建筑設(shè)計中的建筑節(jié)能措施分析

丘偉輝

（惠州市建筑設(shè)計院有限公司廣東惠州516001）

建筑設(shè)計中的建筑節(jié)能措施分析

丘偉輝

（惠州市建筑設(shè)計院有限公司廣東惠州516001）

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，建筑行業(yè)迎來了蓬勃發(fā)展黃金時期，承擔著“兩型”社會建設(shè)職責。建筑設(shè)計倡導綠色環(huán)保理念，以通過建筑工程的規(guī)劃和功能性設(shè)計來建設(shè)能源的消耗，提升建筑舒適度為目的。本文在探討了建筑設(shè)計在建筑節(jié)能方面存在的問題基礎(chǔ)上，就如何在建筑設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)建筑節(jié)能進行了深入剖析，為實現(xiàn)建筑節(jié)能進行了探討。

建筑設(shè)計；建筑節(jié)能；節(jié)能措施

我國建筑的耗能量約占全國耗能的30%以上，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，這一比重還在不斷上升，加劇了日益緊張的能源危機。建筑節(jié)能是當代建筑發(fā)展方向，也是實現(xiàn)建筑工程事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，國家除了在政策領(lǐng)域給予建筑節(jié)能以支持外，還需要普及社會公眾對于建筑節(jié)能減排的認知度，通過不斷完善和優(yōu)化建筑節(jié)能設(shè)計，從規(guī)劃之處就要把節(jié)能減排理念融入到建筑設(shè)計、建設(shè)和運營的全過程。因此，需要在建筑設(shè)計中秉持擴散思維，充分將建筑設(shè)計與能源資源高效利用有機結(jié)合起來，以降低能耗、經(jīng)濟環(huán)保作為建筑節(jié)能設(shè)計的出發(fā)點和落腳點，積極探索建筑節(jié)能設(shè)計新舉措、新路徑和新方法，推動建筑設(shè)計在建筑節(jié)能環(huán)保中發(fā)揮積極作用。節(jié)能建筑還處于起步階段，尤其是節(jié)能設(shè)計還是一個比較薄弱的環(huán)節(jié)，要堅持“以人為本”為理念，在建筑形體、采暖和資源的可再生等角度進行節(jié)能設(shè)計，既體現(xiàn)當代建筑風格，又能體現(xiàn)建筑節(jié)能特點，不斷提升節(jié)能建筑的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

1　建筑節(jié)能設(shè)計存在的問題

建筑節(jié)能設(shè)計是實施能源、環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是國際社會建筑走可持續(xù)發(fā)展之路的基本價值取向。但，我國的建筑節(jié)能設(shè)計研究和實施起步較晚，在建筑節(jié)能設(shè)計領(lǐng)域還存在諸多問題。

1.1建筑節(jié)能規(guī)劃重要性認識不足

一直以來，建筑領(lǐng)域注重結(jié)果，輕效果的現(xiàn)象普遍存在，我城市建筑的規(guī)劃設(shè)計方面，建筑設(shè)計人員更多關(guān)注的是建筑物的容積率、空間布局形態(tài)、建筑物與環(huán)境之間是否協(xié)調(diào)，以及建筑物的樓間距和日照情況等等，真正重視建筑節(jié)能設(shè)計的較少，即便引入了節(jié)能設(shè)計理念，也大多是對建筑物的單體方案中體現(xiàn)了一定程度的節(jié)能設(shè)計，沒有從整個規(guī)劃布局中進行總體設(shè)計。

1.2建筑單體通風設(shè)計不合理

隨著新一輪房市的火熱，越來越多的建筑開發(fā)商尤其是商品房的建設(shè)者們?yōu)榱俗非笞畲蟮慕?jīng)濟效益，往往會要求建筑設(shè)計人員在容積率方面充分利用，按照最高容積率進行建筑物的設(shè)計，有的還會超值設(shè)計，容易導致建筑的單體面積的通風效果難以達到最佳狀態(tài)，后期建筑物在使用過程中所產(chǎn)生的大量熱量難以在短時間內(nèi)散失，一般采取人工通風或者人工智能進行降溫，增加了建筑能耗。例如，窗戶的設(shè)計多選擇立面造型，雖然滿足了人們對于采光的需求，但隔熱效果差，也不利于通風效果。

1.3建筑外遮陽設(shè)計不合理

當代，建筑物除了滿足日常的功能需要外，對于建筑物的外觀設(shè)計要求越來越高，建筑美學被引入到了建筑設(shè)計和建設(shè)中，越來越多的建筑物體現(xiàn)了人與自然的和諧共處。但是，設(shè)計人員刻意追求建筑立面的裝飾，忽略了建筑外遮陽的設(shè)計，導致了建筑物的能耗較大，甚至可以節(jié)約利用的資源沒有很好的得到充分的利用，與建筑設(shè)計中的節(jié)能原則相違背。

1.4忽視了熱橋問題

現(xiàn)在的建筑設(shè)計越來越講求其外在造型的新穎、別致，導致在后期建筑施工中的建筑物屋面和墻體的凹凸進退越來越多，在實際建設(shè)中會使用許多飄窗，增加了建筑物的美觀性，但由此也增加了建筑的熱橋產(chǎn)生，使得建筑節(jié)能效果大打折扣。

2　建筑節(jié)能設(shè)計原則

2.1與氣候條件相適應(yīng)

建筑物建成后受到自然環(huán)境的影響較大，我國地域廣袤，南北地區(qū)氣候條件差異性巨大，在建筑設(shè)計中的建筑節(jié)能方面要堅持與氣候條件相適應(yīng)原則，不同的地區(qū)，在建筑設(shè)計要充分考慮其當?shù)氐臍夂驐l件，最大限度的節(jié)能能源，充分利用好當?shù)氐淖匀毁Y源條件，如對于風能和太陽能充沛的地區(qū)，在建筑設(shè)計時可以在樓面安裝相應(yīng)的太陽能面板，在建筑材料的選擇方面要注重趨利避害，結(jié)合建筑設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)，在建筑內(nèi)營造良好的室內(nèi)環(huán)境，節(jié)省資源和能源。

2.2整體規(guī)劃的原則

建筑節(jié)能的實現(xiàn)，要從建筑設(shè)計、建筑實踐整個環(huán)節(jié)，因此，首先從設(shè)計理念方面要把節(jié)能思想融入到節(jié)能實現(xiàn)的每個步驟；從建筑的整體出發(fā)，宏觀層面做好節(jié)能規(guī)劃和實踐，注重從建筑設(shè)計整體結(jié)構(gòu)做好節(jié)能設(shè)計的規(guī)劃和實施。

2.3多措并舉的原則

建筑節(jié)能除了要從宏觀做好設(shè)計之外，還需要結(jié)合建筑的實際，從建筑的選址、規(guī)劃、布局以及后期的建造等每個環(huán)節(jié)中都要把節(jié)能理念融入進來，例如，設(shè)計時要充分考慮建筑的照明、通風、采暖等方面的節(jié)能，還需要從建筑材料的選型、設(shè)備和產(chǎn)品的采購等都需要嚴格按照建筑節(jié)能的標準，并做好建筑節(jié)能設(shè)計管理和監(jiān)督。

2.4把握好與建筑節(jié)能關(guān)系

建筑平面設(shè)計包括形狀、建筑長度、寬度、幢深與平面布局等方面的設(shè)計[1]。例如，在從節(jié)能角度考慮建筑設(shè)計時，原則上盡量減小維護結(jié)構(gòu)總面積；增加住宅建筑的長度、寬度以及幢深，可以有效實現(xiàn)節(jié)能效果。此外，根據(jù)建筑平面布局結(jié)構(gòu)，合理做好熱環(huán)境、溫度阻尼的分區(qū)等等。

3　建筑設(shè)計中建筑節(jié)能措施的運用

3.1建筑整體節(jié)能設(shè)計

3.1.1做好設(shè)計規(guī)劃

根據(jù)建筑物的整體情況，充分考慮建筑物所在區(qū)域的氣候條件，從建筑物的形狀等方面進行合理的規(guī)劃設(shè)計，以保證設(shè)計后的建筑物能夠有效的應(yīng)對惡劣的自然環(huán)境。規(guī)劃設(shè)計通常需要從建筑物體型、整體的體量設(shè)計、建筑物的日照和方向，與城市的整體發(fā)展規(guī)劃、道路、歷史文化等綜合因素結(jié)合起來，充分考慮多方因素的平衡，設(shè)計出理想的節(jié)能建筑風格。

3.1.2合理建筑選址

建筑物的選址對周邊的環(huán)境因素考慮較多，同時，這也與建筑節(jié)能密切相關(guān)，因此，從建筑設(shè)計前的選址方面，要結(jié)合氣候、地形、水質(zhì)、土質(zhì)、周邊環(huán)境等因素綜合考量，要把建筑物建成后的運行與所在地的環(huán)境結(jié)合起來，在保護好生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，把握建筑物所在區(qū)域的自然條件，使建筑設(shè)計更具節(jié)能環(huán)保。

3.1.3外部環(huán)境設(shè)計

當建筑物選址確定和設(shè)計規(guī)劃完成后，需要充分把握建筑的外部環(huán)境設(shè)計，根據(jù)建筑的功能要求，從建筑物的外部環(huán)境進行優(yōu)化和設(shè)計，如建筑物外部的綠化植被、人工湖、隔音設(shè)計，以及建筑物周邊的溫度和濕度的平衡設(shè)計等等。

3.2建筑單體節(jié)能設(shè)計

3.2.1窗戶節(jié)能設(shè)計

窗的使用，可以有效阻擋外界環(huán)境變化對建筑室內(nèi)的侵襲，也可以使人在室內(nèi)很好的與外界自然溝通。窗的有效節(jié)能設(shè)計能夠減少窗戶耗熱、提高窗戶得熱效果。影響窗戶熱損失的因素主要是窗戶的面積、材質(zhì)熱傳系數(shù)以及朝向、遮擋等情況。因此，窗戶的節(jié)能設(shè)計首先是設(shè)計好窗墻比、窗戶玻璃層數(shù)以及窗戶的朝向設(shè)計。由于南向雙層窗輻射得熱量大于窗戶熱耗值，南向窗為得熱構(gòu)件，因此，在設(shè)計雙層鋼窗的窗戶時，要增加南向窗墻比；此外，窗戶層數(shù)的設(shè)計也要考慮不同氣候地區(qū)的自然條件，例如南向窗戶在選擇合適層數(shù)并采取有效措施減少熱耗的前提下，適當增加窗戶面積，將太陽輻射產(chǎn)生的熱能充分利用起來；而對于其他朝向的窗戶，在滿足采光需求的條件下適當減少開創(chuàng)面積，以減少熱耗。加強窗戶的氣密性、改善窗戶鑲嵌部分的保溫能力、選擇熱導系數(shù)較小的設(shè)備選型（如塑料窗框），以改進窗戶熱工性能。

3.2.2屋頂節(jié)能設(shè)計

建筑屋頂與自然環(huán)境直接接觸，容易受到外界氣溫、日光的輻射等因素影響，屋頂所造成的室內(nèi)耗能大于外墻和地面的耗能量。屋頂外形通常分為平屋頂、曲面屋頂和坡屋頂三中類型[2]，不論是哪一種屋頂在設(shè)計時都應(yīng)滿足防水、隔熱保溫、結(jié)構(gòu)安全以及建筑藝術(shù)等基本要求。具體來說，屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計方法可以從以下這些方面來實現(xiàn)：（1）選擇隔熱保溫的平屋頂構(gòu)造，在傳統(tǒng)的保溫屋頂構(gòu)造上面選擇“憎水性”保溫材料架設(shè)架空隔熱板，這種構(gòu)造符合了夏熱冬冷地區(qū)的建筑屋頂使用，節(jié)能效果十分明顯；（2）設(shè)計綠化屋頂：根據(jù)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)特點、荷載以及生態(tài)環(huán)境條件，在屋頂設(shè)計選擇生長習性與之相適應(yīng)的植物，將屋頂空間充分利用，營造綠色景觀形態(tài)，既能夠起到很好的隔熱效果，又能通過植物的光合作用，釋放氧氣，改善建筑空氣環(huán)境質(zhì)量，降低溫度，還能夠美化城市環(huán)境。（3）屋頂結(jié)構(gòu)改造。例如通過“平改坡”設(shè)計，將屋頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)在許可條件下，將多層住宅平屋面改造成坡屋頂，并對外立面進行整修粉飾，坡屋頂?shù)脽崃肯鄬ζ轿蓓斴^小，緩解建筑物內(nèi)的溫度，提升居住舒適度；（4）太陽能屋頂設(shè)計：屋頂具有較好的采光條件，將屋頂設(shè)計為太陽能屋頂，能夠吸收太陽輻射能，降低室內(nèi)溫度，可以給建筑物內(nèi)的用電設(shè)備提供源源不斷地清潔能源，但太陽能屋頂成本較高，普及率較低。

3.2.3外墻節(jié)能設(shè)計

外墻是建筑的主體部分，做好節(jié)能設(shè)計尤為重要。針對外墻節(jié)能設(shè)計要秉持生態(tài)節(jié)能環(huán)保理念，提高資源的利用效率。（1）外墻構(gòu)造節(jié)能設(shè)計。外保溫方面，選擇絕熱效果好的材料（如水泥聚苯板、纖維增強聚苯乙烯保溫板等等）復合在墻體，維護結(jié)構(gòu)靠室外一面；內(nèi)保溫方面，將絕熱材料復合在墻體維護結(jié)構(gòu)靠室內(nèi)一側(cè)，滿足承重及節(jié)點不結(jié)露基礎(chǔ)上適當減薄墻體，設(shè)置相應(yīng)的覆蓋層防護；中間保溫設(shè)計主要是要填充密實，防止內(nèi)部空氣對流。（2）細部熱橋與結(jié)露設(shè)計。在建筑設(shè)計時要注意做好墻角、墻面出挑件（如雨罩、空調(diào)室外機隔板）等部位做好隔熱斷橋和相應(yīng)的保溫措施，一般將面接觸改為點接觸，減少熱橋面積。（3）現(xiàn)有墻體改造：針對已建成的防污，在充分利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上合理使用資源的角度做好墻面的改造設(shè)計，例如通過在墻體外種植爬山虎植物，降低外墻的溫度，減少噪音污染。

3.3建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

建筑節(jié)能設(shè)計除了整體設(shè)計和單體設(shè)計外，還要充分利用各種節(jié)能技術(shù)，將其應(yīng)用到具體的設(shè)計中。

3.3.1遮陽節(jié)能技術(shù)

遮陽節(jié)能技術(shù)有水平式、垂直式和復合式，其中，水平式是針對陽光從建筑窗戶上訪直射下來的遮陽效果，這種技術(shù)遮擋的高度角比較大，主要應(yīng)用于坐北朝南的窗戶上；垂直式遮陽遮擋的是從窗戶側(cè)面斜射來的陽光，遮擋的高度相對較小，一般應(yīng)用于西北或東北方向窗戶的遮陽；復合式遮陽則是在針對窗戶上方和兩側(cè)斜射進來的陽光的遮擋，適用于東南和西南方向的窗口陽光的照射。此外，還有遮陽窗簾、調(diào)節(jié)葉片角度的百葉窗等，可以根據(jù)季節(jié)的變化，調(diào)整使用的角度，起到遮陽效果。

3.3.2自然通風技術(shù)

建筑節(jié)能設(shè)計要充分考慮自然通風條件，綜合建筑物各方面的因素對建筑物室內(nèi)外環(huán)境進行設(shè)計。建筑物選址時，建筑主立面盡量朝向夏季主導風向，而次要的立面朝向冬季主導風向。組團式住宅開口以面向夏季主導風向為主，對于多排布置的住宅，合理確定開口率，并將其布置成與夏季主導風向呈50度角設(shè)計。

[1]黃曉鶯.試論建筑設(shè)計與建筑節(jié)能[J]工業(yè)建筑,2003,33（10）：1-4.

[2]姚偉.淺談建筑屋頂節(jié)能方法[J]河南建材,2008（5）：95-96.

丘偉輝（1976—），男，漢族，廣東河源人，本科，主要從事建筑設(shè)計研究。