淺析建筑設計中的建筑節能措施

謝思媛

一、前言

隨著社會的發展和進步，能源在人類社會中的地位越來越重要。同時，由于各種耗能設備的出現，能源的消耗日益嚴重，對自然環境造成了很大的負擔。我國雖然擁有較多的自然資源，但由于人口眾多，我國人均資源占有率遠遠低于世界水平。在建筑行業中，不僅在建筑過程中消耗資源和能源，建筑建成后在照明，制冷取暖以及其他維持建筑正常運行所消耗的能源更加巨大；因此減少一棟建筑的能源消耗是一個漫長的過程。而為了更好地減少建筑建成后的能源消耗，這就需要我們在建筑設計階段就開始考慮建筑的一些節能措施，例如從節水、節能、節地、節材及建筑智能化等方面進行設計來減少建筑使用所帶來的能源消耗。

隨著大眾對節能的認識，通過減少自然資源的消耗從而降低了對自然環境的傷害，給人以更好的生活環境正在慢慢地成為全社會的共識。同時，綠色建筑正在成為當前建設領域的熱點，建筑節能很好地適應當前建筑業發展的趨勢，還可以提高企業的核心競爭力和市場競爭力，促進企業完美的轉型和有效的升級。由此可見，在建筑設計中應用節能措施具有十分重要的意義。

二、建筑節能的措施

1.建筑周邊環境設計

在不同的地區，我們會設計不同結構的建筑。在設計周邊環境時，我們可以選擇提高周邊環境的綠化率。由于草地的吸熱能力弱于混凝土地面，向外進行熱輻射的能力也弱于混凝土地面，從而降低建筑周邊的熱輻射溫度。世界環境保護組織稱：當城市建筑的屋面綠化率達到70%以上水平時，該城市的夏季平均最高氣溫將下降10℃，冬季氣溫將上升5℃，熱島效應自動解除，空氣將變得濕潤而凈潔。除了提高綠化率之外，還可以使用建筑遮陽技術，例如路面遮陽。路面遮陽可以通過降低太陽輻射從而達到降低溫度的目的，大大提高了路面在夏天的降溫和增濕作業。

2.建筑布局和朝向設計

由于我國處于北半球，我國的建筑朝向主要采用的是“坐北朝南”的形式，這樣的形式可以使室內更好地接受到陽光。但由于現代城市高樓密布，如果沒有考慮建筑之間的布局，一些較低的樓層由于遮擋關系很難接收到光照。所以在進行建筑設計時，應考慮各個建筑之間的整體布局，例如通過調整建筑之間的間隔、考慮各樓層的遮擋關系等，來保證每個樓層都能獲得足夠的光照。在進行建筑內部布局設計的時候，應考慮人員的活動量，將人員活動量較大的地方設計在建筑的外部或靠南的方向，從而接收到更多的陽光從而減少電能的消耗。

3.建筑窗墻比設計

建筑物窗墻比是指窗戶洞口面積與窗所在的墻整體面積的比值。外窗是建筑必不可少的組成部分，與墻體和屋面相比外窗的熱工性最差，是影響建筑環境和建筑能耗的重要因素之一。對于南方地區來說，其夏季高溫時間較長，同時冬季溫度多在零度以上，其建筑在夏季通風、降熱的需求遠高于冬季保溫的需求；所以南方地區一般采用較大的窗墻比，用以夏季通風降溫的需要。而對于北京、甚至哈爾濱這種冬季保溫需求很高的地區，一般在滿足室內采光需求的前提下，盡量采用較小的窗墻比，這樣可以減少從窗洞位置散發的熱量，達到室內保溫的功能，從而降低室內采暖能源的消耗。

同時，窗墻比的確定除了與地域有關以外，還與建筑外墻的朝向有關，如《民用建筑熱工設計規范（采暖居住部分）》中規定北向不大于0.20；東向與西向不大于0.30；南向不大于0.35，這是由于不同朝向的窗墻在一天中所受到的太陽輻射不同造成的。同時在設定窗墻比上限的時候，也要適當考慮窗墻比的下限，因為如果窗墻比過小則不利于建筑內部的采光，如果建筑內部采光較差則會增加照明能源的使用，所以我們在考慮窗墻比時應該在考慮了采光及通風的要求后，盡量采用較小的窗墻比。

4.優化建筑外墻等維護結構

在冬季，風力對建筑的熱損失很大，外部氣體流速的加快使得建筑表面的熱量散失增大，同時導致室內的熱量通過外墻向室外擴散，使室內熱損失加大。因此，建筑外墻的保溫措施應建立在科學可靠的基礎上；可以考慮在房屋外側設計保溫夾層，利用保溫結構減少屋內熱損失，如添加外墻內側石膏板和外墻外側石膏板。同時對于北方的建筑，可以在設置保溫夾層的基礎上適當地增加外墻的厚度，或者直接采用頁巖陶粒混凝土空心砌塊等材料砌筑墻體。

在窗戶的選擇上可以選擇雙層玻璃或多層玻璃，因為單一玻璃的熱傳導嚴重，達不到良好的保溫效果。在出窗框的選材方面，應該選擇鋁合金的材質，因為相較于金屬材質來說，鋁合金材質更能減少熱損失。

屋面是建筑重要的維護結構，起到保溫隔熱作用。尤其是在夏季，屋面的太陽輻射相對大，往往屋面的溫度可能達到70℃甚至更高，所以對于屋面的節能設計必須要考慮到隔熱功能，我們可以選擇在其上建設隔熱層，這樣可以減少太陽對于屋頂的直射，在夏季時可以適當降低屋內的溫度，從而減少制冷能源的消耗。或者我們可以在屋頂鋪設泥土層并在其上種植綠色植物，這樣既可以改善空氣，同時綠色植物又可以為屋頂提供遮擋，從而減少陽光直射的作用；南方很多地方在房屋四周種植爬山虎等植物與在屋頂種植綠色植物有異曲同工之妙，都是為了減少陽光對于建筑的直接照射，同時綠色植物在陽光的直接照射下，其溫度上升幅度也要遠低于混凝土和磚塊的傳統建筑材料，也可以起到在夏季對房屋的降溫作用。

5.優化建筑外形

由于建筑某些部位處理不當，墻體內部容易產生冷凝水，建筑構造的合理性應建立在科學、可靠的基礎上。優化建筑外形可以減少外部產生的冷凝水，因此可以起到一定的保溫作用；在設計建筑外形時，我們要盡量減少建筑外表面或減少建筑體積系數，這樣可以減小建筑外表面與空氣的接觸面積，減少建筑熱量的損耗，從而起到保溫作用。其次，合理設計建筑外形還可以節省不必要的建材的損耗。

6.新能源的使用

除了考慮建筑結構的設計，我們還應從建筑功能的設計來考慮。近代需求量最大的建筑還是我們日常居住的居民樓。對于農村或者一戶一棟的建筑來說，日常的熱水用量不會太大，因此我們可以采用太陽能熱水器等裝置來獲取日常的熱水供應，對于南方等光照比較足的地方，一年中太陽能熱水器的熱水供應相對還是比較充足的，一般足夠一家3-5口的日常使用。同時對于城市中的居民建筑來說，太陽能更多地用來為樓道或者樓梯間的照明設備提供能源，因為這些照明設備相對耗能較低，而太陽能電板的功率基本上能滿足這些設備的耗能。

關于冬季的取暖問題，我們可以用新的地熱能來取代以往的炭資源。地熱能是一種清潔可再生能源，對環境沒有大的污染，還可以循環利用。用它來代替以前的煤炭，既可以節約被我們開采的數量不多的煤炭又可以保護我們的環境，減少溫室氣體或污染空氣的有害氣體的生產。例如，2008年奧運會就在奧運村裝備了使用地熱能的空調設備，同時利用地熱能為奧運泳池的水進行加熱

三、結語

本文主要從建筑周邊環境設計、建筑布局和朝向、建筑外形和內部基礎設施的設計等六個方面來討論建筑節能設計的一系列措施；通過這些措施，我們可以有效地減少建筑在建成后的使用過程中的能源消耗。例如優化建筑布局等措施，并不需要另外消耗自然資源，這使得我們可以在投入同樣資源的基礎上，獲得更大的利益；而使用新能源則減少了建筑對于人為供能的需求，從而減少了對煤炭、天然氣等不可再生資源的消耗。這樣既減少了使用者的使用費用，又能減少對自然環境的破壞，減輕自然環境的壓力，給自然生態以休養恢復，讓自然生態環境可以長期、和諧的存在，為子孫后代提供一個更好的生存環境。