建筑的节能设计知识介绍

　　自1973年世界能源危机以来，各国都十分重视节约能源的问题，兴起了世界性的节能运动，并把节能称为五大能源之一，与煤炭、石油、天然气、水电四大常规能源相提并论。建筑能耗是指建筑在使用过程中的能量消耗，主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事燃料、家用电器和热水供应等能耗，其中以采暖和空调能耗为主。建筑节能的技术途径，主要依靠减少围护结构的散热以及增进供热、制冷系统的热效率两个方面。前者要求加强门窗、外墙、屋顶和地面的保温隔热；后者则要求系统设备合理配套，运行控制调节灵活，并有能量计量装置。

　　优化建筑规划设计

　　在建筑规划阶段，要慎重考虑建筑物的朝向、间距、体型、体量、绿化配置等因素对节能的影响，改善热环境。在建筑的平面布局方面，朝向的选择很重要。冬季应有适量的阳光射入室内，避免冷风吹袭；夏季则尽量减少太阳直射室内及外墙面，并有良好的通风。可见，从节能和热环境考虑，建筑物以南北向或接近南北向为好，避免东西向，若不能都为南北向，主要房间宜设在冬季背风和朝阳的部位，减少围护结构的散热量。同时，注意建筑间距与节能的关系，使建筑南墙的太阳辐射面积在整个采暖季节中不因其它建筑的遮挡而减少。

　　在建筑设计中，原则上应减少建筑物外表面积，适当控制建筑体型系数，即建筑物外表面积与其所包围的体积之比，减少建筑面宽，加大进深或增加组合体，建筑外形选用长条型，而体型复杂、凹凸面过多的塔式住宅对节能不利。应重视造型规整，如住宅应尽量采用多单元的“一”字型，特别是采暖住宅建设应增加层数，避免建造单元少特别是点式平面的低层住宅。寒冷地区多层住宅不应采用开敞式楼梯间，入口处设置门斗或采取其它避风措施，减少散热。另外，要重视屋檐、挑檐、遮阳板，窗帘、百页窗等的构造措施，这对于调节日照节省能源是十分有效的，尤其是玻璃幕墙建筑，必须考虑良好的遮阳、遮光条件。

　　提高围护结构节能的科技含量

　　建筑物的能耗是由其围护结构的热传导和冷风渗透两方面造成的。试验表明，住宅围护结构的耗热量，要占建筑采暖热耗的1/3以上。为降低能耗，要从单项如墙、顶、门、窗等围护结构着手，重视其热工特性，设计中应该找出其经济热阻，同时还必须考虑其围护结构的“吸热性”和“热容性”指标。

　　墙体节能

　　墙体是建筑外围护结构的主体，其功能主要是承重，防水、防潮、隔热、保温。我国长期以实心粘土砖为主要墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重浪费。一般的单一墙体材料往往难以同时满足保温、隔热要求，因而在节能的前提下，应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。复合墙体越来越成为当代节能墙的主流。其一般做法是，用砖或钢筋混凝土作承重墙，并与绝热材料复合，绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。复合墙的做法有三种：①内保温，净绝热材料在外墙内侧、施工简易，目前应用较广泛；②外保温，将绝热材料复合在承重墙外侧，这样热稳定性好，可避免冷桥，居住较舒适，但外保温要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭；③中间保温，将绝热材料设在外墙中间，可取得良好的保温性，但要填充密实，避免内部空气对流，并要做好内外墙体间的拉结。

　　当然，某些单一材料墙体同样可以起到减少能耗的作用。比如，加气混凝土外墙与传统的粘土砖墙体材料相比，其计算导热系数约为粘土砖砌体的29％，是一种保温性能好、节能显著的墙体材料。又比如，空心砖和空心砌块外墙既节省了粘土用量，减轻了自重，又有高于实心粘土砖热阻值的优势，特别是利用工业废料的制品更是具有利废、减轻对环境污染的意义。

　　从经济角度来看，由于各朝向所吸收到的太阳辐射量差别很大，特别是南向墙冬季得热较多，西向墙增加保温所得的效益不如北向墙保温效益发挥得充分，而东西向墙的保温效益则在南北向墙之间，因此不如将增加的保温材料集中设置于北墙或东西墙，这样可以减少保温费用，在构造上能选出最佳方案，获得最好的节能效果。

　　窗户节能

　　窗户也是薄壁的轻质构体，是耗热的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50％以上，改善其绝热性能是节能的重点工作之一。应区别不同朝向控制窗墙比，尽量避免东西向开大窗，提高窗户的遮阳性能（可用固定式或活动式遮阳）。同时，要根据空调设备的价格和制冷、采暖费用的比较去确定合适的玻璃品种，从各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两个方面去比较其节能效果，选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃和中空玻璃等等，并提高其气密水平。此外，窗上加贴透明聚酯膜也颇有效。近年来涌现的节能门窗（如聚氯乙烯塑料门窗、单框双玻彩板钢窗和铝合金窗）的保温性和气密性都较好。但是，加强窗户的气密性以减少窗气渗透耗热量，应保证室内空气质量达到基本的卫生要求。

　　屋顶节能

　　屋面的节能措施要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，一些建筑的屋面保温，采用岩棉板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥沫聚苯板、上铺防水层的正铺法为多，有的单位研究采用倒铺法，即聚苯板设在防水层以上，使防水层不直接接受日光暴晒，以延缓老化，但聚苯板应采用挤出法生产的闭孔型，不与屋面粘结，上用压块（卵石或混凝土薄板）固定。南方住宅用架空板隔热也十分普遍。近年来坡顶屋面发展较快，这种屋面较便于设置保温层，可顺坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉花毡，也可在天棚上铺设上述绝热材料，还可喷、吹或直接铺设玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料作为屋面保温层。

　　我国南方夏季日照时间长，而且太阳辐射强度大，为防止大量辐射热侵入室内，应在屋顶设高效隔热层，这是减少空调耗能的一个重要构造措施。其实，屋面的利用是城市空间利用的一个重要方面，通常民用建筑约占城市土地面积的1/4，充分利用屋面对开发城市、改善生态环境、完善城市化建设具有重大意义，蓄水屋面和屋顶花园就是其中多功能综合利用屋面的形式。

　　对采暖系统及空调系统的节能要求

　　要从合理规划和选择采暖设备开始，改善采暖供热系统的设计和运行管理，以提高锅炉的运行效率；加强管道的保温，以提高室外管道的输送效率。应积极发展集中供热，以最大限度地节省燃料消耗。对短期内不能联网集中供热的小区，应先着手建小区集中锅炉房供暖，并留出接网余地。节能的目标应符合国家《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》提出的具体要求，将采暖能耗控制在规定水平上。

　　从尽可能节省制冷设备用能的角度考虑，最好的方法莫过于不使用制冷或通风设备即可降低室内温度，如抑制在室内产生热、促进室内的热吸收、减少热量进入室内、引导热量向室外散失。即使采取设备措施，也要采用高效节能（耗电量少，制冷量大）的空调设备或系统，以及合理的运行方式等，以便提高空调设备的运行效率。

　　其它建议

　　建筑节能设计必须依靠各专业的通力合作

　　建筑节能作为一个系统工程涉及到方方面面的问题。比如，住宅建设节能是一个综合性的问题，它涉及到自然地理环境、小区规划、建筑设计以及居民使用方式等多种因素。作为建筑设计的技术人员，必须改变高能耗的建筑设计现状，除了在实际设计中仍以使用功能与形式为主体外，还要增加一个重要内容--建筑节能。若使建筑科学技术各学科（建筑规划、设计、物理、结构、材料、水、暖、电等）通力协作，则潜能更大。所以，需要多方面，各种专业的互相支持、配合和共同努力，创作出既符合建筑学原理，又符合节能原则的优秀建筑。

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