建筑节能设计必要性及技术措施

建筑节能设计的必要性及技术措施探讨

摘要：目前，世界能源日渐短缺，而我国建筑行业能耗巨大，建筑节能已经成为我国未来经济实现可持续发展的一个重要课题。本文从国内外能耗情况对比及节能发展状况，提出了我国建筑行业的节能设计必要性，并重点介绍目前常用的技术措施和解决办法，以提供借鉴和参考。

关键词：建筑设计；能耗；建筑节能；技术措施

1、建筑节能设计的必要性

如今，在世界能源短缺的大环境下，建筑能耗巨大已经成为一个全球性的问题。建筑节能设计是改善和提高建筑节约能源、促进环境保护、减少温室气体排放量的重要措施之一。减轻大气污染；保护生态环境和提高建筑热环境的质量，可以缓解目前能源紧张的局面，推进社会经济发展。对于人口数量庞大且经济发展迅速的中家，建筑节能工作更显得意义重大。

2、建筑节能设计的技术措施

在建筑规划设计、建造和使用过程中，在满足室内环境舒适、卫生健康的条件下，采取有效的建筑节能技术，有利于实现建筑节能和环保共进的目标。日本近年来提出的“建筑的节能与环境共存设计”就是这一思想的体现。一般来说，实现建筑节能的技术途径为：尽量减少建筑内能源总需求量的同时，大力开发利用可再生的新能源，从而减少使用在建筑领域内容易引起污染的能源。

2.1减少建筑内的能源总需求量

建筑能耗即建筑使用能耗，包括家用电器、炊事、采暖、空调、热水供应等方面的能耗。其中，以空调和采暖能耗为主，占建筑总能耗的50%-70%。所以减少建筑内空调、采暖、照明能耗是减少建筑内能源需求的重要内容。而建筑师在建筑设计过程中，可通过各种设计手法来减低建筑对设备的依赖程度，达到减少能耗的效果。

2.1.1建筑规划与设计

首先是基地选址，建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上，为争取日照创造必要的条件。利用建筑楼群的合理布局，充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能，人的行为活动特点等，建立自然-人工生态平衡系统，创造良好的室内微气候，尽量减少对建筑设备的依赖。其次是合理设计建筑朝向，在规划条件允许的情况下，建筑的主要朝向应选择本地区最佳朝向，一般采用南北向或接近南北向。主要房间朝向南偏东15度至偏西15度范围，但不宜超出南偏东45度至偏西30度范围。经测试表明：对一个长宽比为1：4的建筑物，东西向比南北向的冷负荷约增加70%。为了组织好房间的自然通风，引风入室并能形成一定的风速，房屋朝向要力求接近夏季主导风向，并合理选择房间开口位置的面积，积极采取各种通风构造措施。第三是要控制体形系数，体形系数就是建筑物外表面积f与其所包围的体积v之比值，体形系数的大小对建筑能耗影响非常显著。研究表明：体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5%。合理的建筑形体设计是通过建筑各部件的结构设

计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时，可借助相关软件进行优化设计，如运用天正中的建筑日照及阴影模拟，辅助设计建筑朝向和居住区的道路、绿化、室外休闲空间。

2.1.2建筑围护结构的优化

建筑的围护结构包括：屋顶、外墙、地基、挑空楼板、外门窗及遮阳设施等。这些部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。据有关资料介绍，围护结构的传热系数每增大1w/m2·k，在其他条件不变的情况下，空调系统负荷增加近30%。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%-6%，而节能却可达20%-40%。所以改善建筑外围护结构的保温隔热性能是建筑节能的首要措施。

2.1.2.1门窗节能的技术措施，门窗是建筑能耗散失最薄弱的部位，面积约占建筑外围护结构面积的30%时，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3。所以门窗是外围护结构节能的重点。

首先要合理控制窗墙比，在满足日照通风以及节能规范要求的前提下，窗墙比越小，能耗损失就越小。

第二，要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可大大提高热工性能。为提高建筑门窗的保温性能，宜采用中空玻璃。当需要进一步提高保温性能时，可采用low-e中空玻璃，充惰性气体的low-e中空玻璃、两层或者多层中空玻璃等。门窗型材可采用木-金属复合型材、塑料型材、隔

热铝合金型材、隔热钢型材、玻璃钢型材等。

第三，要设置遮阳设施，尽量减少通过玻璃直接进入室内的太阳辐射。门窗遮阳产品可采用花格、外挡板、外百叶、外卷帘、玻璃内百叶等。窗户遮阳中，外部遮阳是效率最高的一种遮阳措施，外遮阳按遮阳构件安装位置及形式可分为水平式、垂直式、综合式、挡板式四种基本形式.水平式外遮阳宜布置在北回归线以北地区南向的窗口和北回归线以南地区的南向及北向窗口；垂直式外遮阳宜布置在北向、东北向、西北向的窗口；综合式外遮阳宜布置在从东南到西南向范围内的窗口；挡板式外遮阳宜布置在东、西向及其附近方向的窗口。

第四，门窗要有良好的密闭性能。门窗应具有良好的密闭性才能有效地防止热量传递，所以应按现行国家标准《建筑外窗气密性能分级及检测方法》严格控制好门窗的气密性能。

2.1.2.2外墙的节能技术措施

采用新型、环保、节能的自保温墙体。自保温墙体即是充分利用材料自身的特点而发展起来的一种环保、节能的新型外墙体系。构成墙体的材料不但有变废为宝、净化环境、减少污染的优点，还具有重量轻、强度高、抗震性能好、保温隔热性能好的特点；所砌筑的墙体可用于不同厚度的框架填充墙体，还可满足不同气候区建筑节能标准。如目前广泛使用的蒸压加气混凝土砌块，它在稳定传热条件下，1m厚的材料板，两侧表面温差为1度时，单位时间通过1平方米面积的传递热量为0.11-0.18w，仅为普通混凝土的1/6左右。

实践证明200mm厚的加气混凝土砌块的保温效果相当于490mm厚的粘土砖墙，隔热性能相当于240mm厚的普通砖墙。

改善外围护构件的保温性能，尽量避免热桥，同时采用新技术，加强外墙保温。如复合夹心保温墙体、外贴聚苯板保温墙体等。外表面对太阳辐射热吸收的强弱也是个值得关注的问题，表面吸收的太阳辐射热越多，墙面温度就越高，通过墙体进室内的热量也就越多，墙体采取浅色的外饰面（如浅色粉刷、涂料和面砖等）或绿化植物覆盖表面（如种植攀爬植物爬山虎、长春藤等）等措施，就可以反射或吸收相当大一部分的太阳辐射。

2.1.2.3屋顶采用保温材料

屋顶在整个外包面积中所占的比例不大，但对顶层房间而言，却是比例最大的围护结构，而且水平面的太阳辐射远远大于垂直墙面，屋顶保温隔热设计类似于外墙。屋面保温可采用板材、块材或整体喷聚氨酯保温层等。

隔离太阳辐射热，减少阳光直射，可采用浅色屋面，种植屋面等。种植屋面应根据地域、气候、建筑环境、建筑功能等条件，选择相适应的屋面构造形式。对屋面进行植被覆盖，既可遮阳又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用；还可采用架空屋面、蓄水屋面等节能措施。但应注意的是架空屋面宜在通风较好的建筑物上采用，不宜在寒冷地区采用；蓄水屋面不宜在寒冷地区、地震地区和振动较大的建筑物上采用。

2.1.2.4楼地面的节能技术措施