建筑設計中節能建筑設計實踐思考

王悅

摘要：從建筑設計的角度出發， 建筑節能作為一項系統工程涉及多方面問題， 涉及自然地理環境、規劃以及居民使用方式等多種因素，本文介紹了建筑節能設計含義，從建筑平面設計、建筑體型和窗戶設計三方面探討了建筑設計與建筑節能。

關鍵詞：建筑設計;建筑節能

中國建筑能耗約占全國總能耗的30%，建筑物保溫隔熱性能很差，再加上供能系統的低效率，致使建筑物要達到規定的舒適度，單位面積所需的能耗比同緯度發達國家高出3～5 倍。因此，生態住宅進行節能設計具有十分重要的意義。建筑節能是一個系統工程，從建筑材料和制品的選擇與生產、建筑規劃與設計、建筑施工技術與管理、建筑設備設計與選型，到建筑物在使用過程中自然能源開發與利用，采暖、空調、照明等設備的能耗節省，各個環節相互協調和緊密聯系。

一、建筑平面設計與節能

建筑平面設計包括形狀、建筑長度、寬度、幢深與平面布局等方面的設計。

（一）建筑平面形狀與節能

建筑設計時， 從節能的角度考慮， 原則上應使圍護結構的總面積越小越好。這是因為： 在相同的建筑體積V 下， 由于圍護結構的總面積不同， 熱耗相差很大。設計時應注意使圍護結構面積A 與建筑體積V 之比為最小。

（二）建筑長度與節能

住宅建筑的長度與建筑熱耗間有一定的比例關系。根據有關資料表明： 增加住宅建筑的長度可以節能。長度小于100m， 能量增加較大。例如， 從100m 減少至50m， 能耗增加8% ～ 10%， 從100m 減少至25m， 對于5 層住宅， 能耗增加25%， 9 層住宅，能耗增加17%～ 21% 。

（三）建筑寬度與節能

根據有關資料表明： 增加建筑寬度可以節能。對于9 層住宅建筑， 寬度由11m 增加到14m， 能耗可減少6%～ 7% ， 若增大到15～ 16m， 能耗可減少12%～ 14%。

（四）建筑幢深與節能

建筑幢深即建筑物沿縱向軸線方向的總尺寸。對于單幢建筑物來說， 當其層數相同而幢深不同時，隨幢深的加大， 建筑的傳熱耗熱指標明顯降低。有資料表明： 建筑面積為1000m2 ， 幢深由9m 加大到12m 時， 其單位面積耗熱（W/m2 ） 由41.2W/m2 降低到36.85W/m2 ， 這表明加大幢深具有顯著的節能效果。

（五）建筑平面布局與節能

建筑平面布局不僅對建筑的合理使用及提高室內熱舒適度有著決定性的影響， 對于建筑節能亦有很大作用。主要從以下兩方面考慮： a. 熱環境的合理分區： 由于人們對不同房間的使用要求及在其中的活動狀況各不相同， 因而， 人們對不同房間室內熱環境的需求也各異。在設計中， 可根據不同熱環境的需求而合理分區， 即將熱環境質量要求相近的房間相對集中布置， 這樣做， 既有利于對不同區域分別控制， 又可將對熱環境質量要求較高（ 或較低） 的房間集中設置于平面中溫度相對較高（ 或較低） 的區域， 從而取得最大限度利用日輻射， 保持室內具有較高溫度， 同時減少供熱能耗的效果。b. 溫度阻尼區的設置： 為了保證主要使用房間（ 或熱環境質量要求較高的分區） 的室內熱環境， 可在該熱環境區與溫度很低的室外空間之間， 結合使用情況， 設置各式各樣的溫度阻尼區， 這些阻尼區就象是一道“熱閘”， 不但可使房間外墻的傳熱損失減少40% ～ 50%， 而且大大減少了房間的冷風滲透， 從而減少了建筑的滲透熱損失。設于南向的溫度阻尼區可當作附加日光間來使用， 是冬季減少耗熱的一個有效措施。

二、建筑體型與節能

從節能的角度講， 合理的設計應基于以下原理，即應使南墻面吸收的輻射熱量為最大， 且盡可能地大于其向外散失的熱量， 以將這部分熱量用于補償建筑的凈負荷。基于這一思想， 在考慮建筑體型對節能的影響時， 主要應對下述一些因素有所把握，控制體型系數，體型系數是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積（ 不計地面） 與其所包圍的建筑體積之比。體型系數越大， 說明單位建筑空間所分擔的熱散失面積越大， 能耗就越多。有研究資料表明， 體型系數每增大0.01， 耗熱量指標約增加2.5% 。一般宜控制在0.30 以下。建筑體型系數還與建筑物的體型是否規整及建筑的體量大小有關。一般來說， 控制或降低體型系數的方法有： a. 減少建筑面寬， 加大建筑進深; b. 增加建筑物的層數; c. 加大建筑長度或增加組合; d. 建筑體型不宜變化過多。控制表面面積系數： 從獲取更多的日照輻射，降低能耗的觀點來看， 表面面積系數越小越好。從節能意義上來說， 長軸朝向東西的長方形體型最好，正方形次之， 而長軸朝向南北方向的長方形體型的建筑節能效果最差。

三、窗的設計與節能

窗的使用功能， 一方面要阻擋外界環境變化對室內的侵襲， 另一方面是使人在室內能夠與室外即大自然溝通的渠道。由于窗戶同時承擔著隔絕與溝通室內外這兩個互相矛盾的任務， 因此按節能的要求， 對窗戶進行合理處理的難度就比較大。有資料表明： 窗戶既是耗熱構件， 設計合理也可成為得熱構件。因此， 設法減少窗戶耗熱和提高窗戶得熱是建筑節能的重要內容。影響窗的熱損失的主要因素是窗的傳熱系數、面積尺寸， 其次是窗的朝向、遮擋狀況、夜間保溫和氣密性等。下面分析這些因素與節能的關系。

（一）窗墻比、玻璃層數及朝向對節能的影響： 有資料表明：，南向窗戶的窗墻比增加時， 單層窗節能率下降， 而雙層鋼窗卻上升， 這說明南向雙層窗的輻射得熱量大于窗的熱耗而使南向窗成為得熱構件。東向和北向的單層窗節能率隨窗墻比增加而下降， 而雙層窗也隨窗墻比的增加而略有增加。同時還應注意， 窗戶成為得熱或耗熱構件， 還與建筑所在地區氣象條件有關。有資料表明： 北京冬季使用雙層鋼窗可使室內的日輻射得熱量大于窗的熱耗損失量而成為得熱構件， 而在長春， 既使采用雙層窗也依然是耗熱構件。

（二）附加物對窗節能效果的影響： 保溫窗簾和保溫板對減少夜間窗的熱耗起著重要的作用。住宅的陽臺在冬季對窗接受太陽輻射有一定的遮擋，遮擋的程度取決于陽臺的挑出長度和朝向。南向陽臺挑出長度大于0.5m 之后， 節能率是下降的， 而東向陽臺的挑出長度則對節能率影響不大。

（三）不同氣候區窗的設計： 進行窗的設計， 應根據地區的不同，選擇層數不同的窗戶構件， 使其在本地區盡可能成為得熱構件。在窗墻比的選擇上， 應區別不同的朝向。對南向窗戶， 在選擇合適層數及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當增加窗戶面積， 充分利用太陽輻射熱; 而對其他朝向的窗戶， 應在滿足居室采光環境質量要求的條件下適當減少開窗面積以降低熱耗。

（四）改進窗戶熱工性能的措施： 有以下幾方面：a. 加強窗戶的氣密性：除了采用氣密條， 提高外窗氣密水平外， 還應提高窗用型材的規格尺寸、準確度、尺寸穩定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量， 減少開啟縫的寬度達到減少空氣滲透的目的。b. 改善鑲嵌部分的保溫能力： 其主要方法是設法增加其空間層數和提高鑲嵌材料對紅外線的反射能力以改善其保溫性能。c. 加強窗框部分的保溫措施： 其主要方法是對窗框進行斷熱處理， 用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間， 加大窗框的熱阻， 或利用空腹鋼窗內的空氣間層達到增加窗框熱阻的目的。同時， 選用導熱系數較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。

四、結語：

建筑節能是節約能源、改善人民生活水平和工作條件、減輕環境污染、促進經濟可持續發展的一項最直接、最廉價的根本措施， 也是深化經濟體制改革的一項重要組成部分。不同時期， 從不同角度依據不同準則對節能進行研究， 充分利用我國有利的自然資源， 挖掘節能潛力， 減少能源流失。相信在不久的將來， 建筑節能事業必將在我國展現欣欣向榮的景象。

參考文獻：

[1] 龍惟定. 試論建筑節能的科學發展觀[J]. 建筑科學. 2017（02）

[2] 彭小云.自然通風與建筑節能[J]. 工業建筑. 2015（03）

[3] 張軍.建筑節能的技術措施及其效果跟蹤[J]. 遼寧工程技術大學學報（自然科學版）. 2015（S1）