影響建筑節能設計的因素分析

周岐鵬

（江西省建筑設計研究總院 江西 南昌 330000）

影響建筑節能設計的因素分析

周岐鵬

（江西省建筑設計研究總院 江西 南昌 330000）

隨著我國現代化建設的發展和人們生活水平的不斷提高，舒適的建筑環境已成為人們所追求的一種生活需要。節能減排是現在國家發展的基本國策之一，而建筑節能的中心是減少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。本文筆者結合多年工作經驗，主要針對影響建筑節能設計的因素進行了闡述。供同行參考。

建筑節能；節能設計；因素分析

1　建筑節能的現狀

隨著我國市場經濟的快速發展。目前，我國的建筑節能方面也取得了很大的突破。雖然，建筑在節能方面取得了一定的成績，但還有許多不適應之處。

（1）人們在對建筑節能方面的重要性和緊迫性的認識還不足，在觀念上有差距，一些地方政府和有關部門重視不夠，沒有將建筑節能工作提到落實科學發展觀、保障國家能源安全以及轉變城鄉建設增長方式的高度來認識，致使全國各地區建設節能工作發展不平衡。

（2）現有對建筑節能的管理體制與體制改革的深化還不夠，尤其是行政監管體制不健全、執法不嚴、監督不力。

（3）建筑節能的投入比較少，科學技術研究進展緩慢，許多節能關鍵技術沒有重大突破。

（4）建筑節能的新技術、新產品開發力度不大，得不到及時的推廣和應用。

（5）建筑節能的政策、法規和標準不完善、不配套、實施監管滯后，跟不上建筑節能工作發展的需要。

（6）按照建設部建筑節能今年規劃目標的要求，要認真貫徹落實科學發展觀和可持續發展戰略，堅持資源開發與節約并重，把節約放在首位，提高資源利用率的方針，建筑節能工作要實施跨越式發展，節約能源，保障國家能源安全，減輕大氣環境污染，保護環境，改善建筑熱舒適條件，促進城鄉建設、人民生活和生態環境的協調發展。為此，搞好建筑節能工作要從源頭抓起。

2　影響建筑節能設計的關鍵因素

建筑節能設計主要涉及到外墻、門窗、屋頂等方面，對節能設計的關鍵影響因素主要是以下幾個方面：

2.1總平規劃布局與節能設計

在進行設計時首先要充分的考慮到夏季有利的主導風向（通風致涼）和避免冬季不利的主導風向（通風保暖），綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。在建筑規劃階段，要慎重考慮建筑的朝向、間距、體型、體量、綠化配置等因素對節能的影響，改善熱環境。朝向的選擇很重要。冬季應有適量的陽光射入室內，避免冷風吹襲；夏天則盡量減少太陽直射室內及外墻面，有良好的通風。原則上應減少建筑物的外表面積，適當控制建筑體型系數，即建筑物的外表面積與其所包圍的體積之比，減少建筑面寬，加大進深或增加組合體，建筑外形選用長條型，而體型復雜，凹凸面過多的塔式住宅對節能不利。

2.2建筑單體戶型的通風與節能設計

目前，很多開發企業為了達到土地的最大化利用率，往往會要求建筑師在設計時按容積率的最高值進行設計，甚至超值設計，這樣導致許多新建住宅多為一梯四戶、一梯六戶、甚至一梯八戶以上都有。這種住宅單體平面在實際使用過程中通風將十分不利，特別是在夏季，室內積聚的熱量難以散失，必須采用人工通風或空調降溫，大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的許多住宅設計，建筑立面窗戶面積小，這樣的設計不但對隔熱不好，對通風就更加不利。這都是因為忽視建筑單體的通風設計所造成的。

在對平面通風設計時應注意以下幾個問題：①平面設計盡可能按有利于空氣的貫穿進行考慮。建筑的進深應有效控制，避免建筑體型過于臃腫。房間的門窗位置應合理安排，窗戶的朝向應有利于形成穿堂風，從而增加房間內的空氣流動，利于室內換氣。②從通風的角度來講，窗戶可通風面積的大小是決定室內風速的關鍵，但前提是必須要保證進風口和出風口的同時存在，才能由于正負風壓的作用而形成空氣的流動。研究表明，空氣流動的平均速度取決于較小尺寸的開口。因此，單方面增大進風口或出風口面積，并不能對室內氣流平均速度有太大影響，而為了增強室內穿堂風的效果，必須同時增大進風口和出風口。這樣也有利于室內保持較為穩定的風速和均勻的流場，提高人體舒適度。③窗戶的開啟形式對通風面積和氣流的流場均產生較大的影響。如推拉窗與平開窗比較（相同窗戶面積），平開窗的最大通風面積是推拉窗的兩倍，通風效果明顯優勝。上懸窗與平開窗對比，兩者的最大通風面積相同，但由于兩窗的窗葉開啟形式不同，所引導空氣產生不同的流場，造成的通風效果也明顯不同。因此從通風角度考慮，對于有利于建筑通風的窗戶應盡可能采用提高通風面積的形式，窗戶開啟的角度和位置要慎重考慮，科學設計，將室內空氣主流場控制在房間剖面的主要使用高度。④當建筑內部不具備形成穿堂風的情況下，有必須通過導風板的設計盡可能增加形成空氣流通的條件（如圖1）。

除了平面設計時應對通風重點考慮之外，建筑剖面的通風設計其實也十分重要，一般應注意以下兩點：①進出風口的高低決定了室內空氣流動的方向對人體舒適度的影響較大。因此，一般應結合房間的實際使用功能設計剖面的通風高度。如辦公室，通風高度應設在人坐姿的頭部位置；住宅內的通風高度控制可按不同功能要求確定，起居室、書房、餐廳應以坐姿為參考，廚房應以站姿為參考，臥室可以臥姿為參考。窗臺的高度應按實際通風要求進行相應調整，才能獲得較為理想的通風效果。②運用文丘里管原理，在建筑物剖面的上部設置出風口，使平面面積較大的建筑物也有良好的通風效果。具體做法可在大進深的建筑物中部設置若干貫通的垂直空間，此空間應高于建筑物屋面，并設置相應數量的出風口，由于太陽輻射的加熱作用使該空間形成煙囪效應，促進氣流上升，實現熱壓通風散熱，這就是所謂的“太陽能煙囪”。建筑內部設置了“太陽能煙囪”，可實現無風狀態下的自然通風，室內溫度得到了有效的降低，換氣次數得到了明顯增加，在節能方面有很好的成效。該技術已被日本的文教建筑廣泛采用，在我國積極倡導節能的大形勢下，很值得我們借鑒。

2.3建筑外遮陽節能設計

（1）明確各種外遮陽的適用性。建筑外遮陽的設置與太陽的位置、建筑物的朝向都有著密切的關系。在窗戶遮陽方面，實踐證明：水平遮陽能遮擋高度角較大、從上方入射的太陽光，適用于南向的窗戶；垂直遮陽能遮擋高度角較小、從側面斜射入的太陽光，適用于東北向、西北向和正北向的窗戶；綜合遮陽則綜合了水平與垂直遮陽的優點，適用于東南向、西南向和正南向的窗戶。

（2）合理處理遮陽與隔熱。在水平遮陽構件的選擇上采用通透性的構件，如金屬百葉、混凝土格柵板等，使上升的熱空氣能有效地散失，減少對室內的影響。目前較為先進的雙層玻璃幕墻系統中，為了利于熱空氣的上升，其兩層玻璃幕墻間的空氣夾層往往是一個可連續的整體，即垂直方向上的間隔均為通透的金屬構件，確保熱空氣能上升并帶走熱量。

（3）合理設置遮陽板，避免影響室內空氣的流動速度。遮陽板的存在會對建筑物周圍的風壓產生影響，當其角度與風向不一致時，風速將會大大降低。實踐證明，由于設置了遮陽板，室內風速會減弱22～47%。而且，遮陽的設置方式也會對氣流產生不同的影響。如實體水平遮陽板直接連接在窗頂，氣流進入室內后會上升，不利于房間中下部的通風。若在實體板與墻體間增加空隙，或在遮陽板上部的墻體留出通風口，又或將遮陽板設在高于窗頂一段距離的位置，都能使得氣流的方向得到有效的調節，使房間中部和下部均得到良好的通風，提高室內環境的舒適性。而對于垂直遮陽來說，由于風向是經常變化的，所以固定的垂直遮陽板應順應所在地夏季的主導風來設置相應的角度，而更好的方法是采用可調節的垂直遮陽板，使建筑最大限度地適應氣候的變化。

2.4熱橋問題與節能設計

建筑物的圍護結構對建筑的保溫起到了決定性的作用，但其中的熱橋問題往往是人們所最容易忽視的。由于現代建筑追求的造型變化，立面上的凹凸進退增多，突出墻體、屋面的構件也越來越多，外飄窗得到了廣泛的使用，這些設計手法豐富了建筑造型，卻無形中增加了熱橋的產生，對建筑節能帶來了不利的影響。產生熱橋的原因主要有兩個：①因為該部位的傳熱系數比相鄰部位的傳熱系數大得多，熱阻小，保溫性能較差；②因為該部位的受熱面積遠小于其散熱面積，從而失熱過多，內表面溫度較低。圍護結構中鋼筋混泥土梁、柱、板的相互交接處，外墻與外墻、內墻以及窗戶的連接處，保溫門窗中的金屬門框，以及突出屋面的女兒墻、排氣孔與屋面交接部位等，這都是圍護結構中熱橋形成的主要部位。在寒冷的季節，室內的熱能就會通過熱橋大量的流失。不妥善處理好這個問題，對于建筑節能會造成很大的影響。因此，在需要考慮冬季保溫的地區，需要做好外墻、屋面以及門窗的保溫，構件自身的物理性能應滿足節能標準的要求。在防止熱橋產生的構造處理方法上，墻體的外保溫比內保溫更為有效，可避免室內外溫差加大，保持較為穩定的室溫和舒適度，防止保溫層受潮，避免熱橋的產生。

3　結束語

總之，建筑節能是我國發展的基本國策之一，也是為了實現我國可持續發展的戰略。在對建筑節能設計過程中以不降低熱環境質量的基礎上。從而使建筑設計的各個方面都能體現節能的原則，努力創造低成本、高效率的節能建筑。實踐證明，建筑節能設計能有效地改善人們生活的環境質量，開展建筑節能，有利于社會經濟的可持續發展，有利于緩解由于溫室氣體過度排放造成全球變暖的威脅。

[1]夏志剛，吳志英.建筑節能設計方法的分析[J].中國新技術新產品，2010（06）.

[2]朱偉.房屋建筑節能技術的幾點措施[J].甘肅科技，2012（02）.

[3]韓建新，顏宏亮.21世紀建筑新技術叢[M].上海：同濟大學出版社，2009.

TU201.5

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1673-0038（2015）36-0023-02

2015-8-18