现代建筑节能设计的策略分析

现代建筑节能设计的策略分析

摘要：伴随着我国经济近些年的迅猛发展和城市化进程的加快，城市中大量的建筑拔地而起，包括居住建筑，办公建筑以及商业建筑等。建筑业的发展是城市化进程的主要表现。当然，建筑的发展不仅仅是数量上的增多，高度的增加，更重要的是建筑本身对于能耗的节约及控制。从目前对于建筑节能所采用的普遍方法而言，当前建筑节能设计主要集中在建筑外维护结构热工性能的创新及城市供热管网热效率方面，但就建筑体型系数，建筑高度以及建筑朝向对于建筑能耗影响的分析研究相对较少，本文对于建筑节能设计的研究将从建筑外围护结构，建筑体型系数及建筑的朝向等几方面分析考虑。

关键词：建筑节能；节能设计；策略；分析

1国外居住建筑节能设计概况

欧美等发达国家在经历了第一次全球能源危机后，特别是作为石油进口国，在这次能源危机中经济蒙受了巨大的打击，这次事件后发达国家纷纷对节能能耗作出反应，特别是对于能源消耗比重较大的建筑更是尤为重视。一方面从经济政策上加以限制及引导，另一方面从法律法规上对建筑节能设计进行规范。

1.1美国居住建筑节能概况

美国对于建筑节能设计主要是从两方面着手，一是即通过提高建筑围护结构的热工性能、门窗的气密性等。对于自然能源的利用包括风能、太阳能、自然采光热能等措施来降低采暖和空调的能耗；二是提高建筑物内设备的能源效率，采用智能化电气设备减少不必要的能源浪费。主要措施有：将自然光的能量通过先进设备转化成电能，储存并利用。美国还颁布“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”，在利用太阳能方面，由国会通过一项对太阳能系统研发减税的优惠方案。上世纪90年代处，太阳能在美国的发展极为迅速，无论是对太阳能建筑的研究、材料和房屋部件结构的产品应用，都已形成完整的建筑产业化体系。

1.2日本居住建筑节能概况

日本在建筑业中实施的节能途径有以下方面：一是提高建筑外围护结构的保温性能及建筑内电器设备的使用效率；二是积极开发新能源。进入二十一世纪，日本又提出了“建筑的节能与环境共存设计”概念，即倡导延长建筑寿命使用高科技环保建筑材料，使用清洁能源以及能源再循环设备等。

2国内建筑节能设计的一般规定

目前国内的居住建筑设计对于建筑热工设计的一般规定是在建筑总平面设计及单体建筑设计上应考虑利用冬季日照，夏季自然通风及太阳能等可再生能源。十二层及以下的住宅建筑必须采用太阳能光热系统，并与建筑进行一体化设计。其次建筑物的朝向以为南北或接近南北向，其应避开冬季主导风向。同时建筑物不宜设有三面外墙的房间，同一房间不宜有两个及两个以上不同朝向的外窗。

3目前常见的建筑节能设计计算方法

3.1按照规定性指标进行设计

按照规定性指标进行设计是指在建筑设计的初期方案设计阶段根据建筑的层高来控制建筑相应层高建筑体型系数（S）的限值。例如一栋建筑是9~13层，其建筑的体型系数（S）限值是0.30。同时在设计阶段应考虑建筑物不同朝向的窗

墙面积比限值。例如建筑的南立面，其窗墙面积比的基本限值是0.50最大限制是0.60同样在围护结构的热工设计上也应满足相应的设计规范标准。

3.2按照性能性指标进行设计

按照性能性指标进行设计是指在满足建筑热环境性能指标和能耗指标的前提下，设计人员可根据甲方要求自行确定建筑的形体特征和建筑围护结构热工性能的具体参数设置。按规定性指标进行设计时设计人员可以根据现有的设计规范。例如建筑的体型系数，窗墙面积比，围护结构的传热系数以及供暖，通风和空气调节节能设计等进行设计。两种设计方式既有利也有弊。按性能性指标设计需要对建筑进行能耗分析,进而评价是否节能,能耗计算方法和节能评价方法成为选择这种设计方法的关键。目前建筑节能评价通常采用比较建筑节能设计标准和相关节能标准指标值的方法,建筑节能计算报告书则通过相应的能耗分析软件得出。例如目前常用的建筑节能软件，天正节能以及PKPM等。若建筑节能报告书中出现所设计的建筑在哪一方面并不符合相应的节能规范要求,则需要设计人员通过在节能软件里建筑的一些参数进行调整以及对设计方案进行反复修改,直到最终相关数值符合相关规范。

由此可见,按性能性指标进行节能设计存在一下弊端:

a、对于节能软件的依赖性，而目前得到权威机构确认的能耗分析软件数量不多且推广程度不大。

b、设计人员通过调整软件中的参数设置,为的是通过硬性的节能规范指标,盲目增加例如外挤塑聚苯板的厚度或是增加中空LOW-E玻璃使得建筑能够通过节能计算书要求。而不是通过改变建筑平面和立面设计。表面上看建筑通过了节能计算计算要求符合当地对建筑节能要求的指标。但是因此付出的代价就是额外增加的建筑材料消耗，所以具有一定的被动性，同时也是因人而异,有悖于节能设计的科学性。

所以在建筑节能设计过程中应结合以上两种节能设计方法进行设计计算。同时应充分根据建筑所在的地理位置及环境优势充分的利用自然光照。

4目前建筑节能设计特别是建筑围护结构设计的现状

4.1 国内建筑外墙保温的应用

上世纪九十年代初，我国建筑处于刚刚起步阶段。其外墙保温主要采用粘贴易燃发泡材料薄抹灰保温层技术。那时，外墙就好比披上了一件“保温被”，虽然具有一定的保温性能，但是存在相应的隐患，如防火性，耐久性差，以及材料厚度不宜施工和无法适应复杂的建筑结构等。随着时间的推移，出现了新型的外墙保温材料如利用长江淤泥，粉煤灰，木屑和煤饼渣等可利用的固体资源，研发了轻骨料砼复合保温板，淤泥烧结保温砖，轻质保温砂浆等保温材料。这些新型保温材料第一具有防火性能好其本身为不燃体，混凝土复合保温墙体经国家消防装备质量监督检验中心监测，其耐火极限为3小时。第二耐候性，和耐久性好能与建筑具有同样的使用寿命，在建筑设计使用年限（50-100）年内，由于没有建筑墙体保温层的维修，更换的后顾之忧，可以减少大量的人力物力财力的。由于可以避免保温层的维修，更换同时也减少对于环境的污染以及对墙体的二次破坏。第三易施工，易监控可采用传统的施工方法，同时可以缩短工期。

4.2 国外建筑外墙保温的应用

目前，国内外大部分建筑的外墙都已采用各种形式的外墙保温。上世纪五十年代至六十年代期间，欧洲有关的建筑节能保温技术被引进了美国，引进之初，美国根据当地的温带大陆性气候特点和当地建筑体系特点适当的对建筑保温体系