浅谈建筑设计中的节能与创新

　　摘要：建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。
　　关键词：建筑节能，建筑能耗，新能源，绿色建筑
　　目前，我国建筑用能浪费极其严重，而且建筑能耗增长的速度远远超过我国能源生产增长的速度，如果听任这种高耗能建筑持续发展下去，国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求，从而不得不被迫组织大规模的旧房节能改造，这将要耗费更多的人力物力。在建筑中积极提高能源使用效率，就能够大大缓解国家能源紧缺状况，促进我国国民经济建设的长期可持续发展。
　　一、建筑节能的含义
　　建筑能耗包括建造能耗与使用能耗两大部分。建造过程中的能耗，包括建筑材料、建筑构配件、建筑设备的生产和运输以及建筑施工和安装中的能耗；使用过程中的能耗，包括房屋建筑和构筑物使用期内采暖、通风、空调、照明、家用电器、电梯和冷热水供应等的能耗。我们一般把建筑节能的范围定义为减少建筑使用过程中的能耗，因此，通常意义上讲的建筑能耗主要指建筑使用能耗。
　　二、建筑节能的主要技术途径与创新
　　建筑节能的主要技术途径有两种，一种是减少能源总需求量；另一种是利用新能源。
　　（一）减少能源总需求量
　　据统计，空调采暖能耗占建筑能耗的65%。目前，我国的采暖空调和照明用能量近期增长速度己明显高于能量生产的增长速度，因此，减少建筑的冷、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容，一般可从以下几方面实现：
　　1、建筑规划与设计
　　在建筑规划和设计时，根据大范围的气候条件影响，针对建筑自身所处的具体环境气候特征，重视利用自然环境（如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候，以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下几个方面：
　　⑴合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计（主要方法为：在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙等）；
　　⑵合理设计建筑形体（包括建筑整体体量和建筑朝向的确定），以改善既有的微气候；
　　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。
　　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。
　　2、围护结构节能设计
　　建筑围护结构组成部分(屋顶、外墙、门和窗、遮阳等设施)的设计对建筑能耗与用户所处热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达20%～40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。
　　⑴屋面节能
　　屋顶的保温、隔热是围护结构节能的重点之一。屋面保温层的节能措施要点，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。
　　屋面隔热降温的方法有：架空通风、屋顶蓄水或定时喷水、屋顶绿化等。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。
　　⑵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。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。
　　⑶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。并且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）。
　　另外，要重视屋檐、挑檐、遮阳板，窗帘、百页窗等构造措施，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。
　　3、提高终端用户用能效率
　　高能效的采暖、空调系统与削减室内冷热负荷的措施并行，才能真正地减少采暖、空调能耗。首先，根据建筑的特点和功能，设计高能效的暖通空调设备系统，例如：热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等。然后，在使用中采用能源管理和监控系统监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。
　　（二）利用新能源
　　在节约能源、保护环境方面，新能源的利用起至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源，包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等。
　　⑴太阳能
　　人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索，逐步明确了发展方向，使太阳能初步得到一些利用，目前太阳热水器技术比较成熟，已具备相应的技术标准和规范，但仍需进一步地完善太阳热水器的功能，并加强太阳能建筑一体化建设。另外，要充分利用太阳能的优势，根据住宅的形态、构造、设备的特点，让多项太阳能技术搭配使用，如穿孔金属板太阳能集热墙、太阳能组合屋面板、太阳能热水系统的综合应用等。
　　⑵地热能
　　在利用地热能时，一方面可利用高温地热能发电或直接用于采暖供热和热水供应；另一方面可借助地源热泵和地道风系统利用低温地热能。目前我国的部分地区采用了地源热泵空调系统。它是利用了地球表面浅层地热能作为冷热源，进行能量转换的供冷、供热系统。它以传热介质为载体，通过热泵机组的运行，冬季将土壤中的热能传递转移到需供暖的建筑物内部，夏季又可以将建筑物内的热量，传递转移到浅部地层中去。它充分利用了地下土壤常年温度相对稳定的特点，与地能进行冷热交换提供所需的冷热源。地源热泵空调系统提高了整体运行效率，是一种高效、节能、环保的供热热源。[!--empirenews.page--]
　　⑶风能
　　风能发电较适用于多风海岸线山区和易引起强风的高层建筑，但在建筑领域较为常见的风能利用形式是自然通风方式。国外发达国家还积极研究余热、废热回收利用技术，减少对化石能源的开采和使用达到建筑节能的目的。
　　三、结束语
　　建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程，建筑节能技术涉及了建筑技术、材料技术、能源技术、智能技术、仿生技术、废物再利用技术等，也涉及设计、施工、管理、政策法规等诸多部门。为了达到有效的建筑节能只靠建筑师是根本不够的，建筑节能设计必须依靠各专业的通力合作才能创作出既符合建筑学原理，又符合节能原则的优秀建筑。
　　
　　参考文献：
　　1、江亿《我国建筑耗能状况及有效的节能途径》暖通空调2005,35(5)
　　2、李兆坚,江亿.我国广义建筑能耗状况的分析与思考.建筑学报,2006(7)
　　3、龙惟定.建筑能耗比例与建筑节能目标.中国能源,2005,27(10)

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