建筑设计中节能设计的应用分析

【摘 要】本文针对目前建筑能耗巨大，长此下去，将会出现能耗危机的状况，从建筑的节能建筑规划设计、建筑结构的节能设计两个方面分析了实现建筑节能的途径。

【关键词】建筑；设计；节能

引言

随着经济的发展，各地的建设项目如火如荼，建筑消耗了大量的能源，据统计，全世界有近30%能源消耗在建筑物上，长期下去，世界经济的可持续发展将大打折扣。近年来建筑节能技术已成为全世界关注的热点，也是当前国内外节能领域的一个热点研究课题。世界能源短缺已不容忽视，人们越来越清楚认识到能源危机对生存环境的负面影响，建筑节能是目前节能领域的当务之急。世界各国提出了提高用能效率开发新能源和可再生能源，保护环境节约能源已受到世界性的普遍关注。建筑节能是建筑规划、设计、创造、构造、材料的综合体，只有这样才能更好地利用能源，减少能耗。

1、节能建筑规划设计

建筑的规划设计是建筑节能设计的重要内容之一。在总体规划和单体设计中，要根据建筑功能要求和当地的气候参数，对建筑的总平面布置、建筑平、立、剖面形式、太阳辐射、自然通风等对建筑能耗的影响进行分析，科学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。在其他条件相同时，体型系数（建筑物护面积与其所包围体积之比）越大，单位面积散热量也越大，对节能越不利。设计时应选用节能型建筑材料、保证建筑外维护结构的保温隔热等热工特性及对建筑周围环境进行绿化设计，使得建筑物在冬季最大限度地利用太阳辐射的能量，降低采暖负荷；夏季最大限度地减少太阳辐射的热并利用自然通风降温冷却， 降低空调制冷负荷。

1.1 建筑物的朝向

建筑布局应考虑朝向与节能的因素，选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。同样形状的建筑物，南北朝向比东西朝向的冷负荷小，东西向比南北向的冷负荷约增加70%。在尽可能的情况下，建筑物应优先采用南北向或接近南北向。座北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒，降低日射影响，若同时配合以遮阳隔热，效果将更加显著，如建筑物的南立面设阳台加深遮阳。在建筑物内布置空调房间时，尽量避免布置在东西朝向的房间及东西墙上有窗户的房间以及平屋顶的顶层房间。南北走向的干道上的临街建筑做不到座北朝南的应尽量少做居住建筑，并尽量利用建筑的体形变化做到多利用天然能源。外表面积越小，冷负荷越小，能耗越小。空调建筑的平面形状，应在体积一定的情况下，采用外维护结构表面积小的建筑。

1.2 合理规划空间布局

恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用，建筑平面的巧妙布局常能获得较好的节能效果。如果是依靠自然通风降温的建筑，空间布局应比较开敞，开较大的窗口以利用自然通风。尽可能让每个居室都有穿堂风，夏季利用自然通风进行降温。通过建筑物门窗的合理设置，形成通风口，组织并诱导自然通风，既起到节能作用又克服了空调室内空气品质差的弱点。设计时要保证主要居室有朝南的充分日照，使住宅在冬季有充足的阳光，基本满足白天的自然取暖要求。将电梯、楼梯、管道井、机房等布置在建筑物的西侧，夏天可以有效阻挡日射。设有空调系统的建筑，其空间布局应十分紧凑，尽量减少建筑物外表面积和窗洞面积，这样可以减少空调负荷。

1.3 绿化对节能建筑的影响

近年来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。绿化对居住区气候条件起着十分重要的作用，它能调节改善气温，调节碳氧平衡，减弱温室效应，减轻城市的大气污染，减低噪声，相关研究表明绿化地面与裸地面、水泥地面相比较，对峰值温度的出现有延迟作用。绿化能遮阳隔热，是改善居住区微小气候，改善建筑室内环境，绿地每天蒸发大量水分，带走大量热量，为建筑物创造了十分有利的周围环境条件，同时美化了城市，改善了空气质量，绿化是节约建筑能耗的有效措施。

2、建筑结构的节能设计

改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。

2.1 外墙的节能措施

墙体是护结构的主体，在进行经济性、可行性分析的前提下， 采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。可以在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的加气混凝土砌块墙体。也可以采用内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等复合墙体。使用环保、节能型建筑材料，可有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。外墙外保温是在主体墙结构外侧在粘接材料的作用下，固定一层保温材料，并在保温材料的外侧用玻璃纤维网加强并涂刷粘结胶浆。随着建筑节能技术的不断完善和发展，外墙外保温技术逐渐成为建筑保温节能形式的主流。目前的外墙外保温材料主要有EPS保温板（阻燃型聚苯乙烯保温板），这在国外已经有50年的经验，使用板厚30-60mm，即可使外墙传热系数降到0.5-0.8W/m2.K。对垂直墙面可采用外廓、阳台、挑檐阳等遮阳设施和浅色墙面、反射幕墙、植物覆盖绿化等隔离太阳辐射热。

2.2 门窗的节能技术措施

建筑物的外门和外窗是冬季冷风侵入、夏季阳光入射的主要通道，门窗是外维护结构节能的重点。门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外维护结构面积的 30%，其能耗约占建筑总能耗的 2/3，普通玻璃的外窗，其传热系数是普通外墙的3倍以上，对外窗的保温和遮阳是决定建筑主体节能成功与否的关键。将开窗率控制在适当的水平，并尽量避免在东、西向开窗，是节能设计中应遵循的原则，节能标准中对每个方向的开窗率作了严格的规定。LOW-E低辐射中空玻璃是现阶段兼有隔热、保温、遮阳效果的玻璃，综合遮阳系数为0.3-0.6，热反射镀膜中空玻璃效果次之。开窗率适当、遮阳良好的建筑堪称节能佳作，在外窗采取外遮阳，可以满足节能50%以上的要求。门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等。退凹式开窗设计既美观又兼具遮阳效果，设置窗帘、遮阳板等也可以提高遮阳效果，减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内。同时，在保证日照、采光、通风、观景条件下，尽量减少外门窗洞口的面积。

2.3 屋顶的节能技术措施

受阳光照射的建筑物屋顶，表面温度比其他围护结构高得多，水泥化建材吸收大量的太阳辐射热，在夏季的阳光下，混凝土平台的温度可比气温高8℃。如夏天里，草坪温度32℃，水泥地面温度可达到57℃，在夏季，长江以南地区用沥青材料的平屋顶表面温度可达60—70℃，对室内温度影响很大，顶层住房冬冷夏热现象十分明显。隔热太阳辐射热，减少阳光直射，对屋顶可采用架空屋面，在顶屋设置通风隔热层或将顶层作为设备间等，形成2次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面还可以采用倒置式、绿化、蓄水、浅色坡屋面、种植屋面等来起到节能的作用。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。对屋面进行绿色覆盖，既可遮阳，又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用。绿化覆盖率达到30%以上，绿地才有缓解热岛效应的作用；绿化覆盖率达到40%以上，热岛面积可减少3/4；绿化覆盖率达到60%以上，热岛效应才能基本被控制。植物覆盖法是空调节能的较好的方法，还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

3、结论

为了实现我国可持续发展战略，建筑节能设计势在必行。建筑节能在降低建筑耗能的同时为广大消费者提供更健康舒适的居住和工作环境。我们只有结合本国国情，综合利用各种节能技术措施，趋利避害，选择经济合理的节能方案，才能可以获得显著的节能效果。

参考文献：

[1]陆俊伟，邹平阳.暖通空调.广州建筑工业出版社，2005.7

[2]李虎，王鹏程，李志浩.中央空调系统的节能与能源合理利用.节能，2008（8）

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