建筑设计其节能

摘 要：建筑的低碳与节能已成为建筑领域关注的重点,而建筑节能的关键在于设计.论文探讨了建筑节能设计方法,分析了在建筑总体规划设计阶段以及建筑单体设计阶段的节能设计,最后介绍了太阳能在建筑节能方面所起的作用.论文剖析整个建设全过程的节能设计,以减少建筑资源,实现社会经济的可持续发展.

关 键 词：建筑设计节能技术太阳能

中国建筑业在解决了城市居住问题的同时也对我国环境造成了严重的破坏.建筑材料的巨大消耗,建造过程中造成的水土流失,建筑垃圾的不断增长等诸多问题,已严重阻碍我国经济社会的可持续发展步伐.因此,有必要探讨在建筑全过程的节能设计.

1.建筑规划节能设计

建筑的规划节能设计应从建设选址、建筑和道路布局、建筑朝向、建筑间距等方面进行深入研究[1],通过建筑的规划布局对自然因素等进行充分利用与改造,形成良好的居住条件,并有利于建筑的节能.

1.1建筑选址

选址的节能问题要符合自然规律,尽量利用自然环境来创造适合人类生存的条件.总体来说,建筑选址需争取日照,避风建宅.

1.1.1争取日照

争取日照包括争取日照时数、日照量和日照质量三个方面.建筑基地宜选在向阳的地段上,为争取日照创造先决条件；依据各地最佳建筑朝向范围合理选择建筑朝向,以争取更多日照；选择满足要求的日照间距.应依据所处地理纬度、城市环境条件等确定日照间距标准；合理布局建筑楼群.建筑楼群的不同建筑的形状、布置走向产生不同的阴影区,纬度越高,阴影区范围越大,应采取不同布局规则以争取日照.

1.1.2避风建宅

冷风渗透和风压均对建筑物的保温造成不利影响,建筑应该尽量选择避风基址建造,采用错列式布局避免“风影效应”.主要避风措施有：利用建筑物.建筑物的恰当布置（如紧凑布局、建筑组合）能够降低风速,减少建筑物的热损失；设置风障.设置防风墙、板、防风林带等可有效实现对建筑物挡风避风作用；避开不利风向.合理选择封闭或半封闭周边式布局的开口方向和位置,实现建筑群的避风节能.

1.2建筑布局

建筑群的布局影响建筑的节能,应合理规划和组合建筑物.住宅群的形状和道路的不同走向对风向和风速有明显的影响,住宅群和道路间的管状气流很难穿越建筑物,必须适当布置建筑物,使住宅高层、低层错落排列,形成自然通风和日照.并利用道路和植被,冬季避免冷风渗透,减少热损失,节省能耗；夏季则形成穿堂风,达到自然通风和降温,实现建筑物的有效节能.

1.3建筑朝向

建筑朝向对其能耗具有显著影响.朝向范围是日照和通风两个主要因素共同作用的结果,应综合考虑上述两种因素确定建筑物个体以及建筑群的朝向.朝向选择需满足以下要求：夏季尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；夏季通风良好,冬季避免冷风吹袭,以使建筑获得冬暖夏凉的宜人室内环境.

确定住宅朝向范围后,应根据季风主导方向进行朝向的调节,以获得良好的夏季穿堂风.影响住宅朝向的因素很多,如地理纬度、地段环境、地区气候特征以及建筑用地状况等.应充分考虑各种因素,确定最佳的建筑朝向.

1.4建筑间距

建筑间距的确定主要是由日照和通风决定的.一般居住建筑要求夏季避免日晒,冬季保证充分阳光照射,因此选择日照时间时,通常取冬至中午前后2h日照为下限[2],再根据实际情况加以调整,从而保证住宅室内具有一定的日照量,进而确定建筑的最小间距,并结合其他条件来综合考虑住宅群的布置.

建筑间距直接影响着风向和漩涡风的产生及正负风压值的大小.建筑物越长、越高、进深越小,其背风面产生的涡流区越大,流场越紊乱,对减少风速、风压有利[3].因此,应根据地区的主导风向设计合理的间距,为、以保证建筑组织良好的自然通风.

2.建筑单体节能设计

2.1自然通风节能设计

自然通风能够降低室内温度,节约能源.同时有效的自然通风能够带走室内异味,提高空气质量.总体设计过程中,应选择合适的建筑朝向及排列方式,使房屋迎向夏季主导风从低到高依次布置.建筑间距愈大,自然通风效果愈好.考虑建筑用地的节约,房屋间距不可太大.一般在满足日照的要求下就能满足通风的要求.进行单体设计时,门窗的合理设置可有效对调节室内通风.如将房屋前后门窗设计成对开时,可形成穿堂风.

2.2平面节能设计

合理的平面设计能够显著节约建筑能耗.在平面设计中,夏季穿堂风和全明房是建筑物节能的关键因素.住宅房间进深决定着穿堂风的形成和效果,一般房间进深不大于15m,但可适当增加套型进深,以便在限定的建筑面宽内增加建筑面积.建筑平面的巧妙布局也能获得显著的节能效果,如将楼梯、辅助用房等布置在建筑外层或西侧,可有效阻挡日射；阳台的设计能够实现夏季遮阳和通风的作用；封闭阳台既可保证冬季室内热量散失缓慢,又可节约夏季空调冷量等；阳光间的设计能够降低建筑能耗,而且与之相连的房间可以减少热量损失以及制冷需耗；平面突出部位的合理设置对引导自然通风和遮阳亦有明显的效果.

2.3立面节能设计

根据当地气候状况改变墙体的角度,可以提高建筑对环境气候的适应性以及最大限度的利用自然资源.如内倾斜南墙屋面和层层退台可以获得更大的阳光照射面；外倾斜南墙屋面和层层出挑可以获得更大遮阳面；适度内倾斜北向墙面以及屋顶,可减少冬季风的风压,以降低围护结构的热渗透；西墙绿化和遮阳架有助于降温隔热,若在墙面和植物之间设置通风构架,则能够加强西墙的散热性能等.

2.4遮阳节能设计

适当的遮阳措施可减少不必要的夏季太阳辐射热,有效降低空调负荷,减小建筑物的能耗.外遮阳是最有效的遮阳设施,它直接将太阳辐射热量遮挡于室外.主要遮阳措施有：藤蔓植物、深凹窗、外廊、阳台、遮阳板等遮阳措施；热反射窗帘、选择性透光遮阳、可手动调节的遮阳百叶等.现代化自动控制的智能化遮阳设施可在无人的情况下,根据室内外温度等参数自动调节,以降低太阳辐射的影响,节约能源.

2.5门窗节能设计

门窗是建筑能耗的最大因素,由门窗引起的热损失约占整个建筑热损失的50～60%,增大窗户面积可增多太阳能,但因窗户传热系数比其他护结构大,窗户面积增大则会引起更多的能量消耗,因此必须将窗墙比控制在合适的范围内,在满足基本采光和通风的前提下,尽量缩小窗墙比.

门窗材料和密闭性对室内温度变化起着一定的作用.设计中应采用密闭性良好的门窗,通过改进门窗结构、采用中空玻璃窗、双层真空玻璃窗等目前市面上的保温性能好的窗户,提高门窗气密性,防止空气对流传热,以节约建筑能源.

3.太阳能的利用

建筑物的太阳能利用技术主要包括太阳能通风结构、太阳能热水系统、太阳能采暖系统和太阳能空调系统[4].将太阳能热水器部件与住宅总体设计紧密结合,在建筑建设实施前后,将所有太阳能热水系统统一规划、设计、施工安装和管理,实现太阳能与建筑一体化,充分利用太阳能这一可再生资源,减少对非可再生资源的消耗.

建筑的设计及节能直接关系到国家的资源战略、可持续发展和环境保护,建筑业的节能是建筑业的一项紧迫而又艰巨的任务,需要从建筑规划设计阶段开始,贯穿整个建筑建设的全过程,实现建筑的节能设计与建设.