建筑设计与建筑节能的探讨

浅谈建筑设计与建筑节能的探讨
摘要：在“低碳”经济发展的趋势下，建筑节能已成为建筑发展的新方向。

本文立足于设计的角度，从规划设计、结构设计以及与新能源结合使用三个方面综合考虑，提出了建筑节能的技术思路和应用。

关键词：建筑设计；建筑节能；应用
abstract: in the “low carbon” under the trend of economic development, building energy saving has become the new development direction of building. this paper is based on the design point of view, from the planning design, structure design and new energy combined with comprehensive consideration of three aspects, put forward the method and application of building energy-saving.
key words: architectural design; building energy efficiency; application
中图分类号：tu2 文献标识码：a 文章编号：
随着经济和城镇化的快速发展，建筑耗能过快增长的问题逐渐暴露出来，在2012年8月7日召开的“可持续发展与能源效率媒体论坛”上中国工程院院士、清华大学建筑学院副院长江忆就曾指出：“2000年到2010年建筑面积从277亿平方米增长到453亿平方米，全国建筑总能耗从2.89亿吨标准煤，增长到6.77亿吨标准煤，而我国建筑用能的上限仅为10亿吨标准煤。

”因此，设计、建设节能
型建筑将是未来建筑的一个趋势，也是城镇化建设的一个重点，本文基于此背景下，对建筑规划设计中节能应用、结构设计中节能应用、以及与新能源结合三方面进行了探讨。

1 建筑节能在规划设计中的应用
在规划设计时应从朝向、日照、主导风向、楼间距等因素考虑节能设计的应用。

比如：
我国所处位置受太阳高度角和方位角变化规律的影响，朝南向可在夏季减少太阳辐射，冬季增加太阳辐射，同时朝南向也利于夏季形成穿堂风，冬季避开西北风，因此在规划设计时，尽量将客厅、主卧室等住户长期活动的空间设置朝南位置，以节约空调和采暖的消耗。

将厨房、卫生间、楼梯或者电梯设计成朝北向，遮挡日照直接照射，避免冬季西北风灌入。

我国冬季的主导风向是西北风，在总平面设计时尽量将门窗洞口避开迎风面，以减少冷风对建筑结构的渗透。

特别是在严寒和寒冷的地区，在规划设计时更应该考虑避开冬季的主导风向，同时也要考虑多利用日照。

住宅小区楼间距应在满足规范的日照间距的基础上适当的增加，这样有利于小区内空气流通，降低建筑能耗。

2 建筑节能在结构设计中的应用
2.1 外墙节能设计
墙体是围护结构的主体也是建筑的主要组成部分，承担着室内外热交换的作用。

建筑节能的中的30%都是通过墙体保温隔热性能实现的。

据分析，节能外墙与普通外墙室内温度差为4℃-6℃，所以
在建筑节能的设计中外墙是绝对不能忽略的因素之一。

外墙具备承重、安全围护以及保温隔热等功能，其中在考虑节能方面时，要选择使用保温隔热性能较好的墙体材料进行施工。

目前在工程中常常使用的墙体材料是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以
及复合墙体。

其中复合墙体使用的绝热材料主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙稀、加气混凝土等，复合墙体宜选用外墙外保温，即采用连续外包的方式，在主体墙结构外层粘接一层保温材料，并在保温材料外侧用玻璃纤维网加强并涂刷粘结胶浆，隔断其热桥作用的混凝土梁或者柱起到“断桥”的作用，从而降低耗能。

由于此方法的效果明显高于内保温，随着建筑节能技术的不断完发展，外墙外保温将成为建筑保温节能形式的领导技术。

除此之外，建筑物的体形系数也是墙体中出于节能考虑的因素之一。

《民用建筑节能设计标准》中对体形系数的定义是：“建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。

”因此减少建筑物体形系数，就是减少建筑物的表面积，减少外围维护结构面积，就做到了节能，换句话说体形系数越小，建筑物的节能就越有利。

一般来说，体积大、体形简单的建筑以及多层和高层建筑，体形系数较小，对节能较为有利。

在设计时也常常将体形系数控制在0.3以内。

从热传递方面分析，由于建筑物实墙的阳角内层散热面大，且交角处多半设置有热桥作用的框架柱或者构造柱，因此，该处是建筑物耗能较大的部位，如果将建筑物设计成圆柱形则减少了交角，有利于节能。

所以从节能的角度考虑建筑物外形设计时，尽量
保持外表面整齐，避免凹凸变化太多。

对于一些既有建筑物，可以通过在日照强烈的墙面种植植物来降低传入室内的热源。

除此之外植物还可以吸收粉尘和噪音，对于净化空气降低温室效应都有很好的作用。

2.2 屋面节能设计
屋面是接受太阳辐射最长的部位，它所采取的保温隔热措施对于建筑整体节能也很重要。

在设计时应选用导热系数小、蓄热系数大、吸水率较小的保温隔热材料。

建议采用倒置式屋面将保温材料设于防水层上，可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。

屋面上应设置排气孔, 以排除保温层内不易排出的水分。

同墙体节能的方法一样，可以采用屋顶种植花卉植物等方法。

由于土壤在吸水饱和后会形成一层憎水膜，有利于屋面的防水，而且土壤导热性能差，不随大气气温骤升或骤降而大幅波动，在阻挡热源的同时，降低温室气体排放，即达到保温隔热节能的效果又起到了美好环境的作用。

2.3 门窗节能设计
门窗即使太阳辐射吸热部位，又是主要的散热部位，因此在建筑节能设计时，合理设置门窗也是重点考虑的因素之一。

设计时在保证采光通风的条件下，尽量减小门窗洞口的面积，选用气密性高、保温性好的材质，减少冷风渗透以及门窗的热传递。

第一是控制窗墙比，一般住宅设计尽量避免落地窗的设计，对于方向不同，窗户
的设计方式也不同，减少西北方向的立面窗户的面积。

第二是提高门窗的气密性，选择好的窗体材料。

对于外窗部位设计时，窗框与门窗洞口之间的缝隙采用保温材料填实，不得采用水泥砂浆。

设计选用合适的窗型和门窗配件，减少窗框的外露面积，采用保温隔热性能好的玻璃。

目前设计中多采用断桥隔热铝合金窗框或者塑钢窗框，对于玻璃的选用则多采用中空玻璃窗。

另外，对于面朝南向的窗户在设计时可以采用凹式设计，外加遮阳板，这样可以起到遮阳的效果。

3 建筑节能与新能源的结合应用
3.1 太阳能的设计使用
太阳能作为一种免费、清洁、环保的可再生能源，近年逐步得到建筑节能领域的重视。

在我国太阳能开发利用主要有两方面：一方面是利用太阳能获得热能，比如太阳能热水器就在民用住宅小区中广范使用。

使用太阳能热水器在设计时要充分考虑热水器和建筑的整体结合效果，统一安排搁置位置，处理好与外立面的关系，在此基础上还要在给排水方面进行周密的设计，除了保证热水器与建筑达到视觉效果的完美，还要保证防水、管道布置等不出现问题。

另一方面，利用太阳能发电即应用光伏效用原理，将太阳能辐射转化为电能。

这项技术在西方已经取得了良好是应用，但鉴于此项技术的成本偏高，在我国在高档的住宅小区或者公共建筑设计中，可以采用此项技术。

随着科学技术逐渐发展以及应用经验的累计，在未来太阳能发电技术也会逐渐走入到普通住宅小区的建筑节能设计
中去，并将作为今后辅助建筑能源的重要形式之一，在可持续发展的能源结构中发挥一份作用。

3.2 地热资源的设计使用
地热资源与太阳能、风能及潮汐能合称为“四大可再生资源”，相比较太阳能的使用，地热资源的使用具有地域的局限性，目前我国在部分中西部城市如西安、天津、沧州等拥有地热资源的城市，民用建筑设计中采用地源热泵技术进行冬季采暖，其节能效果非常显著。

节约资源是我国的一项基本国策，建设可持续发展生态建筑既是对节约资源这项基本国策的贯彻也是对科学发展观的反映。

目前我国严峻的资源消耗形式，使得建筑节能刻不容缓，推行节能型建筑不仅有利于资源合理使用而且节约经济。

作为建筑设计师，更应该在建筑设计时更应该树立节能的意识，从不同方面，参照建筑设计规范，对节能进行优化设计，充分利用建筑实体所处的环境条件，充分挖掘节能的潜力，确保资源节约，降低耗能，实现节能目标，为长远的发展创造良好的条件。

参考文献：
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