建筑节能设计的探讨

1、建筑节能设计的探讨摘 要：随着社会经济的发展， 近几年来建筑耗能也随着建筑总量的不断攀升及 居住舒适度的提高呈急剧上升趋势。 建筑节能是国家发展的基本国策之一， 因此， 作为建筑设计人员任重而道远。 本文根据笔者多年的设计经验， 对房屋建筑节能 设计的应用及实现进行探讨，供同行参考。关键词： 建筑；节能设计 中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号： 随着城市建设的高速发展，国内建筑产业已经成为国民经济的三大支柱产 业之一， 然而建筑节能的水平却远远落后， 建筑能耗逐年大幅度上升， 已达全社 会能源消耗量的 32，加上每年房屋建筑材料生产能耗 13，建筑总能耗已达全 国能源总消

2、耗量的45%。我国现有建筑面积为400多亿m2绝大部分为高能耗建 筑，且每年新建建筑近20亿m2其中95%以上仍是高能耗建筑。如果延续低水 平的节能标准设计， 将留下很重的能耗负担和治理困难。 庞大的建筑能耗， 已经 成为国民经济的巨大负担，建筑行业全面节能势在必行。二、 建筑设计中建筑节能的途径（1）房屋各部位的绝热 屋顶的绝热 :一般采用屋顶外侧绝热方式。为了防止“烘烤”现象 ,可以 设法通风换气。同时还应正确选用绝热材料。 墙壁的绝热 : 一般宜采用墙壁外侧绝热方式。 外侧的绝热层要有相当大的 传热热阻。同时应处理好防止内部结露的问题。 地面的绝热 : 地面与普通地板相比 , 冬季的热损

3、失较少 , 这从节能的角度 来看是有利的 , 但考虑到南方又湿又热的气候因素 , 对地面进行全面绝热还是必 要的。一般可采用内侧绝热的方式 , 但是, 为了防止土中湿气侵入室内 ,可加设防 潮层。 门窗的绝热 : 窗的结构形式常采用以下 3种方法: 利用双层窗玻璃 , 在寒冷地区可以设置三层窗。 利用能反射红外线的玻璃或利用贴有能反射红外线的 合成树脂薄膜的玻璃。利用上述二者的复合形式。同时应合理选择窗内材料，在既需采暖又需制冷的地区 , 原则上宜选用以吸热玻璃、热反射玻璃为原料制成 的中空玻璃。同时也应指出 ,在我国目前的经济条件下 ,应努力发展和推广在普通 玻璃上贴隔热膜的做法 , 以代替

4、节能玻璃的使用。 在密封材料上， 应改变目前在 同一密封部位仅采用单一材料进行密封的做法 ,应采用在性能上互为补充的多种 密封材料在同一部位进行密封 , 则接缝具有更好的综合性能。并应逐步推广采用 三级密封方式。（2）采暖的节能途径在建筑设计中 , 主要从以下 5个方面来考虑： 在建筑设计中 , 充分利用各种可能条件促进辐射热进入室内。 在建筑设计中从表面的辐射、开口部位的辐射和部位内的辐射诸方面的 条件来抑制辐射热的损失。 在建筑设计中可以分别从减小温度差、导热面积、导热系数或增加材料 厚度（ 材质相同时 ） 诸方面来抑制导热损失。 在建筑设计中 ,可以分别从风势、 开口部位和缝隙以及冷风的

5、性状诸方面来抑制对流热损失。 在建筑设计中 , 通过建筑造型和材料的选择达到蓄热效果的充分利用。（3）制冷的节能途径设计时制冷的节能途径主要从以下 6个方面来考虑： 设计时考虑障碍物的存在、太阳照射的方向性、开口部位的处理以及反 射和再辐射诸因素来抑制辐射热进入室内。 设计时要采取必要措施防止地面产生反射和二次辐射以达到抑制导热传 热进入室内。 采取措施抑制对流热进入室内。 可将采暖时抑制热从室内散失的方法完全颠倒过程使用, 从而促进辐射热从室内散失。 可以利用采暖时抑制导热散失完全相反的方法来促进导热散热。 利用自然通风、在建筑物最高处设置排气孔以及人造风等措施促进对流 散热。（4）照明的节

6、能照明节能的要点 , 在于不使用照明设备 ,或者使用很少的能耗 , 得到需要的 照度及其均匀的照度分布状态 , 总之,要求得到合理的采光和照明。 其节能途径有 如下几种： 设计时提高所有建筑部位 （包括开口部位在内 ）及室内的所有物体的光反 射系数, 可以有效地控制光的损失。也可以把所有扩散性的反射面都作成白色而 使照度均匀分布。 设计时 , 注意建筑部位的朝向 ,以便能够接受到日照 , 充分利用太阳照射 和天空光。 在途中有反射时 , 要考虑到反射面的面积和反射系数以及反射方向等 条件。 另外, 利用天窗、 照亮室内顶棚、扩散照在窗上的阳光、 利用上层的光 亮也是照明节能的途径。 采用高效率

7、光源 , 提高照明设备的效率。根据不同亮度的要求 ,可以采用 整体照明和局部照明结合的方法。二、住宅建筑中节能设计的应用（1）建筑平面设计中的节能设计建筑平面设计包括形状、 建筑长度、 宽度、 幢深与平面布局等方面的设计。 建筑平面形状中节能的设计建筑设计时 , 从节能的角度考虑 , 原则上应使围护结构的总面积越小越好。 这是因为：在相同的建筑体积V下，由于围护结构的总面积不同，热耗相差很大。 设计时应注意使围护结构面积 A与建筑体积V之比为最小。 建筑长度中节能的设计 住宅建筑的长度与建筑热耗间有一定的比例关系。 根据有关资料表明 ： 增加住宅建筑的长度可以节能。长度小于100m,能量增加较

8、大。例如，从100m减少至 50m,能耗增加8% 10%,从100m减少至25m,对于5层住宅,能耗增加25%,9 层住宅，能耗增加17%- 21%。 建筑宽度中节能的设计根据有关资料表明 ：增加建筑宽度可以节能。对于 9层住宅建筑 , 宽度由 11m增加到14m,能耗可减少6%- 7%,若增大到1516m,能耗可减少12%- 14% 建筑幢深中节能的设计建筑幢深即建筑物沿纵向轴线方向的总尺寸。 对于单幢建筑物来说 , 当其层 数相同而幢深不同时 ,随幢深的加大,建筑的传热耗热指标明显降低。 有资料表明: 建筑面积为1000m2,幢深由9m加大到12m时，其单位面积耗热（W/m2）由41.2W

9、/m2 降低到36.85W/m2,这表明加大幢深具有显著的节能效果。 建筑平面布局中节能设计 建筑平面布局不仅对建筑的合理使用及提高室内热舒适度有着决定性的影 响, 对于建筑节能亦有很大作用。主要从以下两方面考虑 : 热环境的合理分区 : 由于人们对不同房间的使用要求及在其中的活动状况各不相同 , 因而,人们对不 同房间室内热环境的需求也各异。在设计中 , 可根据不同热环境的需求而合理分 区,即将热环境质量要求相近的房间相对集中布置 ,这样做,既有利于对不同区域 分别控制 ,又可将对热环境质量要求较高 （或较低）的房间集中设置于平面中温度 相对较高（或较低）的区域,从而取得最大限度利用日辐射

10、,保持室内具有较高温 度,同时减少供热能耗的效果。温度阻尼区的设置：为了保证主要使用房间（或热环境质量要求较高的分区 ）的室内热环境 ,可在该热环境区与温度很低的室外 空间之间 , 结合使用情况 , 设置各式各样的温度阻尼区 , 这些阻尼区就象是一道 “热闸”，不但可使房间外墙的传热损失减少 40% 50%而且大大减少了房间的 冷风渗透 , 从而减少了建筑的渗透热损失。设于南向的温度阻尼区可当作附加日 光间来使用 , 是冬季减少耗热的一个有效措施。（2）建筑体型设计中节能设计从节能的角度讲 , 合理的设计应基于以下原理 , 即应使南墙面吸收的辐射热 量为最大, 且尽可能地大于其向外散失的热量

11、,以将这部分热量用于补偿建筑的 净负荷。基于这一思想 , 在考虑建筑体型对节能的影响时 , 主要应对下述一些因素 有所把握。 控制体型系数 ：体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积 （不计地 面）与其所包围的建筑体积之比。 体型系数越大 ,说明单位建筑空间所分担的热散 失面积越大 , 能耗就越多。有研究资料表明 , 体型系数每增大 0.01, 耗热量指标约 增加 2.5%。一般宜控制在 0.30 以下。 控制表面面积系数 ：从获取更多的日照辐射 ,降低能耗的观点来看 ,表面面 积系数越小越好。 从节能意义上来说 , 长轴朝向东西的长方形体型最好 , 正方形 次之, 而长轴朝向南北方向的长方

12、形体型的建筑节能效果最差。 考虑日辐射得热量 , 选择适当的长宽比 ： 对正南朝向来说 , 一般是长宽比愈 大得热也愈多。但须注意 , 随着朝向的变化 , 其得热量会逐渐减少。当偏角达到 67°时,各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。 而当偏角为90°时,则长宽比 越大, 得热越少。 最低耗能体型的选择 ： 所谓最低耗能体型 , 是指建筑的各方面尺寸与其有 效传热系数相对应的最佳节能体型。一般来讲 ,当各面的平均有效传热系数不同 时, 传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型 ; 而当各面的 平均传热系数相同时 , 体型系数最小的体型是最佳体型。（3）建筑规划

13、设计中节能设计 建筑朝向与节能的关系 ： 建筑物的朝向对于建筑节能有很大的影响。 例如, 同是长方形建筑物 ,当其为南北向时 ,耗热较少。而且,在面积相同的情况下 ,主朝 向的面积越大 , 这种倾向越明显。 建筑间距与节能的关系 ：从节能角度考虑 ,要求建筑物南墙面的太阳辐射面积在整个采暖季中不要因被其他建筑遮挡（即处于其他建筑的阴影区内 ）而减少。为此, 就需要研究建筑物各瞬时的阴影长度。 瞬时阴影长度是随时间而变的 ,它主要取决于建筑间距。 建筑密度与节能的关系 :在城市用地十分紧张的形势下 , 严格按节能要求 决定较大建筑间距从而建造低密的城市建筑群是很不现实的。 为此必须研究建 筑节能

14、与合理的提高建筑密度问题。 从保证节能效益的前提来提高建筑密度。 其最直接、 最有效的方法 , 莫过于适当缩短南墙面的日照时间。 除缩短南墙日照 时间外, 在建筑的单体设计中 ,还可以采用退层处理、 降低层高等方法 ,也可有效 缩小建筑间距 , 对于提高建筑密度 ,具有重要意义。（4）建筑设计中窗的节能设计 窗墙比、 玻璃层数及朝向对节能的影响 :有资料表明 :南向窗户的窗墙比 增加时 , 单层窗节能率下降 ,而双层钢窗却上升这说明南向双层窗的辐射得热量 大于窗的热耗而使南向窗成为得热构件。 东向和北向的单层窗节能率随窗墙比增 加而下降 ,而双层窗也随窗墙比的增加而略有增加。 同时还应注意 ,

15、 窗户成为得热 或耗热构件 , 还与建筑所在地区气可使室内的日辐射得热量大于窗的热耗损失 量而成为得热构件 ,而在长春 ,既使采用双层窗也依然是耗热构件。 附加物对窗节能效果的影响 : 保温窗帘和保温板对减少夜间窗的热耗起着 重要的作用。住宅的阳台在冬季对窗接受太阳辐射有一定的遮挡 , 遮挡的程度取 决于阳台的挑出长度和朝向。南向阳台挑出长度大于 0.5m 之后, 节能率是下降 的, 而东向阳台的挑出长度则对节能率影响不大。 不同气候区窗的设计 :进行窗的设计 ,应根据地区的不同 ,选择层数不同的 窗户构件 ,使其在本地区尽可能成为得热构件。 在窗墙比的选择上 , 应区别不同的 朝向。对南向窗户 , 在选择合适层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增 加窗户面积 , 充分利用太阳辐射热 ;而对其他朝向的窗户 , 应在满足居室采光环境 质量要求的条件下适当减少开窗面积以降低热耗。 改进窗户热工性能的措施：有以下几方面：加强窗户的气密性：除了采用 气密条, 提高外窗气密水平外 ,还应提高窗用型材的规格尺寸、 准确度、尺寸稳定 性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量 , 减少开启缝的宽度达到减少 空气渗透的目的。改善镶嵌部分的保温能力：其主要方法是设法增加其空间层 数和提高镶嵌材料对红外线的反射能力以改善其保温性能。 加强窗框部分的保 温措施 ： 其主要方法是对窗框进行断热处理