蘇海利

【摘 要】 建筑能耗占我國總能耗較大比重。充分利用自然能，降低不可再生能源消耗，促進(jìn)我國建筑可持續(xù)發(fā)展。論文論述節(jié)能建筑設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】 建筑節(jié)能；設(shè)計

引言：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑中材料發(fā)生了翻天覆地的變化.泥土磚瓦房取代了原始的樹枝、茅草泥土砌成的房屋，繼而現(xiàn)代磚石鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋又取代了木結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)。這一歷程中，建筑設(shè)計也隨之取得了顯著發(fā)展。在能源緊張的今天，更多人對節(jié)約能源有了切身體會，因此，在建筑設(shè)計中，如何更好地利用自然能源，提高建筑中的能源利用效率，是建筑師必須考慮的問題。

1.建筑設(shè)計中建筑節(jié)能的途徑

1.1房屋各部位的絕熱

①屋頂?shù)慕^熱：一般采用屋頂外側(cè)設(shè)保溫材料的絕熱方式。屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；也不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。南方地區(qū)為了防止“烘烤”現(xiàn)象，可以設(shè)置架空層，設(shè)法通風(fēng)換氣；

②墻體的絕熱：一般宜采用墻壁外側(cè)設(shè)保溫材料的絕熱方式。外側(cè)的絕熱層材料首先要滿足防火要求，還要有相當(dāng)大的傳熱熱阻，同時應(yīng)處理好防止內(nèi)部結(jié)露的問題。

③地面的絕熱：地面與普通地板相比，冬季的熱損失較少，這從節(jié)能的角度來看是有利的， 但考慮到南方又濕又熱的氣候因素，對地面進(jìn)行全面絕熱還是必要的。一般可采用內(nèi)側(cè)絕熱的方式。同時 ，為了防止土中濕氣侵入室內(nèi)，可加設(shè)防潮層。

1.2采暖的節(jié)能途徑

在建筑設(shè)計中，主要從以下5個方面來考慮：

①建筑設(shè)計中，充分利用各種可能條件促進(jìn)輻射熱進(jìn)入室內(nèi)。

②在建筑設(shè)計中從表面的輻射、開口部位的輻射和部位內(nèi)的輻射諸方面的條件來抑制輻射熱的損失。

③在建筑設(shè)計中可以分別從減小溫度差、導(dǎo)熱面積、導(dǎo)熱系數(shù)或增加材料厚度（材質(zhì)相同時）諸方面來抑制導(dǎo)熱損失。

④在建筑設(shè)計中，可以分別從風(fēng)勢、開口部位和縫隙以及冷風(fēng)的性狀諸方面來抑制對流熱損失。

⑤在建筑設(shè)計中，通過建筑造型和材料的選擇達(dá)到蓄熱效果的充分利用。

1.3制冷的節(jié)能途徑

設(shè)計時制冷的節(jié)能途徑主要從以下6個方面來考慮：

①設(shè)計時考慮障礙物的存在、太陽照射的方向性、開口部位的處理以及反射和再輻射諸因素來抑制輻射熱進(jìn)入室內(nèi)。

②設(shè)計時要采取必要措施防止地面產(chǎn)生反射和二次輻射以達(dá)到抑制導(dǎo)熱傳熱進(jìn)入室內(nèi)。

③采取措施抑制對流熱進(jìn)入室內(nèi)。

1.4照明的節(jié)能

照明節(jié)能的要點(diǎn)，在于不使用照明設(shè)備，或者使用很少的能耗，得到需要的照度及其均勻的照度分布狀態(tài)，總之，要求得到合理的采光和照明，其節(jié)能途徑有如下幾種：

①設(shè)計時提高所有建筑部位（包括開口部位在內(nèi)）及室內(nèi)的所有物體的光反射系數(shù)，可以有效地控制光的損失。也可以把所有擴(kuò)散性的反射面都作成白色而使照度均勻分布。

②設(shè)計時，注意建筑部位的朝向，以便能夠接受到日照，充分利用太陽照射和天空光。 在途中有反射時，要考慮到反射面的面積和反射系數(shù)以及反射方向等條件。 另外，利用天窗、 照亮室內(nèi)頂棚、擴(kuò)散照在窗上的陽光、 利用上層的光亮也是照明節(jié)能的途徑。

③采用高效率光源，提高照明設(shè)備的效率。根據(jù)不同亮度的要求，可以采用整體照明和局部照明結(jié)合的方法。

2.節(jié)能再生能源

從環(huán)境控制技術(shù)入手，合理利用太陽能、地源熱泵等主動式節(jié)能技術(shù)，開發(fā)運(yùn)用可再生能源。

2.1太陽能技術(shù)。太陽能是我們?nèi)≈槐M、用之不竭的可再生能源。我國的太陽能資源豐富，大部分地區(qū)太陽輻射量大，具有開發(fā)利用太陽能的優(yōu)良條件。目前主要的太陽能利用方式有：①被動式太陽能熱水系統(tǒng)，利用太陽能集熱器或真空管吸收太陽輻射熱，為用戶提供生活熱水。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)適用，在我國的城市與農(nóng)村得到了廣泛的運(yùn)用。②主動式太陽能系統(tǒng)，在太陽能居室采暖方面具有更大的選擇性，但需要外在能源啟動運(yùn)行，并需借助電扇或泵等裝置來轉(zhuǎn)換和傳遞太陽能，以此獲得生活熱水或提供居室供暖。③太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，是利用太陽能光伏電池板吸收太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，提供室內(nèi)設(shè)備用電或接入市政電網(wǎng)送電。與被動式太陽能熱水系統(tǒng)相比，主動式太陽能系統(tǒng)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在生態(tài)節(jié)能建筑中使用較多，但建設(shè)成本較高。

2.2地源熱泵技術(shù)設(shè)計。利用地下水、深層土壤和水庫、湖泊等深水層受自然季節(jié)氣候影響小、溫度相對保持穩(wěn)定的特點(diǎn)，通過水作為媒介，與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換提供熱泵的冷熱源。冬季地能作為“熱源”，從地下或水中“取”出來，供給室內(nèi)采暖。夏季作為“冷源”，供室內(nèi)致冷，同時將室內(nèi)熱量釋放到地下水、土壤或地表水中，貯存起來作為冬天采暖的“熱源”。地源熱泵系統(tǒng)根據(jù)換熱方式的不同分為：土壤源熱泵系統(tǒng)、地下水熱泵系統(tǒng)、地表水熱泵系統(tǒng)等。因不同工程的地質(zhì)條件、地表環(huán)境、地表土壤、場地狀況等有所不同，需因地制宜地選擇設(shè)計不同的換熱方式。如南京工程學(xué)院新建的圖書館，就利用基地200m處天印湖這個有利條件作為冷熱源，設(shè)計地表水熱泵系統(tǒng)為圖書館提拱制冷和采暖所需的能量，具有良好的生態(tài)節(jié)能效果。

在生態(tài)建筑和低能耗建筑中，太陽能技術(shù)和地源熱泵技術(shù)往往采用聯(lián)合運(yùn)行的方式，可以克服自身技術(shù)存在的局限性，提高資源利用效率。

3.建筑節(jié)能設(shè)計

3.1優(yōu)化維護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體設(shè)計

推廣建筑節(jié)能， 主要是要提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括墻、門窗、屋頂?shù)龋┑谋匦阅堋?/p>

在滿足作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對屋頂、樓板、墻體、門窗等進(jìn)一步的設(shè)計，以滿足建筑在創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境的同時符合建筑的節(jié)能要求。例如屋頂中庭的采光頂中，采用雙層玻璃形成“呼吸外壁”，使之既能采光，又能導(dǎo)入自然風(fēng)，降低環(huán)境因素的影響；在建筑外墻設(shè)計中可采用蓄熱墻、夾心墻、捕風(fēng)墻、光電復(fù)合墻等設(shè)計，減少耗能，利用環(huán)境；在樓板層的設(shè)計中，可利用樓板的結(jié)構(gòu) 空問和吊頂空間將循環(huán)水管布置其中，夏天可用冷水降低室溫， 冬天可用熱水取暖 ；還可將吊頂設(shè)計成折線形，可利用其反光的原理充分利用太陽光。

3.2減少窗墻比

窗大小與空調(diào)負(fù)荷關(guān)系甚大 ，窗墻比宜適當(dāng)控制。在窗墻比的選擇上 ，應(yīng)區(qū)別不同的朝向。對南向窗 ，在選擇合適玻璃層數(shù)及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當(dāng)增加窗面積 ，充分利用太陽輻射熱；而對其他朝向的窗，應(yīng)在滿足居室采光環(huán)境質(zhì)量要求的條件下適當(dāng)減少開窗面積以降低熱耗。

3.3屋頂節(jié)能

由于太陽輻射強(qiáng)烈引起頂層房間過熱 ，是一個十分普遍的問題 ，必須認(rèn)真對待。應(yīng)加強(qiáng)隔熱層 ，可以設(shè)架空通風(fēng)層 ，還可設(shè)倒置式屋面；采用種植隔熱屋頂 ，改善生態(tài)環(huán)境；另外還可采用坡屋頂 ，利用閣樓通風(fēng)散熱。

3.4 建筑朝向

朝向?qū)δ芎牡挠绊懸彩禽^大的，正東向或正西向的房屋同正南的房屋相比，全年綜合耗電量大約增加20%。在住宅設(shè)計中，坐北朝南似乎已成為一種定律，戶戶朝南又是房產(chǎn)商的招牌售房口號，但這種做法不一定與當(dāng)?shù)氐奶柸肷浣呛椭鲗?dǎo)風(fēng)向存在因果關(guān)系，理想的日照方向有時恰恰是最不利的通風(fēng)方向。

朝向選擇需要考慮的因素有：（1）冬季能有適量并具有一定質(zhì)量的陽光射入室內(nèi)，炎熱季節(jié)盡量減少太陽直射室內(nèi)和外墻面；（2）夏季有良好的通風(fēng)，冬季避免冷風(fēng)吹襲。由于冬夏季太陽入射角的差別和朝夕日照陰影的變化，我們應(yīng)利用合理的朝向，使建筑在夏季盡量避開南向烈日的炙烤，而冬季爭取盡可能多的溫暖陽光，使建筑獲得冬暖夏涼的宜人室內(nèi)環(huán)境。

4.結(jié)語

建筑節(jié)能研究是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。在我國現(xiàn)階段，主要提倡運(yùn)用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的簡單節(jié)能技術(shù)為主，切不可為片面追求低能耗目標(biāo)而不顧經(jīng)濟(jì)成本，大量使用節(jié)能新技術(shù)。同時注重太陽能、風(fēng)能、地能等可再生自然能技術(shù)的研究和開發(fā)，降低可再生能源的利用成本，逐步從大城市與經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)地區(qū)向全國推廣運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)我國建筑節(jié)能既定目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋德萱.節(jié)能建筑設(shè)計與技術(shù).上海.同濟(jì)大學(xué)出版社.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部建筑節(jié)能辦公室.夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù).北京.中國建筑工業(yè)出版社.