关于建筑节能设计的探讨

【摘 要】我国是能源短缺的国家，但建筑能耗却是同等气候条件下发达国家的2~3倍。高能耗不利于建筑可持续性发展，需要我们重新研究节能设计策略，充分挖掘建筑节能的潜能。国家最新出版《居住建筑节能设计标准》对原有标准做了新的修订，并提出更高的要求。节能型建筑已成为今后城市建设的发展方向，但从建筑节能设计的实际情况分析，仍存在一些容易被忽视的问题有待进一步深化认识。

【关键词】建筑节能；规划节能；体型系数；单体通风；热桥

1 规划与节能设计

规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系，以节能作为指导规划设计的主要原则，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。在以往的规划设计中，设计人考虑的是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题，而很少从节能的角度来指导设计，规划节能对于居住建筑尤为重要。

合理群体规划布局。在设计中，第一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。如大连地区是东北地区最暖和的地方，具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候。南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多，可以节省夏季空调的用量；而在冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。第二居住建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距可有利于居住区内的空气流动―风量增大、风速提高，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。这需要规划师在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点，优化节能设计。第三居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下两点：1）按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向，排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则，确保居住区内建筑对自然风的共享性。2）减少采用封闭式建筑组合。

2 建筑单体的体型系数与节能设计

建筑体型系数是影响建筑能耗主要因素，合理控制建筑体形系数，是建筑节能的一项措施。体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0（m2）和其所包围的体积V0（m3）的比值。体形系数用公式表示为S=F0V0式中：S为建筑物的体形系数;F0为建筑物的外表面积/m2;V0建筑物的外表面积所包围的体积/m3。建筑物外表面积越大，散热面就越大。其耗热量随体型系数的增长而增加。因此，严格控制体型系数对节能建筑设计很重要。

2.1建筑体型系数与建筑单元联列情况有关。以住宅楼为例，每增加一个联列单元，建筑物就减少一面山墙，其外墙面积就缩小，也就相应减小。

2.2适当增加建筑物层数，可降低体型系数，建筑物层数增加的过程中，面积的递增比不上所包围的体积的增加，即体积略大于面积的增率。因此，在功能使用许可、经济允许的条件下，适当增加建筑物层数对控制体型系数是有利的。

2.3 当单元平面（标准层）面积相同时，适当增加建筑物进深（面宽减少），体型系数会相应减小，在功能许可、技术条件允许时，建筑平面接近正方形对建筑节能是有利的。

2.4 建筑物平面空间组合集中紧凑，减少凹凸变化，可使体型系数减小。

3建筑单体的通风与节能设计

平面的通风设计应注重以下几个问题：第一，平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。房间的门窗位置应合理安排，窗户的朝向应有利于形成穿堂风，从而增加房间内的空气流动，利于室内换气。第二，从通风的角度来讲，窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键，但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在，才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场，提高人体舒适度。第三，窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。如推拉窗与平开窗比较（相同窗户面积），平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍，通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比，两者的最大通风面积相同，但由于两窗的窗叶开启形式不同，所引导空气产生不同的流场，造成的通风效果也明显不同。因此，从通风的角度考虑，对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式，窗户开启的角度和位置要慎重考虑。第四，当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下，有必要通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件。

4 热桥问题与节能设计

建筑围护结构中的一些部位，在室内外温差的作用下，形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。这些部位成为传热较多的桥梁，故称为热桥。建筑围护结构对建筑保温起到决定性的作用，但其中的热桥问题往往是人们所最容易忽略的。当代建筑由于追求造型的变化，立面上的凹凸进退增多，突出墙体、屋面的构件也越来越多，外飘窗得到了广泛的使用，这些设计手法丰富了建筑造型，却无形中增加了热桥的产生，对建筑节能带来不利的影响。产生热桥的原因主要有两个：一是因为该部位的传热系数比相邻部位的传热系数大得多，热阻小，保温性能较差；二是因为该部位的受热面积远小于其散热面积，从而失热过多，内表面温度较低。围护结构中钢筋混凝土梁、柱、板的相互交接处，挑出的阳台板与主体结构的连接处，外墙与外墙、内墙、以及窗户的连接处，以及突出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等，都是围护结构中热桥形成的主要部位。在寒冷的季节，室内的热能就会通过热桥大量地流失。不妥善处理好这个问题，对于建筑节能会造成很大的影响。因此，在需要考虑冬季保温的地区，必须要做好外墙、屋面以及门窗的保温以及构件自身的物理性能应满足节能标准的要求。在防止热桥产生的构造处理方法上，墙体的外保温比内保温更为有效，可避免室内外温差加大，保持较为稳定的室温和舒适度，防止保温层受潮，避免热桥的产生。其它的如屋面、外墙角、挑出构件与主墙体的连接位等热桥部位，应严格按照国家规范要求加强建筑局部的保温措施，防止热散失。从总体上讲，防止热桥的产生就要平衡建筑围护结构的传热，控制各组成部分的传热系数相接近，保证各部位的传热均匀。这就需要建筑师熟悉各种建筑材料的物理性能，在设计时对用材要仔细研究，合理配置，从根本上减少热桥的产生，最终达到节能的目的。

5结语

当然，建筑节能是一个复杂的系统工程，涉及方方面面的问题。上文提及的四方面问题只是其中的一部分，它们往往不被重视甚至被忽视，这会造成许多的设计漏洞，使建筑物能耗增加。笔者希望同行们能多加指正，集思广益，共同探讨建筑节能设计的新方法，在今后的设计中多研究、多尝试、多积累、多总结，在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合，使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则，努力创造低成本、高效率的节能建筑。

参考文献

[1]宋春华. 选择资源节约型发展模式. 建筑学报，2004(1) .

[2]《全国民用建筑工程设计技术措施》2009年，中国建筑标准设计研究院 .

[3]《居住建筑节能设计标准》DB21/T1476-2011 辽宁省地方标准 .