建筑設計中的建筑節能措施研究

吳國慶

摘 要：本文以高層住宅為研究對象，針對當地特定的社會人文環境、自然環境，通過建筑節能控制方法，以建筑設計角度進行高層建筑節能控制措施探討。提出了高層住宅外部環境控制措施、圍護結構節能措施，將高層住宅節能設計有效結合建筑節能控制措施，以此保證建筑工程持續、健康發展。

關鍵詞：建筑設計；建筑節能；外部環境

中圖分類號：TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0096-02

1 基地規劃設計節能措施

作為建筑節能設計的重點內容，節能建筑規劃設計應以地區氣候條件為始發點，充分結合建筑設計和建筑微氣候，建筑技術與能源等相關內容。換言之，冬季時建筑設計應對自然能充分利用，以此進行取暖，盡可能多地取得熱量，降低熱損失。夏季時建筑設計則需通過自然能的有效利用，達到降溫冷卻的目的，在夏熱冬冷地區極為關鍵。居住區規劃設計中，節能設計的重點為建筑總平面布置、建筑單體形式、自然通風等，同時，還要做好建筑室內外環境綠化設計工作。

在節能建筑設計中，建筑基地選擇與總平面設計都是節能的關鍵，是實現節能目標的重要保障。一般來講，于節能建筑系統而言，基地條件與特點都會對其系統設計、節能效果產生極大影響。而基地選擇、建筑相互關系、建筑朝向與間距、建筑體型等都是總平面節能設計的重點內容，因此，應利用科學、合理的設計方式，對基地氣候環境進行充分利用與改造，采用有利于節能的基地因素，滿足建筑節能要求，并進行建筑節能微氣候環境的創建。

2 外部環境節能設計措施

建筑外部環境是指建筑外部自然環境，其主要內容為場地地形、場地綠化等。于建筑設計來講，做好外部環境控制，才能達到建筑節能控制的目的，但應把控好控制力度。要求在遵循自然環境變化規律的前提下，最大限度合理利用建筑場地特定的資源，如空氣、水資源等。

2.1 場地地形節能設計方法

于建筑設計來講，場地地形較為平坦，則整個場地自然環境基本類似，此時于建筑來說場地影響不大，無需對該因素加以考慮。如場地地形為斜坡、低洼狀，則位置不同，其環境也不盡相同。極易對建筑外部環境的空氣溫度、氣流與太陽輻射等參數造成嚴重影響。整體來講，此類地形，冬季日照較為充足的為南坡，夏季則西坡最為炎熱。這種情況下，結合當地氣候條件，可在南向坡底或南坡上設置建筑，要求平行等高線布設，將建筑設置到坡底位置，能夠對住宅室內夏季熱環境進行有效改善，并能降低冬季冷風滲透率，但因“霜洞”效應的影響，對冬季室內熱環境極為不利，因此，需減少南坡建筑之間的采光遮擋現象，建筑間的采光間距也可適當縮小，以此節省土地。同時，冬季北風可通過山坡加以充分阻擋，夏季夜間冷空氣下沉，極易組織建筑內部的自然通風。

2.2 場地綠化節能設計方法

場地綠化作為場地規劃設計的重點，應將植物的美學效益、心理效益同時發揮出來。站在建筑節能角度來講，植物與建筑內部環境存在密切關聯性，其為建筑環境控制的重要因素，利用場地綠化能夠進行建筑外部微氣候的有效改善，進而降低對建筑本身的控制能力需求，同時還能降低建筑內部能耗。通常來講，場地植被與氣流之間存在密切的聯系，植物布設合理，能夠發揮通風筒的效應，可將氣流向建筑周圍引導，進而達到良好通風效果。同時場地綠化合理，也能對6層以下住宅內部熱環境起到改善作用。為此，在場地綠化節能設計中，應做到以下幾點：

第一，于冬季防風而言，應在冬季主導風的上風向位置進行各類綠地植物的種植，尤其是常綠林；

第二，于綠化組織通風而言，針對高層住宅周圍綠地，應合理布設綠化，并保證其與建筑方位有機結合；

第三，于住宅內部通風而言，將樹木種植到順著高層住宅縱向，且迎風一側，能夠促使樹木順著建筑物兩端向外延伸，進而起到風速增大的作用，并最終達到良好通風效果；

第四，于氣流而言，郁郁蔥蔥的喬木對其具有阻擋作用，如將一排喬木種植于迎風向，不僅能夠轉變風向，還能引風入室。

2.3 場地風環境節能設計方法

（1）合理布設建筑規劃設計。在場地風環境節能設計中，應合理布設場地內建筑，確保建筑與周圍建筑關系和諧，合理利用風的基本規律，盡可能減少強風面積，或在活動區域避免強風產生。

（2）合理選擇建筑平面與剖面形狀。建筑物上，與不開洞口相比，開洞口風速增加領域較少，且洞集中程度越高，則效果越佳。有些高層住宅建筑，為降低阻擋氣流的程度，有時可選用掏空建筑局部的設計促使氣流通過。這種情況下，當從洞內有南北向風通過時，即便此時風要下降，且分離至兩側，但開洞也會減小兩側風量，降低上部迎風面與兩側風吹下的機會。除此之外，還可將底層住宅設置到高層住宅周圍，底層住宅部分屋頂可對下降的氣流起到遮擋作用，這有利于降低地表附近強風。

（3）重視細部設計。為達到良好防風效果，可將水平向板狀構件設計到冬季主導風迎風面。或通過陽臺、線腳凹凸變化等，達到減小氣流的作用。

3 圍護結構節能設計措施

3.1 窗戶節能設計方法

由建筑節能角度分析，在符合室內衛生換氣的要求下，增加門窗縫隙通過的空氣滲透量，將進一步增加熱、冷能耗，為此，必須對門窗空氣滲透量加以嚴控，盡可能避免住宅無序通風產生的不必要能耗。一般需合理控制窗用型材的各種參數，如規格尺寸、準確度等，達到開啟縫隙部位搭接量的增加，進而降低開啟縫寬度，實現空氣滲透減小的作用。同時，還可以選用氣密條，達到外窗氣密水平提升的目的。要求充分結合型窗設計，合理設計窗戶密封條斷面。為改善室內熱環境，降低夏季空調使用時間，應合理設計外窗開啟方式。于高層住宅來說，可按照房間使用功能、合理調整窗的開啟方式，選用下旋平開窗最為合適，當以下旋窗使用時，可起到通風、擋雨效果。當以平開窗使用時，因內開可提高其安全性。

3.2 外墻節能設計方法

外墻在高層住宅圍護結構占有最大面積，因此外墻在圍護結構節能設計中同樣也占有重要地位。據相關數據顯示，在整個建筑外圍護結構總面積內，外墻傳熱面積占66%；外圍結構總能耗內，外墻熱損失達到48%，因此，在高層住宅圍護結構傳熱中外墻極為關鍵。外墻節能要求對墻體保溫隔熱性能有效提升，盡可能降低冬天熱量損耗，減少夏天外墻內表面溫度。為此，必須合理選用復合墻體保溫，墻體材料應具有較高熱阻性，進而滿足墻體自保溫需求。

3.3 屋面節能設計方法

作為建筑的水平外圍護結構，屋面也可看做是建筑的第五立面，因此屋面節能設計極為關鍵。一般在屋面節能設計中，往往以屋面綠化為主，以此達到建筑節能與環境改善的目的。據相關資料顯示，屋面綠化中降雨的雨量由屋面排出的僅有10%～30%，而屋面存留的最高可達到90%左右，可能起到節約水資源的作用。同時在強降雨情況下，也能對城市排水系統起到緩解壓力的功能。同時利用屋面綠化，可能夠實現高層住宅“衛護性”圍護結構封閉性提升的目的。屋面板在冬夏溫差大等因素影響下，極易出現體積變化現象，進而導致屋面防水能力下降。在紫外線長期照射下，屋面防水密封材料老化速度加快。通過屋面綠化，可有效隔離屋面與大氣，降低屋面內外表面溫度波動，降低因溫度應力出現裂縫的機率。同時，還能遮擋陽光，避免陽光直射屋面，延長屋面使用壽命。

4 結語

綜上所述，建筑節能概念于上世紀70年代即被提出，降低建筑耗能與提升建筑能源利用率是建筑節能的核心內容。在建筑節能實施中，應避免出現對人們造成不舒適感。也就是說必須合理控制室溫，要求冬季室溫在18℃以上，夏季室溫在26℃以下。據不完全統計，我國現有400億平米建筑中高耗能建筑就占99%，每年新建房屋近20億平米，高能耗建筑仍占據高數。相比發達國家新建建筑，我國單位建筑面積采暖能耗在其3倍以上，為此，做好建筑節能設計，就必須降低建筑能耗。而對建筑能量性能起決定作用的因素眾多，如建筑體型、方位與圍護結構形式等。為此，在節能設計中，必須根據當前實際情況，合理選用節能措施。

參考文獻

[1]劉其英，張福升.節能措施在住宅建筑設計中的應用分析[J].中國新技術新產品，2015，（17）.