简析节能型建筑的重要性及设计方法

摘要: 分析了我国建筑节能设计的重要性,从建筑节能设计的现状及可再生能源的运用等方面深入探讨了建筑节能设计方法, 以提高人们对建筑节能的认识, 促进建筑节能工作的发展。

关键词：建筑节能；设计；重要性；可再生能源

Abstract: This paper analyzes the importance of building energy-saving design in our country, from the status quo and renewable energy building energy-saving design and the use of other aspects discussed the design method of building energy saving, to raise awareness of building energy conservation, promote the development of the construction of energy-saving work.

Keywords: energy-saving building; design; importance; renewable energy

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

1、引言

随着我国经济的高速发展，对能源的依赖更为严重。目前，我国能源消费的速度超过了经济发展速度，全社会能耗情况不容乐观，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。相关资料显示，建筑能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的30%，其中最主要的是采暖和空调能耗，约占到20%。而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%)，和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此，建筑行业全面节能势在必行。

为降低建筑耗能，实现国家节能减排目标，势必大力发展节能型建筑。节能型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规也相继出台。笔者从节能型建筑的概念出发，对节能型建筑的设计原则、内容及方法进行探讨。

2、建筑节能的含义及重要性

2.1建筑节能的含义

建筑能耗是指民用建筑使用过程中的能耗，主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。建筑节能侧重于某个建筑物本身所采取的措施和手段，主要包含两方面的工作：一是对新建建筑严格按照节能设计标准建成节能型建筑；二是对既有建筑的节能改造，即通过采取相应的节能措施使建筑能耗下降，使之成为节能型建筑。

2.2建筑节能的重要意义

目前世界范围内石油、煤炭、天然气三种传统能源日趋枯竭, 人类将不得不转向成本较高的生物能、水利、地热、风力、太阳能、核能, 而我国的能源问题更加严重。我国能源发展主要存在四大问题: 一是人均能源拥有量低、储备量低；二是能源结构依然以煤炭为主,约占75%,全国年耗煤量已超过13亿吨；三是能源资源分布不均,主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足,造成北煤南运、西气东送、西电东送；四是能源利用效率低,能源终端利用效率仅为33%,比发达国家低10%。

3、建筑节能设计的现状

3.1能耗高，能源利用率低

现阶段，我国的能源资源依然很匮乏，建筑能耗在全社会总能耗中所占的比重越来越大，而且建筑能耗总量也在逐年上升。其次，我国当前单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的2～3倍，建筑用能浪费极其严重。规划设计缺乏节能意识，也是我国建筑能耗高的一个重要原因，由于缺乏规划设计方面的技术和人才，未能将规划设计中的节能意识落到实处，增加了能源的浪费率。

3.2节能标准缺乏体系化

当前我国建筑节能标准被分散到不同专业的标准体系，依然没有形成独立的体系，建筑节能涉及各专业学科以及建筑物建设等环节。由于其标准技术内容没有进行统筹部署，也没有充分利用各种专业技术，因此，很难实现最大的节能效果，减低了执行率。

3.3节能设计存在误区

减少能源消耗，科学高效用能是实现建筑节能设计的内涵。但是在建筑节能设计方面还存在这样的误区：一方面，不少建筑设计人员认为建筑节能与建筑创造之间是对立的，建筑节能设计会成为影响建筑设计创造的枷锁；另一方面，近年来，建筑师受地源热泵，热电联产等新概念的影响，摇身一变成为绿色，节能，环保建筑的“专家”，节能也逐渐成为建筑设计的主流，但是对于节能技术的适应性缺乏充分的考虑，导致很多弄巧成拙的事情发生，使真正意义上的节能建筑失去了发展的空间与潜力，对于节能的长远发展造成了很大的负面影响。

4、建筑节能设计原则

4.1平面的建筑节能设计

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。因此,将住户长时间活动的居住空间(如厅、主要卧室)设于日照通风条件最佳的南向位置,利用自然环境使室内达到最大的舒适度,为住户节约采暖和空调的能耗。而南北向建筑可以获得最多的南朝向房间,所以建筑平面宜设计成南北向。对于日照、通风条件较差的北朝向与长时间接受太阳辐射的东西向可布置些平面功能比较次要的电梯、楼梯、管道井、机房、卫生间、厨房等,以挡住日照直接照射主要房间,避免冬季西北风灌入。经调查,在其他条件相同的情况下,南北向的多层建筑的传热耗热量比东西向可降低5%左右。

4.2墙体的节能设计

墙体是建筑护结构的主体，我们可以采用保温性能好、蓄热能力强及强度较低的砌块墙体，如加气混凝土砌块。也可以采用复合墙体的形式，如内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等。但内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大，国家已经开始限制使用内保温复合墙体使用。而且从长远来看，外墙外保温的效果明显高于内保温。由于复合墙体能满足围护结构各种功能的要求，因此这种采用高效保温材料与砖砌的复合墙体，有着更多的优越性。

4.3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。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。

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,达到保温隔热效果,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。

4.4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。

4.5建筑规划设计

建筑节能规划设计技术主要通过合理选择建筑选址、分区、建筑布局、道路走向、建筑方位朝向、建筑体形、间距，适当利用季风方向、太阳辐射和建筑外部环境达到改善建筑气温舒适度，节约能量。在建筑布局中要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖)，综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素，合理安排群体布局和建筑朝向。

5、可再生能源的建筑运用

5.1太阳能技术

目前主要的太阳能利用方式有:

1)被动式太阳能热水系统,利用太阳能集热器或真空管吸收太阳辐射热, 为用户提供生活热水。

2)主动式太阳能系统, 在太阳能居室采暖方面具有更大的选择性, 但需要外在能源启动运行, 并需借助电扇或泵等装置来转换和传递太阳能, 以此获得生活热水或提供居室供暖。

3)太阳能光伏发电系统。

5.2地源热泵技术设计

利用地下水、深层土壤和水库、湖泊等深水层受自然季节气候影响小、温度相对保持稳定的特点, 通过水作为媒介, 与地能(地下水、土壤或地表水) 进行冷热交换提供热泵的冷热源。冬季地能作为“热源”, 从地下或水中“取”出来, 供给室内采暖。夏季作为“冷源”, 供室内致冷,同时将室内热量释放到地下水、土壤或地表水中, 贮存起来作为冬天采暖的“热源”。地源热泵系统根据换热方式的不同分为:土壤源热泵系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统等。因不同工程的地质条件、地表环境、地表土壤、场地状况等有所不同, 需因地制宜地选择设计不同的换热方式。

6、结语

随着经济社会的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对生活品质的要求更加高端，能源利用就面临着更加巨大的压力。在能源危机这个全球性问题面前，建筑节能尤为重要。对正在崛起的我国来讲，在建筑中积极利用节能设计，提高能源利用效率，能够大大缓解能源紧缺状况，促进我国国民经济建设的可持续发展。