旱、耐貧瘠、抗風類植被,以淺根系的多年生草本匍匐類、矮生灌木植物為宜,如麥冬草、彩葉草、假連翹等。

1.5 門窗節能設計

設計時要控制窗墻面積比,若單純從建筑物內部采暖和空調能耗來考慮,窗墻面積比越小越好,但是過小,又會影響到室內采光和通風。外窗用玻璃常采用傳熱系數小的普通中空玻璃,目前又出現了比普通中空玻璃保溫節能效果更好的鍍膜玻璃,主要有熱反射鍍膜玻璃,低輻射鍍膜玻璃(Low-E玻璃),Low-E玻璃和中空玻璃相結合的Lo w-E中空玻璃。窗框及窗體材料的導熱系數直接影響到外窗的傳熱系數,目前工程中應用較多的是斷橋鋁合金窗框、PVC塑鋼窗框。外窗密封材料采用高效、保溫、隔聲好的彈性材料(比如發泡的聚氨酯等可膨脹材料)作填充料,能達到較好的節能效果。外窗結構形式目前在建筑工程中最常用的是平開窗、推拉窗、固定窗。

2 建筑電氣系統節能設計

2.1 供配電系統的節能設計

變配電所盡量靠近負荷中心,減少配電半徑,從而可減少供電電纜的一次投資;調整三相負荷使其盡可能平衡,增加諧波濾波器消除線路上的諧波電流,從而可減少線路損耗。合理選擇變壓器數量和容量,提高供配電系統的功率因數,比如可以將現有變壓器更換成高效節能變壓器,可采用的辦法是增加新型功率因數補償電容器進行集中補償。

2.2 建筑照明節能設計

建筑照明設計中應以“綠色照明”理念為指導,選用節能型的照明電氣產品。建筑照明設計涉及光源的選擇和照明控制系統。隨著能源危機的到來,自然采光重新被重視起來,自然采光節約能源,降低建筑能耗,若設計合理,可為人們提供一個健康舒適的活動空間;若自然采光不能滿足人們的光照要求,應該采用人工照明,人工照明的光源選擇要考慮節能問題,一個高效的光源在任何一個燈具里面,可能效率有所不同,但本質是不變的。所以光源的選擇是考慮節能的一個方面。

2.3 空調系統節能設計

據統計,全國空調用電量占總用電量的30%以上。作為建筑內部重點耗能設備,中央空調系統的耗電一般要占整座建筑電耗的60%以上。所以在諸多類型的節能項目中,中央空調節能被視作最重要、最有價值的節能課題之一,所以對中央空調系統進行節能改造是節電降耗的重要途徑。中央空調系統節能改造可采用先進的模糊智能閉環控制及現代變頻技術,實時調節空調水系統流量,使其跟隨負荷的變化而變化,降低水泵能耗的40%～70%。優化空調主機運行環境,維持主機高效運行,降低主機能耗10%～30%。目前,較先進的空調技術還有中央空調系統的節能優化控制技術(變頻-VRV、變水量-VWV、變風量-VAV),中央空調系統的余熱回收技術,獨立除濕空調技術,冷輻射型空調技術,另外還有地源熱泵技術、水源熱泵技術、空氣熱泵技術、燃氣熱泵技術等等。

3 結語

我國的建筑節能設計還處于一個起步階段，當前建筑節能設計仍然需要花更多的精力去研究探索，作為建筑行業發展的新方向，探索節能設計是順應時代發展的重要方向，作為設計師，通過不斷的努力和探索，促進建筑行業長久穩定的發展，

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