， ，

(1．石家莊鐵道大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；3.石家莊鐵道大學(xué)基建處，河北 石家莊 050043)

近年來，隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，尤其是伴隨著我國“城中村”改造，興起了大批的居住建筑。一方面建筑材料的生產(chǎn)過程需要消耗大量的能源；另一方面，人們居住環(huán)境在不斷地改善，為了營造一個適合生活、生產(chǎn)及開展各類社會活動的環(huán)境，建筑物在使用過程中會不斷的消耗能源。建筑的能耗非常嚴重，約占社會總能耗的1/3，我國是人口大國，居住建筑規(guī)模巨大，其耗能的總量占總建筑能耗的57%左右。如果不注重居住建筑節(jié)能，房屋建得越多，能源耗費就越大，將會給社會和環(huán)境帶來很大的壓力。由此引發(fā)的能源問題已嚴重影響到社會及經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展，這是一個關(guān)系到國計民生的重大問題。因此，居住建筑節(jié)能十分迫切。

一、建筑節(jié)能的涵義

建筑節(jié)能就是在保證建筑物較高舒適度的前提下，合理使用能源、不斷提高能源利用效率并達到節(jié)約能源、減少能耗的目的。建筑能耗是指建筑在正常使用條件下所消耗的總能量，包括采暖、空調(diào)、照明、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器等方面的能耗，隨著居民生活水平的提高，住宅建設(shè)的迅速發(fā)展及人們對住宅室內(nèi)舒適度環(huán)境的追求，造成了能源的大量消費，因此，推廣建筑節(jié)能對建設(shè)資源節(jié)約型社會有著十分重大的意義。要想達到節(jié)能效果，可通過合理的建筑規(guī)劃設(shè)計、單體設(shè)計，改善建筑物圍護結(jié)構(gòu)的保溫及隔熱性能，充分利用自然通風(fēng)、太陽能資源、余熱回收等措施，提高采暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)的能效。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及問題

(一)國外研究現(xiàn)狀

自20世紀70年代能源危機以來，一些發(fā)達國家就進行了大量的節(jié)能研究和實踐工作，同時積極開展新型綠色建材的開發(fā)使用及太陽能、風(fēng)能、地熱能等可再生能源的利用等，建成了一批“節(jié)能建筑”等示范性工程，節(jié)能效果顯著[1]。

(二)國內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國是一個發(fā)展中國家，時至今日，我國建筑節(jié)能水平遠遠落后于發(fā)達國家，建筑節(jié)能的研究和開發(fā)尚處于起步階段。目前全國各省市全面執(zhí)行節(jié)能65%的標準，但是由于部分設(shè)計人員對節(jié)能標準執(zhí)行不力，節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用沒有形成有序的市場競爭機制，缺乏科學(xué)的引導(dǎo)，尚未形成良好的建筑節(jié)能工作氛圍[2]。

(三)存在問題

我國建筑耗能巨大，冬季采暖大部分能耗是煤炭，耗能巨大且污染十分嚴重，國內(nèi)絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)熱功能都比氣候相近的發(fā)達國家差許多，單位建筑面積采暖能耗是發(fā)達國家標準的3倍以上[3]，因此發(fā)展節(jié)能建筑、保護資源、保護環(huán)境，是中國發(fā)展進程中的重大課題，也是人類發(fā)展進程中必須認真思考的時代課題，建筑節(jié)能任重道遠。

三、居住建筑節(jié)能設(shè)計的實現(xiàn)方式

建筑節(jié)能不僅僅只是建筑的材料、建筑設(shè)備節(jié)能的問題，曾經(jīng)“節(jié)能建筑”被當成了時尚去追求，一批有著最新節(jié)能技術(shù)的建筑產(chǎn)品蜂擁而至，“高”技術(shù)也造成了“高”造價，把建筑節(jié)能引入誤區(qū)。在建筑中，建筑設(shè)計是源頭，建筑節(jié)能是一個建筑整體和宏觀區(qū)域控制的問題，節(jié)能型居住建筑應(yīng)從整體規(guī)劃設(shè)計(包括建筑的選址、建筑布局、建筑形態(tài)、建筑物的間距、通風(fēng)及朝向等多方面)、建筑單體設(shè)計(包括建筑的圍護結(jié)構(gòu)如外窗、屋頂及外墻等)、建筑細部構(gòu)造設(shè)計以及建筑設(shè)備設(shè)計等多方面考慮。因此從規(guī)劃及方案設(shè)計階段就應(yīng)該注重節(jié)能問題，通過分析當?shù)氐臍夂?、水文、地理等自然條件進行合理地布置，注重地域和氣候特點，因地制宜?？紤]整體的生態(tài)環(huán)境因素，充分利用現(xiàn)有資源，合理開發(fā)利用，從設(shè)計入手做好建筑節(jié)能。通過節(jié)能措施，在滿足室內(nèi)環(huán)境指標的前提下，達到節(jié)約能源、保護環(huán)境、改善建筑功能的作用，以降低我國居住建筑的耗能比、減少高耗能建筑比例、改善我國建筑節(jié)能相對落后的狀況，做到人類和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。如在廣東等南方地區(qū)，以炎熱潮濕的氣候為主，節(jié)能設(shè)計不能等同于北方，在保溫設(shè)計的同時應(yīng)該強調(diào)建筑物的遮陽和對流。建筑外立面的造型、色彩、窗墻比等都會對節(jié)能產(chǎn)生重要的影響。

(一) 合理的建筑規(guī)劃設(shè)計

建筑的規(guī)劃設(shè)計要強調(diào)“以人為本，環(huán)境為先”的原則，最大限度地提高能源和材料的使用效率，減少在建設(shè)和使用過程中對環(huán)境的污染，在滿足建筑的適用性、耐久性的同時，著重強調(diào)“均好性”，注重環(huán)境、節(jié)能、環(huán)保三大主題，使建筑和環(huán)境都達到可持續(xù)和諧發(fā)展，提高居住空間品位，提升城市的品牌。因此節(jié)能設(shè)計不能單純地依賴節(jié)能保溫材料的應(yīng)用，而應(yīng)該從居住建筑方案設(shè)計階段入手，規(guī)劃設(shè)計過程中，在保持原有生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過分析當?shù)氐臍夂?、水文、地理等自然條件進行合理的規(guī)劃建筑布置，因地制宜進行建筑設(shè)計。從合同、組織、技術(shù)、經(jīng)濟等各方面，采取措施有效控制工程造價，考慮選址、能源、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和運營維護等因素，進行全生命周期分析。

1. 建筑物的選址及布局

建筑群體的布置是否合理，對冬季獲得太陽輻射熱和夏季通風(fēng)降溫非常重要。如建筑選址上，建筑用地不宜選擇在洼地、山谷等處，應(yīng)該選擇在向陽、避風(fēng)的地段上，為建筑物爭取日照創(chuàng)造必要的條件。結(jié)合建筑用地的自然環(huán)境、氣候條件及建筑物的使用功能等，在不破壞原有生態(tài)環(huán)境的前提下，結(jié)合人的行為活動特點，建立一個自然——人工生態(tài)平衡的系統(tǒng)，降低太陽輻射、增強建筑物的通風(fēng)效果，利用建筑樓群的合理布局，在節(jié)約土地資源的前提下增加建筑物之間的間距，既爭取日照，又能合理組織氣流，從而使建筑物與空氣的熱交換增加，降低建筑能耗。

2. 建筑形態(tài)

建筑形態(tài)的設(shè)計中不僅對建筑的體形系數(shù)有要求，而且需要冬季有利于避風(fēng)寒，夏季減少日輻射熱。需要根據(jù)得熱和失熱的具體情況權(quán)衡后對建筑進行優(yōu)化組合。

3. 建筑間距

建筑物的間距對人的心理及精神具有很大的影響，因此在進行設(shè)計時不能只單純考慮日照間距，要根據(jù)衛(wèi)生視距及對人的影響進行綜合設(shè)計。人類對環(huán)境的認知是通過感官感受的，建筑時時刻刻伴隨著人們的生活，建筑物的間距過小則會讓人產(chǎn)生壓抑感，在緊張的工作后精神仍處于緊繃的狀態(tài)，社會就容易產(chǎn)生犯罪，對人有消極的影響。反之則過于浪費土地、資源，增大人流、物流的流動空間和時間。

4. 綠化設(shè)計

住宅小區(qū)不宜一概硬化，設(shè)計盡量選用可滲透地面，給大地以透水透氣的余地，不僅可以蓄積大量的雨水，緩解城市的“熱島效應(yīng)”，改善環(huán)境質(zhì)量，同時也可以緩解對城市下水管網(wǎng)和污水處理管網(wǎng)的壓力。小區(qū)綠化和水體也要綜合考慮，不是僅僅滿足于政府部門要求的最低綠化率，還要對植被的性能加以了解應(yīng)用，如在建筑環(huán)境中，使用體態(tài)高大的喬木遮擋冬季寒風(fēng)，行植闊葉樹可在夏天遮陽，大中小喬木與灌木相結(jié)合可降低噪聲。這不僅可以改善小區(qū)的微氣候，還可減少熱島效應(yīng)，改善局部氣候。

(二)建筑物的單體設(shè)計

建筑物的單體設(shè)計上，如何實現(xiàn)在滿足建筑物的美觀、實用的基礎(chǔ)上控制其體形系數(shù)達到節(jié)能的目的，對于建筑物來說，應(yīng)減少建筑物的外表面積和加強圍護結(jié)構(gòu)保溫，以減少能耗。外立面的造型、色彩、窗墻比等，要在滿足美觀、與環(huán)境相協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，以減少傳熱耗能，在提高居民居住舒適度的同時又能達到節(jié)能的目的，實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。房屋單體設(shè)計時，要考慮多種因素的制約，進行優(yōu)化組合。

1. 建筑物的體形系數(shù)

建筑物體形系數(shù)是指建筑物接觸室外大氣的外表面積與其所包圍的體積的比值[4]。建筑物體形宜規(guī)則，減少凹凸，可適當增加房屋的進深，減少其外表面積，通過這些措施可減少體形系數(shù)。體積小、體形復(fù)雜的建筑，以及平房和低層建筑物，體形系數(shù)較大，對節(jié)能不利；而體積大、體形簡單的建筑物，以及多層和高層建筑，體形系數(shù)較小，對節(jié)能較為有利。在其他條件相同的條件下，進深大的建筑比進深小的好，外表整齊的建筑比凹凸變化多的好，長的比短的好，高的比矮的好，但建筑師在進行建筑創(chuàng)作時要結(jié)合功能綜合考慮。一般來講，體形系數(shù)不大于0.30，體形系數(shù)越小節(jié)能效果越好。

2. 建筑物的通風(fēng)與朝向

做好單體建筑的通風(fēng)設(shè)計，要盡可能考慮穿堂風(fēng)。同時建筑物窗戶面積在滿足日照等衛(wèi)生要求的前提下要適當，但又不宜過大，室內(nèi)進風(fēng)口和出風(fēng)口同時存在的情況下，窗戶通風(fēng)面積的大小是決定室內(nèi)風(fēng)速的關(guān)鍵，既可降低建筑物的成本又起到節(jié)能的作用，減少建筑物的二次耗能。實驗表明,增大房屋建筑通風(fēng)換氣次數(shù)對降低夏季空調(diào)能耗效果明顯。

建筑是一個生態(tài)的、會呼吸的有機體，要保證進風(fēng)口和出風(fēng)口的同時存在，由于正、負壓的作用而形成空氣流動，如對建筑的進深、房間的門窗位置等的考慮。同時，選擇合理的開窗方式，如相同面積的推拉窗與平開窗比較，平開窗的最大開窗面積是推拉窗的兩倍。朝向的選擇上，如夏季減少太陽的直射、冬季滿足適量的日光照射入室內(nèi)。這樣最大限度的提高能源和材料的使用效率，減少建設(shè)和使用過程中對環(huán)境的污染，使建筑和環(huán)境都達到可持續(xù)和諧發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型社會，使健康綠色的低能耗建筑能夠真正走進我們老百姓的生活。

3. 建筑物窗墻面積比

窗墻面積比是指窗戶洞口總面積與同朝向建筑立面面積的比值。對于門窗，首先應(yīng)符合功能要求，如充足的光線可避免白天燈光的使用，減少電能的損耗，同時也要滿足通風(fēng)的要求；要使用保溫、隔聲，氣密性等級、水密性能好的符合國家標準的中空保溫玻璃，可以積極使用推廣一些先進的材料，如現(xiàn)在示范性項目中用的Low-E玻璃等，以達到節(jié)能的目的。

4. 屋面的節(jié)能構(gòu)造

在建筑物受太陽輻射的各個外表面中，屋面是建筑物上部與外界直接接觸的重點部位，受輻射熱也是最多的，其保溫與隔熱對建筑節(jié)能具有重要意義。為達到節(jié)能目的，屋面上可設(shè)置架空層增加空氣的流動，蓄水屋面及設(shè)置屋頂綠化形成生態(tài)型屋面等。這樣不僅可以增加環(huán)境的美觀性，還可以改善建筑物屋面的熱工性能以達到節(jié)能的目的。屋面保溫材料的選用上不宜用密度大、導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，這樣會導(dǎo)致屋面的重量和厚度過大，不利于結(jié)構(gòu)設(shè)計；同時也不宜選用吸水率較大的材料，防止保溫層吸水而降低保溫效果。

(三)加強圍護結(jié)構(gòu)的保溫及熱工性能

現(xiàn)代建筑在設(shè)計時除保證建筑的安全性、舒適度、智能化和生態(tài)環(huán)境因素外，還應(yīng)注重能源的有效使用和節(jié)約，減小外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，強化建筑外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱構(gòu)造。

1. 墻體保溫

外墻外保溫是在主體墻結(jié)構(gòu)外側(cè)用粘接材料固定一層保溫材料，并在保溫材料外側(cè)抹砂漿或作其它保護裝飾，在外墻根部、女兒墻、陽臺、變形縫等易產(chǎn)生熱橋的部位，采用外保溫技術(shù)，可顯著消除“熱橋”造成的熱損失。目前主要采用的方式有：聚苯板保溫砂漿外墻保溫、聚苯板現(xiàn)澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒漿料外墻保溫等。外墻內(nèi)保溫是在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部加做保溫層?？傊?，外墻保溫材料要選用導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材質(zhì)，減少室內(nèi)外的熱交換。另外，也可利用植物來調(diào)節(jié)氣溫，如在建筑物西側(cè)墻面上種植爬山虎，有利于吸塵和降噪，減少溫室效應(yīng)。

外墻內(nèi)保溫其優(yōu)點：一是施工速度快，二是技術(shù)較成熟。缺點一是影響居民的二次裝修，內(nèi)墻懸掛和固定物體易破壞墻體保溫結(jié)構(gòu)；二是易產(chǎn)生內(nèi)墻體發(fā)霉等現(xiàn)象；三是保溫層易出現(xiàn)裂縫、結(jié)露現(xiàn)象，且不利于既有建筑的節(jié)能改造。 外墻外保溫，保溫層做在主體結(jié)構(gòu)的外側(cè)，這等于給整個建筑物加了層保護衣。其優(yōu)點：一是能夠保護建筑物主體結(jié)構(gòu)，延長其使用壽命；二是有效防止產(chǎn)生“熱橋”現(xiàn)象，更好地發(fā)揮了材料的保溫性能。外墻外保溫是目前大力推廣的一種保溫節(jié)能技術(shù)，是一種先進的、有應(yīng)用前景的保溫節(jié)能技術(shù)，目前，國家不斷地對外墻外保溫的技術(shù)施工工藝材料進行完善。

2. 門窗保溫

建筑門窗的主要功能是在獲得足夠采光的條件下,需要控制門窗在有太陽照射時合理得到熱量,而在沒有太陽照射時減少熱量流失。影響門窗獲得能量的因素包括：窗戶的位置和朝向、窗戶類型的設(shè)計、使用的玻璃材料、設(shè)置合理的外遮陽等。門窗是構(gòu)成熱能損失的主要因素，可以通過合理配置，減少門窗熱能損失。門窗能量傳遞方式主要有：輻射傳熱、對流傳熱、傳導(dǎo)傳熱，另外空氣滲漏也是窗戶能量損失的重要組成部分。

輻射是熱量以波的形式，由一個物體轉(zhuǎn)到另一個物體的現(xiàn)象，通過物理和光學(xué)原理可將玻璃表面的發(fā)射率降低，可減少玻璃的輻射傳熱；對流熱損失主要是通過中空玻璃間隔內(nèi)氣體移動時所進行的熱交換產(chǎn)生的，設(shè)置適當?shù)拈g隔層厚度使對流損失達到最?。粋鲗?dǎo)是物體內(nèi)部的熱由高溫側(cè)向低溫側(cè)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，窗戶上的傳導(dǎo)損失主要是通過窗框和玻璃發(fā)生的，通過改進窗戶材料，使用更絕熱的邊部密封材料可以有效地減少這些損失。此外，保溫百葉的設(shè)置在起到對室內(nèi)裝飾作用的同時又能減少窗的傳熱。

3.建筑設(shè)備節(jié)能

如盡可能的利用自然光，采用高效照明光源；衛(wèi)生器具的選擇上選用節(jié)水型衛(wèi)生器具；空調(diào)器選用節(jié)能型等方式，暖通空調(diào)制冷在建筑中具有主動性，對建筑節(jié)能有很大的影響。

(四)新技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用

應(yīng)用新型材料節(jié)能，引進新型建材生產(chǎn)技術(shù)、開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保、節(jié)能型建筑材料是建材工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。按照循環(huán)經(jīng)濟的方式，研究發(fā)展太陽能光熱、光電應(yīng)用、沼氣、風(fēng)力發(fā)電等經(jīng)濟適用技術(shù)，推動以節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水和環(huán)保為核心的綠色建筑的發(fā)展。

比如在暖通空調(diào)系統(tǒng)中利用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其能量轉(zhuǎn)換效率高，運行成本低，不僅可以緩解電力緊張的情況，同時對于降低不可再生能源的消耗、維持可持續(xù)發(fā)展都有著重要的意義。太陽能作為一種天然的潔凈能源，也是建筑設(shè)計中應(yīng)廣泛推廣的節(jié)能設(shè)計之一，太陽能應(yīng)該由“補充能源”向“替代能源”方向發(fā)展，如現(xiàn)在的太陽能熱水器的使用經(jīng)過發(fā)展，技術(shù)已日臻完善，受到廣大消費者的青睞。

(五)國家的政策導(dǎo)向和相關(guān)法律制定

我國的基本國策是節(jié)約能源，這是節(jié)約型社會建設(shè)的根本要求，為提高能源利用效率，國家制定了很多相關(guān)的如建筑、照明等的居住建筑節(jié)能設(shè)計標準。但是，開發(fā)商注重的是經(jīng)濟效益，而“節(jié)能”卻是長時間使用后，才能顯現(xiàn)出的效益。因此，一些開發(fā)商不愿做節(jié)能的投入，如取消建筑外墻圍護結(jié)構(gòu)的保溫、分隔采暖與非采暖房間的樓板或隔墻、屋頂及外窗的節(jié)能措施。如何制止這種情況的發(fā)生，調(diào)動開發(fā)商在節(jié)能型住宅建筑上投入的積極性，就需要政府部門的參與和干涉，通過政府的宏觀調(diào)控，加強建筑節(jié)能標準化建設(shè)，走可持續(xù)發(fā)展的道路，為今后城市建設(shè)更長遠的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

四、建筑節(jié)能戰(zhàn)略性舉措的重大影響

我國人口眾多，面對如此龐大的建筑領(lǐng)域，建筑能耗是顯而易見的，建筑中微小的耗能變化，都將決定能源的分配。建筑節(jié)能不僅可以節(jié)約能耗，同時又可以減少大量的二氧化碳、粉塵等的排放與污染，其經(jīng)濟效益、環(huán)境衛(wèi)生效益、社會效益都十分顯著。居住建筑節(jié)能的發(fā)展不能只依靠規(guī)范條文的限制，更需要建筑師的積極參與，需要全社會的支持。居住建筑節(jié)能是貫徹我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，全面推進建筑節(jié)能，有利于節(jié)約能源、保護環(huán)境、提高人民的生活和工作水平，對全面建設(shè)小康社會具有十分重要的作用。

參考文獻：

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[4]河北北方綠野建筑設(shè)計有限公司. DB13(J)63-2007居住建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].北京：中國建材工業(yè)出版社，2007.