建筑设计中节能设计的研究与应用

　　摘要：随着全球可利用能源的日益减少,大气环境的逐步恶化,建筑节能已成为可持续发展的一个热点问题。为了实现我国可持续发展战略,建筑节能势在必行。本文介绍了建筑节能的重要性，并探讨建筑设计中朝向、平面布局、围护结构设计及工程设计等节能设计的应用。
　　关键词：建筑规划；重要性；节能；措施
　　0引言
　　建筑是用能大户,建筑节能是发展建筑业的需要。据调查显示建筑能耗占社会能耗的比重很大，我国住宅能耗是同类气候地区发达国家的3倍左右，而且现有建筑中95%达不到节能标准，新建建筑达到节能标准的仅不足20%。随着我国新的节能标准为确保实现节能50%的目标的实施，节能成为我国住宅建设的当务之急。建筑节能就是采取保温、隔热、密封等措施，让建筑在使用过程中减少对煤、电等能源的消耗,节能设计要有利于施工和围护，尽量应用节能技术措施，最大限度减少建筑物能耗量，以获得理想建筑节能效果。
　　1建筑节能的重要性
　　1.1建筑节能有利于发展经济
　　经济发展依赖于能源的发展。虽然我国有着丰富的煤炭和水力资源,但采储量和可开发的水电量均低于世界人均水平的一半,能源增长的速度长期滞后于生产总值的增长速度。近年来,随着住宅产业的快速发展,高耗能建筑大量兴起增加，相应采暖建筑占城市新建住宅比例一半以上。如果不采取有效的节能措施,势必影响国家的经济发展,甚至贻患子孙。
　　1.2建筑节能可减轻环境污染
　　随着人类工业文明的高速发展，人们对于不可再生资源的消耗也成级数倍地增长；无节制征服自然、掠夺资源的扩张行为给整个自然界带来了无法弥补的损失；环境的破坏给人类自身的生存造成了严重的威胁，地球亿万年来所储备的资源也即将被消耗殆尽。在我国,建筑能耗主要来源是煤炭,而燃煤会向大气中排放大量的污染悬浮颗粒和有害气体,这不仅直接危害人们的健康,而且还造成了环境的酸化。长此以往,导致地球气候的恶化,如水旱灾害更加频繁猛烈,大量生物物种濒临灭绝,人类的生存环境面临严重的危机。为此,减轻由此产生的环境污染,保护居民的身心健康,建筑节能已成为当务之急。
　　2建筑规划中的节能措施
　　2.1合理确定建筑朝向和平面形状
　　选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。实测表明：在其他条件相同情况下，东西向板式多层住宅建筑的耗能量要比南北向的高5%左右。现代住宅设计中,建筑的朝向应根据住宅内部房间的使用要求、当地的主导风向、太阳的辐射、建筑周围的环境以及各地区的气候等因素，通过调查、研究、分析、评价来确定。一般来说，我国住宅最适宜的建筑朝向为南略偏东或西。对于气候炎热的南方地区,应考虑住宅建筑的长轴方向垂直夏季主导风向,而北方冬季寒冷，住宅建筑的长轴方向应平行冬季主导风向,以防止冷空气渗透量的增大。住宅建筑的平面形状,应在体积一定的情况下,采用外围护结构表面积小的建筑。因为外表面积越小,冷负荷越小，能耗越小。
　　2.2合理规划平面布局及控制体形系数
　　建筑的平面布局有周边式、自由式和行列式3种。周边式太封闭，不利于风的导入。自由式多在受地形限制时采用，行列式是最常见的形式，有并列式和错列式布局的变化，在某些地形中，还会出现斜列式布局。为了促进通风,居住区布局应尽量采取行列式和自由式，从建筑防热的角度来看，行列式和自由式都能争取较好的朝向，使大多数房间能够获得良好的自然通风和日照，其中又以错列式和斜列式的布局较为好。在立体布置方面,应采取“前低后高”和有规律的“高低错落”等建筑手法,从而有效地挖掘环境的节能功能,同时又可打破居住区单调、呆板的效果。体形系数是建筑物围护结构的外表面积与其所包围的建筑体积之比。比值越大，能耗就越多。研究资料表明：体形系数每增加0.01,耗热量指标增加2.5%。因此,正确处理建筑形式多样化与节能的关系,是建筑设计中应当引起重视的问题。
　　2.3合理设计围护结构
　　建筑围护结构热工性能的优劣，是直接影响建筑使用能耗大小的重要因素。我国根据一月份和七月份的平均气温，划分严寒地区．寒冷地区．夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区五个不同的建筑气候区，各地的气候差异很大，建筑围护结构应与建筑所处环境相适应。在严寒地区，建筑围护结构的保温性能是一项非常重要的指标，在墙体的外面增加一层保温材料是必要和非常有效的，且在一个合理的厚度范围内，保温层越厚，热工性能就越优越。而在夏热冬冷地区．建筑围护结构既要考虑冬季保温性能又要考虑夏季隔热性能，而这两者有时又会产生矛盾。近年来，在建筑围护结构中，玻璃的使用面积越来越大。从绿色建筑角度考虑，透明的围护结构可以增加室内采光及冬季白天的太阳辐射量。但基于目前的技术发展条件．在一个合理的价格范围内，透明围护结构的热阻还是远远小于非透明围护结构的，更何况直接进入室内的太阳辐射在夏季常是空调系统的主要负荷，透明部分的外侧必须设有效的遮阳(最好是卷帘、百叶窗之类的活动遮阳)，以降低进入室内的太阳辐射量。由于透明围护结构的热工性能比非透明围护结构差。因此从节能角度出发，控制透明围护结构的大面积使用还是很有必要的。
　　2.4合理的套型平面
　　在住宅单体套型方案设计时，要从节能的角度、提高舒适性及家居生活的规律出发，合理进行各房间功能分区。一般应将家庭人员主要活动的且停留时间长的客厅、主卧室等布置在南向，厨房、卫生间等布置在朝北和东西向。这样使主要居室在冬季能获得充裕的阳光；套内每个房间均要有直接对室外的窗,前后房间的门窗尽量相对设置，为自然采光和夏季组织穿堂风创造条件；炎热地区可采用内天井或外天井住宅套型平面，利用高差和热压差形成自然通风，以此改善室内的微小气候。
　　2.5合理利用太阳能技术
　　太阳能属可再生能源，其最大优点是减少污染，保护生态环境。独立运行的太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、控制器，蓄电池和逆变器组成，若并网运行，则无需蓄电池组。我国年均太阳能辐射量为5000WJ，年均日照时间为2200h，资源相当丰富。目前，太阳能光伏发电系统应用场所主要包括建筑物部分用电设备、环境照明(如庭院灯、草坪灯等)。道路照明、体育场照明等，随系统造价的降低，太阳能光伏发电系统的应用场所会越来越多。
　　3结语
　　综上所述,建筑节能是一项系统工程，它不但与建筑的规划与设计密不可分，而且还涉及其他许多方面,如新材料、新技术、新工艺的应用,再生能源的开发和利用,设备设计、管理等，只有对它们进行综合考虑，才能做到节约能耗，提高热效率，达到节能的目的。
　　参考文献：
　　[1]付祥钊.建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
　　[2]王立雄.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
　　[3]孙成建.外墙外保温技术措施的探讨[J].住宅科技,2007,27(7):21-23.

《建筑设计中节能设计的研究与应用》

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