当代建筑节能设计的探讨

摘要：随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，全面节能、低碳成为全世界关注的热点也是势在必行。本文分析了建筑设计的各种节约建筑能耗的手法，以实现城市建设的可持续发展的目的。

关键词：建筑设计节能保温

众所周知，人类生活水平的提高越来越依赖能源的消耗，但由于使用的能源很多都是不可再生的有限资源，因此能源状况不容乐观。根据发达国家经验，随着城市发展，建筑将超越工业、交通等其它行业而最终居于社会能源消耗的首位，达到33%左右。我国城市化进程如果按照发达国家发展模式，使人均建筑能耗接近发达国家的人均水平，就需要消耗全球目前消耗的能源总量的1/4，才能满足中国建筑的用能要求。我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。因此，为了实现城市建设的可持续发展，必须大幅度降低城市建筑能耗，节约能源，推广节能型的城市建筑设计。

节能型城市建筑设计，就是通过建筑设计的手段达到节约城市建筑能耗的目的。由于城市建筑能耗分别包括建筑运行使用能耗和建材生产与建筑建造过程的能耗两部分。而城市建筑一般都是按照至少五十年的设计使用寿命，建材生产与建筑建造过程的能耗不到建筑运行使用能耗的1/10，因此，节能型城市建筑设计主要是针对建筑运营使用能耗这一主导部分。节能型城市建筑设计，主要从以下几个方面入手。

一、合理规划，布局节能。

城市建筑都是自成建筑群或是与相邻建筑构成群体关系。通过合理的设计布局，可以最大限度的取得自然通风采光等自然条件，从而减少建筑内人工能源的消耗，甚至不需要消耗额外能源就可以满足人们使用的各种要求。

建筑布局时要考虑到周围建筑环境对建筑用地的各种影响，总平面布置时统筹设计，尽量用自然条件来满足主体建筑使用中的各种采光通风需要。譬如，长江中下游地区的住宅小区规划时，将高层板式的楼布置在西北方位，阻挡住深入小区中心的寒冷西北风。而将点式楼布置于东南向，中间交错布置多层与小高层，就可以较好地组织夏季穿堂风。同时住宅小区环境设计时，引入水体和植被（见图一），夏季临近水面的空气温度低3-4度，可以形成局部温差，促成空气积极流动，达到调节住宅楼温度的效果。

二、积极造型，形体节能。

城市建筑设计既要注意自身形象外观设计，同时也要注意建筑造型对建筑节能的影响。建筑节能规范里的建筑体型系数这一指标就是通过表面积与围合体积的比例，控制建筑体量的凹退，从而降低散热面积。譬如设计采用南向弧线的形式，增加南向的表面积，同时减少北向门窗面积，可以较好的利用南向阳光的自然条件，同时减少北向的热量损失。

在城市建筑设计时，应该控制不利因素，创造积极因素，使造型与节能二者协调一致，互相促进。譬如，同一建筑物的顶部分别设计为坡顶和平顶。相比之下，坡顶的造型既可以丰富天际轮廓线，还可以增加一个缓冲层，降低顶层用户屋顶与外界交换热量而导致的温度变化幅度。坡顶部分如果设计为通风顶，能更好地降低夏季建筑吸热。在通风顶棚空间里铺设一层保温材料，将取得比平顶保温构造更好的保温效果。因为大多松散质地的建筑保温材料性能好，但是遇到水和水汽就会失去保温作用，而搁置在通风坡顶夹层正是最好的选择。平顶的造型一般要选择憎水型的保温材料，否则屋面直接曝露于大气，长久风吹日晒，容易导致保温效果降低。相比之下，坡顶节能优势明显，造型时不妨优先考虑采用坡顶的形式。

三、严谨构造，细部节能。

节能型城市建筑设计也要贯彻到建筑细部的处理，从而真正达到节能效果。

建筑的墙体和屋面等对外部位用保温材料包裹，尤其混凝土构件这些薄弱的“冷桥”构件部位加厚保温材料等方法降低能量损失。保温材料的运用可以提高建筑墙体的热阻，降低通过墙体和屋面的热量交换，节约建筑采暖或制冷的能耗。屋面以及墙面等太阳直射的建筑部位还可以增做通风隔板的细部构造措施，利用室外空气换热带走吸收的热量，避免夏季吸热升温，从而节约空调制冷的建筑能耗。

城市建筑的门窗选用节能型门窗，降低门窗处的热量损失。用热阻大的材料做框挺的构造用料，甚至在框料中填入木料或有机塑料等材料，从而提高门窗的框料热阻。门窗玻璃选用双层甚至三层中空玻璃，空气层中充入惰性气体，中间的玻璃贴节能膜，都可以大大提高门窗的热阻，达到节能的目的。铝合金单框单层玻璃窗的传热系数为6.4W/m2.K，而选用铝合金单框断热桥16mm 中空Low-E玻璃窗，其传热系数可以提升到2.2W/m2.K。

四、附加设施，增收节能。

每一个城市建筑单体就是一个能源细胞，共同构成了城市这一能源消耗主体，如果能充分发掘城市建筑自身的占地优势，附加设施生产能源，就能将城市建筑变成一个个能源生产体，补充自身消耗的能源。

国内城市建筑幅员广阔，占据城市的大部分面积，如果利用太阳照射的各处受光面，譬如在建筑的屋面和停车场顶棚等处加设光电转化的光电池板，将太阳能转化成电能，供城市建筑使用，不失为一种增收节能的途径。

太阳能热水系统（见图二）是目前最普遍的城市建筑节能办法，利用太阳能加热媒介，媒介将吸收的热量传给水，最后转化为热水的形式，供城市建筑使用，节约了生产建筑用热水的其它方式能耗。

还有一种“太阳能夹心墙”的节能设计办法。就是将城市建筑中面朝阳光的墙面部分或全部表面刷为深色，多吸热量，同时在墙面外遮挡一面高透光的玻璃幕墙，形成温室效应，更增加墙面吸热。同时，玻璃墙面又可开启来通风降低室温，附加的百叶控制光线透射量，调节墙体的吸热。墙面上设对流孔洞与室内空气沟通，然后利用墙体的热惰性高，具有延时散热效果的特性，缓慢释放热量进入室内，保持室内的温度相对恒定，节约维持室温所需要消耗的能源。

五、结束语

节能作为一项系统工程，涉及到方方面面的问题。总之，节能型城市建筑设计就是通过城市建筑的规划、单体、细部等每一环节的设计，处处创造利用自然能源的便利条件，降低不利因素的影响，节约城市建筑能耗，实现城市建设的可持续发展。

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