東莞市藝筑設(shè)計(jì)有限公司 523129

摘要：為了降低能源消耗，城市住宅節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)是必不可少的。本文從我國(guó)建筑耗能狀況、影響建筑節(jié)能的因素等方面介紹了城市住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；能耗設(shè)計(jì)

一個(gè)國(guó)家的發(fā)展，離不開(kāi)能源的消耗，在我國(guó)，建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究具有十分重要的意義。一方面，我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)高速發(fā)展，近幾年每年建成房屋的數(shù)量達(dá)到16至20億㎡，高出其它發(fā)達(dá)國(guó)家年建成建筑面積的總和；另一方，建筑耗能的過(guò)程復(fù)雜，其受到影響的因素較多。能量利用效率的觀念、系統(tǒng)節(jié)能的觀念、以及投資回收期的觀念都是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要前提。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中怎樣融入這些觀念，是直接影響著建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是否優(yōu)化的關(guān)鍵問(wèn)題。

我國(guó)目前的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，主要是以建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的形式得以開(kāi)展，針對(duì)居住建筑，主要集中于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計(jì)以及采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。由于和設(shè)計(jì)過(guò)程相分離，而且缺乏系統(tǒng)優(yōu)化的觀念，這種建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法仍處于一種被動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，根本談不上優(yōu)化。因此，不管是我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的需要，或是學(xué)術(shù)研究的深入發(fā)展，都有需要從整體和系統(tǒng)優(yōu)化的角度對(duì)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。

一、現(xiàn)階段建筑節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀

建筑節(jié)能指的就是在確保提高建筑物舒適度的基礎(chǔ)下，合理的進(jìn)行對(duì)能源的使用，不斷提高能源的使用效率，就其本質(zhì)而言，一方面是加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，另一方，是研發(fā)利用可再生能源，以及提高建筑物運(yùn)行管理的科學(xué)性。我國(guó)目前將節(jié)能工作當(dāng)作可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵的戰(zhàn)略措施，建設(shè)部相繼出臺(tái)與修訂了一系列的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，例如有《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》以及《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》。今后，還會(huì)繼續(xù)出臺(tái)相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到更一步的完善建筑節(jié)能的法規(guī)體系。

對(duì)于設(shè)計(jì)院類的單位，目前有部分設(shè)計(jì)師將建筑節(jié)能當(dāng)作是施工圖設(shè)計(jì)階段的后期內(nèi)容，規(guī)劃方案前期依舊按著原來(lái)的設(shè)計(jì)思想來(lái)進(jìn)行。在施工圖設(shè)計(jì)后期，根據(jù)國(guó)家節(jié)能強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)做專項(xiàng)計(jì)算與設(shè)計(jì)。當(dāng)出現(xiàn)了體型系數(shù)和窗墻面積比超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值時(shí)，沒(méi)有考慮到造價(jià)的成本，一概給外墻加厚保溫，或加用斷熱鋁合金的中空玻璃。這樣只會(huì)是建筑造價(jià)大大增加，并且不考慮建筑的全壽命運(yùn)行周期以及周邊的環(huán)境影響。建筑節(jié)能的目的是為了實(shí)現(xiàn)“節(jié)能省地型”的建筑，不但要節(jié)能，還要節(jié)約，包括節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地等。對(duì)與建筑師來(lái)說(shuō)，在整個(gè)設(shè)計(jì)階段中都要貫穿節(jié)能的思想。隨著建筑節(jié)能的深入和發(fā)展，提出了“綠色建筑”的概念。

所謂“綠色建筑”就是在建筑的使用壽命的周期內(nèi)，最大限度地對(duì)資源進(jìn)行節(jié)約、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供一個(gè)高效、健康、適用的使用空間，讓建筑與自然可以和諧共生。

二、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的新觀念

由于當(dāng)前對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)仍然處于一個(gè)一般認(rèn)識(shí)的情況，提出了以下兩點(diǎn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的新觀念。

（一）建筑節(jié)能設(shè)計(jì)并不是一個(gè)孤立單獨(dú)的設(shè)計(jì)過(guò)程，從建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程出發(fā)，清楚了解建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分析工作是建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的一個(gè)非常重要的內(nèi)容，尋求有利于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的改進(jìn)。以建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模式為例，傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一種序貫?zāi)Ｊ?，也就是?dāng)完成一項(xiàng)工種之后再開(kāi)始下一項(xiàng)工種。實(shí)際上，有利于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一種存在先后順序的交錯(cuò)模式。圖1 所示的就是可以支撐建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的并行設(shè)計(jì)過(guò)程概念框圖。

（二）一定從系統(tǒng)全局優(yōu)化的角度來(lái)認(rèn)識(shí)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于建筑耗能的過(guò)程涉及多個(gè)子系統(tǒng)以及建筑設(shè)計(jì)的方方面面，因此建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的對(duì)象就不能僅僅停留在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能或者空調(diào)系統(tǒng)。為建筑提供各種能源需求的能源系統(tǒng)（如分布式能源系統(tǒng)）、建筑采光系統(tǒng)、空調(diào)及自控系統(tǒng)、以及建筑內(nèi)外的空氣流動(dòng)狀況都與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。在建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，怎樣在考慮各子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)總體的全局優(yōu)化是問(wèn)題的關(guān)鍵。比如，應(yīng)用自然采光所帶來(lái)的照明節(jié)能以及空調(diào)負(fù)荷增加的關(guān)系，墻體保溫的設(shè)計(jì)和自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，分布式能源系統(tǒng)以及可再生能源系統(tǒng)與建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)系等。

三、住宅節(jié)能設(shè)計(jì)

住宅與人們生活關(guān)系息息相關(guān)。城市居民住宅占到了城市建設(shè)總量的50%至70%左右，住宅建筑耗能正越來(lái)越高，對(duì)建筑整體耗能的影響是人們不可忽視的問(wèn)題。目前隨著人們對(duì)建筑熱環(huán)境的要求以及對(duì)大氣的環(huán)境提出的要求越來(lái)越高，住宅建筑耗能的增長(zhǎng)速度大大地高于能源生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度。廣大建筑師開(kāi)始普遍關(guān)注起來(lái)住宅的節(jié)能設(shè)計(jì)。

在住宅建筑設(shè)計(jì)中，主要空間朝向南，或者向南偏西、向南偏東，人們歷來(lái)都認(rèn)為這是合理的設(shè)計(jì)。在我國(guó)的大部分冬冷夏熱地區(qū)住宅的總體規(guī)劃以及單體設(shè)計(jì)中，為住宅的主要空間滿足冬季的日照要求，爭(zhēng)取良好朝向，充分利用天然能源，是最基本的節(jié)能措施。除了良好的朝向，對(duì)于天然采光、氣流組織、遮陽(yáng)構(gòu)件的應(yīng)用和太陽(yáng)能的利用、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造、基地綠化等，都會(huì)對(duì)建筑節(jié)能產(chǎn)生影響。

具體到住宅建筑的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的設(shè)計(jì)上，大概有以下幾方面：

一是控制體形系數(shù)。建筑物體形系數(shù)與住宅采暖耗能息息相關(guān)，在建筑物各個(gè)部分的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和窗墻面積比不變的條件下，耗熱量指標(biāo)隨著體形系數(shù)直線上升，所以，在滿足建筑造型要求的同時(shí)，還要考慮到把體形系數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)。

二是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能。首先是墻體，墻體的保溫性需要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)采用較好保溫性能的墻體材料，能夠降低熱能損失。目前在設(shè)計(jì)中，應(yīng)主動(dòng)應(yīng)用各種成熟的復(fù)合墻體技術(shù)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。其次是門窗節(jié)能，住宅能耗散失的最薄弱的部分是外門窗部位，它的能耗程度占住宅總能耗的比例比較大，其中冷風(fēng)滲透為1/3，傳熱損失為1/3，因此，在確保采光、日照、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡最大程度上降低住宅外門窗洞口的面積，以此提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，減少外門窗本身的傳熱量，從而提高外門窗本身的保溫性能。通過(guò)控制住宅窗墻比，提高住宅外窗的氣密性，改善住宅門窗材料的保溫性能等措施可以達(dá)到節(jié)能的目的。

三是采用科學(xué)合理的照明技術(shù)、通風(fēng)、采暖、空調(diào)。除了土建的措施之外，還要不可忽視相關(guān)設(shè)備專業(yè)的作用，在設(shè)計(jì)中通過(guò)采用合理的方案，先進(jìn)的技術(shù)手段，從而提高空調(diào)采暖設(shè)備以及照明設(shè)備的效率，以起到節(jié)能的作用。

四、建筑節(jié)能的技術(shù)性措施

1.提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的科技含量

建筑物的能耗是由其冷風(fēng)滲透和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)兩方面造成的。從許多試驗(yàn)結(jié)果中可看出，住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗能量占建筑采暖熱耗的1/3以上，明顯，如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)具備一個(gè)良好的保溫隔熱性能，就能夠降低夏季室外傳入室內(nèi)的熱量，以及冬季室內(nèi)傳出室外的熱量，以達(dá)到降低建筑物的能耗的作用。

2 窗戶節(jié)能

窗戶為薄壁的輕質(zhì)構(gòu)體，這是耗熱中薄弱的環(huán)節(jié)。一般的單層玻璃窗的能量損失大約占建筑物夏季降溫或者冬季保溫能耗的50%以上。在節(jié)能設(shè)計(jì)中不同朝向的墻窗比不同，在高能耗墻面（東西面）應(yīng)該避免把窗打開(kāi)，而且需要提高窗戶的遮陽(yáng)性能。與此同時(shí)，還要按照制冷采暖費(fèi)用與空調(diào)設(shè)備價(jià)格的綜合比較來(lái)確認(rèn)合適的玻璃品種，從隔熱性與導(dǎo)熱性兩方面進(jìn)行綜合比選。

3. 墻體節(jié)能