摘要：建筑節(jié)能是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建筑節(jié)能研究是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題，涉及方方面面的問題。本文探討了在我國建筑節(jié)能發(fā)展中，建筑設(shè)計、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計等節(jié)能設(shè)計中的幾點策略，以充分利用自然能，降低不可再生能源消耗，促進我國建筑可持續(xù)發(fā)展。
　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計,細(xì)部構(gòu)造設(shè)計,節(jié)能設(shè)計,策略
　　
　　
　　一、我國建筑節(jié)能發(fā)展的基本途徑
　　1．墻體節(jié)能。墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體，其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國以實心粘土磚為墻體材料，保溫性能不能滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因而在節(jié)能的前提下，應(yīng)進一步推廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。
　　2門窗節(jié)能。外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1／3，冷風(fēng)滲透為1／3，所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。
　　3．屋面節(jié)能。在不斷改進建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進一步加強屋面保溫隔熱的研究。屋面節(jié)能措施的要點，其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。現(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開始應(yīng)用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點。
　　4．利用太陽能。地球攔截的太陽輻射能相當(dāng)于目前全球電力消費量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟條件下可供開發(fā)利用的太陽能，只占理論資源量的很小一部分。據(jù)美國能源部評估，1990年美國太陽能經(jīng)濟可開發(fā)資源量約為22Mtce/年，僅為技術(shù)可開發(fā)量的0．6％。所以，太陽能的開發(fā)利用有巨大的潛力。如果將太陽能源充分加以利用，不僅有可能節(jié)省大量常規(guī)能源，而且有可能在某些區(qū)域完全利用太陽能采暖。
　　二、關(guān)于建筑設(shè)計節(jié)能策略的幾點思考
　　1．規(guī)劃與節(jié)能設(shè)計。在以往的規(guī)劃設(shè)計中，設(shè)計人考慮的往往是容積率、日照間距、空間形態(tài)、以及建筑與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)等問題，而很少從節(jié)能的角度來指導(dǎo)設(shè)計，節(jié)能設(shè)計只有在單體方案設(shè)計階段才有所重視，從而產(chǎn)生了許多單體設(shè)計難以解決的問題。所以，提倡建筑節(jié)能首先應(yīng)該重視規(guī)劃節(jié)能。規(guī)劃節(jié)能是指在規(guī)劃設(shè)計當(dāng)中充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系，以節(jié)能作為指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計的主要原則，充分利用自然資源，實現(xiàn)從總體上為建筑節(jié)能創(chuàng)造先決條件的設(shè)計方法。其中，規(guī)劃節(jié)能對于居住建筑尤為重要。
　　2．建筑單體的通風(fēng)與節(jié)能設(shè)計。建筑市場中，住宅開發(fā)商為了達到土地最大利用率的目的，往往要求建筑師按容積率的最高值進行設(shè)計，甚至超值設(shè)計，這樣導(dǎo)致許多新建住宅多為一梯六戶、一梯八戶，甚至一梯十戶以上都有。這種住宅單體平面在實際使用中通風(fēng)將十分不利，特別是在夏季，室內(nèi)積聚的熱量難以散失，必須采用人工通風(fēng)或空調(diào)降溫，大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的許多住宅設(shè)計，建筑立面窗戶的設(shè)計主要是從立面造型方面考慮——采光面積大，可開啟窗戶面積小，這樣的設(shè)計不但對隔熱不好，對通風(fēng)就更加不利。這都是因為忽視建筑單體的通風(fēng)設(shè)計所造成的。
　　3．建筑外遮陽的運用與節(jié)能設(shè)計。隨著節(jié)能技術(shù)的推廣，業(yè)界對建筑外遮陽也越來越重視。建筑外遮陽能有效地阻隔部分太陽光直接照射到建筑物的外圍結(jié)構(gòu)，特別是防止太陽輻射穿過窗戶直接進入室內(nèi)，從而有效降低室內(nèi)溫度，達到節(jié)能的最終目標(biāo)。在實際設(shè)計中，設(shè)計師經(jīng)常會為了達到造型效果而刻意增加立面上的裝飾構(gòu)板，這些構(gòu)件由于并非從遮陽方面考慮，所以形式作用大于實際功能。這并不符合設(shè)計的經(jīng)濟原則和節(jié)能原則。所以筆者認(rèn)為，建筑立面設(shè)計應(yīng)與建筑外遮陽設(shè)計相結(jié)合，并注意三方面的問題：一是要明確各種外遮陽的適用性。建筑外遮陽的設(shè)置與太陽的位置、建筑物的朝向都有著密切的關(guān)系。在窗戶遮陽方面，實踐證明：水平遮陽能遮擋高度角較大、從上方入射的太陽光，適用于南向的窗戶；垂直遮陽能遮擋高度角較小、從側(cè)面斜入射的太陽光，適用于東北向、西北向和正北向的窗戶；綜合遮陽(或稱柵格遮陽)則綜合了水平與垂直遮陽的優(yōu)點，適用于東南向、西南向和正南向的窗戶。而對于建筑墻體和屋面的遮陽，目前較為有效的方法是通過柵格遮陽和綠化遮陽。二是要從構(gòu)件的設(shè)計上合理處理好遮陽與隔熱的問題。傳統(tǒng)的實體構(gòu)件——水平、垂直和綜合遮陽與墻體相連，其吸收的熱量會直接傳遞給外墻，而且容易構(gòu)成半開放式空間，遮陽構(gòu)件受太陽輻射后溫度上升。其一部分熱量通過表面?zhèn)鳠嵊煽諝鈳ё卟⑾蛏蟼鬟f，但由于其它遮陽構(gòu)件的阻擋，反而容易產(chǎn)生積聚現(xiàn)象，在風(fēng)的作用下通過窗戶導(dǎo)人建筑室內(nèi)，從而不利于隔熱。解決的方法是——在水平遮陽構(gòu)件的選擇上采用通透性的構(gòu)件，目前較為先進的雙層玻璃幕墻系統(tǒng)中，為了利于熱空氣的上升，其兩層玻璃幕墻間的空氣夾層往往是一個可連續(xù)的整體．即垂直方向上的間隔均為通透的金屬構(gòu)件，確保熱空氣能上升并帶走熱量。三是要合理設(shè)置遮陽板，避免影響室內(nèi)空氣的流動速度。因為遮陽板的存在會對建筑物周圍的風(fēng)壓產(chǎn)生影響，當(dāng)其角度與風(fēng)向不一致時，風(fēng)速將會大大降低。而且，遮陽的設(shè)置方式也會對氣流產(chǎn)生不同的影響。
　　4．熱橋問題與節(jié)能設(shè)計。建筑圍護結(jié)構(gòu)對建筑保溫起到?jīng)Q定性的作用，但其中的熱橋問題往往是人們所最容易忽略的。當(dāng)代建筑由于追求造型的變化，立面上的凹凸進退增多，突出墻體、屋面的構(gòu)件也越來越多，外飄窗得到了廣泛的使用，這些設(shè)計手法豐富了建筑造型，卻無形中增加了熱橋的產(chǎn)生，對建筑節(jié)能帶來不利的影響。產(chǎn)生熱橋的原因主要有兩個：一是因為該部位的傳熱系數(shù)比相鄰部位的傳熱系數(shù)大得多，熱阻小，保溫性能較差；二是因為該部位的受熱面積遠(yuǎn)小于其散熱面積，從而失熱過多，內(nèi)表面溫度較低。圍護結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土梁、柱、板的相互交接處，外墻與外墻、內(nèi)墻、以及窗戶的連接處，保溫門窗中的金屬門框，以及突出屋面的女兒墻、排氣孔與屋面交接部位等，都是圍護結(jié)構(gòu)中熱橋形成的主要部位。在寒冷的季節(jié)。室內(nèi)的熱能就會通過熱橋大量地流失。不妥善處理好這個問題，對于建筑節(jié)能會造成很大的影響。因此，在需要考慮冬季保溫的地區(qū)，必須要做好外墻、屋面以及門窗的保溫，構(gòu)件自身的物理性能應(yīng)滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。在防止熱橋產(chǎn)生的構(gòu)造處理方
　　法上，墻體的外保溫比內(nèi)保溫更為有效，可避免室內(nèi)外溫差加大，保持較為穩(wěn)定的室溫和舒適度，防止保溫層受潮，避免熱橋的產(chǎn)生。實踐證明，在采暖期采用相同厚度保溫材料的外保溫要比內(nèi)保溫減少約l/5的熱損失，而在夏季，墻體的外保溫做法還能減少太陽輻射熱和室外熱空氣與外墻的表面換熱，隔熱效果也優(yōu)于內(nèi)保溫做法。對于建筑中使用較多的鋁合金門窗，解決熱橋的方法是改采用新型的斷熱橋型鋁合金門窗或鋁塑復(fù)合門窗，且應(yīng)同時配置中空玻璃或鍍膜玻璃或Low-E中空玻璃，這樣就能保證門窗達到節(jié)能65％的要求。其它的如屋面、外墻角、挑出構(gòu)件與主墻體的連接位等熱橋部位，應(yīng)嚴(yán)格按照國家規(guī)范要求加強建筑局部的保溫措施，防止熱散失。從總體上講，防止熱橋的產(chǎn)生就要平衡建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱，控制各組成部分的傳熱系數(shù)相接近。保證各部位的傳熱均勻。這就需要建筑師熟悉各種建筑材料的物理性能，在設(shè)計時對用材要仔細(xì)研究，合理配置，從根本上減少熱橋的產(chǎn)生，最終達到節(jié)能的目的。
　　三、建筑節(jié)能設(shè)計的應(yīng)變策略
　　建筑節(jié)能設(shè)計就是從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將建筑設(shè)計與建筑微氣候。建筑技術(shù)和能源的有效利用相結(jié)合的一種建筑設(shè)計方法，也就是說在冬季最大限度地利用自然能來取暖，多獲得熱量和減少熱損失；夏季最大限度地減少得熱和利用自然能來降溫冷卻。
　　1．從建筑設(shè)計入手，綜合分析地區(qū)氣候特征，充分利用有利的氣候條件和防御不利氣候因素影響。(1)合理群體規(guī)劃布局。設(shè)計中要充分考慮夏季有利的主導(dǎo)風(fēng)向(通風(fēng)致涼)和避免冬季不利的主導(dǎo)風(fēng)向(避風(fēng)保暖)，綜合考慮采光、通風(fēng)、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。(2)合理控制體形系數(shù)。體形系數(shù)就是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積F0(m2)和其所包圍的體積V0(m3)之比值。也就是說，單位建筑空間的外表面積越大，體形系數(shù)越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考慮節(jié)能設(shè)計時，建筑平面外形不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多增大而提高體形系數(shù)。(3)合理控制窗墻比。窗墻比就是建筑外窗總面積與外圍護墻體總面積之比值。由于外圍護墻體的熱工性能比玻璃窗戶要好。盡管外窗面積比外墻面積要小得多，但通過外窗得失熱量卻占外圍護結(jié)構(gòu)得失熱量的40％左右，因此需根據(jù)不同地區(qū)氣候特征合理控制窗墻比。
　　2．從細(xì)部構(gòu)造設(shè)計入手，有效利用隔熱保溫、遮陽和自然通風(fēng)等被動式節(jié)能技術(shù)，改善建筑室內(nèi)微環(huán)境。(1)外墻體的隔熱保溫與遮陽。目前，我國正提倡新型復(fù)合墻體自保溫系統(tǒng)和外隔熱保溫技術(shù)，外保溫的優(yōu)點：建筑室內(nèi)溫度受室外溫度波動影響小，有利于主體結(jié)構(gòu)保護和避免熱(冷)橋的產(chǎn)生。(2)玻璃門窗的隔熱保溫與遮陽。外墻玻璃門窗是阻擋夏季太陽輻射熱進入室內(nèi)和冬季室內(nèi)熱量散失的最薄弱環(huán)節(jié)，其能耗是同面積墻體的4倍，屋頂?shù)?倍，對建筑能耗影響較大。除控制窗墻比外，需增加玻璃門窗的熱工性能：一是設(shè)計選用單層或多層中空或低輻射玻璃(如Low—E鍍膜玻璃)和經(jīng)熱斷橋處理的門窗型材，同時加強窗墻間、框扇間的接縫氣密性設(shè)計。二是增加外墻玻璃門窗遮陽設(shè)計，防止夏季太陽輻射熱透過玻璃門窗直接進入室內(nèi)而耗能。(3)屋面隔熱保溫與遮陽。在夏季，屋面日照時間長，太陽輻射強度大，屋頂外表面溫度最高達到60～80℃，頂層室內(nèi)溫度受其影響會提高2～4℃。在冬季，屋頂對外散失熱量，又增加了室內(nèi)的空調(diào)熱負(fù)荷。屋面隔熱保溫除采用倒置式設(shè)計外，蓄水屋面和種植屋面越來越引起人們的重視。(4)自然通風(fēng)。風(fēng)壓與熱壓是實現(xiàn)自然通風(fēng)的兩種手段，二者互為補充、密不可分。風(fēng)壓通風(fēng)是利用建筑的迎風(fēng)面與具有良好外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，選擇有利通風(fēng)的建筑朝向、控制建筑進深、“引導(dǎo)”自然通風(fēng)等，可實現(xiàn)良好的風(fēng)壓通風(fēng)效果。
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