摘要:在建筑節(jié)能領(lǐng)域,我國與發(fā)達(dá)國家差距較大,根據(jù)目前我國住宅建筑使用的能耗約占全國總能耗的26%左右,同時(shí)建筑能源利用率僅為發(fā)達(dá)國家的1/3左右，建筑節(jié)能已是迫在眉睫。如何在有限的條件下將建筑節(jié)能設(shè)計(jì)做好，以便達(dá)到創(chuàng)造低成本,高效率的節(jié)能居住建筑的目的。
　　關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能;設(shè)計(jì)
　　前言
　　在建筑節(jié)能領(lǐng)域,我國與發(fā)達(dá)國家差距較大,根據(jù)我國現(xiàn)階段的國情和綜合國力,研究開發(fā)對(duì)建筑節(jié)能影響較大,節(jié)能投資較少的關(guān)鍵性技術(shù)應(yīng)成為攻關(guān)的重點(diǎn)。建筑節(jié)能,就是在滿足居住舒適性要求的前提下,合理使用能源,不斷提高能源利用效率并達(dá)到節(jié)約能源、減少能耗的目的。據(jù)了解,目前我國住宅建筑使用的能耗約占全國總能耗的26%左右,同時(shí)建筑能源利用率僅為發(fā)達(dá)國家的1/3左右。建筑節(jié)能已是迫在眉睫。
　　1在城市規(guī)劃中如何考慮節(jié)能設(shè)計(jì)
　　在以往的規(guī)劃設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師考慮的往往是容積率、日照間距、空間形態(tài)、景觀視線以及建筑與周邊環(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(jì),節(jié)能設(shè)計(jì)只有在單體方案設(shè)計(jì)階段才有所重視,從而產(chǎn)生了許多單體設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)的主要原則,充分利用自然資源,實(shí)現(xiàn)從總體上為建筑節(jié)能創(chuàng)造先決條件的設(shè)計(jì)方法。影響居住區(qū)氣候環(huán)境及建筑舒適性的最主要的兩個(gè)因素是太陽輻射和空氣流動(dòng)。因此,通過降低太陽輻射、增強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)效果是規(guī)劃節(jié)能的主要方向。由此,建筑朝向、建筑間距以及建筑的相互組合關(guān)系將是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先,建筑的主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向,下面以某地區(qū)為例,此地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū),夏季的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng),故建筑朝向以南北向、南偏東15°以內(nèi)、南偏西15°以內(nèi)為宜。這樣建筑物在夏季所受到的太陽輻射也相對(duì)東西朝向的建筑要少很多,可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量;而在冬季時(shí),建筑受到太陽輻射產(chǎn)生節(jié)能效果,并有利于居住區(qū)內(nèi)的自然通風(fēng)。具體應(yīng)注意:①在節(jié)約土地資源的前提下增加建筑之間的間距,這樣有利于居住區(qū)內(nèi)的空氣流動(dòng)—風(fēng)量增大、風(fēng)速提高,從而使建筑物與空氣的熱交換增加,有效降低建筑物的溫度,降低建筑能耗。②按照夏季盛行風(fēng)向作為建筑的主要朝向,排列建筑物應(yīng)遵循南小北大、南低北高的原則,確保居住區(qū)內(nèi)建筑對(duì)自然風(fēng)的共享性,同時(shí)也使北面高大的建筑成為人工的風(fēng)障,這樣的建筑群體在夏季能迎合南風(fēng)、引導(dǎo)空氣穿越,冬季又能阻擋寒冷北風(fēng)的侵襲,較好地適應(yīng)了氣候的變化。③減少采用封閉式建筑組合,確保建筑群的“風(fēng)道”的暢通,建筑群的入風(fēng)口和出風(fēng)口應(yīng)結(jié)合主導(dǎo)風(fēng)合理設(shè)置,使空氣流
　　通(圖1)。
　　              
　　圖1建筑群節(jié)能設(shè)計(jì)(上為平面,下為剖面)
　　另外,綠化和水體可以改善小區(qū)的微氣候。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)結(jié)合住宅小區(qū)規(guī)劃布置綠化和水體,以此進(jìn)一步改善室內(nèi)外的物理環(huán)境,減少熱島效應(yīng),改善局部氣候,保證小區(qū)內(nèi)的空氣溫度、空氣濕度、氣流速度和熱島強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)符合健康舒適和節(jié)能要求。
　　2城市建筑中單體節(jié)能設(shè)計(jì)
　　目前在居住建筑設(shè)計(jì)中,為了達(dá)到土地容積率的最大值,新建的住宅多為一梯6戶、一梯8戶,甚至一梯10戶以上都有。這樣導(dǎo)致建筑單體平面凹凸過多,建筑體型系數(shù)過大,同時(shí)在實(shí)際使用中通風(fēng)不暢,對(duì)建筑節(jié)能不利。因此,在建筑單體節(jié)能設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量降低建筑體型系數(shù)、縮小窗墻面積比和保證建筑的通風(fēng)順暢。
　　(1)降低建筑體型系數(shù)。體形系數(shù)是指建筑物與大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積之比。減少建筑物體形系數(shù),也就是減少建筑物外表面積,減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積,減少建筑形體的凹凸。由于室內(nèi)外有溫差,夏季室外高、室內(nèi)低;冬季室外低、室內(nèi)高,建筑外表面積越小,則空調(diào)的能耗越小。因此,體形系數(shù)越小,外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失越小,對(duì)建筑節(jié)能越有利。也就是說,在建筑節(jié)能方面,在其他條件相同的情況下,進(jìn)深大的建筑比進(jìn)深小的好,長的建筑比短的好,高的建筑比矮的好,外表整齊的建筑比外表凹凸變化的好。在夏熱冬冷地區(qū)合理的建筑體形系數(shù)為:條式住宅的體形系數(shù)不應(yīng)超過0.35,點(diǎn)式住宅的體形系數(shù)不應(yīng)超過0.40,這就要求建筑師在進(jìn)行建筑創(chuàng)作時(shí),除考慮建筑的平面布局和建筑造型外,還必須適當(dāng)控制建筑物的體形系數(shù),以達(dá)到節(jié)能的目的。
　　(2)縮小窗墻面積比。所謂窗墻面積比是指窗戶洞口面積與房間立面單元之比值。因一般經(jīng)窗戶傳遞的熱量比同面積的墻體傳遞的熱量要大2~4倍,窗面積適當(dāng)減小,可減小空調(diào)的能耗。但窗面積適當(dāng)減小會(huì)影響采光系數(shù),因此這需要設(shè)計(jì)師在這兩者之間尋求最佳平衡點(diǎn),優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)。
　　(3)保證建筑的通風(fēng)順暢。目前建筑市場上的一梯多戶的住宅平面形式和外立面窗戶采光面積大都啟用面積小的處理方式,不利于建筑的通風(fēng),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。建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)注重幾個(gè)問題:①平面設(shè)計(jì)盡可能按有利于空氣的貫穿進(jìn)行考慮。窗戶的朝向應(yīng)有利于形成穿堂風(fēng),從而增加房間內(nèi)的空氣流動(dòng),利于室內(nèi)換氣。②空氣流動(dòng)的平均速度取決于較小尺寸的開口。為了增強(qiáng)室內(nèi)穿堂風(fēng)的效果,必須同時(shí)增大進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。從通風(fēng)的角度考慮,對(duì)于有利于建筑通風(fēng)的窗戶應(yīng)盡可能提高通風(fēng)面積。這樣也有利于室內(nèi)保持較為穩(wěn)定的風(fēng)速,提高人體舒適度。
　　3城市建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)
　　在居住建筑的內(nèi)外空間布局和環(huán)境確定之后,如何強(qiáng)化外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱構(gòu)造就成為實(shí)現(xiàn)舒適的室內(nèi)熱環(huán)境的關(guān)鍵。使屋面、墻體、門窗等建筑部件具有良好的熱工性能,即傳熱系數(shù)小,熱穩(wěn)定性高以及門窗的氣密性好,夏季太陽熱輻射透光率小和熱反射性能好等。
　　(1)屋面的節(jié)能構(gòu)造。在建筑物受太陽輻射的各個(gè)外表面中,屋面是接受太陽輻射時(shí)間最長的部位,因此受輻射熱也是最多的,相當(dāng)于東西向墻體的2~3倍,所以它的保溫隔熱也顯得尤為重要。屋面節(jié)能措施的要點(diǎn):①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。②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(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果。③利用屋頂種植花卉、灌木等植物形成生態(tài)型屋面。土壤導(dǎo)熱系數(shù)小,有很好的熱惰性,不隨大氣氣溫驟然升高或下降而大幅波動(dòng),這樣既可阻擋熱源,減少溫室氣體的排放,達(dá)到保溫隔熱的效果,又可美化環(huán)境,改善城市氣候,做到一舉兩得(圖2)。④在屋面蓄水,形成蓄水型屋面,也是屋面節(jié)能的有效措施。利用水蒸發(fā)可帶走大量的熱,從而有效減弱屋面的傳熱量和降低屋面溫度。此外,在屋面保溫隔熱層上做架空層,通過空氣流通來散熱也是個(gè)不錯(cuò)的節(jié)能辦法。
　　             
　　                                               圖2種植屋面節(jié)能構(gòu)造
　　(2)墻體的節(jié)能構(gòu)造。墻體是住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,是建筑室內(nèi)外熱交換的主要介質(zhì)。建筑節(jié)能50%,其中就有約25%是通過外墻的保溫隔熱性能來實(shí)現(xiàn)的。因此,墻體的設(shè)計(jì)是不容忽略的一個(gè)方面。外墻除了應(yīng)具有基本的承重、安全圍護(hù)等功能外,還應(yīng)考慮選用保溫隔熱性能好的墻體材料,對(duì)傳熱性好的墻體或墻體中傳熱性好的部位應(yīng)加設(shè)保溫隔熱層。目前,常用的幾種外墻材料中,保溫隔熱性能較好的是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復(fù)合墻體。復(fù)合墻體中絕熱材料主要有巖棉、礦棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料、加氣混凝土等。復(fù)合墻體保溫隔熱宜選用外墻外保溫。外保溫的絕熱材料是連續(xù)外包的,能有效隔斷具有熱橋作用的混凝土梁、柱等,而產(chǎn)生“斷橋”作用,達(dá)到預(yù)期的節(jié)能降耗效果(圖3、圖4)。
　　另外,也可以利用植物來調(diào)節(jié)氣溫。在日照強(qiáng)烈的墻面,種植植物來吸收太陽熱量,減少傳入室內(nèi)的熱源。據(jù)報(bào)道,建筑西墻種植爬墻虎,在植被遮蔽90%狀況下,外墻表面溫度可降低8.2℃,并有利于吸塵和消音,減少溫室效應(yīng)。
　　                
　                          　圖3涂料外墻節(jié)能構(gòu)造
　　(3)門窗的節(jié)能構(gòu)造。建筑的門、窗是用來通行、通風(fēng)和采光之用,在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中也是重點(diǎn)處理的位置。因?yàn)榻ㄖ�的通風(fēng)、采光好了可能其面積就要相應(yīng)的增大,這樣與外界的交換就會(huì)變多,特別是最近幾年在居住建筑中比較流行的大落地窗和外飄窗,這些對(duì)室內(nèi)的保溫和隔熱都帶來很大困難,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,減少玻璃的輻射熱透過率,增加窗的熱阻,減少外門窗本身的傳熱量。其節(jié)能措施有:①提高外門窗的氣密性。門窗如采用性能好的密封條,可減少空氣滲透,在使用空調(diào)時(shí)能有效減少能耗。②減少玻璃的輻射熱透過率。如采用熱反射玻璃,在玻璃上貼反射性的鍍膜等均有較好的效果。③增加窗的熱阻。如采用雙層玻璃,中間的空氣間層導(dǎo)熱系數(shù)小,既增加熱阻,有增加隔音效果。④窗的遮陽。根據(jù)窗的不同朝向,按太陽的不同方位角和高度角采用水平式、垂直式、欄板式或綜合式的遮陽或設(shè)置活動(dòng)遮陽,能有效地減少太陽光的輻射。
　　                  
            　                　圖4面磚外墻節(jié)能構(gòu)造
　　4結(jié)束語
　　在建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中常會(huì)遇到建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)中各項(xiàng)因素與城市規(guī)劃要求、使用功能、建筑造型等方面要求的矛盾,因此在強(qiáng)化建筑師節(jié)能意識(shí)的同時(shí),還必須大力宣傳普及我國的節(jié)能政策、法規(guī),充分堅(jiān)持政府引導(dǎo)、市場主導(dǎo)的方針,努力使建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際,將成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。作為能源稀缺國家,節(jié)能降耗是我國的一項(xiàng)戰(zhàn)略決策,而建筑能耗則是人們通常被忽視的重大問題。大力實(shí)施建筑節(jié)能降耗,將會(huì)成為我國住宅建設(shè)發(fā)展的一個(gè)方向,對(duì)實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境健康協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。