小议建筑节能设计 -建筑设计论文发表

小议建筑节能设计
韩锋 1 彭赛 2
摘　要: 随着科学技术的日新月异,能源短缺问题已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，我国建筑能耗占社会总能耗约30%，在建筑领域节能更是迫在眉睫。建筑设计是建筑节能中一个很重要的环节, 有利于从源头上杜绝能源的浪费。本文从建筑的整体及外部环境、单体设计、围护结构及细部构造设计对建筑节能设计进行了探讨。
关键词: 建筑设计;建筑节能
1 前言
随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,建筑行业全面节能势在必行, 而建筑设计是其中一个很重要的环节。建筑设计应结合当地的地理环境、气候条件, 按照国家的节能政策和节能标准的规定, 在传统民居中吸取营养, 充分地利用地方材料从建筑的整体及外部环境、单体设计、围护结构的整体及细部构造设计等方面全方位进行节能设计。
2　建筑节能设计
2.1　整体及外部环境的节能设计
建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计, 使建筑获得一个良好的外部微气候环境, 达到节能的目的。
2.1.1　合理选址
建筑选址主要是根据当地的气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件, 同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
2.1.2　合理的外部环境设计
在建筑选址确定之后, 应研究其微气候特征。根据建筑功能的需求,通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境, 创造建筑节能的有利环境, 主要方法为: ①在建筑周围布置树木、植被, 既能有效地遮挡风沙、净化空气, 还能遮阳、降噪; ②创造人工自然环境, 如在建筑附近设置水面, 利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等作用。
2.1.3　合理的规划和体型设计
合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。沿海湿热地区, 引入自然通风对节能非常重要, 在规划布局上, 可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压, 在建筑体型设计上形成风洞, 使自然风在其中回旋, 得到极好的通风效果, 达到节能的目的。
日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向, 夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素, 建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约, 要想使建筑物的朝向均满足夏季防热和冬季保温是困难的, 因此, 只能权衡各个因素之间的得失, 找到一个平衡点, 选择出这一地区建筑的最佳朝向和较好朝向。
2.2　单体的节能设计
单体的节能设计, 主要是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计, 以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等, 来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件, 以达到节能和改善室内微气候环境的效果。
2.2.1　建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计, 主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外, 通过对各部位的造型、结构、材料等方面加以进一步设计, 充分利用建筑外部气候环境条件, 达到节能和改善室内微气候环境的效果。
（1) 屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分, 主要节能措施为: ①采用坡屋顶; ②加强屋面保温; ③根据需要, 设置保温隔热屋面。
（2) 楼板层的节能设计。主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。
（3) 建筑门窗的节能设计
据统计资料, 在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的;因此,解决好门窗节能的问题相当重要。
1）门窗节能原理
门窗能耗是由热量变化而导致的热能消耗，因此利用各种技术手段，寻求最少的能源支出，换取能源对环境的回报，积极利用自然能源以达到适宜的居住环境，应是门窗及至外围护结构产品设计的指导思想。
建筑中窗的热阻，远远小于其他外围结构，窗户是保温能力最低的建筑外围结构，对于采暖建筑的窗户，其耗热量包括两个方面：一是窗框和玻璃的传热耗热量，二是窗户缝隙的冷风渗透耗热量。为此门窗节能就从这两方面着手，一方面减少窗框和玻璃的导热系数，增强保温性能，另一方面改善窗户制作安装精度，加安密封条，减少空气渗透，减少冷风渗透量。
窗户由框扇和玻璃组成，框扇仅占窗面积的20-30%，窗越大，所占比例越小，玻璃面积占窗面积的70-85%，玻璃是保温隔热节能的关键。因为框扇占整窗面积比值不大，按照国际国内窗户的检测标准，窗的保温性能测试不包括窗框与墙体间的热量损失，通过框扇的热量损失可以不计。尽管如此，仍有专家认为，门窗隔热保温性能的好坏应取决于框材和玻璃的综合隔热保温效果。因为在采用同样玻璃时，玻璃的传热系数是相同的，但不同的框材传热系数差异悬殊，这必然影响到整窗的隔热保温性能。
2）建筑外窗的保温性能
保温性能指标是在模拟冬季采暖建筑室内，外温差条件（室内18℃；室外，单层窗检测为-10℃，双层窗或单框双玻窗检测为-20℃，风速3.0w/s）下测得的窗户冬季传热系数k值。
我国门窗保温性能总体水平与国外有较大差距，北欧和北美国家传热系数k值一般在2.0左右，有时达到1.1～1.2<BR>GB/T8484-2002《建筑外窗保温性能分级及检测方法》中的保温分级指标。
3）门窗的节能设计应主要考虑:
①控制建筑不同朝向的窗墙面积比;
②设置遮阳措施, 我国节能标准中规定, 夏热冬暖地区、夏热冬冷地区以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑的外窗宜设置外部遮阳;
③根据需要合理地组织门窗的通风换气, 尽量采用自然通风;
④严寒、寒冷地区建筑的外门宜设门斗或采取其它减少冷风渗透的措施, 其它地区建筑外门也应采取保温隔热节能措施;
⑤选择高性能的建筑门窗和幕墙技术, 建筑门窗和建筑幕墙要改变消极保温隔热的单一节能观念, 把节能和合理利用太阳能、地下热(水)能、风能结合起来, 积极选择节能和用能相结合的门窗及幕墙产品。
4）门窗安装施工应注意节能
门窗框和玻璃扇的传热系数及密闭性是外墙节能的关键环节之一。木和塑料门窗的传热系数比钢,铝门窗低30%左右,双层玻璃比单层玻璃低40%左右。因此,价格比较好的是塑料单框双玻门窗。为保证门窗能达到预期的节能要求,安装过程中应注意以下几个问题:
1.根据设计要求选择门窗时,要复查其抗风压性,空气渗透性,雨水渗漏性等性能指标。
2.安装门窗框时,要反复检查框角的垂直度,变形严重,缝隙超标,密封条不密闭的门窗扇不能上墙。
3.在框与扇,扇与扇之间须设密封条,以防渗水,透气,推拉窗的轨槽处须增加密封处理,局部缝隙较大的位置可用单组份密封膏挤注.
4.在门窗框四周与墙或柱,梁,窗台等交接处,须用水泥砂浆进行严密处置,在靠室外一侧须结合外装修进行处理,以防渗水,透气。
5.粘贴密封条或挤注密封膏时,应事先将接缝处清理干净干燥,无灰尘和污物。
我国的建筑能耗约占全国能源消耗总量的1/3，我国寒冷地区采暖能耗已达到1.79亿吨标准煤，占全国能源消费总量的13.6%，其中建筑外门窗的能耗约占建筑物全部热损失50%。在建筑保温性能上我国与气候条件相近的发达国家相比，外窗为2.2倍，外墙为4倍。因此提高门窗的保温性能对建筑节能有重要的作用。
2.2.2　合理的建筑空间设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下, 对建筑空间进行合理分隔,以改善室内保温、通风、采光等微气候条件, 达到节能目的。
2.2.3　选用建筑节能材料
合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面, 随着科技的发展, 大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去, 更好地起到节能效果。另一方面, 要结合当地的实际情况, 发掘出一些地方节能材料, 更好地应用到建筑节能中去。
3 结束语
全面的建筑节能是一项系统工程, 必须由政府主导,由国家立法, 对建筑节能做出全面的、明确的政策规定；必须由相关部门按照国家的节能政策, 制定全面的建筑节能标准; 必须由设计、施工、各级监督管理部门、开发商、运行管理部门、用户等各个环节, 按照国家的节能政策和节能标准的规定, 全面地、严格地采取节能措施, 使每一位公民真正树立起全面的建筑节能观, 将建筑节能真正落到实处。全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用, 缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾;有利于加快发展循环经济, 实现经济社会的可持续发展;有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。
参考文献：
[1]张捷;孟庆娟,浅谈建筑节能设计.《工业建筑》.2008年S1期.
[2]石民祥.《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T 151-2008. 广东省建筑科学研究院.