建筑节能与节能设计

建筑节能与节能设计

吴小成

东莞市艺筑设计有限公司523129

摘要：为了降低能源消耗，城市住宅节能设计时是必不可少的。本文从我国建筑耗能状况、影响建筑节能的因素等方面介绍了城市住宅建筑节能设计。

关键词：建筑节能设计；能耗设计

一个国家的发展，离不开能源的消耗，在我国，建筑节能优化设计方法的研究具有十分重要的意义。一方面，我国城乡建设高速发展，近几年每年建成房屋的数量达到16至20亿㎡，高出其它发达国家年建成建筑面积的总和；另一方，建筑耗能的过程复杂，其受到影响的因素较多。能量利用效率的观念、系统节能的观念、以及投资回收期的观念都是实现建筑节能优化设计的重要前提。在建筑节能设计的过程中怎样融入这些观念，是直接影响着建筑节能设计是否优化的关键问题。

我国目前的建筑节能设计，主要是以建筑节能设计标准的形式得以开展，针对居住建筑，主要集中于围护结构的热工设计以及采暖通风空调系统的优化设计进行研究。由于和设计过程相分离，而且缺乏系统优化的观念，这种建筑节能设计方法仍处于一种被动的设计方法，根本谈不上优化。因此，不管是我国建筑节能设计的需要，或是学术研究的深入发展，都有需要从整体和系统优化的角度对建筑节能优化设计方法进行研究。

一、现阶段建筑节能的发展现状

建筑节能指的就是在确保提高建筑物舒适度的基础下，合理的进行对能源的使用，不断提高能源的使用效率，就其本质而言，一方面是加强建筑围护结构的保温隔热性能，另一方，是研发利用可再生能源，以及提高建筑物运行管理的科学性。我国目前将节能工作当作可持续发展的关键的战略措施，建设部相继出台与修订了一系列的标准与法规，例如有《民用建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》以及《民用建筑节能管理规定》。今后，还会继续出台相关的法规和标准，达到更一步的完善建筑节能的法规体系。

对于设计院类的单位，目前有部分设计师将建筑节能当作是施工图设计阶段的后期内容，规划方案前期依旧按着原来的设计思想来进行。在施工图设计后期，根据国家节能强制标准做专项计算与设计。当出现了体型系数和窗墙面积比超过了标准规定的限值时，没有考虑到造价的成本，一概给外墙加厚保温，或加用断热铝合金的中空玻璃。这样只会是建筑造价大大增加，并且不考虑建筑的全寿命运行周期以及周边的环境影响。建筑节能的目的是为了实现“节能省地型”的建筑，不但要节能，还要节约，包括节材、节水、节地等。对与建筑师来说，在整个设计阶段中都要贯穿节能的思想。随着建筑节能的深入和发展，提出了“绿色建筑”的概念。

所谓“绿色建筑”就是在建筑的使用寿命的周期内，最大限度地对资源进行节约、保护环境和减少污染，为人们提供一个高效、健康、适用的使用空间，让建筑与自然可以和谐共生。

二、建筑节能设计的新观念

由于当前对建筑节能设计仍然处于一个一般认识的情况，提出了以下两点建筑节能设计的新观念。

（一）建筑节能设计并不是一个孤立单独的设计过程，从建筑设计的整个过程出发，清楚了解建筑节能设计。对传统建筑设计过程进行分析工作是建筑节能优化设计研究的一个非常重要的内容，寻求有利于建筑节能设计的改进。以建筑围护结构的设计模式为例，传统的围护结构设计是一种序贯模式，也就是当完成一项工种之后再开始下一项工种。实际上，有利于建筑节能设计的围护结构设计是一种存在先后顺序的交错模式。图1所示的就是可以支撑建筑围护结构优化设计的并行设计过程概念框图。

（二）一定从系统全局优化的角度来认识建筑节能优化设计。由于建筑耗能的过程涉及多个子系统以及建筑设计的方方面面，因此建筑节能设计的对象就不能仅仅停留在围护结构的热工性能或者空调系统。为建筑提供各种能源需求的能源系统（如分布式能源系统）、建筑采光系统、空调及自控系统、以及建筑内外的空气流动状况都与建筑节能设计有着千丝万缕的关系。在建筑节能优化设计的过程中，怎样在考虑各子系统之间相互关联的基础上，实现总体的全局优化是问题的关键。比如，应用自然采光所带来的照明节能以及空调负荷增加的关系，墙体保温的设计和自然通风设计，分布式能源系统以及可再生能源系统与建筑规划设计的关系等。

三、住宅节能设计

住宅与人们生活关系息息相关。城市居民住宅占到了城市建设总量的50%至70%左右，住宅建筑耗能正越来越高，对建筑整体耗能的影响是人们不可忽视的问题。目前随着人们对建筑热环境的要求以及对大气的环境提出的要求越来越高，住宅建筑耗能的增长速度大大地高于能源生产的增长速度。广大建筑师开始普遍关注起来住宅的节能设计。

在住宅建筑设计中，主要空间朝向南，或者向南偏西、向南偏东，人们历来都认为这是合理的设计。在我国的大部分冬冷夏热地区住宅的总体规划以及单体设计中，为住宅的主要空间满足冬季的日照要求，争取良好朝向，充分利用天然能源，是最基本的节能措施。除了良好的朝向，对于天然采光、气流组织、遮阳构件的应用和太阳能的利用、围护结构构造、基地绿化等，都会对建筑节能产生影响。

具体到住宅建筑的结构和构造的设计上，大概有以下几方面：

一是控制体形系数。建筑物体形系数与住宅采暖耗能息息相关，在建筑物各个部分的围护结构传热系数和窗墙面积比不变的条件下，耗热量指标随着体形系数直线上升，所以，在满足建筑造型要求的同时，还要考虑到把体形系数控制在合理的范围内。

二是围护结构的保温节能。首先是墙体，墙体的保温性需要符合设计标准，通过采用较好保温性能的墙体材料，能够降低热能损失。目前在设计中，应主动应用各种成熟的复合墙体技术，从而达到节能的目的。其次是门窗节能，住宅能耗散失的最薄弱的部分是外门窗部位，它的能耗程度占住宅总能耗的比例比较大，其中冷风渗透为1/3，传热损失为1/3，因此，在确保采光、日照、通风、观景要求的条件下，尽最大程度上降低住宅外门窗洞口的面积，以此提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，减少外门窗本身的传热量，从而提高外门窗本身的保温性能。通过控制住宅窗墙比，提高住宅外窗的气密性，改善住宅门窗材料的保温性能等措施可以达到节能的目的。

三是采用科学合理的照明技术、通风、采暖、空调。除了土建的措施之外，还要不可忽视相关设备专业的作用，在设计中通过采用合理的方案，先进的技术手段，从而提高空调采暖设备以及照明设备的效率，以起到节能的作用。

四、建筑节能的技术性措施

1.提高围护结构节能的科技含量

建筑物的能耗是由其冷风渗透和围护结构的热传导两方面造成的。从许多试验结果中可看出，住宅围护结构的耗能量占建筑采暖热耗的1/3以上，明显，如果围护结构具备一个良好的保温隔热性能，就能够降低夏季室外传入室内的热量，以及冬季室内传出室外的热量，以达到降低建筑物的能耗的作用。

2窗户节能

窗户为薄壁的轻质构体，这是耗热中薄弱的环节。一般的单层玻璃窗的能量损失大约占建筑物夏季降温或者冬季保温能耗的50%以上。在节能设计中不同朝向的墙窗比不同，在高能耗墙面（东西面）应该避免把窗打开，而且需要提高窗户的遮阳性能。与此同时，还要按照制冷采暖费用与空调设备价格的综合比较来确认合适的玻璃品种，从隔热性与导热性两方面进行综合比选。

3.墙体节能

长期以来，我国都以实心黏土砖为主要的墙体材料，选择增加砌筑厚度的方法来满足保温的需求，这样对于能源和土地资源来讲属于一种严重的浪费，因此，在节能的前提下，理应进一步推广空心砖墙技术与复合墙体技术。

3.屋顶节能

屋面节能的主要措施包括有：①屋面保温层不适宜选用吸水率大的保温材料，避免屋面湿作业时，由于保温层大量吸水进而使保温的效果受到影响，比如选用较高吸水率的保温材料，应在屋面上设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。②不宜在屋面保温层选用密度较大、导热系数较高的保温材料，未免屋面重量、厚度过大。

五、结语

目前我国的建筑节能设计仍然处于一个起步的阶段，建筑节能设计的前景还有很大的发展空间。我们需要认真扎实地在各个环节中做好工作，有效的降低建筑耗能量，利用“后发”优势，迎头赶上，再加上市场经济和住房制度改革的推动，以及环境压力和国际上的影响，我国建筑节能事业必将克服从无到有的重重困难，在未来的发展道路上得到飞越式的进步与发展。

参考文献：

[1]涂逢祥，王庆一.建筑节能研究报告——《中国能源综合发展战略与政策研究报告》摘录[A].建筑节能42[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]赵刚.建筑节能与节能设计.2005.06.08（15）.

[3]江亿，洪天真.集成化建筑设计系统[J].暖通空调，1995，25（6）：8-14.

[4]《公共建筑节能设计标准》[S]GB50189-2005

[5]涂逢祥主编.建筑节能技术[M].北京：中国计划出版社.1996.

[6]王焱.夏热冬冷地区住宅节能优化设计[D].南京：东南大学，2003.

[7]刘琦，王德华.建筑日照设计[M].北京：中国水利水电出版社，2008.