浅谈大空间建筑外观的节能与设计分析

摘要:在建筑设计中， 建筑师应该秉承节能设计的理念， 根据建筑功能要求和当地的气候特征， 在总体规划和单体设计中，科学合理地确定建筑朝向、平面形状、空问布局、外观体形和间距，选用节能型建筑材料， 保证建筑外同护结构的保温隔热等热工性能及对建筑周围环境进行绿化设计， 最大限度地减少建筑物的能耗量， 以获得理想的节能效果。对建筑的体形、朝向和平面设计等方面进行分析，探讨不同建筑空间设计元素的变化规律及其对建筑节能的影响，从节能的角度提出炎热地区住宅建筑设计应重视的问题， 并有针对性地提出一些节能技术措施。

关键词:建筑；节能设计；节能措施设计分析

中图分类号：TU201.5文献标识码： A 文章编号：

一、建筑节能概述

建筑节能是指在建筑物的规划.设计.新建.改建和使用过程中，执行建筑节能标准，采用新型建筑材料和建筑节能新技术.新工艺等提高建筑围护结构的保温隔热性能和建筑物用能系统效率，在保证建筑物室内热环境质量的前提下，减少供热采暖的能耗，并与可再生能源利用.保护生态平衡和改善人居环境紧密结合。

二、建筑节能设计现状及原因

在我国，建筑能耗目前占国民经济总能耗的28%左右，且呈递增趋势，建筑能耗不仅影响国家能源供应，而且能源使用效率的高低还影响环境，因此开展建筑节能工作有巨大潜力。根据建筑功能要求和当地的气候参数，在总体规划和单体设计中，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、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，设计要有利于施工和维护，全面应用节能技术措施，最大限度减少建筑物能耗量，获得理想的节能效果。

（一）建筑朝向和平面形状

同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小，因此建筑物应尽量采用南北向。如对一个长宽比为4∶1的建筑物, 经测试表明：东西向比南北向的冷负荷约增加70%。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。因此,选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。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。因为外表面积越小，冷负荷越小，能耗越小。 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。而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。 体形系数的定义是建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值。对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高，研究表明，体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5%。因此,出于节能的考虑,在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。但如果出于造型和美观的要求需要采用较大的体形系数时,应尽量增加围护结构的热阻。

（二）建筑外观的节能材料与设计分析

1.门窗的节能技术措施

1.尽量减少门窗的面积 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，其中传热损失为 1/3。所以门窗是外维护结构节能的重点。所以在保证日照、采光、通风、观景条件下，尽量减少外门窗洞口的面积。

2.设置遮阳设施设置遮阳设施，考虑空调设备的位置。减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内，可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施。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。

3.提高门窗的气密性 有资料表明，房间换气次数由0.8h-1降到 0.5h-1。建筑物的耗冷可降低 8%左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。通过改进门窗产品结构（如加装密封条），提高门窗气密性。防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。

4.尽量使用新型保温节能门窗 采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗（塑钢门窗）可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光，但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%～30%，冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%～20%，因而控制窗墙比在30%～50%范围内时，窗玻璃尽量选特性玻璃，如吸热玻璃，反射玻璃，隔热遮光薄膜。

三、单体设计阶段节能设计

（一）合理的建筑体形

合理的建筑体形能够减少建筑物与外界的热量交换，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，对节能不利。因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是建筑设计中应当引起重视的问题。另外，建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少。

（二）平面设计阶段

充分考虑室内空间的合理性，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。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。

（三）立面设计阶段

立面设计讲究实用原则，尽可能减少外墙的凹凸面，改善住宅体形，使住宅建筑体形系数达标，以减少热量散逸，在满足日照、采光的前提下，要根据不同朝向控制窗墙比，目前广为流行的凸窗、转角窗、大面积幕墙窗、落地窗对节能是不利的。 在外墙立面选材方面，为了使建筑节能系统更合理并发挥节能投资效益，选择浅色饰面外墙，以反射太阳辐射，降低建筑能耗。

（四）屋面的节能

在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用复合泡沫板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法，就克服了常规作法的诸多缺点。这种复合泡沫板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品，不仅适用于具有平面的屋面，也可用于带有曲面的屋面，其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标，表观密度为110～150kg/m3;导热系数为0.04～0.06W/m・K;蓄热系数为0.90～0.11m・2K。抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m.n.Pa。这些指标充分体现了复合泡沫板密度较小，导热系数较低，而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。

四、利用太阳能

太阳能是绿色能源中最重要的能源，是取之不尽，用之不竭的天然能源。我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200h以上地区约占国土面积的2/3以上。据预测，在正常发展和生态驱动发展两种模式下，2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别达4.7%和10%。到2010年后，利用太阳能光伏发电和太阳能建筑等措施对C02减排开始有较明显作用，2020年以后效果更为显著。所以，太阳能的开发利用有巨大的潜力。

五、结束语

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，建筑节能是缓冲能源紧缺矛盾减轻环境污染促进经济持续发展的一项最直接最廉价的根本措施，也是我国可持续发展战略的重要组成，是一项复杂的系统工程。