探讨建筑节能环保设计

摘要：随着新材料、新技术的发展，现有的节能技术和方法已不能满足新的要求。并且，在办公建筑中，随着人们对居住环境舒适度要求的提高，现有的节能措施已明显不足。故需要研究一套符合时代要求的理论来支持新时代的建筑节能环保设计。

关键词：建筑节能；总体规划设计；建筑单体设计；太阳能技术

Abstract: with the new materials, new technology development, the existing energy saving technology and method can't meet the new requirements. And, in the office building, as people living environment for the improvement of comfort requirements, the existing energy saving measures already obvious shortcomings. So it needs to study a set to conform to the demands of the era of theories to support the new age of building energy conservation and environmental protection design.

Keywords: building energy efficiency; Overall planning and design; Single building design; Solar technology

中图分类号： TU201.5 文献标识码：A 文章编号：

引言：建筑节能的中心是减少建筑耗能 ，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。

一、节能设计的重要性

随着世界范围内台燃气、石油、煤炭三大传统能源的日益枯竭，我们不得不进行对生物能、地热、风力、太阳能、核能等高成本新能源的开发和利用。当前，我国的能源危机不容忽视，我国现阶段能源发展的问题主要有四个大问题：

1、能源利用效率低，我国的能源终端利用效率约为34%，与发达国家相比少了10%；

2、能源分布不均匀，主要体现在农村商业能源供应不足和经济发达地区能源短缺；

3、人均能源量低、能源储备少；

4、能源结构比较单一，依然以煤炭为主。

随着城市建设的快速发展，我国的建筑能源也面临着短缺，建筑能耗已达全社会能源消耗的32%，还有每年建筑房屋材料的消耗的13%，建筑总能耗将近45.3%。据统计，我国目前还有400多亿平方米的建筑面积，每年近20亿平方米用于新建建筑，其中更是有多达95%的高能耗建筑。因此，一旦对建筑节能设计的标准降低，将给我国带来很严重的治理困难和能耗负担。因此，在建筑行业实施建筑节能设计势在必行。

二、节能型居住建筑设计方法

建筑节能设计应从以下几个方面考虑：1）、总体规划设计；2）、建筑单体设计；3）、建筑设备设计；

1.总体规划设计

合理的建筑总体规划设计使建筑在使用上带来极大的方便，同时也能有效的提高室内的热舒适度，并有利于建筑的节能。

1.1建筑选址——建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上，为建筑争取日照创造必要的条件。

1.2良好的朝向——朝向的选择考虑因素有：冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭；充分利用地形和节约用地；照顾居住建筑群体组合的需要。大部分住宅为南北向或接近南北向，小部分东西向住宅采取了遮阳、导风措施。

1.3适宜的间距——阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源，同时还可以提高室内的日照水平，保证住宅室内具有一定的日照量，从而决定建筑间最小间距，并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。

1.4良好的自然通风——适当布置建筑物，冬季降低冷风风速，可减少建筑物和场地表面热损失，节省能耗；夏季可以组织良好的通风，在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。

1.5建筑形态——节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积／体积)小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利，但满足此三项需要的建筑形体常不一致，因此应考虑多种因素的制约，包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况，需要具体权衡得热和失热的具体情况，优化组合各项因素后得出结论。

1.6立体绿化环保系统——采用地面绿化，空中绿化，屋顶花园立体绿化系统，提高绿地率和绿化率，可起到遮阳、降温、导风的作用，对节能有利。环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件，还能改善建筑屋面的热工性能。建筑单体的居住舒适度和建筑的环境有很大的关系。

二、建筑单体设计

2.1单体设计方面

（1）采用简单规整的体形，尽量缩小体形系数。

（2）每户每室均有两对侧开窗，形成良好的穿堂风，有利于夏季降温，降低空调能耗。

（3）合适的窗墙比例，符合节能标准规定的要求。

（4）采用活动（或固定）遮阳，阻挡太阳辐射，降低夏季空调能耗。

2.2围护结构的材料与构造

建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能的同时，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。目前国内通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。

（1）外窗

外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热，窗缝的空气渗透，夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比（窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值）；提高门窗制作质量，加密封条，减少冷风渗透等；注意隔热条的选用（隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用）。门窗的保温隔热能力较差，门缝隙是冷风渗透的主要通道。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等，随着节能技术的发展，低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)等节能玻璃，在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。

（2）屋面和外墙

屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;其二是选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法。

多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。

三、建筑设备——太阳能技术应用

太阳能是取之不尽用之不竭的资源，如果人类能够合理加以利用，不断能满足自身的能源需求，还会给子孙后代留下一笔宝贵的财富。虽然，目前全世界范围内在太阳能使用技术及实际应用上还面临种种困难，但是毋庸置疑的是太阳能作为人类未来可再生能源，其前景是非常光明的。

太阳能作为一种天然的洁净能源，也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。太阳能的利用方式主要分为两种：主动式太阳能建筑和被动式太阳能建筑。主动式太阳能建筑指的是需要辅助资源配合的太阳能使用系统的建筑。在这种系统里面，光电系统是研究较多的对象，但它的能量转换效率较低且太阳能的利用系统费用过高。所以如果大批量地使用还需要进一步研究。被动式太阳能建筑是指在阳面使用储蓄热质、阳光房来吸收储备热量进而利用的一种形式，目前应用便捷广泛。

图：工人们正在一片占地270英亩的前东德军事基地上铺设弧线阵列的太阳能板，为沃德坡棱兹太阳能园提高4000万兆瓦的电力。该电厂于2008年底完工，是世界上最大的光伏太阳 能电厂。在德国，政府对太阳能电厂会给予奖励。政府的鼓励大大刺激了该国太阳能基础设施的发展。

四、结语：

建筑作为一个完整的系统，如何实现高效率地利用资源，最低限度造成对环境的影响是节约能源的重要环节。总之，只要按照节能新标准严格把好节能设计关，监督好施工节能用材关，就能有效提高居住建筑节能效率，降低建筑能源耗费，节约居家生活成本，为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅，为国民经济可持续发展做出贡献。将建筑热工技术与恰当应用新材料、新构造相结合，搞好节能建筑设计和施工，促进建筑节能和利用自然能的进一步发展和建筑热功能的进一步改善，是我国建筑工作者进人21世纪的重要任务。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。