上海凯魅城市建筑设计有限公司 200092
摘要：随着我国社会主义现代化建设的高速发展,能源短缺问题的日益加剧,以及可持续发展观的深入人心,节约能源的问题已受到我国和全世界许多国家的普遍关注的热点,为了实现我国可持续发展战略,建筑节能势在必行。本文从建筑节能的基础出发,以实际工程案例对建筑节能设计方面进行了探索。
关键词：住宅建筑；节能设计；
引言
建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过合理的规划设计,采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
一、建筑节能设计的重要性
建筑节能设计是全面的建筑节能中一个很重要的环节,有利于从源头上杜绝能源的浪费。
(一)整体及外部环境的节能设计
建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计,使建筑获得一个良好的外部微气候环境,达到节能的目的。
1 合理选址
建筑选址主要是根据当地的气候、土质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中,既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件, 同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
2 合理的外部环境设计
在建筑位址确定之后,应研究其微气候特征。根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境,主要方法为:①在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪；②创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。
3 合理的规划和体型设计
合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。对于沿海湿热地区,引入自然通风对节能非常重要,在规划布局上，可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压,即使在无风时也能形成通风,在建筑体型设计上形成风洞,使自然风在其中回旋,得到良好的通风效果,从而达到节能的目的。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向同时满足夏季防热和冬季保温通常是困难的,因此，只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向和较好朝向。
(二)单体的节能设计
单体的节能设计,主要是通过对建筑各部分的节能构造设计、建筑内部空间的合理分隔设计,以及一些新型建筑节能材料和设备的设计与选择等,来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件,以达到节能和改善室内微气候环境的效果。
1.建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位的造型、结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候环境条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。
屋顶的节能设计。屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶；②加强屋面保温措施；③根据需要,设置保温隔热屋面。
楼板层的节能设计。主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
建筑外围护墙体的节能设计。墙体的节能设计除了适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在能够改善微气候环境条件的特殊构造上,某些工程在建筑两侧设阳台开口,开口两侧外墙上布置两片挡风墙,使两通风墙形成喇叭状的口袋, 将风捕捉到阳台内,然后通过阳台门的开口大小控制进风量,形成“空气锁”,可以有效地控制室内通风。
建筑门窗的节能设计。据统计资料, 在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。因此,解决好门窗节能的问题相当重要。
建筑物围护结构细部的节能设计。细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施；②外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；③窗口外侧四周墙面,应进行保温处理； ④门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂, 影响门、窗的热工性能； ⑤采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙, 应填充保温材料。如图：
2.合理的建筑空间设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件, 达到节能目的。
3.选用建筑节能材料
合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能效果。
（三）设备节能设计
建筑能耗大部分来自于住宅建筑的各种用能设备上，包括暖通空调、热水器、冰箱、照明、电视、洗衣机等，其中大部分能耗用于建筑物内制冷供暖设备的运行，并且住宅建筑用能设备一经配置，必定长期使用，耗能具有持续性。因此，住宅建筑设备节能应予以重视。
利用水源热泵以及热回收与热交换装置制冷供暖。水源热泵适用于可利用地下水的地，由于地下水常年保持在18度左右的温度，所以地下水在夏季可以为空调系统提供冷量，在冬季也可以利用水源热泵机组为空调系统供热量，因此,充分利用地下水的温差，可以减少暖通空调系统的能耗。热回收与热交换装置一般用于可集中排风而且需新风最较大的场合，考虑到空调系统在引人新空气时必然要排出部分旧空气，而新空气与排气之间有一定的温差，直接将旧空气排出不加利用也是一种浪费，采用热回收交换设备先使排气与新空气在被处理前与进行热交换可减少新风机组的负荷，减少能耗。
对供配电系统、供电线路以及变压器等进行改进。供配电系统中的一些设备如电动机、变压器等都在使用中会产生滞后的无功电流,在无形中会增加了线路的功率损耗，在用电系统中采用提高用电设备的功率因数的方法可以减少用电设备无功损耗，具体可以通过用静电电容器进行无功补偿的方法，而对于电感性用电设备也可通过选用有补偿电容器的用电设备的方法。
二、既有住宅建筑节能改造
我国大部分既有住宅建筑由于建造时节能意识薄弱、节能技术实现手段的限制等原因，大部分为高能耗建筑 ，既有住宅建筑的节能改造任重道远。既有住宅建筑在建筑选址、朝向等方面无改造可能性，其改造对象主要是围护结构改造（墙、窗、屋面等部分）。在既有住宅建筑的节能改造上必须考虑到住宅建筑物自身的特点、成本以及对改造过程对居民生活的影响程度等因素。一般来说，对既有建筑的改造有以下几种措施：
屋顶——防水保温节能改造。平屋面隔热保温层的做法有聚氨酯保温防水一体喷涂，或铺设隔热板、铺设膨胀珍珠岩垫层和铺设聚苯乙烯板等，如再加上防水层和保护层，其综合费用也不高。
墙体——无机保温浆料和保温隔热涂料的运用。无机保温砂浆主要是用发泡剂与水泥、颗粒骨料等混合，利用气泡和骨料良好的低导热性，制得后的强度符合要求且导热系数低的泡沫保温砂浆。施工如同普通砂浆，操作简单方便、成本低廉，是保温材料体系中尤其适合既有建筑节能改造发展方向的一个重要组成部分。保温隔热涂料利用隔热涂料或者气泡进行隔热保温的原理，在涂料的配制过程中加入隔热中空陶粒、中空玻璃微珠、发泡剂，从而制成保温隔热涂料或者发泡隔热保温涂料，该材料有施工方便，保温效果好，装饰性强等优点。
外窗——用节能的中空玻璃替换原有玻璃或者在原有玻璃贴上隔热安全膜。建筑玻璃贴膜主要分为热反射膜和低辐射膜。热反射膜（又称阳光控制膜）贴在玻璃表面使房内能透过一定量的可见光，高红外线反射率，在炎热的夏季能保持室内温度不会升高太多，从而降低室内空调用电费用。低辐射膜（又称 LOW-E 膜）能透过一定量的短波太阳辐射能，使太阳辐射热（近红外线）进入室内，同时又能将90％以上的室内物体热源（如暖气设备）辐射的长波红外线（远红外线）反射回室内，LOW-E 膜能充分利用室外太阳短波辐射及室内热源的长波辐射能量，因此在寒冷地区采暖建筑中使用可起到保温节能的明显效果。
中空玻璃具有减轻冷热辐射的功用。采用隔热性能高的中空玻璃时，冷辐射就会大大减小，例如，相同的房屋在寒冷的冬季室外-8℃，室内20℃的情况下，3mm 厚普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的 68% 左右，而采用中空玻璃则为 13.4% 左右。炎热的夏季太阳辐射能透过窗玻璃直接进入室内，还有一部分由窗玻璃吸收，在玻璃温度上升后再以辐射的形式进入室内，吸热玻璃和热反射玻璃就是为了减少太阳能的透过。
三、项目工程实例分析
本项目工程位于河北省保定市阜平县，其规划总用地面积244231平方米，容积率2.4，为一个高品质的住宅小区。节能设计主要体现在以下几个方面：
（一）建筑节能与生态
（1）建筑布置与体形：主体建筑体形呈方形，有利于节能。
（2）建筑朝向：主楼朝向均南向，有利于节能。
（3）室内软百叶遮阳系统的应用，有利于节能。
（4）结合气候特征将新风系统与自然通风系统良好结合，有利于节能。
（5）小气候的营造，充分利用阳光、空气、水和绿色植物的作用，建筑布局结合气候与主导风向，营造绿色空间。
（二）建筑节能
（1）高容积率，高绿化率，低密度，较好地提高了土地使用效率。
（2）设置局部二层地下室，为停车库及设备用房，提高土地使用率。
（3）减少地面停车占地，在地下室设停车位。
（三）构造作法
节能设计构造作法屋面保温材料采用挤塑聚苯板。墙体采用无机保温砂浆A型做法（防火等级A级）。户内隔墙采用砂加气砌块。架空楼层板采用玻璃棉毡。门窗玻璃采用中空Low-E玻璃。隔热金属型材窗框。在建筑体型系数及少量规定性指标未满足要求的情况下，在深化设计中还将进行权衡计算，通过计算和调整参数，确定各种保温材料的厚度以达到设计建筑的全年能耗小于参考建筑的全年能耗，节能率大于50%以确定建筑节能设计满足节能要求。
四、结语
大力发展和推广节能建筑,对于解决中国能源问题有着非常重要的意义,推广节能住宅是一个循序渐进的过程,不可能一蹴而就。顺利推进建筑节能要加大建筑节能宣传力度,完善建筑节能市场。提高公众节能意识、认同度和社会化程度。从而使我国真正走上可持续发展的道路。
参考文献：
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论文作者:丁秋红
论文发表刊物:《基层建设》2016年5期
论文发表时间:2016/6/27
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