浅谈建筑设计与节能的关系

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

前言

目前，国家大力倡导绿色建筑、节能建筑，并且出台了多项具体的规范规程，对建筑节能设计提出了很多具体的要求。当前石油、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、太阳能和核能，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：a:人均能源拥有量、储备量低；b:能源结构依然以煤为主，约占75%；c:能源资源分布不均；d:能源利用效率低。

随着城市化的高速发展，建筑能耗逐年大幅度上升。如果我国继续执行节能水平较低的设计标准，将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗，已成为国民经济的巨大负担。因此全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远地保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。全面的建筑节能，就是建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中，通过采用节能型的建筑材料、产品和设备，执行建筑节能标准，加强建筑物所使用的节能设备的运行管理，合理设计建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

建筑设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节，有利于从源头上杜绝能源的浪费。做好全面的建筑节能应从以下几个方面着手。

一 整体及外部环境的节能设计建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上，通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计，使建筑获得一个良好的外部气候环境，达到节能降耗的目的。 （1）选址建筑选址主要是根据当地的气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素来确定。建筑设计中，既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜气候环境，为建筑节能创造条件，同时又要不破坏整体生态环境的平衡。（2）外部环境设计在建筑位址确定之后，根据建筑功能的需求，通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境，创造建筑节能的有利环境，主要方法为:a在建筑周围合理布置树木、植被，既可有效地遮挡风沙、净化空气，还能遮阳、降噪，从而减少空调能耗；创造人工自然环境，如在建筑附近设置水面，利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等作用。（3）规划和体型设计合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。像蒙古包的圆形平面，圆锥形屋顶能有效地适应草原的恶劣气候，起到减少建筑的散热面积、抵抗风沙的效果；对于沿海湿热地区，引入自然通风对节能非常重要，在规划布局上，可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压，即使在无风时也能形成通风，在建筑体型设计上形成风洞，使自然风在其中回旋得到极好的通风效 果，达到节能的目的。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。。

二 单体的节能设计 单体的节能设计，是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计，以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等，来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件，以达到节能和改善室内微气候环境的效果。（一）建筑各部位的节能构造设计建筑各部位的节能构造设计，主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过对建筑各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗、梁柱等)的造型、结构、材料等方面加以进一步优化设计。具体有以下五个方面：1)屋顶的节能设计

屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分，也是建筑室内与外部空间能量发生交换，造成室内能量损失的主要部位之一。我们通常主要采取以下节能措施:采用坡屋顶；屋面设保温层；根据不同地区的要求，设置保温隔热屋面。2)楼板的节能设计

主要是利用其结构空间，以及对房间顶板的吊顶造型加以设计利用。如将循环水管布置预制楼板的中空孔中或现浇板面上，夏季可以利用冷水循环降低室内温度，冬季利用热水循环取暖。3)建筑墙体的节能设计

减少建筑材料生产运输过程中的能耗——就地取材，生产节约型材料。在建筑设计过程中，一方面要注重使用过程中的节能，另一方面还要考虑蕴含在建筑材料本身中的能源消耗量。在满足建筑的使用功能和结构安全的前提下，应尽可能地选用生产能耗低的建筑材料，回收利用率较高的建筑材料。在材料的选择上也应该尽量就地选材减少运输过程中的能耗和污染。对外墙进行保温，无论是外保温、内保温还是夹心保温，都能够使冷天外墙内表面温度提高，使室内气候环境有所改善。然而，采用外保温则效果更加良好，其原因是： 外保温可以避免产生热桥。在采用同样厚度的保温材料条件下，外保温要比内保温的热损失减少约1/5，从而节约了能耗。 在进行外保温后，由于内部的实体墙热容量大，室内能蓄存更多的热量，使诸如太阳光照或间歇采暖造成的室内温度变化缓慢，室内较为稳定，生活较为舒适：也使太阳辐射得热、人体散热、家用电器及炊事散热等因素产生的“自由热”得到较好的利用，有利于节能，而在夏季，外保温层能减少太阳辐射热的进入和室内高气温的综合影响，使外墙内表面温度和室内空气温度得以降低。可见外墙外保温有利于使建筑冬暖夏凉。

4)建筑门窗的节能设计

据统计资料，在我国既有的高耗能建中有40%的耗能是通过门窗散失的。因此，解决好门窗节能的问题相当重要。门窗的节能设计主要考虑以下几个方面: 控制建筑不同朝向的窗墙面积比，从而减少不利朝向外窗的能量损失。如在寒冷地区，尽量减少北向开窗面积可以有效减少建筑冬季能耗损失；设置各种形式的外遮阳；合理地组织门窗的通风换气，尽量采用自然通风，少用、不用空调通风；严寒、寒冷地区建筑的外门宜设门斗或采取其它减少冷风渗透的措施，其它地区建筑外门也应采取保温隔热节能措施；选择节能性能高的建筑门窗和幕墙：建筑门窗和建筑幕墙要改变消极保温隔热的单一节能观念，把节能和合理利用太阳能、地下热(水)能、风能结合起来，积极选择节能和用能(利用太阳能、冷能、风能、地热能)相结合的门窗及幕墙产品。5)建筑物围护结构细部的节能设计

细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要，应从以下各部位着手:热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施，热桥部位主要指建筑护结构中热量传递较快的钢筋混凝土梁、柱、架空楼板等部位；外墙出挑构件及附墙部件，如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；窗口外侧四周墙面应进行保温处理；门、窗框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵；门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙，宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封，避免不同材料界面开裂，影响门、窗的热工性能；采用全玻璃幕墙时，隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙，应填充保温材料。（二）建筑空间设计合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下，对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔)，以改善室内保温、通风、采光等微气候条件，达到节能目的。如在北方寒冷地区的住宅设计中，就经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧，形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”，从而达到节能及保证使用频率较多房间的舒适度的目的；在有采暖空调房间的建筑里，尽量将采暖空调房间集中布置，以避免在采暖空调房间与非采暖空调房间之间发生大面积的能量交换，造成大量能量浪费。

三 选用建筑节能材料合理选用建筑节能材料也是全面实现建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展，大量的新型高效材料会不断被研制出来并应用到建筑设计中去，更好地起到了节能作用。如新型保温材料、防水材料在墙体、屋面构造中的应用，达到了更好的保温防潮效果；新型隔热玻璃和框体材料在建筑外门窗中的应用，起到了更好的隔热降耗效果；采用可调节的铝材遮阳板，达到遮阳的目的。另一方面，要结合当地的实际情况，发掘出一些地方节能材料，更好地应用到建筑节能中去。结束语节约能源是我国的基本国策，建筑节能是国家节能工作的重要组成部分，我们要接见节能建筑的成功经验，加强国内的技术研发力度，引进先进的设计方法，使我国的建筑设计逐渐走节能化的可持续发展的道路。