对民用建筑节能设计的讨论分析

摘要: 本文多面的阐述了建筑节能的优点和重要性，并根据夏热冬暖地区的气候特征，深层分析了采用何种措施用以实现民用建筑节能的目的，并展望了节能建筑的发展前景。

关键词: 民用建筑节能方法发展方向

作者：王一锋

所在单位：杭州九米建筑设计有限公司

一、 前言

随着世界高科技与快速经济的飞速发展，社会变化日新月异，在我国加入世贸，各行各业不断改革、创新的同时，其中作为国民经济重要收入和社会支柱产业之一的建筑业也面临新的挑战。社会经济和建筑业的发展伴随着能源消耗的增长和生存环境的恶化。随着人们对建筑要求的提高以及节能与环保意识的增强,建筑、能源和环境之间的矛盾也愈来愈激烈。建筑物作为一种最大的耐久产品,一旦建成就很难改造,建筑物的寿命一般在30～80年,建筑物的节能改造难度十分大,对于我国广大地区的建筑节能不只是依靠墙体保温等补救措施就可以解决的,它需要从建筑设计开始就考虑建筑节能问题。笔者作为一名建筑设计人员，累积了多年工作实践经验，对我国的夏热冬暖地区的节能建筑设计有以下几点体会，可供同行们共同探讨与交流。我国的夏热冬暖地区主要包括广东大部、广西大部、福建南部等地区。这些地区也是中国建筑与住宅产业发展最快的区域之一，同时也是建筑能耗最多的地区之一。因此，开展对夏热冬暖地区建筑的节能研究有非常重要的意义。

二 、民用建筑的能耗构成解析

夏热冬暖地区居住建筑的建筑热工和空调暖通设计必须采取节能措施，在保证室内热舒适环境的前提下，将空调和采暖能耗控制在规定的范围内。以广东为例，广东处于夏热冬暖地区南区，常年平均温度较高，夏季太阳总辐射热量大，一年中日平均温度2 5 ℃以上的天数为1 6 4 天。冬季气候暖和，最冷月平均温度均在1 0 ℃以上。根据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》，夏热冬暖地区南区的建筑节能设计应考虑夏季空调，可不考虑冬季采暖。因此广东地区住宅建筑节能的重点是夏季防热及空调降温。

住宅建筑受夏季室内外因素影响，首先是太阳辐射热量通过窗户进入室内，同时被外墙和屋顶吸收传入室内，以及因室内外温差通过围护结构进行传热，这是导致室内温度过高的主要原因。其次是通过门窗缝隙的空气热渗透，以及建筑内部如家电、照明等。除部分热量被内部围护结构所吸收和暂时贮存外，大部分仍留在室内，造成室内过热，构成空调负荷。

三 民用建筑进行节能设计的主要方法

节能建筑是可持续发展概念的具体体现，也是世界的建筑设计大潮流，同时又是建筑科学技术一个新的增长点。设计、建造使用节能建筑有利于国民经济持续、快速、健康发展，保护生态环境。同时建筑节能促使建筑物护结构形式的变化、采暖调控系统的技术进步和建筑构件产品、建筑机构的变化。综合国内外的研究成果，建筑节能设计主要通过以下几个主要措施来实现：

（ 一） 、适当的规划

在总体规划过程中，应根据住宅的功能要求和当地的气候条件，合理确定住宅的朝向、平面形状、空间布局、间距等。夏热冬暖地区建筑主体朝向应尽量采用南北向或接近南北向， 以减少太阳辐射的影响；利用建筑体形、高度、间距及建筑开口与夏季主导风的关系，组织小区气流；利用绿化，调节改善气温，调节碳氧平衡，减弱温室效应。

（ 二） 、提升围护结构的热工性能

我国现有居住建筑围护结构的热工性能普遍较低，直接影响了室内热舒适度。广州夏季用电高峰时建筑能耗占全市总用电量的4 0 ％，其中空调用电量占6 0 ％左右，照明占3 0 ％左右。而我们通过计算机模拟分析得知，通过外窗进入室内的热量( 包括温差传热和辐射得热) ，占室内总得热量的绝大部分，成为影响夏季空调负荷的主要因素。所以，提高外窗热工性能是提高整个建筑围护结构热工性能的捷径。现代住宅建筑因为夏季自然通风的需要，以及居住者普遍希望室内空间通透明亮、视野开阔以及追求建筑的外观效果，大多采用近乎密闭式的大玻璃窗、落地玻璃( 阳台) 门，却极少考虑遮阳和通风措施。这与节能就产生了矛盾，因此相应的设计标准及规范对外窗的设计作了具体规定。

1 、外窗的面积不应过大。各朝向窗墙面积比应符合下列规定：北向不大于0.45；东、西向不应大于0 . 3 0 ；南向不应大于0 . 5 0 。当设计建筑的外窗不符合上述规定时，其空调采暖年耗电指数( 或耗电量) 不应超过参照建筑的空调采暖年耗电指数(或耗电量)。

2 、不同朝向的不同窗墙面积比的外窗传热系数也有相应的具体规定。

3 、窗户的遮阳也是减少太阳辐射的有效措施之一，尤其是在向阳面和东西朝向最为有效。外遮阳是指户外遮阳百叶，其可阻挡大部分的太阳辐射热，最大值可达到8 5 % ，同时辐射热的散发方式是散发给室外空气；而内遮阳即一般所指的织物窗帘和铝制百叶卷帘，其可阻挡的太阳辐射热最大值仅为1 7 % ，同时辐射热的散发方式是散发给室内。所以遮阳设施的形式、材料和构造的选择要合适。在考虑夏热冬暖地区住宅建筑的外墙热工时，除传热系数K 值外，还要考虑抵抗温度波和热流波在围护结构中传递能力的热惰性指标D 值。外墙在夏季经常受到不稳定波的作用，当D 值降低时。室内温度的波辐较大。如K 值满足要求，但D 值不满足要求时，应进行隔热设计要求的验算，以保证围护结构的热稳定__性。围护结构的传热系数与选用的材料和构造有关。选择围护结构的传热系数K 值时，应符合经济的原则，因为K 值减少与能耗指标的降低。并非是呈线性规律变化，因此要考虑降低K 值所增加的建筑造价和节能投资的收益。

（ 三） 、建筑内部温度调节的节能设计

夏热冬暖地区南区的住宅建筑，在夏季的炎热季节，当自然通风条件下，采取了各种降温措施，室内热环境质量已有很大改善，构成空调负荷的室内得热，当有明显降低，如仍不能满足要求时，则应采取空调降温措施加以补充。空调降温因其能耗量大，因而是夏热冬暖地区南区住宅建筑节能的重点。在夏季，为了满足室内舒适条件常采取空调方式，但是高能耗、高污染，未来城市环境要求“免空调”的制凉方式，也就是建筑要回归自然。良好的建筑通风对于建筑、人和环境都有较大的作用：热舒适作用，空气对流可以有效的带走室内的热量，并且是降低室内空气湿度的自然方式；空气品质的提高，由于建筑围护结构材料、室内装修材料其成分或溶剂中含有相当的有害物，而且人体及日常生活也会影响室内的空气品质，所以良好的建筑通风可以更新室内空气、带走有害物；最后，它所带来的节能效果是很明显的。现在的通风节能技术主要有地下风凉应用、烟囱效应应用和风洞效应应用。

（ 四） 绿色节能建筑材料的发展方向

建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。国内目前通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能。这种方法虽然可以达到一定的效果，但各种高效保温材料价格不菲，而且其生产加工过程也会大量消耗各种能源。因此，建筑节能不应当只着眼于建筑建成后在使用过程中的能耗，还应当从整体系统的观念出发，关注建筑全寿命周期的能源消耗。从这个角度出发，建筑材料就不但要有出色的保温隔热性能，其加工生产过程也应当简单易行，节省能源。另外，创造性地用新型建材往往可以变废为宝，减少污染和能源浪费，从而达到一举多得的效果。

四. 结束语

评价夏热冬暖地区民用建筑节能的最终效果是建筑物耗冷量指标和年耗电量指标：它综合反映了建筑隔热设计和围护结构的热工性能的优劣，是衡量建筑物节能水平的重要指标。因此住宅节能设计的重点应该放在建筑维护结构节能和建筑设备使用节能方面，从而达到提高建筑舒适性和节能的目标。