建筑节能设计(1)

建筑节能设计

建设节能型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规也相继出台，建筑节能设计已成为今后建筑设计的重要组成部分。纵观当前的设计市场，结合自身以往设计的经验教训，作者认为有一些问题与建筑节能有密切关系，但又容易在设计中被忽视。当前，我国正积极倡导节约能源，可持续发展。它们涉及到建筑规划、建筑通风、建筑外遮阳和建筑热桥四个方面，对这些问题实行深入探讨有着重要的现实意义，所以本文将就这四个方面逐一实行论述：

1规划与节能设计

在以往的规划设计中，设计人考虑的往往是容积率、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，节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视，从而产生了很多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。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。其中，规划节能对于居住建筑尤为重要。

影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动（即风流）。所以，通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此，建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先，建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向（我国绝大多数地区以南北向或接近南北向布局为宜），利于自然通风，提升居住的舒适度。同时，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，能够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增大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提升，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

意以下几点：①居住区规划应确保“风道”的畅通，建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置，使空气流通。②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（见图1），确保居住区内建筑对自然风的共享性，同时也使北面高大的建筑成为人工的风障，这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭，较好地适合气候的变化1。③减少采用封闭式建筑组合，平面组合成“ U'型的居住建筑组团，开口应尽可能朝向夏季主导风向，保证“U‘型内部建筑的空气流通。④在规划阶段充分利用计算机实行三维模型的日照模拟运算，在满足采光、日照、防火等要求下，利用建筑物的自遮挡和建筑群间的相互遮挡，减少太阳辐射对居住建筑的影响。

2建筑单体的通风与节能设计

建筑市场中，住宅开发商为了达到土地最大利用率的目的，往往要求建筑师按容积率的最高值实行设计，甚至超值设计，这样导致很多新建住宅多为一梯六户、一梯八户，甚至一梯十户以上都有。这种住宅单体平面在实际使用中通风将十分不利，特别是在夏季，室内积聚的热量难以散失，必须采用人工通风或空调降温，大大增加了建筑使用的能耗。而且当前的很多住宅设计，建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑——采光面积大，可开启窗户面积小，这样的设计不但对隔热不好，对通风就更加不利。这都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。所以，一定要做好建筑单体的通风设计，而且要从平面和剖面两方面考虑。

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实行考虑。建筑的进深应有效控制，避免建筑体型过于

臃肿。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有，才能因为正负风压的作用而形成空气的流动。研究表明，空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。所以，单方面增大进风口或出风口面积，并不能对室内气流平均速度有太大影响，而为了增强室内穿堂风的效果，必须同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流

场，提升人体舒适度。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，但因为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。所以，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升通风面积的形式，窗户开启的角度和位置要慎重考虑，科学设计，将室内空气主流场控制在房间剖面的主要使用高度。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。如一个房间只能单侧墙开窗时，可考虑在此墙上相距一定距离开设两个窗户，两窗之间设置垂直挡风板（见图2）。当主导风在水平方向上与该挡风板夹角较大时（60o〜90o）,在挡板的两侧就会形成明显正负风压区，气流就会从第一个迎风窗进入而从另一窗户流出，实现单侧开窗的通风2。所以，此做法较为适合在房间朝向与当地主导风向夹角较大时采用。

除了平面设计时应对通风重点考虑之外，建筑剖面的通风设计其实也十分重要，一般应注意以下两点：其一，进出风口的高低决定了室内空气流动的方向，对人体的舒适度影响较大。所以，一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度。如办公室，通风高度应设在人坐姿的头部位置；住宅内的通风高度控制可按不同功能要求确定，起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考，厨房应以站姿为参考，卧室能够卧姿为参考。窗台的高度应按实际通风要求实行相对应调整，才能获得较为理想的通风效果。其二，使用文丘里管原理，在建筑物剖面的上部设置出风口，使平面面积较大的建筑物也有良好的通风效果。具体做法可在大进深的建筑物中部设置若干贯通的垂直空间，此空间应高于建筑物屋面，并设置相对应数量的出风口，因为太阳辐射的加热作用使该空间形成烟囱效应，促动气流上升，实现热压通风散热，这就是所谓的“太阳能烟囱”。建筑内部设置了“太阳能烟囱”，可实现无风状态的自然通风，室内温度得到了有效的降低，换气次数得到了明显的增加3，在节能方面有很好的成效（见图3）。该技术已被日本的文教建筑广泛采用，在我国积极倡导节能的大形势下，很值得我们借鉴。

3建筑外遮阳的使用与节能设计