Technical Exchange |技術(shù)交流試論建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)趙澤霞，胡 敏(柳州市建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院，廣西柳州545001 )摘要:隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)正保持著高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，我國(guó)正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，工業(yè)的增長(zhǎng)、居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，特別是中國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，對(duì)能源、經(jīng)濟(jì)資源的需求將更加迫切。本文從多方面重點(diǎn)論述建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化和圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)，并提出利用好可再生能源的節(jié)能設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能，規(guī)劃設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)近年來，我國(guó)政府對(duì)建筑節(jié)能十分重視，制定和頒布了筑物的層數(shù)，選用長(zhǎng)條型建筑外形等，而形體復(fù)雜、凹凸面-系列的新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范，旨在加強(qiáng)建筑節(jié)能工作的開展。業(yè)過多的塔式建筑對(duì)節(jié)能不利。建筑體型系數(shù)還與建筑物的體內(nèi)工程技術(shù)人員為此做了大量的工作并取得了一定的科技成型是否規(guī)整及建筑的體量大小有關(guān)。在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意果，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。建筑節(jié)能工作有許多環(huán)節(jié)，建筑設(shè)計(jì)最低耗能體型的選擇，即建筑的各方面尺寸與其有效傳熱系則是其中重要環(huán)節(jié)。數(shù)相對(duì)應(yīng)的最佳節(jié)能體型。-般來講，當(dāng)各面的平均有效傳熱系數(shù)不同時(shí)，傳熱系數(shù)相對(duì)較小的面具有相應(yīng)較大面積的1.優(yōu)化建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)體型是最佳體型;而當(dāng)各面的平均傳熱系數(shù)相同時(shí)，體型系在建筑規(guī)劃階段，要慎重考慮建筑選址、建筑布局、建筑數(shù)最小的體型是最佳體型。體型、間距、朝向、季風(fēng)風(fēng)向、水面和綠化配置等因素對(duì)建筑節(jié)(2)建筑朝向與節(jié)能能的影響，改善熱環(huán)境。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，分析形成氣候的決定因建筑物的朝向?qū)τ诮ㄖ?jié)能有很大的影響。當(dāng)建筑物為素(輻射因素、大氣因素、環(huán)境因素、地理因素)的利弊，從改善南北朝向時(shí)，耗能較少。近年來，設(shè)計(jì)實(shí)踐中的一種現(xiàn)象是城市環(huán)境和區(qū)域環(huán)境出發(fā)，根據(jù)不同地區(qū)的地形及小氣候，合理越來越多的出現(xiàn)偏軸方位的建筑朝向，這種做法，可在活躍布置建筑群，盡量避免不利因素的影響。另外還要考慮對(duì)太陽(yáng)建筑群體、節(jié)約用地、處理建筑外形等方面帶來-些益處， 但能、季風(fēng)風(fēng)向、地形等自然因素的利用，以達(dá)到節(jié)能之目的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，我們還是要強(qiáng)調(diào)正南朝向(包括南偏東、偏西15°以內(nèi)朝向)的節(jié)能意義。因此，從節(jié)能的角度出發(fā)，如總1.1建筑選址、建筑布局、季風(fēng)風(fēng)向節(jié)能設(shè)計(jì)平面布置允許自由考慮建筑物的形狀和朝向，則應(yīng)首先選長(zhǎng)建筑物盡量布置在向陽(yáng)和避風(fēng)的地方，向陽(yáng)有利于建筑方形體型，朝向盡可能大體朝南，避免東西向。在確定朝向物充分利用太陽(yáng)能，避風(fēng)可盡量減少建筑物的熱損失。建筑時(shí)，另一個(gè)必須注意的問題是要處理好建筑朝向與季風(fēng)風(fēng)向布局時(shí)，一方面要控制城市規(guī)模，并在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，注意避的關(guān)系。在南方炎熱地區(qū)，建筑的朝向宜與夏季主導(dǎo)風(fēng)向入免人口密度與建筑密度較高的功能區(qū)連片布置，控制區(qū)域密射角保持在30° - - 60°的范圍內(nèi)。度。另-方面，在南方炎熱地區(qū)，妻考慮- -定數(shù)量的街道與(3)建筑間距與節(jié)能當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向基本一致，這樣可以加強(qiáng)市區(qū)和郊區(qū)之間較大的建筑間距可以使建筑物有充分的8照時(shí)間和良好的熱交換，促使城市中心區(qū)多余的熱量迅速轉(zhuǎn)移到郊外。的日照質(zhì)量，對(duì)建筑節(jié)能非常有利。但因城市用地非常緊張，從節(jié)約土地的角度出發(fā)，又希望建筑間距越小越好。在建筑1.2建筑體型、朝向、間距節(jié)能設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，要合理解決這一矛盾。在總平面設(shè)計(jì)時(shí)，合理布置(1)建筑體型與建筑節(jié)能在建筑設(shè)計(jì)中，要適當(dāng)控制建筑體型系數(shù)。有研究表明，建筑物使其達(dá)到有自好口照和校小間距的最優(yōu)組合。在建體型系數(shù)每增大0.01,耗熱量指標(biāo)約增加2.5%。建筑體型系筑單體中國(guó)煤化工低層高等方法。HCNMH G數(shù)一般宜控制在0.30以下。- 般來說，控制或降低體型系數(shù)的方法有:減少建筑面寬，加大進(jìn)深或增加組合體，增加建城市規(guī)劃中應(yīng)考慮到足夠的水面和綠地，而且應(yīng)該分布CHINA HOUSING FACILITIES 57Technical Exchange |技術(shù)交流合理。水池、噴泉等水面的配置，是良好的降溫措施。綠地組合合理，有較高的熱絕緣系數(shù)，能較好地發(fā)揮保溫材料的的配置，可以通過植被的光合作用及蒸騰作用使太陽(yáng)輻射熱作用，在滿足承重要求的前提下，磚墻可適當(dāng)減薄。④夾心能轉(zhuǎn)化，降低環(huán)境溫度。根據(jù)不同地區(qū)的地形及小氣候情況復(fù)合外墻:將墻體分為承重和保護(hù)部分，中間留20 - 50 mm在規(guī)劃中注意合理布置不同高度和種類的樹木植被，可以在空隙，內(nèi)填無機(jī)松散或塊狀保溫材料如爐渣、膨脹珍珠巖等,夏季使建筑群內(nèi)產(chǎn)生有陰影遮蔽的效果，并疏導(dǎo)通風(fēng)氣流;也可不填材料做空氣層。⑤外保溫復(fù)合外墻:絕熱材料復(fù)合冬季有防寒風(fēng)和最大限度的減少遮陽(yáng)效果。在設(shè)計(jì)中，注意在外墻外側(cè)，這種結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性好，可避免冷橋，但外保廣植樹木花草，減少周圍硬質(zhì)地面;對(duì)于低層、多層房屋墻溫層要求經(jīng)得起日曬雨淋和冰凍的侵襲。壁，栽種爬墻虎之類的攀藤植物，進(jìn)行垂直綠化;屋項(xiàng)也可2.2窗節(jié)能種植，形成空中花園。這樣，能緩解曝曬及驟雨造成建筑物表面的溫差變化，使絕大部分輻射熱不致于進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)向窗在建筑中的主要作用是采光、通風(fēng)，同時(shí)也起圍護(hù)作用。有資料表明，窗既是耗熱構(gòu)件，設(shè)計(jì)合理也可成為得熱室內(nèi)傳遞，從而改善了生態(tài)和室內(nèi)環(huán)境。構(gòu)件，因此，設(shè)法減少窗耗熱和提高窗得熱是建筑節(jié)能的重2.圈護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)點(diǎn)工作之一-。影響窗的熱損失的因素有以下幾種。(1)窗大小與空調(diào)負(fù)荷關(guān)系甚大，窗墻比宣適當(dāng)控制。在窗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要由墻、屋頂和門窗構(gòu)成。建筑物的能墻比的選擇上，應(yīng)區(qū)別不同的朝向。對(duì)南向窗，在選擇合適玻耗主要取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)和冷風(fēng)滲透，住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)璃層數(shù)及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當(dāng)增加窗面積，的散熱量要占采暖熱耗的1/3以上。顯然，如果建筑圍護(hù)結(jié)充分利用太陽(yáng)輻射熱;而對(duì)其他朝向的窗，應(yīng)在滿足居室采光構(gòu)具有良好的保溫隔熱性能，便可減少室內(nèi)、室外的熱量交環(huán)境質(zhì)量要求的條件下適當(dāng)減少開窗面積以降低熱耗。換，從而減少所需要提供的采暖和制冷能量。在選擇維護(hù)結(jié)(2)窗材料熱阻方面。①窗框:對(duì)金屬窗框進(jìn)行斷熱處理,構(gòu)節(jié)能材料時(shí)，應(yīng)考慮材料的使用壽命,如屋項(xiàng)或外墻采用用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間，加大窗框的熱阻，或泡沫玻璃、無機(jī)保溫砂漿等無機(jī)類保溫隔熱材料，外墻直接利用空腹金屬窗內(nèi)的空氣間層達(dá)到增加窗框熱阻的目的。同使用自保溫砌塊，可與建筑物同生命周期。炎熱地區(qū)使用淺時(shí)，選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱色飾面，減少太陽(yáng)輻射吸收熱量。耗。②玻璃:選用合適的玻璃品種，適當(dāng)選擇吸熱玻璃、熱2.1墻體節(jié)能設(shè)計(jì)反射玻璃、低輻射玻璃或中空玻璃?？稍谄胀úＡ腺N隔熱外墻的面積是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，因而外墻體的保溫膜代替節(jié)能玻璃。③加強(qiáng)窗的氣密性，采用氣密條，提高外設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，必須改變以往的外墻設(shè)計(jì)，采用新的節(jié)能墻窗氣密水平，提高窗用型材的規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度、尺寸穩(wěn)定體材料。在禁止使用黏土磚以后，應(yīng)該把外墻的節(jié)能構(gòu)造列性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量，減少開啟為重要課題。墻體節(jié)能是采用高效保溫隔熱材料附著或填入縫的寬度達(dá)到減少空氣滲透的目的。墻體內(nèi)，以提高墻體的熱阻。復(fù)合墻體越來越成為當(dāng)代節(jié)能(3)安排好門窗相對(duì)位置及開啟方式，組織穿堂風(fēng)通過;墻體的主流，其一般做法是用磚或鋼筋混凝土作承重墻并與設(shè)置可調(diào)節(jié)的活動(dòng)遮陽(yáng)，如遮陽(yáng)棚、窗蓋板、窗簾、百頁(yè)、熱絕熱材料復(fù)合。某些單一材料墻體也可以起減少能耗的作用。反射簾或自動(dòng)卷簾等，以便夏季減少太陽(yáng)輻射得熱，冬季又墻體改革推動(dòng)了新型墻體材料的發(fā)展，多種節(jié)能型墻體得到日照，特別對(duì)西向、南向窗要更加重視。應(yīng)運(yùn)而生，主要有以下幾種:①加氣混凝土外墻;加氣混凝2.3屋頂節(jié)能土產(chǎn)品有粉煤灰加氣和砂加氣兩種，有砌塊、條板狀，該類由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈而引起頂層房間過熱是- -個(gè)十分普遍產(chǎn)品本身導(dǎo)熱系數(shù)小，與傳統(tǒng)的粘土磚墻體材料相比，導(dǎo)熱的問題，必須認(rèn)真對(duì)待。應(yīng)加強(qiáng)隔熱層，可以設(shè)架通風(fēng)層，還系數(shù)約為粘土磚砌體的29%，是一種保溫性能好、節(jié)能顯著可設(shè)倒置式屋面;采用種植隔熱屋頂，改善生態(tài)環(huán)境;另外的墻體材料。②頁(yè)巖多孔磚:主要以頁(yè)巖石和煤矸石等為主還可采用坡屋頂，利用閣樓通風(fēng)散熱。要原料，其導(dǎo)熱系數(shù)小(0. 62w/m.k),明顯優(yōu)于砌塊并稍優(yōu)于層而構(gòu)造中設(shè)詈的馬熱層阻擋了屋面吸收粘土磚，可以利用荒山進(jìn)行生產(chǎn)，施工方便，便于二次裝修，的太中國(guó)煤化工度升高以增大屋面與是適合多山地區(qū)的推廣的墻改材料。③內(nèi)保溫復(fù)合外墻:絕環(huán)境;YHCNMHG吸收的太陽(yáng)輻射熱向熱材料復(fù)合在外墻內(nèi)側(cè)，構(gòu)造特點(diǎn)與單一材料墻相比，構(gòu)遙環(huán)境和空氣散發(fā)。屋面內(nèi)部可以設(shè)置貼鋁箔的封閉空氣層，58中國(guó)街方數(shù)據(jù)Technical Exchange |技術(shù)交流采用含水多孔材料做屋面面層。高效保溫材料的應(yīng)用，提高我國(guó)近百米內(nèi)的土壤每年可采集的低溫能量達(dá)1.5萬億千了屋頂?shù)母魺嵝阅?。瓦，是我?guó)目前發(fā)電裝機(jī)容量4億千瓦的3750倍，而百米內(nèi)地(2)倒置式屋頂:采用倒鋪法，保溫材料設(shè)在防水層以上，.下水每年可采集的低溫能量也有2億千瓦。因此，許多專家將使防水層不直接接受日光暴曬，保護(hù)防水層以延緩其老化，.淺層地能比喻為-個(gè)巨大的“綠色聚寶盆"。水泵的作用是把水使之耐久。從低處往高處送，熱泵就是熱傳導(dǎo)的“水泵"。 把低溫的熱源提(3)架空型保溫屋頂:屋頂最外層是遮陽(yáng)板，下帶通風(fēng)空.升，提供生活用能。用1千瓦的電驅(qū)動(dòng)熱泵后，可以“搬運(yùn)" 4氣間層，遮陽(yáng)板攔截了直接照射到屋項(xiàng)的太陽(yáng)輻射熱，并通千瓦的淺層地能。冬天代替鍋爐從土壤中取熱，向建筑物供暖，過遮陽(yáng)板與空氣接觸的上下兩個(gè)表面把所吸收的太陽(yáng)輻射熱夏天代替普通空調(diào)向土壤排熱，給建筑物制冷。轉(zhuǎn)移到空氣隨風(fēng)帶走，風(fēng)速越大，帶走的熱量越多，隔熱效地源熱泵高效節(jié)能，不破壞建筑的外觀，使用壽命長(zhǎng)達(dá)果也越好。50年以上，一套系統(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調(diào)和(4)種植隔熱屋項(xiàng)、蓄水屋面:在屋頂上種一些植物，在生活熱水家人的三套裝置或系統(tǒng)，設(shè)備的運(yùn)行沒有燃油、燃遮擋太陽(yáng)輻射熱的同時(shí)還吸收這些熱量用于植物的光合作煤污染。不抽取地下水，沒有地下水位下降、地面沉降和開用、蒸騰作用和呼吸作用，把照射到屋頂?shù)奶?yáng)輻射熱轉(zhuǎn)化鑿回灌井等問題，是真正的綠色環(huán)保能源利用方式。為植物的生物能量和空氣的有益成分，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輻射熱的資因此，因地制宜、有序開發(fā)淺層地?zé)崮?或與太陽(yáng)能耦合)源性轉(zhuǎn)化，因此屋面溫度變化比較小。種植隔熱屋頂?shù)闹餐潦墙鉀Q建筑制冷采暖空調(diào)、熱水供應(yīng)、溫控農(nóng)業(yè)用能的經(jīng)濟(jì)不能太厚，植物扎根遠(yuǎn)不如地面，因此只適用于弱風(fēng)環(huán)境不途徑，對(duì)替代常規(guī)商品能源，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，適用于強(qiáng)風(fēng)環(huán)境。建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。3.利用可再生能源的節(jié)能設(shè)計(jì)4.結(jié)束語(yǔ)3.1太陽(yáng)能太陽(yáng)能是常被建筑利用的可再生能源，它資源豐富，我國(guó)煤、石油、水能等不可再生能源的儲(chǔ)量與世界上許既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污染。太陽(yáng)能多國(guó)家相比量少，開發(fā)利用率比較低。我國(guó)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與建筑結(jié)合為我們有效利用可再生能源提供了一個(gè)理想途與緣色建筑設(shè)計(jì)方面與世界發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，但我們徑。建筑物利用太陽(yáng)能的方式有被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。被可以通過屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)、外墻節(jié)能設(shè)計(jì)、門窗節(jié)能設(shè)計(jì)及太動(dòng)式利用太陽(yáng)能是指建筑物直接利用太陽(yáng)輻射的能量使其陽(yáng)能、風(fēng)能、水能的利用來降低建筑能耗，提高建筑的智能室內(nèi)冬季最低溫度升高、夏季最高溫度降低。主動(dòng)式利用化程度，以保證盡可能的為人們提供健康、舒適、安全的居太陽(yáng)能是指通過一定的裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為人們?nèi)粘Ｉ钭?、工作、學(xué)習(xí)和活動(dòng)的綠色建筑。CHF所需的熱能和電能。目前，已有很多利用太陽(yáng)能的建筑實(shí)例，值得進(jìn)一步推廣。太陽(yáng)能在建筑上的應(yīng)用不僅可以節(jié)省能源，更重要的是有利于保護(hù)環(huán)境。利用太陽(yáng)能供電、供熱、供冷、照明，最終實(shí)現(xiàn)綠色能源的建筑是世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家的熱門研究課題，也是21世紀(jì)-一個(gè)應(yīng)用面很廣、需求量很大的多學(xué)科交叉的綜合性課題。這是太陽(yáng)能利用的一個(gè)引人注目的發(fā)展趨勢(shì)。3.2地源熱泵地源熱泵一一是目前效率最高、對(duì)環(huán)境最有利的熱水、取暖和制冷系統(tǒng)。.中國(guó)煤化工地球表面吸收了太陽(yáng)能的47%，相當(dāng)于人類-年所需能量的500多倍，地球深處熱流或較深層的地?zé)崮軐?duì)地表淺層YHCNMHG也起到了加熱作用。CHINA HOUSING FACILITIE 59