建筑节能设计在工程中的应用

摘要：为了实现我国可持续发展战略，建筑节能势在必行。只要结合我国国情和实际情况，综合利用各种节能技术措施，选择最佳的节能方案，必定可以获得显著的节能效果。

关键词；建筑工程围护结构 太阳能技术 节能设计

Abstract: in order to realize the sustainable development strategy of our country, building energy-saving be imperative. As long as the combination of China's national conditions and the actual situation, comprehensive utilization of energy-saving measures, energy-saving options and the best solution, we can obtain significant energy saving effect.

Keywords; energy saving design of architectural enclosure structure of solar technology

中图分类号： TU761 文献标识码： A 文章编号：

前言；建筑节能的实施将能够改善人们居住环境，提高居住的舒适度，减少能源的消耗，并对建筑主体提供良好的保护，是建筑设计的新理念。从建筑节能的角度看，可以分为不同的种类，不同的节能技术类型有各自的特点，从国内现有的研究成果和实际应用可能性的角度来看，建筑节能设计中的高效节能维护材料以及可再生能源的利用具有更为广阔的发展前景和实用价值。

建筑节能应在总体规划和单体设计中，根据建筑功能要求和当地气候情况，改善建筑外环境，包括冬季防风、夏季及过渡季节促进自然通风以及夏季室外热岛效应的控制。同时合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型、间距、层高及对建筑周围环境进行绿化设计，以改善建筑的微气候环境，最大限度减少建筑物能耗量，获得理想的节能效果。

本文将以建筑节能为研究对象，分析建筑节能设计中的常用技术及其改进，并对不同类型的节能技术进行分析。

1．建筑节能设计的理念与设计依据

用地规划阶段看似和建筑节能的设计关系不大，实际上，通过提高容积率和减少独栋建筑、通过增加建筑承载力等方式来提高土地的利用效率，是结合自然条件来进行建筑总平面布置时节能优化设计的重要基础。在完成对土地规划后，在建筑的总体平面设计时应充分考虑利用自然条件来降低建筑的能耗，合理考虑如何利用自然通风、日照强度和日照方向、年内主要的风向变化等因素。例如在冬季应尽可能的利用日照来获得室内的取暖，减少电能的使用量，同时还应避开主导风向来减少建筑的外表热损失，因此在结构设计时应将建筑结构表面避开冬季的主导风向。而在夏季，则主要是考虑通风和降低室内温度。利用合理的建筑门窗设计以及特定的通风结构，可有效的提高空调设备的工作效率，也能够增加自然通风的效果。总体而言，在进行建筑的总平面布置和设计时，建筑的主朝向应选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向，为室内的节能设计提供重要的前提保障。

除了建筑的总体平面布置外，还应对建筑的“体形系数”进行优化设计。建筑的体形系数是指建筑表面积和其内部实际有效面积的比值。体形系数越大的建筑，其热散失面积也就越大，在单位时间内的能耗也就越多。因此从能耗的角度来看，通过对建筑体形系数的优化，可在建筑功能需求和节能要求之间达成有益的平衡。一般而言，如能将建筑的体形系数控制在0.3以下，表明建筑具有比较理想的散热控制效果。

对于建筑室内结构的节能设计，建设部曾在2010年3月18日了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，并从同年的8月1日开始实施。该设计标准作为目前最新的建筑节能设计规范，对建筑节能的主要控制指标做了一定的范围界定。如窗墙比、外窗遮阳、外窗和阳台门的气密性等级等细节做了规定。但这些节能方面的规定都较为零散，分别从不同的角度对建筑节能提出的要求，而对各种不同类型的建筑节能设计方法之间的集成和综合评估却没有涉及。在实践中，建筑节能设计往往不可能依赖一种节能技术，而是多种节能技术的组合。因此在进行建筑节能设计时如何综合考虑这些节能技术的配合是需要深入研究的问题。

2．围护结构的节能设计

建筑的围护结构节能设计，通常指的是的墙体、门窗、屋面这三大类结构的节能设计。上述三类结构的节能设计简述如下：

(1) 墙体； 在建筑的围护结构中，墙体具有最大的表面积，对于建筑整体的热能吸收和散发具有最重要的影响。据估算，墙体在建筑采暧中的能耗比例占整个总能耗的30%—40%，因此墙体的保温性是实现建筑节能的关键环节之一。外墙体的保温形式在实践中常采用内保温或外保温两种，外墙的外保温由于在建设部规范中得到推荐，因此成为应用最为广泛的保温形式。采用外墙的外保温设计时一般适用于用多孔、空心材料砌筑的外墙结构，如混凝土空心砌块外墙、粘土多孔砖外墙等，外墙的保温系统所采用的材料应特别注意满足防火要求，如采用聚氨酯外墙保温板，则应充分考虑建筑楼层高度的适用范围，并应当选用饰面涂料来完成防水等功能要求。如采用外墙内保温形式，则在保温材料选择时尤其应当注重防火，应选用导热系数较小的不燃或难燃材料，并在保温层设置保护。实践中可采用保温砂浆抹灰、硬质建筑保温制品内贴以及保温层挂装等做法，可采用的材料有胶粉聚苯颗粒保温浆料、复合硅酸盐保温砂浆等。

(2)屋面；屋面的保温设计主要的控制指标是传热系数和热惰性系数两类。坡屋面是必须设置保温隔热层的结构。从坡屋面的结构类型和保温层设置位置来看，如果屋面的结构类型为钢混结构，则和外墙的处理类似，将保温层设于屋顶外侧：如果屋面是以轻型钢结构为主的结构，则应当将屋面的内外侧都设置相应的保温层。如果屋面为普通的平顶屋面，则可用轻混凝土或泡沫混凝土在屋顶表面铺实。

(3)门窗；建筑门窗是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感部位，是墙体热损失的5一6倍。以采暖居住建筑的耗热量进行分析，此类建筑的耗热量由建筑物围护结构的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透量两部分组成。根据有关实际测量资料分析结果是:窗户的传热耗热量与空气渗透耗热量相加，约占全部耗热量的50%以上，可见门窗节能在建筑节能中的重要性。

建筑结构的门窗因为经常打开和关闭，因此其绝热性能是比较差的。有统计数据表明，建筑的三类主要围护结构中，门窗的能耗占了围护结构能耗将近一半的比例。但门窗由于其功能相对多样（既要隔热，又要承担通风），因此门窗的节能设计是建筑节能设计中一个较为特殊的环节。在满足通风、采光等必要的要求后，应尽量采用较小面积的门窗设计尺寸，同时提高门窗的保温和隔热的性能。提高门窗隔热和保温性能的有效方法是采用中空或双层玻璃。此外，在进行门窗设计时容易被忽略的一个细节是窗墙比的合理拟定。在满足建筑采光和通风的前提下，应使用尽量小的窗墙比，在房屋的东西走向一般不宜设置较大的窗户，参考范围为0.2~0.6．民用建筑的窗墙比一般不宜大于0.5。门窗材料这一细节上看，应尽量采用导热系数小的塑料窗框来减少窗框部分的热量损失。从断面形式上看，应尽量采用多腔型材来增大窗框部分的热阻，并保证足够的厚度。

3．太阳能技术在建筑节能中的使用

建筑内部的能量来源主要还是电能，但随着太阳能等新能源的引入，对于建筑节能设计引发了全新的变革，但太阳能的利用受到天气等随机因素的影响，其稳定性较差，因此现代建筑中对太阳能的利用主要还是在供热和采暖方面的利用。将太阳能和建筑节能设计相结合的设计思想在普通建筑中的体现一般为太阳能热水器等常规使用，而对于具有革新意义的绿色生态建筑中，太阳能的使用将被推广到一个非常广泛而复杂的范围内，并成为其主要的能量来源之一。在普通建筑中太阳能的利用应推广到短期的储能集中供热系统和季节性的储能供热系统。这意味着将对建筑的整体布局带来革命性的影响，传统的建筑形式为了适应这种变化可能新增大量的附属结构，从而颠覆传统房屋的基本形态。这类前沿性的研究在欧洲一些绿色生态建筑中的得到了较多体现，为未来建筑节能设计理念的更新提供了重要的方向。

随着煤炭，石油和天然气等天然能源的日益匮乏，新能源和可再生能源的研发和应用已成为必然趋势，因此太阳能在建筑节能设计中得到了广泛应用，主要体现在以下方面：

(1)太阳热水系统，太阳能热水器技术的日趋成熟，使得太阳能热水器几乎不要运行费用，而太阳能热水器使用年限为15-20年，在节约能源的同时也为使用者节约了成本。

(2)太阳能电池发电系统，太阳能电池电系统是利用太阳光原理制成的将太阻辐射能直接转换成电能的发电系统，预计太阳能光伏发电将逐步发展为重要的发电方式。

(3)太阳能建筑，太阳能建筑一体化设计，是指太阳能建筑中太阳能系统构件的各个组成部分与建筑设计的有机结合，这将是建筑设计发展的一个趋势。

近年来，人们越来越重视绿化所带来的景观效果，但实际上绿化所起的节能作用也是十分明显的；由于城市绿地不断减少，加之空调的大量使用，导致“热岛效应”，空气环境日益恶化，给建筑节能带来负效应。因此，在城市规划、建设的发展进程中，绿化所起到的节能作用将日益显现。

结束语；

总之，只要按照节能新标准严格把好节能设计关，监督好施工节能用料关，就能有效提高居住建筑节能效率，降低建筑能源耗费，打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质建筑，为国民经济可持续发展做出贡献。