建筑节能设计的应用与分析

摘要：我国建筑的耗能量约占全国耗能的30%，而且还在不断上升从而加剧了日益紧张的能源危机，建筑节能刻不容缓，从建筑布局、建筑体型、围护结构、太阳能利用等四个方面对建筑节能设计进行探讨，以期对我国建筑行业的建筑节能设计有所裨益。
　　关键词：建筑节能，设计，能源
　　建筑节能是一个综合概念：建筑节能包括建筑设计和建造过程中采用节能型的建筑材料、结构、器具设备和产品，提高保温隔热性能，通过以上措施，可以提高能源的利用效率，减少建筑能耗。从发展趋势上看建筑节能已经从初期的单纯节约能源，发展到了如何在建筑中合理的使用利用能源方面。建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分，是发展国民经济、有效利用资源、发送建筑热环境、提高建筑功能与舒适水平、保护生态环境、建设“资源节约型、环境友好型”社会的需要。建筑节能本身是一项系统工程，它涉及到建筑、采暖等各个方面，建筑设计则是其中重要的环节，本文主要从建筑设计方面分析建筑节能设计。
　　1建筑布局方面的节能设计
　　1.1建筑朝向
　　选择朝向时应从当地气候条件、地理环境、建筑用地等全面考虑，从节约用地的前提出发，优先采用本地区的最佳或接近最佳朝向，能争取较多的日照，夏季避免过多的得热，还应有利于自然通风。我国地处北半球，由于太阳高度角和方位角变化规律的影响，南向是我国各地区都较为适宜的建筑朝向，但在建筑设计时会受到各方面因素的制约，不可能都采用南向，就应因地制宜合理确定建筑朝向，以满足节能与舒适的要求。
　　1.2建筑间距
　　较大的建筑间距可以使建筑物有充分的日照时间和良好的日照质量，对建筑节能非常有利。但因城市用地非常紧张，从节约土地的角度出发，又希望建筑间距越小越好。在建筑设计中，要合理解决这一矛盾。在总平面设计时，合理布置建筑物，使其达到有良好的日照和较小间距的最优组合。在建筑单体设计中，可以采用退层处理、降低层高等方法。
　　2.建筑体型方面的节能设计
　　2.1控制体型系数
　　体型系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积(不计地面)与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大，说明单位建筑所分担的热散失面积越大，能耗就越多。有研究资料表明，体型系数每增加0.01，耗热量指标约增加2.5%，一般宜控制在0.30以下。建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑物体量大小有关。
　　2.2控制表面面积系数
　　从获取更多的日照辐射，降低耗能的观点来看，表面面积系数越小越好。从节能意义来说，长轴朝向东西方长方形体型最好，正方形次之，而长轴朝向南北方的长方形体型的建筑节能效果最差。
　　2.3选择适当的长宽比
　　对正南朝向来说，一般长宽比越大，得热越多。但需注意，随着朝向的变化，其得热量会逐渐减少。当偏角达到67度时，各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。当偏角为90度时，则长宽比越大，得热越少。
　　2.4低耗能体型的选择
　　所谓最低耗能体型，是指建筑的各方面尺寸预期有效传热系数相对应的最佳体型。一般来讲，当各面的平均有效传热系数不同时，传热系数相对较少的面具有相应较大面积的体型是最佳体型；当各面的平均系数相同时，最小的体型系数是最佳体型。
　　3.结构方面的节能设计
　　建筑结构主要由墙、屋顶和门窗构成。建筑物的能耗主要取决于结构的热传导和冷风渗透，住宅结构的散热量要占采暖热耗的1/3以上。显然，如果建筑结构具有良好的保温隔性能，便可减少室内、室外的热量交换，从而减少所需要提供的采暖和制冷能量.
　　3.1墙体节能设计
　　由于外墙在整个建筑外包面积中所占的比例最大，对建筑能耗的影响也最大，因此，墙体的保温隔热是建筑节能的一个重要部分。在设计时应控制墙体的传热系数，采用多层复合墙体。根据保温层砌体，如加气混凝土自保温砌体，也可采用多层复合墙体。根据保温层位置的不同，复合墙体可分为外保温、内保温、及夹心保温墙体，每种保温形式有各自的优缺点。外墙内保温和自保温由于结构的原因很难消除热桥，而采用外保温则由于保温层桥头住整个外墙面而有利于避免热桥的产生，内保温还会受二次装修的影响，并占使用空间，国家已开始限制在居住建筑内使用它，但对于间隙使用的房间内保温是合理的。从长远来看，外保温的优越性明显高于其它形式，因此外墙应采用外保温来达到节能目的。
　　3.2窗节能
　　窗在建筑中的主要作用是采光、通风，同时也起隔热作用。设法减少窗耗热和提高窗得热是建筑节能的重点工作之一。
　　3.2.1适当控制窗墙比
　　在窗墙比的选择上，应区别不同的朝向。对南向窗，在采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗面积。而对其他朝向的窗，应在满足居室采光环境质量要求的条件下适当减少开窗面积以降低热耗。
　　3.2.2提高窗材料的热阻
　　首先，对金属窗框进行断热处理，用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间，加大窗框的热阻，或利用空腹钢窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的。同时，选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗。其次，选用合适的玻璃品种，适当选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃或中空玻璃。还可以普通玻璃上由隔热膜代替节能玻璃。最后，加强窗的气密性，采用气密条，提高外窗气密水平，提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的.
　　3.2.3设置遮阳设施
　　设置可调节的活动遮阳，如遮阳棚、窗盖板、窗帘、百页、热反射帘或自动卷帘等，以便夏季减少太阳辐射得热，冬季又得到日照，特别对西向、南向窗要更加重视。
　　3.3屋顶节能
　　屋顶是长期直接受太阳辐射的部位，又是遮风避雨的重要结构。屋顶节能措施的要点，其一是屋顶保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋顶重量、厚度过大；其二是屋顶保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋顶湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如果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。倒置式的屋顶防水构造，使用高效的挤塑泡沫板保温层设于防水层上部，其上再设置钢性防水层或隔热砖。这样在具有优良保温隔热性能同时使防水层得到了保护，这种保温芯板施工方便，价格低廉、不污染环境。不仅适用于平屋顶，也可用于带有曲面的屋顶。
　　建筑节能设计是一项系统性的工程，涉及到诸多环节，需要各方面的大力配合。随着我国建筑节能工作的开展，以及人们对发送建筑热环境的迫切需求，建筑节能技术必将得到迅速发展。
　　参考文献
　　[1]孙三民，对推动节能建筑的探讨[J]塔里木农垦大学学报，2004，(2)
　　[2]谢浩、张伦林，试论建筑节能设计问题[J]能源技术，2003，(l)