施曉軍

摘 要： 本文依據(jù)國(guó)外專(zhuān)業(yè)人士的被動(dòng)式設(shè)計(jì)思想理念，對(duì)建筑設(shè)計(jì)中的幾方面內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究，并總結(jié)出了幾種減少能耗的具體方法。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；體型系數(shù)；節(jié)能建筑

進(jìn)入 20 世紀(jì)以來(lái)，全球能源消耗的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界人口的增長(zhǎng)速度，減少各種再生或不可再生能源的消耗量已提上日程。入世后我國(guó)的國(guó)民生產(chǎn)總值一直以高速增長(zhǎng)，給建筑業(yè)帶來(lái)了難得的機(jī)遇。然而，給建筑業(yè)帶來(lái)商機(jī)的同時(shí)，人們也越來(lái)越多的重視建筑消耗這一話(huà)題。

一、 建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)

節(jié)能建筑的中心是多個(gè)建筑以及單個(gè)建筑的設(shè)計(jì)，在整個(gè)的設(shè)計(jì)工作中，嚴(yán)格按照節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)要求，做好足夠的節(jié)能工作，在保證室內(nèi)環(huán)境和滿(mǎn)足居民需求的前提下，最大限度地節(jié)省能源。建筑的設(shè)計(jì)方案和最終建筑的節(jié)能效果有著緊密的聯(lián)系。設(shè)計(jì)方案要考慮到建筑的所建地環(huán)境、氣候條件以及日照情況等因素，并將其與減少能耗進(jìn)行合理的結(jié)合。

1. 建筑選址

建筑物的所建地在建筑中是一個(gè)很重要的問(wèn)題，是在正式的建筑設(shè)計(jì)開(kāi)始之前需要解決的第一個(gè)問(wèn)題。建筑物在選址時(shí)要考慮多個(gè)方面，例如周邊環(huán)境、交通情況以及用水情況等方面。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮適合建筑的微環(huán)境，不僅不能對(duì)周?chē)h(huán)境造成不利的影響，還不能過(guò)度使用大量的各種能源。

2. 建筑布局

一般情況下，建筑群的布局不僅要在平面上完成設(shè)計(jì)，還要完成在空間上的設(shè)計(jì)。其中，平面布局最常用的形式包括：（1）行列式；（2）錯(cuò)列式；（3）周邊式；（4）混合式；（5）自由式。在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)建筑物所在地的氣候條件以及環(huán)境條件等靈活的選擇平面布局形式來(lái)便于實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。當(dāng)建筑物所處的地理位置溫度很低或較低時(shí)，如果戶(hù)主的需求是陽(yáng)光和透風(fēng)，那么就可以選擇周邊式。在進(jìn)行空間上的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要看高層建筑對(duì)低層建筑的作用。當(dāng)一個(gè)建筑的高度很大程度的超出其余建筑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣流，并使得建筑與建筑之間生成了速度很快的風(fēng)，這樣一來(lái)就加快了熱量的損耗。在建筑設(shè)計(jì)中將這兩個(gè)方面都全面的考慮后制定合理的措施，有利于構(gòu)建防護(hù)單元。

二、 建筑單體的節(jié)能設(shè)計(jì)

單個(gè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：（1）建筑的體型系數(shù)；（2）傳熱面積；（3）窗墻比。本文主要介紹在建筑的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部空間兩方面采取節(jié)能措施。外部維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)一般有墻、屋頂以及門(mén)窗等組成。

1. 建筑的體型系數(shù)

建筑物的體型系數(shù)一般指建筑物和外界大氣的接觸表面積與它的包圍總體積間的比值。其中外表面積并不是所有面的表面積，它不包括：（1）地面面積；（2）不采暖樓梯間隔墻；（3）門(mén)戶(hù)的面積。通常我們將形體系數(shù)用 S 來(lái)表示，外表面積用 F 表示，建筑物包圍的體積用 V 來(lái)表示，所以三者間的關(guān)系為：S=F/V。當(dāng)建筑物的形體系數(shù)很大時(shí)，單位建筑體積受到外界天氣情況的影響就很大，這是達(dá)不到節(jié)能目的的，當(dāng)建筑物的形體系數(shù)很小時(shí)，單位建筑體積受到外界天氣情況的影響就很小，有助于最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能。調(diào)查資料顯示，體型系數(shù)每增大1%，它所需消耗的熱量就隨之增加大約 2.4%，這就充分說(shuō)明了體型系數(shù)越大，消耗的能量越多，越不利于進(jìn)行節(jié)能。因此得出結(jié)論，建筑物的設(shè)計(jì)不僅要包括它的外在選址環(huán)境、對(duì)可再生資源的利用情況以及整體建筑布局等因素，還必須要盡可能地縮小體型系數(shù)。國(guó)外專(zhuān)業(yè)人士研究證明，體型系數(shù)介于 0.24～0.29 之間的建筑才可稱(chēng)為節(jié)能建筑。

2. 外門(mén)窗的節(jié)能設(shè)計(jì)

外門(mén)窗是建筑進(jìn)行傳熱的主要方式，它不僅是建筑吸收熱量的重要構(gòu)件，同樣也是其散熱的重要構(gòu)件。因此，在做好了其他方面的設(shè)計(jì)后，還需關(guān)注門(mén)窗適合的節(jié)能措施：

（1）控制建筑不同朝向的窗墻面積比：通常情況下，在冬天的時(shí)候?yàn)椴皇艿郊撅L(fēng)的影響，立面最好盡可能地縮小窗的設(shè)計(jì)面積。然而在夏季的時(shí)候，應(yīng)該在迎風(fēng)面設(shè)計(jì)窗的具體位置，這樣就可以保持室內(nèi)的通風(fēng)，最終達(dá)到保溫、減少能量消耗的目的。在設(shè)計(jì)時(shí)需做到合理的控制開(kāi)窗率，除此之外，還要盡可能地不將東或西面墻設(shè)計(jì)為開(kāi)窗位置。只有同時(shí)做到了合理的開(kāi)窗率和完美的這樣效果，才真正達(dá)到了節(jié)能的要求。

（2）窗型的設(shè)計(jì)：窗型的結(jié)構(gòu)在通風(fēng)面積以及通風(fēng)情況兩方面中發(fā)揮著重要的作用。例如，當(dāng)窗戶(hù)的面積大小一樣時(shí)，平開(kāi)窗的建筑的最大通風(fēng)面積就比推拉窗的通風(fēng)面積大，兩者間的差距約為一倍。上懸窗和開(kāi)平窗的通風(fēng)面積比較起來(lái)相差不大，然而兩者的開(kāi)啟方式有所差異，所以?xún)烧邽樗鶎俳ㄖ纬傻目諝饬魍ㄒ约巴L(fēng)效果就產(chǎn)生了差異。如果戶(hù)主的需求是最大限度地利用風(fēng)能，那么在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇通風(fēng)面積稍大的窗型。

（3）門(mén)窗外遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)

外遮陽(yáng)對(duì)建筑節(jié)能有著深遠(yuǎn)的影響。選擇的遮陽(yáng)方式應(yīng)符合建筑的整體風(fēng)格，不能將兩者結(jié)合起來(lái)后給人的感官是格格不入。除此之外，外遮陽(yáng)還應(yīng)與建筑的立面設(shè)計(jì)建立起聯(lián)系，這一點(diǎn)是很重要的?？茖W(xué)技術(shù)在不斷地進(jìn)步，遮陽(yáng)技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)。根據(jù)人們的不同需要，現(xiàn)今已經(jīng)設(shè)計(jì)制造出了多種新型窗簾，例如熱反射窗簾等?，F(xiàn)今高技術(shù)的智能建筑在設(shè)計(jì)外遮陽(yáng)時(shí)一般都采用電腦控制建筑內(nèi)的紫外線(xiàn)輻射、通風(fēng)等情況的方式。這種方式的技術(shù)含量高，但它對(duì)天氣的適應(yīng)能力很高。

4. 屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)

屋頂是整個(gè)建筑中直接接受太陽(yáng)照射時(shí)間最長(zhǎng)的構(gòu)件，同時(shí)還扮演著與大氣大面積接觸的角色。一般情況下，它消耗的能量與維護(hù)總結(jié)構(gòu)消耗的能量的比值可達(dá)到 7.8%～9.7%之間。通常該部件采取的節(jié)能措施包括以下幾方面。（1）屋頂保溫層的材料一般選擇憎水性或者吸水率不高、密度不大以及絕熱性能較好的。這樣就可以有效的減少屋頂?shù)馁|(zhì)量與厚度，同時(shí)也降低了建筑物的承載壓力。除此之外，它的憎水性能夠降低屋頂對(duì)睡得吸收能力，從而不會(huì)很大程度的破壞屋頂保溫材料的性能。（2）按照戶(hù)主的不同需求選用現(xiàn)代保溫隔熱屋面，例如蓄水屋面等。（3）結(jié)合建筑的立面，可以設(shè)計(jì)淺色坡屋頂，也可以在其上添加合適的遮陽(yáng)部件，這樣不僅能夠使整體建筑在視覺(jué)上美觀(guān)，還能達(dá)到節(jié)能的目的。

5. 建筑內(nèi)部使用空間的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑內(nèi)部使用空間的節(jié)能設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)總過(guò)程的非常重要的一部分，影響著整個(gè)建筑的設(shè)計(jì)效果。該部分節(jié)能設(shè)計(jì)結(jié)合了平面布局和空間布局，準(zhǔn)確地測(cè)量了內(nèi)部的各參數(shù)值，以期完善建筑的功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（1）常用方法：①將電梯、樓梯等設(shè)計(jì)規(guī)劃在建筑的南或北方向，就能避免太陽(yáng)的直射，便于住戶(hù)上下樓梯；②挑空中庭形成二次隔熱區(qū)域，這是一種較為普遍、高效的節(jié)能措施，一般的建筑都有采取這種方法；③在我國(guó)的大部分高溫地區(qū)，一般都利用自然通風(fēng)來(lái)降低溫度和更換室內(nèi)空氣，從而減少相應(yīng)的降溫能源損耗。合理的平面設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生很好的通風(fēng)效果，門(mén)窗進(jìn)行合理的估量計(jì)算后，形成一定的位置關(guān)系，用以形成天然的通風(fēng)口。這樣就達(dá)到了節(jié)能的目的，并解決了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量差的現(xiàn)象。

（2）空間設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題：①進(jìn)出風(fēng)口的高度在室內(nèi)空氣流動(dòng)方向上發(fā)揮著很重要作用，也對(duì)住戶(hù)的整體感覺(jué)產(chǎn)生著重要作用。所以，通常情況下根據(jù)住戶(hù)對(duì)房間的需求來(lái)決定進(jìn)出風(fēng)口的高度。如果要在辦公的地方設(shè)置通風(fēng)口，那么設(shè)計(jì)者應(yīng)將高度設(shè)計(jì)到人在坐著的狀態(tài)下的頭部偏高一點(diǎn)的位置處。如果要在居住地設(shè)置通風(fēng)口，那么客廳、餐廳等房間可以根據(jù)人的坐姿狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置；廚房需根據(jù)人的站姿狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)不同的功能對(duì)房間進(jìn)行設(shè)計(jì)可以達(dá)到良好的通風(fēng)效果。②文丘里管原理。根據(jù)該原理，在平面面積很大的建筑物解剖面的靠上位置來(lái)設(shè)計(jì)通風(fēng)口，能夠使該建筑物的通風(fēng)效果達(dá)到最佳。