探析建筑设计与建筑节能

　　摘要：建筑节能，在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。文章发表在《建筑学研究前沿》上，是工程师论文范文，供同行参考。
　　关键词：建筑,能耗,节能设计
　　建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源。
　　住宅的总体规划应与单体建筑相协调,充分考虑各种宏观因素(如地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等)对单体布局的影响,充分利用所在地区的天然热源、风源等来实现每一栋住宅建筑单体夏季都有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,以满足采暖、通风与采光的要求。
　　1 住宅平面的建筑节能设计
　　住宅平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地(建筑行业“四节”之一)还可以大大节约建筑用材,减少营造、维护与使用过程中的能耗。另外,建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。
　　由于我国地处北半球,太阳高度角和方位角变化规律使南朝向为最为节能的建筑朝向,此朝向夏季可减少太阳辐射得热,冬季可增加太阳辐射得热,而且此朝向建筑与我国夏季盛行的东南风差不多成垂直关系,容易形成穿堂风,而又避开了冬季盛行的西北风。
　　2 住宅外墙的节能设计
　　墙体是住宅的主体部分,是建筑室内外热交换的主要介质,建筑节能50%,其中就有约25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。使用节能外墙与使用普通外墙室内温度相差可达4～10度,所以墙体的设计是不容忽略的一个方面。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。
　　目前,常用的几种外墙材料中,保温隔热性能较好的是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及复合墙体。复合墙体中绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、聚苯乙稀、加气混凝土等。复合墙体保温隔热宜选用外墙外保温。外保温是连续外包的,有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。
　　3 住宅屋面的节能设计
　　在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是接受太阳直射时间最长的部位,因此受辐射得热也是最多的,相当于东西向墙体的2～3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数小、憎水或吸水率较小的材料(如膨胀型泡沫聚苯板)。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上,可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。此种方法施工简易,可广泛采用。
　　另外,利用屋顶种植花卉、灌木(如彩叶草、三色堇、麦冬草等)形成生态型屋面,既可阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热,又可美化环境,改善城市气候,做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜,可起到滞阻水的作用,有利于屋面的防水,而且土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,有利于屋面的保温隔热。
　　同时,在屋面蓄水,形成蓄水型屋面,也是节能屋面的有效措施。利用水蒸发可带走大量的热,从而有效减弱屋面的传热量和降低屋面温度。据测试,蓄水、种植屋面土壤表面温度与一般屋面表面温度比较,温度可低27℃。此外,采用平坡屋顶结合的构造形式,在屋面保温隔热层上做架空层,通过空气流通来散热也是个不错的办法。
　　4 住宅门窗的节能设计
　　外门窗是耗热的重要渠道,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,传热系数约为墙体的3～4倍,是节能的重点部位,所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应避免少做落地窗、飘窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中应该强调东西南北开窗有别,不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。
　　设置外窗部位,应提高外窗的密封性能(如选用胶条密封而不是毛条),选用好的窗型(如平开窗气密性相对较好),门窗配件,提高窗框的隔热性能(如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃钢型材、铝木复合材料等),减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃(如中空玻璃、镀膜玻璃等)。根据国内外大量应用经验证实,采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。
　　外门窗除了采光,通常也是建筑自然通风的渠道。所以,外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位,引进自然风,增加夏季的渗透通风。但同时,外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方,可采用凹式开窗设计,外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘,这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。
　　5 结束语
　　我国作为世界能耗大国,对于发展可持续发展的生态建筑,减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法,同时也是节约经济的方法。因此,作为建筑师,更应从自身做起,从不同角度,依据建筑规范对节能进行优化设计,充分利用我国现有的自然条件,在改善人们居住环境的同时,充分挖掘节能潜力,从而实现节约能源,减少能源消耗。相信在不久的将来,建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。
　　建筑工程师期刊发表：《建筑学研究前沿》杂志是经国家新闻出版总署批准，由中华人民共和国建设部协办，国家教育部主管，高等教育出版社、东南大学主办的建筑学综合性国家级科技建筑期刊，国际标准刊号ISSN 0529-1079 国内统一刊号CN 10-1024/TU 邮发代号79-266。该刊为月刊，大16开本，每月25号出版。