探析建筑设计中节能设计措施

　　摘要:本文从以下几个方面对居住建筑节能设计的具体措施进行探讨，便于建筑设计师根据不同的项目情况，综合采用和协调，灵活运用。

　　关键词:建筑能耗;建筑设计;遮阳系数

　　1适应气候的总体建筑布局

　　建筑的总体布局决定了建筑的朝向，并与基地的通风和热环境状况密切相关。因此，适应气候的总体布局是建筑节能的起点。

　　1.1疏导基地和建筑群体通风

　　在规划设计中，合理、高效地利用自然通风是节能设计的一个重要手段。我国夏季主导风向为东南向，为减少夏季空调运行时间和保证不使用空调季节室内的热舒适性，在群体空间布局上采用前后错列、斜列、前疏后密等方式以疏导气流，并使建筑物处于周围建筑物的气流漩涡区以外。

　　1.2选择夏季热辐射强度较低的朝向

　　太阳辐射热对建筑能耗影响很大，根据太阳高度角方位角的变化规律，建筑南向夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向。

　　1.3创造节能环境

　　当前，环境设计已成为居住区规划设计中重要的一环。创造对节能有利的微气候条件对建筑节能也非常重要。具体措施有:

　　(1)增加绿化种植面积，考虑地面绿化、屋顶绿化、墙面垂直绿化和阳台绿化的整体结合，有效调节环境温度。

　　(2)减少硬质铺地，采用生态铺地设计，使场地具有可呼吸的特性。

　　(3)采用高大落叶乔木，遮挡阳光辐射，疏导通风。

　　2建筑单体设计

　　2.1非空调期技术

　　例如，我国中南地区实际一年约有一半的时间属于非空调期，在此期间主要考虑被动式技术策略，可从建筑单体空间设计的合理建构方面来创造良好的室内热环境。

　　(1)采用南北通透户型，并保持适度进深(14米左右)。可通过建筑物一定的凹凸引导自然通风，争取更多的开启通风面。

　　作为建筑平面在实际选择时是多变的，所考虑的制约因素来自众多的方面，以室外风流对建筑平面的影响而言，通过对典型平面的讨论，建筑物所处气候区以夏季防热为主要目标时，宜采取将建筑复杂平面内的最长线(一般为对角连线)与夏季主导风向相垂直布局，以争取建筑尽量大的吸风面。

　　(2)南北向房间门窗相互对应，避免气流转折，保证水平通风的通畅均匀(见表1)。采用单侧通风时，窗口设计应使进风气流深入房间。外窗(包括阳台门)的可开启面积不应小于房间楼面面积的10%。

　　表1对流窗位置与通风示意图

　　(3)适当扩大阳台(露台)空间尺度，有利于房间的遮阳、通风和散热。

　　2.2空调期技术[1]

　　如地处东南沿海，夏热冬暖，冬季大部分时间内气温在摄氏10度以上，冬季日照率高，基本不用采暖，其建筑节能的重点是提高夏季室内热环境质量和降低空调能耗，如地处西北，建筑冬季保暖设计是重点。

　　夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热对空调构成主要负荷部分，建筑外窗的太阳辐射透过率不应大于0.3，降低建筑外窗玻璃太阳辐射透过率及安设窗户外遮阳是减少室内太阳辐射热的有效措施[2]。

　　(1)当建筑外窗玻璃的夏季太阳辐射透过率小于或等于0.3时可不采用外窗遮阳。低辐射玻璃(Low-e玻璃)的太阳辐射透过率可以低到0.3，这时可不需再设窗户外遮阳。但低辐射玻璃同时阻挡了冬季通过玻璃窗进入室内太阳辐射热，不利于冬季太阳能利用，并且对室内的自然采光有负面影响[1]。

　　(2)设置窗户外遮阳是减少太阳辐射热能量进入室内、降低外窗太阳辐射透过率的一个的有效措施。

　　夏季室外风速较高，采用布帘、软质百页等轻质悬挂的活动遮阳措施来降温，效果并不显著，应是遮阳设施能稳定地固定在窗口，不能被风吹开，同时又不能影响室内通风且太阳辐射吸收率应小，不需要时可移离窗口。

　　符合以上要求的遮阳设置有以下几种:

　　①可开启木百页;

　　②活动铝合金百页;

　　③窗外蓬布遮阳。

　　原始的遮阳形式是与建筑密不分的，那时的遮阳是建筑的一部分，非一个独立构件;近一百年现代建筑依托科学技术的发展，建筑业发生根本变革，遮阳经过短暂的利用而造成危机，其原因为:建筑工业化要求建筑物简洁，尤其是居住建筑为了使施工进度加快、造价降低，遮阳装置被取消;建筑师对遮阳降温的认识不足、重视不够，在建筑方案评估和优化中普遍忽略建筑的日照控制问题;遮阳设置不当而造成通风差，夜间辐射大，影响冬季日照等问题。

　　建筑师在对待遮阳设计的问题上应充分认识到:遮阳是通过一定的技术手段和设计方法，有效地组织和调节日照对室内的影响，是建筑的组成部分，具体表现为构配件化或建筑-构配件综合体。在解决日照控制问题同时应协调好采光与通风的关系，使之成为炎热地区有效的降温措施。

　　3墙面节能技术

　　表皮概念的物质实体同建筑围护体系是一致的，但它赋予了建筑物有机生命的内容，为围护体系的设计开启了新的视野，表皮节能技术是当前国内外建筑节能技术研究的重点之一。围护结构各部分的传热系数和热惰性指标建筑节能有重要作用(见表2)[3]。

　　2围护结构各部分的传热系数(K)和热惰性指标(D)

　　改善屋顶的节能效果，可以采用聚苯乙烯泡沫塑料等材料做屋顶保温层，降低屋面K值，造价不会成比例增加，是经济合理的节能手段。具体构造层次可设计如下:

　　•屋面面层

　　•40厚C20配筋细石混凝土;

　　•40厚挤塑泡沫保温隔热板;

　　•防水层;

　　•找平层;

　　•找坡层;

　　•结构层。

　　3外窗节能

　　门窗是建筑墙面的重要组成部分，是通风气流的出入口、建筑的采光口。也是墙面中能耗最大的部分。因此，它是节能设计的重点之一。外窗节能应包括如下三个方面:

　　3.1降低外窗的传热系数，减少因室内外温差产生的传热。减少外窗的温差传热，应采用热阻大的玻璃、窗框和窗扇材料以及它们之间能满足传热系数指标要求的良好组合。

　　3.2降低窗玻璃的遮阳系数或窗户的综合遮阳系数，减少夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热。

　　3.3提高外窗的气密性，减少外窗的空气渗透量(见表4)。

　　表4窗户传热系数计算值(w/m2k)[4]

　　从上表中可以看到，PVC塑钢及合铝合金双层玻璃窗的传热系数可满足规定的4.7W/(m2k)。使用双层玻璃窗是一种发展的方向，是居住建筑设计兼顾通透明亮、节能、放宽窗、墙面积比、提高外窗热工性能的主要技术途径。

　　3.4立体绿化

　　(1)屋顶绿化:屋顶绿化具有良好的保温隔热效果，并能为居住者提供户外活动和交往的空间。具体构造层次可设计为(由下至上):

　　钢筋混凝土屋面板;

　　2mm厚SBS改性沥青防水卷材(或其它防水材料);

　　40厚C20细石混凝土内配φ4@200双向;

　　50～80厚排水层(Φ15～32陶粒或卵石);

　　聚酯无纺布防水层(120g/m2)四周上翻100;

　　300厚种植土，底部设φ30@1500泄水孔(刚性防水层上)。

　　(2)西墙绿化:通常的西墙绿化就是简单的在西墙上种植攀缘植物，遮挡阳光直射墙面，并通过叶面蒸发带走一部分能量，但它减弱了墙体自身的散热性能。

　　可在西墙设计由柱子和圈梁组成的构架，并设置种植槽和集中喷灌系统，在绿化和墙面间形成了300mm宽间层。这样，当植物垂吊在构架上时，构架与墙面之间空间形成了良好的通风井，从而加强了西墙的散热性能，同时也遮挡了阳光直射。

　　(3)阳台绿化:阳台绿化是立体绿化系统中重要的一环，相对墙面绿化而言，它的实现和管理都较为容易。具体做法是在阳台外沿设计宽 300mm~400mm、深200mm~300mm花槽，可由住户自行种植或放置花盆。应注意的是:要注意住户操作时的安全方便及组织好花槽排水。

　　建筑物的节能综合指标的动态方法计算是比较复杂的，居住建筑的设计可通过以上技术手段，满足建筑要求的节能设计的各项规定性指标，达到节能50%的目的。

　　虽然从成本的角度进行分析，节能住宅与非节能住宅相比，建安造价会有所增加，但随之产生的社会效益、经济效益、环境效益十分巨大，它对节约能源、保护环境、提高建筑物的工程质量，改善居住舒适度，实施经济可持续发展等具有重大意义。

　　4结语

　　本文通过对居住建筑节能措施的分析，列举出经济、简单而行之有效的节能设计方法，便于建筑设计师根据不同的项目情况，综合采用和协调，灵活运用，可以通过良好的建筑节能设计，实现建筑商、用户、环保节能多赢的综合效益。

　　参考文献:

　　[1]王文忠，王宝海。上海住宅建筑节能技术与管理[M]。上海:同济大学出版社，2004。

　　[2]JGJ75-2003J275-2003，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准[S]。

　　[3]GB50176-93，民用建筑热工设计规范[S]。[4]宋德萱。节能建筑设计与技术[M]。上海:同济大学出版社，2003。

《探析建筑设计中节能设计措施》

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