摘　要：從建筑設(shè)計(jì)和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)兩方面探討建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)措施，分析了節(jié)能建筑的施工要求。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能　技術(shù)措施　體形系數(shù)　窗墻比　玻璃幕墻　建筑設(shè)計(jì)

Discussion on Technical Measures of Building Energy-saving Design

Abstract：The technical measures of building energy-saving design are discussed from two aspects of architecture design and detail structure design．The construction requirements of an energy-saving building are analyzed．

Key words：building energy-saving；technical measures：shape coefficient；window-to-wall ratio；glass curtain wall；architecture design

1　節(jié)能建筑設(shè)計(jì)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)就是從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將建筑設(shè)計(jì)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(jì)方法。即在冬季最大限度地利用自然能來(lái)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(lái)降溫冷卻。

1.1　從建筑設(shè)計(jì)方面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

從建筑設(shè)計(jì)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。地區(qū)氣候特征包括太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、最熱(冷)月平均氣溫及空氣濕度、夏(冬)季主導(dǎo)風(fēng)向與平均風(fēng)壓、雨雪量等要素。這些要素是節(jié)能設(shè)計(jì)需要注意的氣候條件。此外，還需注意區(qū)域的微環(huán)境，如地形條件、地表環(huán)境、地表土壤和植被等。只有這樣，才能權(quán)衡利弊、趨利避害，統(tǒng)籌利用氣候因素。

①合理進(jìn)行群體規(guī)劃布局

設(shè)計(jì)中要充分考慮利用夏季有利的主導(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。如南京屬典型的夏熱冬冷地區(qū)，又具有大陸性氣候特征，夏季炎熱多東南風(fēng)，冬季寒冷多西北風(fēng)。在進(jìn)行小區(qū)群體布局時(shí)，一般將小體量的低層、獨(dú)立式住宅布置在南面，大體量的高層住宅布置在北面，可以最大限度地在夏季利用自然通風(fēng)和在冬季阻擋不利的西北風(fēng)。

②合理控制體形系數(shù)

體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。即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。因此，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，建筑平面外形不宜凹凸太多，避免因凹凸太多而增大體形系數(shù)。在所有幾何形體中，球面體體形系數(shù)最小，同等條件下能耗最低。如合肥大劇院就采用近似球面體外形，體形系數(shù)小而相對(duì)節(jié)能。

③合理控制窗墻比^[1]

窗墻比是指建筑外窗總面積與外圍護(hù)墻體總面積之比值。由于外圍護(hù)墻體的熱工性能比玻璃窗好，盡管外窗面積比外墻面積小得多，但通過(guò)外窗的得失熱量卻占通過(guò)外圍護(hù)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。如在炎熱干燥的新疆，白天太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，夜間溫度低，則窗墻比小可以減少白天透過(guò)窗戶(hù)的太陽(yáng)輻射熱和夜間室內(nèi)熱量的散失，同時(shí)保持室內(nèi)空氣的濕潤(rùn)。在南京地區(qū)，建筑的窗墻比則較大，夏季利用較大的南向窗戶(hù)進(jìn)行自然通風(fēng)，冬季則可以獲得較多的太陽(yáng)輻射熱。

1.2　從細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)方面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

①外墻體的隔熱保溫與遮陽(yáng)

目前，我國(guó)正提倡采用新型復(fù)合墻體自保溫系統(tǒng)和外隔熱保溫技術(shù)，外墻體保溫的優(yōu)點(diǎn)是建筑室內(nèi)溫度受室外溫度波動(dòng)影響小，有利于主體結(jié)構(gòu)保護(hù)和避免熱(冷)橋的產(chǎn)生。常用的建筑外墻保溫材料有保溫砂漿、聚苯板、聚氨酯。其中，保溫砂漿和聚苯板市場(chǎng)占有率較高，但保溫性能較差。聚氨脂保溫性能較好，但傳統(tǒng)的聚氨酯硬泡板材不適用于復(fù)雜立面墻體保溫。市場(chǎng)上新出現(xiàn)的聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡噴涂保溫材料，具有良好的保溫性和憎水性，方便施工，適用于各種復(fù)雜外墻體保溫和無(wú)接縫施工。外墻體遮陽(yáng)主要用于熱工性能要求更高的墻面，在保溫層外側(cè)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，干掛板材，可以遮擋夏季陽(yáng)光直接輻射墻體，同時(shí)內(nèi)側(cè)流動(dòng)的空氣能迅速帶走熱量，起到很好的遮陽(yáng)隔熱效果。

②玻璃門(mén)窗的隔熱保溫與遮陽(yáng)

外墻玻璃門(mén)窗是阻擋夏季太陽(yáng)輻射熱進(jìn)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)?span lang="EN-US">5倍，對(duì)建筑能耗影響較大。除控制窗墻比外，需提高玻璃門(mén)窗的熱工性能：一是設(shè)計(jì)時(shí)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(mén)窗型材，同時(shí)加強(qiáng)窗墻間、框扇間的縫隙氣密性設(shè)計(jì)；二是增加外墻玻璃門(mén)窗遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，防止夏季太陽(yáng)輻射熱透過(guò)玻璃門(mén)窗直接進(jìn)入室內(nèi)而耗能。

遮陽(yáng)由于位置和方式不同，主要分為水平式外遮陽(yáng)、垂直式外遮陽(yáng)、活動(dòng)內(nèi)遮陽(yáng)3種形式。水平式外遮陽(yáng)適用于接近南向外窗，遮擋高度角較大、從窗口上方射過(guò)來(lái)的陽(yáng)光。垂直式外遮陽(yáng)適用于東北向、西北向外窗，遮擋高度角較小、從窗口兩側(cè)斜射過(guò)來(lái)的陽(yáng)光。為避免傳統(tǒng)固定式遮陽(yáng)在采光、自然通風(fēng)、視野等方面的缺陷，水平式外遮陽(yáng)和垂直式外遮陽(yáng)形式在節(jié)能建筑中多采用活動(dòng)百葉遮陽(yáng)，可根據(jù)光線(xiàn)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)百頁(yè)角度，不影響采光和通風(fēng)?；顒?dòng)內(nèi)遮陽(yáng)主要采用遮陽(yáng)卷簾和遮陽(yáng)百頁(yè)等，比外遮陽(yáng)更靈活，更便于用戶(hù)根據(jù)季節(jié)和天氣變化調(diào)節(jié)使用。但內(nèi)遮陽(yáng)有較大的缺點(diǎn)：只有部分熱量被反射出窗外，其余熱量留在室內(nèi)而增大了空調(diào)制冷能耗^[2]。

③可呼吸玻璃幕墻

可呼吸玻璃幕墻一般由雙層玻璃幕墻構(gòu)成(外層通常為單層玻璃，內(nèi)層為絕熱的雙層玻璃)，在雙層幕墻間形成一定厚度的空氣夾層，并配有可調(diào)節(jié)的百頁(yè)。在冬季，雙層幕墻間的空氣夾層形成一個(gè)利用太陽(yáng)能的玻璃溫室，有利于建筑的保溫采暖；在夏季，則利用熱壓通風(fēng)和百頁(yè)遮陽(yáng)達(dá)到降溫的目的。

④屋面隔熱保溫與遮陽(yáng)

在夏季，屋面日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，屋頂外表面溫度最高達(dá)到60～80℃，頂層室內(nèi)溫度受其影響會(huì)提高2～4℃。在冬季，屋頂對(duì)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(jì)外，蓄水屋面和種植屋面越來(lái)越引起人們的關(guān)注。蓄水屋面就是利用屋面蓄水層蒸發(fā)帶走太陽(yáng)輻射熱(蓄水層深度一般保持在200mm為宜)，從而有效地減少屋面的傳熱量和降低屋頂內(nèi)表面溫度(可比一般屋面低2～4℃)，具有明顯的隔熱效果。種植屋面足一種生態(tài)節(jié)能型屋面，不僅能夠提高屋面的隔熱保溫性能，還能增加城市綠地面積，改善城市氣候環(huán)境。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，種植屋面使屋頂外表面最高溫度下降32.4℃，內(nèi)表面最高溫度下降2.0℃，具有較好的隔熱保溫性能。

屋面遮陽(yáng)主要采用遮陽(yáng)構(gòu)架、遮陽(yáng)百頁(yè)、膜結(jié)構(gòu)、飄板等，有效遮擋太陽(yáng)直接輻射屋面，同時(shí)也能結(jié)合立面造型，創(chuàng)造出有性格的建筑形象。印度建筑師柯里亞就善于利用屋面遮陽(yáng)構(gòu)架豐富建筑物形體，同時(shí)對(duì)屋面有良好的遮陽(yáng)作用。

⑤自然通風(fēng)

風(fēng)壓與熱壓是實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的兩種手段，二者互為補(bǔ)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(jìn)深，引導(dǎo)自然通風(fēng)等，可實(shí)現(xiàn)良好的風(fēng)壓通風(fēng)效果?？吕飦喸O(shè)計(jì)的干城章嘉公寓樓，建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)東西向打開(kāi)，引導(dǎo)東西向的海風(fēng)形成穿堂風(fēng)，是利用風(fēng)壓解決夏季通風(fēng)散熱的典型例子。熱壓通風(fēng)(即煙囪效應(yīng))是利用熱空氣上升，從建筑上部排風(fēng)口排出污濁的熱空氣，從建筑底部吸入新鮮的冷空氣，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)。一般在外部風(fēng)環(huán)境不良的地區(qū)或進(jìn)深較大的建筑，多利用熱壓或熱壓、風(fēng)壓兼用，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。在設(shè)計(jì)中，可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空間(如樓梯間、中庭)，結(jié)合拔風(fēng)井、風(fēng)塔等構(gòu)造，創(chuàng)造出滿(mǎn)足熱壓式自然通鳳進(jìn)出風(fēng)口的高差^[3]。

2　節(jié)能建筑的施工要求

一般來(lái)說(shuō)，節(jié)能建筑主要從外墻、屋面、門(mén)窗等方面增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻和加強(qiáng)密閉性，達(dá)到降低建筑物能耗的目的。施工單位的項(xiàng)目經(jīng)理和技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)施工圖和節(jié)能設(shè)計(jì)專(zhuān)篇，結(jié)合其特殊性，制定施工方案，設(shè)立有效的質(zhì)量控制點(diǎn)，嚴(yán)格按操作程序施工，保證施工周期，加強(qiáng)施工操作人員的崗前培訓(xùn)和施工技術(shù)交底工作。

3　結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。在我國(guó)現(xiàn)階段，主要以使用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的節(jié)能技術(shù)為主，切不可為片面追求低能耗目標(biāo)而不顧經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí)注重太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕匀荒芗夹g(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，降低可再生能源的利用成本，逐步從大城市和經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)地區(qū)向全國(guó)推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑節(jié)能既定目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王蘭，王云山，高玲．外窗對(duì)寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能的影響[J]．煤氣與熱力，2009，29(12)：A11-Al3．

[2]宋德萱．節(jié)能建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2003：78-80．

[3]付祥釗．夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002：156-157．

本文作者：劉姍姍  趙樂(lè)陶  白志強(qiáng)

作者單位：中交煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院有限公司