關于建筑設計中的節能設計

韋雪榮

（廣西河圖建設工程設計有限公司欽州分公司，廣西欽州 535000）

建筑作為城鎮能耗大戶，若能通過合理的節能設計使建筑達到良好的節能效果，則可以節省大量能源，減少建筑日常使用過程中的能源消耗，并能起到減小環境破壞和污染的作用，是現階段建筑設計的主要發展趨勢與方向，必須引起相關設計人員的高度重視。

1 建筑節能定義與手段

建筑節能指的是在建筑工程的前期規劃設計、新建或改進及使用時，均嚴格執行相關節能標準，優先選擇具有良好節能效果的施工工藝、機械設備及建筑材料，在保證建筑保溫、隔熱、采暖、制冷等系統的效率基礎上，通過全面加強運行管理，以及通過對各類可再生資源和能源的合理應用，達到減少能耗的根本目標。建筑節能并不單單是減少能耗，還包括提高能源與資源的使用率與各類可再生能源和資源的使用，這三者相互促進，缺一不可[1]。

建筑節能手段主要包括管理和技術兩個方面，其中，管理手段包括政府管理與使用管理，政府管理是指制定嚴格的規范，加強設計審查和材料送檢等為達到節能目標助力；而使用管理是指先設定一個適宜的空調溫度（一般為26℃），然后編制用電設備日常使用制度，并督促建筑的使用者養成良好的節能習慣。此外，還包括運行維修，即通過對各類設備的維護和保養，延長其使用年限，并避免由于設備異常或故障導致的能源浪費。技術手段是指從方案階段就開始著手進行，伴隨建筑設計不斷深入實現預期的節能目標。首先要做好規劃設計，編制合理的單體建筑方案，以此有意識的節能，這對實際節能是有重要現實意義的。在圍護系統設計過程中，其設計成果直接影響到空調能耗。要想實現投入最少的情況下達到預期節能目標，做好早期設計至關重要。而如果在施工圖設計過程中才開始考慮節能，則所采用的所有節能措施都屬于被動節能，不僅會增加建筑的使用成本，而且節能效果往往很差。

2 建筑節能設計主要影響因素與幾個方面

建筑節能設計的主要影響因素包括：①建筑朝向，有5%~10%的影響；②自然通風，有20%~30%的影響；③體形系數，有1%左右的影響，北方建筑影響較大，為3%~5%；④屋頂，有3%左右的影響；⑤外墻，有15%左右的影響；⑥外門窗，有23%~43%的影響；⑦空調系統能效比，有17%左右的影響；⑧室內換氣次數，有4%左右的影響；⑨室內溫度每增加或減小1℃，有10%左右的影響[2]。

建筑節能設計主要包含以下幾個方面：

（1）建筑的總平面布置，要有良好通風與光照。

（2）單體建筑的方案設計，包括建筑的朝向、窗墻比、外部遮陽、內部通風、氣流組織與外墻等內容。

（3）圍護系統構造與材料，包括外墻及墻體保溫材料、屋面隔熱保溫、外門窗、架空樓板、樓板及地面。

（4）建筑照明系統節能，如確定適宜的照度，選擇合理的節能產品，現在常用的有節能燈和電子鎮流器。

（5）加強對空調系統能耗的有效控制，如夏季制冷時將室內溫度設定為26℃，冬季采暖時設定為20~22℃，并采用經濟合理且技術可行的節能設備，對熱能及冷量進行回收[3]。

3 建筑節能措施及構造

3.1 屋面

屋面要采用良好的保溫材料，如擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板（厚度按30~40mm 控制，其λ 值為0.033W/m·K）和水混膨脹珍珠巖板（其λ 值為0.26W/m·K）等。過去常用的加氣混凝土塊不僅自重大，而且導熱系數很大，所以不建議使用[4]。

3.2 外墻

目前的外墻材料仍以加氣混凝土塊為主，但要注意，在外墻中使用的加氣混凝土塊，其干密度應達到700kg/m3，λ 值應為0.29W/m·K。對于梁柱等熱橋處，剪力墻等結構的傳熱系數很大，對外墻整體平均傳熱系數有很大影響，所以某些情況下要進行外保溫設計。通常情況下，外保溫措施要優于內保溫。

3.3 外窗

目前的建筑節能細節要求建筑外窗的K 值不能超過4.7，采用普通單層玻璃無法達到這一要求，而采用鋁合金框+中空玻璃的組合則可以達到要求，也可使用塑鋼+單層無色透明玻璃的組合。此外還需充分考慮窗的遮陽性，在部分地區，無論是中空玻璃還是單層透層玻璃，其遮陽系數均難以滿足要求，對此可考慮單層熱反射玻璃，具體按照窗墻比要求選擇，并在施工圖中將所選窗玻璃對應的傳熱系數及遮陽系數均寫明[5]。

對于外窗開啟，開啟面積應達到所在房間總面積10%以上；在氣密性上，1~6 層的外窗氣密性應達到3 級，7 層及以上的外窗氣密性則應達到4 級。對于公共建筑，其外墻的開啟面積應達到總窗面積30%以上，且氣密性要達到4 級，當采用幕墻時，幕墻上應有可正常開啟的窗，且該窗的氣密性要達到3 級。

陽臺及外遮陽構件都直接影響外窗遮陽，能降低外窗系統自身遮陽系數，從而降低相應的造價，這對減少建筑的總造價，有很大的價值和意義。

3.4 樓板隔墻

雖然國家標準沒有提出要求，但部分地區有自己的標準要求。以深圳為例，要求樓板的K 值不能超過2，通常很難達到這一要求，需采用保溫砂漿進行處理；同樣，分戶墻的K 值也不能超過2，采用厚度為200mm 的加氣混凝土可以滿足該要求。對于架空樓板，其K 值不能超過1.5，為達到這一要求，往往需要在板底布置擠塑板[6]。

4 建筑節能設計常見問題與對策

（1）節能計算時，屋面、外墻及玻璃材料和施工圖存在差別，或節能審查表的內容和施工圖與計算書存在差別。在施工圖當中，節能設計說明是一個重要組成部分，它的內容必須和計算書完全相同，而且節能計算書與審查表必須將計算部分寫明。如果地方標準比國家標準要高，則需要按照地方標準嚴格執行，但國家標準的強條必須嚴格執行。設計說明與計算書當中的無關規范及計算不可列入。比如，公共建筑的節能設計說明與計算書不能列入住宅的節能標準；又比如當建筑無架空層時，不能在計算書當中出現架空層方面的計算。另外，當商住樓的下部存在公建與商場時，應單獨按照公共建筑實施節能設計與計算。

（2）對加氣混凝土塊和保溫材料等的蓄熱及導熱系數選取不當，沒有考慮適當的修正系數。在計算書當中，每一種材料的熱工系數都必須準確無誤，同時根據當地實際情況考慮一定修正系數。當采用外墻外保溫的措施時，應在梁柱表面進行保溫砂漿設計，尤其是保溫層固定及后續飾面材料施工。設計說明與計算書當中的無關規范及計算不可列入。比如，公共建筑設計依據不加氣混凝土外墻與擠塑保溫板用于外墻或架空層板底外保溫時，應采用鋼絲網進行固定，提高外飾面系統的粘貼強度。建筑外墻材料的選擇必須仔細，在施工圖當中應將外墻玻璃種類及其氣密性等要求標注清楚[7]。

（3）對于居住建筑，其外墻內表面最高溫度不能超過35.6℃，并綜合考慮樓板傳熱。性能化邊界條件必須正確，對于參照的建筑，其外窗面積必須和設計的建筑完全相同。采用集中空調系統的建筑，一般不會逐項逐時的計算能耗，只有審查提出要求時才會進行，但此時建筑的電氣設計已經結束，用電量不會根據空調設計變化進行調整，所以可能無法達到預期的節能要求。另外，空調系統設計和建筑專業有差別，對圍護系統傳熱系數的選擇和建筑節能計算時的取值不同，導致設計返工。以上都要在設計中引起足夠的重視，從根本上避免出現返工的現象。

（4）對于公共建筑，其空調系統的設計應對冷熱負荷實施逐項逐時分析與計算，得出計算結果與房間編號。計算書中的房間編號需要和圖紙完全相同，如果建筑沒有采暖要求，則可以不對熱負荷實施計算。某些場所的照度沒有按照規范的要求進行設計，導致照明系統的耗電量很大，對此要采取有效的節能控制措施。對于不超過12 層的住宅，在條件允許的情況下應進行太陽能利用設計，配置太陽能熱水系統。對于用地面積為15 萬m2以上的住宅小區，需要在方案或者是初步設計階段做好氣流分析，保證氣流的合理性，避免由于氣流不合理造成無端的能耗。

5 結語

綜上所示，建筑有很大的節能空間，但建筑節能設計是一個復雜的綜合系統，需要從最初的規劃就融入節能理念，通過合理的設計及各種節能材料和技術的應用，保證建筑整體節能效果，在滿足正常使用功能的基礎上，減少能耗，并延長建筑使用壽命。