摘 要：根據(jù)多年的工作經(jīng)驗， 筆者從建筑體形設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、開敞式室內(nèi)空間設(shè)計三方面， 分析了建筑的節(jié)能設(shè)計措施，供大家參考借鑒。

關(guān)鍵詞：新形勢；建筑節(jié)能；體形設(shè)計

0 前言：

隨著傳統(tǒng)能源的供求矛盾越來越尖銳，我國的用能狀況不容樂觀。很多地區(qū)剛剛擺脫無能可用的狀態(tài)，又面臨著能源短缺的危機，節(jié)約能源己成為刻不容緩的大事。 而作為能耗大戶的建筑業(yè)來說，建筑節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。 未來的建筑節(jié)能應(yīng)如何發(fā)展，未來的節(jié)能建筑設(shè)計應(yīng)如何進(jìn)行，這是每一個建筑師都應(yīng)認(rèn)真思考的問題。在此，文章提出如下幾點個人看法，希望能同大家一起學(xué)習(xí)交流。

1 建筑體形設(shè)計

1.1 體形系數(shù)

建筑的體形系數(shù)是建筑體形設(shè)計的重要參數(shù)。體形系數(shù)是指建筑物的外表面積與外表面積所包的體積之比，體形系數(shù)越小，單位建筑面積對應(yīng)的外表面積越小，外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱損失越小。但是，體形系數(shù)不只是影響外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱損失， 它還與建筑造型、平面布局、采光通風(fēng)等緊密相關(guān)。體形系數(shù)過小，將制約建筑師的創(chuàng)造性，造成建筑造型呆板，平面布局困難。

1.2 朝向

建筑物的朝向合理能使建筑在被動式和主動式太陽能系統(tǒng)中充分利用太陽能， 對于建筑節(jié)能有著很大的影響，這一點已成為人們的共識。建筑物的朝向要受到許多其他因素的影響，在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建設(shè)場地所處的具體情況加以確定。根據(jù)我國太陽高度角和方位角的變化規(guī)律，南北或接近南北朝向的建筑在夏季可以減少太陽輻射得熱，冬季可以增加太陽輻射得熱，并有利于組織自然通風(fēng)，是最有利的建筑朝向。

1.3 合理的建筑平面形式

根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥鹊奶栠\動軌跡，選擇建筑平面形式也是影響建筑能耗的設(shè)計措施。研究表明，圓形的平面具有最小的表面積，熱耗最小，空調(diào)的負(fù)荷也相對較小，但盡管如此，矩形的形狀卻更有利于對太陽能的控制，矩形平面的長寬比不同，建筑的能耗有很大區(qū)別，在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體方案加以推敲。盡量使建筑北墻熱能損失達(dá)到最小， 在住人的地方減少玻璃的使用以防止熱能損失。

2 門窗的節(jié)能設(shè)計

門窗是圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱的大戶，約占總體傳熱耗熱量的25%～28%，加上空氣滲透耗熱量，總耗熱量高達(dá)40%～50%。在這樣的環(huán)境里，采用單玻金屬窗對于保障居室夏季溫度26℃～28℃，冬季16℃～18℃是很困難的。山東建筑科學(xué)研究院的研究證明，用單框雙玻塑料窗的熱阻值比單層塑料窗提高80%，單位熱阻值價格降低30%左右。采用節(jié)能窗之后，墻體只需抹少量隔熱砂漿就可以滿足傳熱系數(shù)的要求。在窗戶型材上，我們建議采用熱導(dǎo)率較低的產(chǎn)品，聚氯乙烯（PVC）的導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼材的1/357，鋁材的1/1250。在隔熱能力上，單玻塑窗比單玻鋁窗高4O%，雙玻高5O%。此外，PVC窗的密封性也很好，塑窗框扇結(jié)合采用搭接和嵌接結(jié)構(gòu)，接合處有彈性密封條，不僅節(jié)能效果好，防水、防塵效果也非常好。

3 屋面的節(jié)能設(shè)計

我國建筑幾十年來相當(dāng)普遍地采用了平屋頂。這種屋頂不僅容易漏雨，而且保溫隔熱效能差，能源浪費嚴(yán)重。近年來，參照國外經(jīng)驗，用擠塑聚苯乙烯（XPS）板做倒置屋面保溫層，對屋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行革新，效果良好，已在不少工程中得到應(yīng)用。XPS板具有連續(xù)的表層和閉孔式蜂窩狀結(jié)構(gòu)、組織均勻、連接緊密、強度高、隔濕性和耐氣候性能好、不易老化等優(yōu)點。用這種XPS板做屋面保溫覆蓋在防水層之上，使保溫層起到保護防水層的作用，既可使防水層免受日光的暴曬，又大大緩解了防水層受外界溫度的影響，還可避免防水層受到磨損、 沖擊、穿刺等破壞，使防水層壽命大大延長。

2 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 采用隔熱墻或“雙層”通風(fēng)空間

外圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成既可獲得日照，同時又能隔絕熱量。直接被太陽照射的外墻面應(yīng)該是隔熱的，并且要注意其時間延遲的影響。外墻材料應(yīng)該是有效的隔熱構(gòu)件，或設(shè)計成“雙層的” 通風(fēng)空間。對建筑外墻所受熱輻射的有效防護措施，是選擇某些在炎熱條件下具有吸收和輻射性能的材料。這些材料首先要對熱輻射的反射大于吸收，而吸收的熱量又能迅速地以熱輻射方式釋放出去， 以降低室內(nèi)溫度。外立面色調(diào)應(yīng)該越淺越好，以減少城市的熱島效應(yīng)和建筑的總空調(diào)負(fù)荷。在不同氣候條件下，窗墻比也很重要。

2.2 采用適當(dāng)?shù)恼陉?/p>

夏季，太陽輻射往往成為建筑環(huán)境十分不利的作用因素，尤其是通過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量， 會造成大量的空調(diào)冷負(fù)荷。根據(jù)美國研究人員對墻體（木板）與玻璃的太陽輻射熱量通過情況進(jìn)行的比較，通過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射量是墻體的 30 倍以上。但如果附加了一定的遮陽措施，這種熱通過量則明顯減少，大約只占原先的 1/3 左右。由此可見，適當(dāng)?shù)恼陉栐O(shè)計對減少太陽輻射進(jìn)入建筑內(nèi)部是十分必要和有效的，盡管這是一種傳統(tǒng)而古老的辦法。 現(xiàn)在很多建筑采用有色玻璃來遮陽，這是一個認(rèn)識上的誤區(qū)。有色玻璃并不能代替遮陽，它的最大效果是能減少大約 20%的熱量傳遞，但在日射量達(dá)500～1000w/mZ 的炎熱氣候或溫?zé)岬貐^(qū)的夏季是無效的。此外， 有色玻璃降低了日光的質(zhì)量， 影響室內(nèi)自然采光的效果。目前，在國外一些比較先進(jìn)的辦公建筑中使用了可自動調(diào)節(jié)的遮陽裝置，可以根據(jù)天氣的變化、季節(jié)的不同， 調(diào)整對太陽能量的獲得。但實踐中這類設(shè)備往往難于維護，并且造價十分昂貴。因此，我們在設(shè)計中應(yīng)考慮其性價比， 采用適宜技術(shù)，如：非機械的固定遮陽板設(shè)計、 手動遮陽板設(shè)計等等。 正如奧格雅所說，“即使是那些最簡單的遮陽板，只要精心設(shè)計，同樣可以成為高效率的太陽輻射的控制器—夏季遮蔽太陽輻射， 而冬季卻能把熱量帶進(jìn)室內(nèi)” 。經(jīng)過被動式節(jié)能設(shè)計的建筑立面造型是靈活而多變的，它不象人們所普遍認(rèn)為的那樣：建筑造型呆板，僅僅是簡單的節(jié)能材料的使用。相反，經(jīng)過精心設(shè)計的節(jié)能建筑立面造型比傳統(tǒng)的形式更為豐富精確，更為注重技術(shù)的應(yīng)用，因而更為精彩，其可持續(xù)發(fā)展的意義應(yīng)該受到建筑師們的重視。

3 開敞式室內(nèi)空間設(shè)計

如果要降低能源消耗，建筑中的開敞式空間將在特定的條件下成為一個有意義的補充。與這個開敞式空間相連的房間不僅可以減少一半的熱量流失，同時可以減少制冷能耗。開敞式空間特別適合充分利用太陽能，并將其功能在建筑物內(nèi)充分?jǐn)U展。根據(jù)使用要求還可以將該開敞式空間設(shè)計成熱緩沖中庭、邊庭、 室內(nèi)花園，以進(jìn)一步改善室內(nèi)小氣候，其本質(zhì)就是一種凹進(jìn)開敞的空間。它有通高的玻璃門可以從室內(nèi)向此空間敞開，除了對該部分建筑具有遮陽作用之外，這種空中庭園還有下列功能：可作為緊急疏散區(qū)；可用于綠化和景觀設(shè)計；在允許容積率增加的情況下，可作為未來擴建的靈活間隙空間；它們還可以為使用者創(chuàng)造一個更富有人情味的環(huán)境，人們可以從封閉的室內(nèi)空間步入到這些露天的開敞空間，直接欣賞室外景觀。這些開敞空間可以布置在建筑日曬的一面或景色優(yōu)美的一邊，無論是位于建筑的中間還是周邊，這些多層的過渡空間，基本上是與傳統(tǒng)鄉(xiāng)土建筑的敞廊起著相同的空間過渡的作用 （即室內(nèi)外空間的中間領(lǐng)域）。這些空間實際上就是一種半開敞狀態(tài)的露天空間。這些空間的上部是不需要完全遮擋的，它們可以覆以百頁式的屋頂，既可使風(fēng)流進(jìn)入，又能使熱氣排出。這些空間甚至能擴展到整個建筑的高度，作為風(fēng)洞以利于室內(nèi)通風(fēng) 煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的熱氣可以在這些空間形成空氣的流動。需要完全遮擋開敞式空間還應(yīng)盡量設(shè)計成為不需人工通風(fēng)和降溫的空間，從而降低投資成本。

公共建筑的室內(nèi)開敞空間需要特別注意氣流的組織，防止因“煙囪效應(yīng)” 產(chǎn)生風(fēng)速過大甚至紊流的現(xiàn)象。福斯特設(shè)計的法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈（Commerz bank Headquarters）， 其平面呈三角形，樓梯、電梯、管道井和輔助用房等核心體部分設(shè)于各端， 在中部為貫通全樓的中庭， 工作空間圍繞中庭布置?？諝馔ㄟ^對流沿中庭上升達(dá)內(nèi)外玻璃壁之間而形成良好的自然通風(fēng)。同時， 辦公樓每隔三層設(shè)一溫室綠化空間， 它又可補充中庭采光的不足，使該建筑具有雙面自然采光的良好效果。在設(shè)計過程中， 針對塔樓中庭（60 層高）的自然通風(fēng)狀況， 福斯特及其合作者進(jìn)行了無數(shù)次計算機模擬和風(fēng)洞試驗，其結(jié)果正如建筑師所擔(dān)心的那樣， 如果整個中庭從上到下不加分隔， 那么在很多情況下中庭內(nèi)部將產(chǎn)生無法忍受的紊流。因此福斯特將每 12 層作為一個單元（12 層也是通過計算和試驗得出的理想值），在每個單元內(nèi)部房間利用熱壓來進(jìn)行自然通風(fēng)， 各個單元之間通過透明玻璃相分隔。也就是說整個中庭不是通常所認(rèn)為的一個 “大煙囪”，而是被分隔成多個彼此獨立的“小煙囪”，其目的是避免風(fēng)壓和熱壓過強而產(chǎn)生紊流。

4結(jié)束語：

在實踐探索中， 我們應(yīng)該充分發(fā)掘傳統(tǒng)建筑中蘊含的綠色思想和文化，對技術(shù)的研究側(cè)重于對應(yīng)自然環(huán)境的低技術(shù)和方法的擴展性考慮， 重新開發(fā)基于基礎(chǔ)物理中有關(guān)空氣運動、光反射和材料實用性等面最基本知識的應(yīng)用，采用適合中國國情的適宜技術(shù)，優(yōu)先進(jìn)行被動式節(jié)能建筑設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1]房志勇等.建筑節(jié)能技術(shù)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社， 2004.

[2] 西安建筑科技大學(xué)綠色建筑研究中心.綠色建筑[M].北京：中國計劃出版社，2005.