建筑节能浅析摘要:近几年，随着“以人为本”设计理念的提出，人们对住宅的舒适性要求越来越高，建筑能耗也随之增高。

据统计，目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右，且呈上升趋势。

另一方面，随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装，“城市热岛效应”日益严重，使环境日益恶化。

我国建筑节能的重点应为：建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。

随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。

目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界经济的可持续发展。

因此，能源问题将成为本世纪的热门话题。

一、世界其他国家在节能建筑方面的作为美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。

它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量；用电依靠风力发电机和太阳能电池；用水是从屋檐流下来经过处理的雨水；粪便和污水则流入一个堆肥坑里，经发酵后供花园施肥用。

美国一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋，墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的；屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的。

日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。

除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外，墙体还被设计成双重结构，每个房间建有通风口，整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。

全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用，其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃，从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。

这种资源的回收利用，不仅变废为宝，而且减少了环境污源，节约了能源。

德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。

房屋被安装在一个圆盘底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。

房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。

当太阳落山以后，该房屋便反向转动，回到起点位置。

它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%，而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。

二、中国建筑能耗基本情况和几本问题我国正处于房屋建筑的高峰时期，建筑速度之快，规模之大，可谓前所未有。

2003年，我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米)，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。

但令人忧虑的是，在新竣工的建筑中，节能建筑面积不到1亿平方米，尚不足竣工建筑的5%。

至今，在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米)，只有3.2亿平方米房屋是节能建筑，不到全国既有建筑的1%。

我国是一个能源短缺的国家，但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。

与发达国家相比，我国建筑钢材消耗高出10%至25%，每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤；卫生洁具的耗水量高出30%以上，而污水回用率仅为发达国家的25%。

此外，在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下，实心黏土砖每年毁田12万亩。

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位。

近年来我国建筑业到了快速的发展，需要大量的建造和运行使用能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能。

据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤，占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。

目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤，占全国能源消费总量的11.5%左右，占采暖区全社会能源消费的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。

与此同时，由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源，使周围的自然与生态环境不断恶化。

我国节能工作与发达国家相比起步较晚，能源浪费又十分严重。

如我国的建筑采暖耗热量：外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4～5倍，屋顶为2.5～5.5倍，外窗为1.5～2.2倍；门窗透气性为3～6倍；总耗能是3～4倍。

三、我国要发展的重点领域1.优化建筑设计。

建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。

直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。

而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。

不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。

然而，建筑物是个复杂系统，各方面因素相互影响，很难简单地确定建筑设计的优劣。

例如，加大外窗面积可改善自然采光，在冬季还可获得太阳能量，但冬季的夜间会增大热量消耗，同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。

这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。

2.建筑围护结构材料和部品。

开发新的建筑围护结构部件，以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能，达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。

这是实现建筑节能的基础技术和产品。

主要涉及的产品有：外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。

自上个世纪90年代起，我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。

尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用，都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。

3.建筑中的可再生能源技术。

可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。

可再生能源日益受到重视。

开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。

太阳能既是一次性能源又是可再生能源，资源丰富对环境无污染，是一种非常洁净的能源。

应提倡在建筑中广泛应用。

4.其他方面还有很多包括：通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。

四、建筑节能具体的一些措施：根据建筑功能要求和当地的气候参数，在总体规划和单体设计中，科学合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型、间距、层高、选用节能型建筑材料、保证建筑外围护结构的保温隔热等热工特性及对建筑周围环境进行绿化设计，设计要有利于施工和维护，全面应用节能技术措施，最大限度减少建筑物能耗量，获得理想的节能效果。

建筑朝向和平面形状。

同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向的冷负荷小，因此建筑物应尽量采用南北向。

如对一个长宽比为4∶1的建筑物, 经测试表明：东西向比南北向的冷负荷约增加70%。

在建筑物内布置空调房间时，尽量避免布置在东西朝向的房间及东西墙上有窗户的房间以及平屋顶的顶层房间。

因此,选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。

空调建筑的平面形状，应在体积一定的情况下，采用外围护结构表面积小的建筑。

因为外表面积越小，冷负荷越小，能耗越小。

合理规划空间布局及控制体型系数。

如果是依靠自然通风降温的建筑，空间布局应比较开敞，开较大的窗口以利用自然通风。

而设有空调系统的建筑，其空间布局应十分紧凑，尽量减少建筑物外表面积和窗洞面积，这样可以减少空调负荷。

体形系数的定义是建筑物外表面积F与其所包围的体积V之比值。

对于相同体积的建筑物,其体形系数越大,说明单位建筑空间的热散失面积越高，研究表明，体形系数每增大0.01，能耗指标约增加2.5%。

因此,出于节能的考虑,在建筑设计时应尽量控制建筑物的体形系数。

但如果出于造型和美观的要求需要采用较大的体形系数时,应尽量增加围护结构的热阻。

增强建筑围护结构的保温隔热性能。

改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。

据有关资料介绍,围护结构的传热系数每增大1W/M2•K。

在其他工况不变条件下,空调系统设计计算负荷增加近30%。

所以改善建筑外围护结构的保温性能是建筑设计上的首要节能措施，我国《采暖通风和空气调节设计规范》（GBJ42）对空调建筑外维护传热系数作了规定，对舒适性空调的最大传热系数规定为0.9～1.3，可采用玻璃棉、聚苯乙烯板、加气混凝土等保温材料，也可采用双玻璃、顶层架空隔热层等空气间层起隔热作用。

1.外墙的节能措施a) 使用环保、节能型建筑材料。

使用环保、节能型建筑材料，可有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。

采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。

在进行经济性、可行性分析的前提下,在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。

b) 隔离太阳辐射热。

对垂直墙面可采用外廓、阳台、挑檐阳等遮阳设施和浅色墙面、反射幕墙、植物覆盖绿化等。

2.门窗的节能技术措施a) 尽量减少门窗的面积。

门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面积约占建筑外围护结构面积的30%，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3。

所以门窗是外围护结构节能的重点。

所以在保证日照、采光、通风、观景条件下，尽量减少外门窗洞口的面积。

b) 设置遮阳设施。

设置遮阳设施，考虑空调设备的位置。

减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内，可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施。

门窗的遮阳设施可选用特种玻璃、双层玻璃、窗帘或遮阳板等。

c) 提高门窗的气密性。

有资料表明，房间换气次数由0.8h-1降到0.5h-1。

建筑物的耗冷可降低8%左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。

通过改进门窗产品结构，提高门窗气密性。

防止空气对流传热。

加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。

d) 尽量使用新型保温节能门窗。

采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗（塑钢门窗）可大大提高热工性能。

同时还要特别注意玻璃的选材。

玻璃窗的主要用途是采光，但由于玻璃窗的耗冷量占制冷机最大负荷的20%～30%，冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%～20%，因而控制窗墙比在30%～50%范围内时，窗玻璃尽量选特性玻璃，如吸热玻璃，反射玻璃，隔热遮光薄膜。

e) 合理控制窗墙比。

窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这两个比值不利于空调建筑节能，应尽量减少空调房间两侧温差大的外墙面积及窗的面积。

控制窗墙比、对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求。

通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%～45%。

故在进行前期建筑设计时，在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25%;南向不大于35%;东西向不大于30%。

3.屋顶的节能技术措施a)隔离太阳辐射热隔热太阳辐射热，减少阳光直射，对屋顶可采用架空屋面，浅色屋面，种植屋面等。

对屋面进行绿色覆盖，既可遮阳，又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用。

因此植物覆盖法是空调节能的较好的方法。

还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

b) “冷屋顶”节能国外很多专家对“冷屋顶”（cool roofs）进行了大量的研究，发现其节能效果很显著。

所谓“冷屋顶”(cool roofs)是指日射反射率高的屋顶,它通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。