建筑设计之节能设计新理念

摘要：建筑物作为一个完整的系统，如何实现高效率的利用资源，最低限度造成对环境的影响是节约能源的重要环节。通过人性化、合理化的理念，结合地域整体环境和文化脉络，走可持续发展的道路。这是当代建筑设计发展的趋势。

关键词： 建筑节能节能设计理念 设计 材料 做法 能源

1 前言

进入信世纪以来，我们们所面临的迫切课题之一便是生态、节能，随着建筑工业的迅速发展，人们收入的快速增加,消费结构性升级,房屋和汽车消费高速增长,房地产和汽车工业空前繁荣。但是高消耗、高污染、低效率的粗放型经济增长模式没有得到有效的改变,经济增长对能源需求明显提高。在此情况下，中国经济高速发展的需要与环境污染，能源短缺问题之间的矛盾日益严重,能源与环境保护已成为中国经济可持续发展的命脉。因此,节能减排必将是中国可持续发展的工作重点,其中建筑节能又是重中之重。建筑是耗能大户,全球有近30% 的能源消耗在建筑物上。所谓建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。其中采暖、空调是能耗主要部分，约占总建筑能耗的60%~70%。我国建筑能耗已超过全国能源消费总量的25%, 且不断增长的趋势不可逆转。因此,从可持续发展战略和能源发展战略出发,如何在满足使用者舒适度的基础上,提高建筑对能源的利用效率,更合理地利用自然能源,同时降低外界冷，热环境对

建筑热工的影响,即建筑节能的问题,是当前建筑业发展面临的一个重大挑战和机遇。建筑节能的现实状态需要从建筑设计观念到设计方法方面进行一系列变革,从建筑功能和价值形成的初期保证建筑节能目标的实现。

2建筑节能设计的理念十分重要

2.1建筑外围护结构的热工设计应适当超前。

现行建筑节能设计标准对建筑外围护结构热工性能的规定性指针实际水平较低,距离舒适性建筑的要求甚远。随着我国经济的发展,建筑外围护结构的热工性能必然会逐步提高,因此建筑外围护结构的热工设计适当超前是必要的。

2.2 秉承“因地制宜”的节能设计理念。

重视当地气候环境因素和资源条件,如外界湖泊，绿化，当地气候，降水量以及地形等等因地制宜、创造良好的建筑内部微气候。如在建筑周围布置适当绿化，水面等方法，调节小环境内热辐射程度和空气湿度；结合地形设计建筑形体与朝向，合理分隔建筑内部空间以引导自然空气在室内的流通。合理利用,建立寿命周期成本观念,寻求最佳的合理方案,设计满足人们对建筑室内环境需求的绿色节能建筑。

2.3 建筑设计者要有社会责任感。

建筑节能是贯彻国家能源节约法和可持续发展战略的大事,由于建筑的使用年限较长,使用期内耗能巨大,建筑设计者实际上承担了一份涉及到国家发展战略和后代人生存条件的社会责任。建筑

师们不仅应该在具体的设计中贯彻节能环保的理念，更应该肩负起引导社会大众对树立多样的，正确合理的建筑审美要求的责任。不攀比，不片面最求奢华现代立面效果。以近十几年来大为流行的玻璃幕墙外墙为例，这种设计确实具有其鲜明独特的美感，在很长一段时间里成为现代化高档次建筑的代表符号，引发国内外建筑设计师及社会大众对其的热捧。但是随着此类建筑的增多，其弊端也逐渐明显。大面积的玻璃外墙不利于建筑保温隔热的热工需要。即使采用高成本的双层中空隔热玻璃及防辐射涂层，但其反射阳光，造成城市光污染问题依然难以解决。目前形势下对于玻璃幕墙是否适宜继续推广仍无统一定论。在此情况下，建筑师应发散思维，多方面发掘其他美观实用的建筑形式，不盲从拘泥于一点。笔者曾经在广州珠江新城参观过一栋由德国gmp设计的高层办公建筑。其采用规则的四方形窗口，产生有韵律的建筑美感。而在每一扇窗外延，设计了一组由中央电脑系统控制的百叶遮阳板组，由电脑计算每时每刻太阳入射角度，从而调整百叶的遮挡方向，不仅减少太阳热辐射对室内的影响，不断变化角度的百叶也带给建筑一种统一中有变化的美。这种多元化发展建筑实用性和美学性的设计思路，值得我们学习和继续探讨。

2.4重视建筑设计工作者的继续教育,提高设计者的综合素质。重视新型节能材料及节能技术的推广与应用

由于节能新技术发展很快,涉及许多技术领域,在设计实践中,坚持节能新技术的学习,了解新型节能材料，完善设计者的综合素

质和节能设计水平是实现建筑节能设计目标的基础。而不断了解新兴节能材料，推广新型高效节能做法是每个合格建筑师的责任。例如最近笔者了解到，有一种近年来新开发推广的“管道式日光照明装置”，利用高反射率的采光管道，经过采光，反射，滤除眩光自然折射过程将日光引入室内，并可通过开关控制亮度，以达到舒适良好的采光效果，基本上可以解决白天室内采光需求，非常环保。值得在日后的工程考虑应用。

3建筑节能设计方法需要不断探索和改进

在建筑设计中,秉承节能设计的理念,应用建筑节能设计的方法设计节能的建筑,是设计者必不可少的手段,其中建筑围护结构的节能设计是重中之重。建筑围护结构由窗、墙、屋面和门等构成,是控制建筑能耗的最重要因素。建筑节能设计一般可从以下几方面考虑:

(1) 建筑体形。在建筑设计中,应对建筑的体形以及建筑群体组合进行合理地设计,以适应不同的气候环境。一般建筑物的外形越简单,建筑物体形系数越小,热量交换量亦越少,建筑节能的效果就更好。若建筑的体形系数不满足规范要求,则应对围护结构进行综合判断,提高围护结构的热工设计标准。

(2) 建筑物的朝向。建筑物的朝向和间距会对建筑物内部采光、得热产生很大影响,因此建筑布局应考虑朝向与节能的因素。一般来说，坐北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒,从而降低日照

影响,若同时配合以相应的遮阳隔热措施,则效果将更加显著。因此,在设计中根据日照和太阳入射角确定建筑朝向范围后,可进一步根据季风主导方向进行调节,选取合理的朝向,以获得良好的夏季穿堂风,并尽量利用建筑的体形变化做到多利用天然能源。

(3) 建筑物的平面布置。建筑平面的巧妙布局常能获得较好的节能效果。在住宅平面设计中,夏季穿堂风和全明房是建筑物节能的关键因素。恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用。通过建筑物门窗的合理设置,形成通风口,组织并诱导自然通风,既起到节能作用又克服了空调的使用所造成的室内空气质量差的缺点。并且合理的开窗位置带来良好的自然照明环境，利于提高使用者的舒适度，也减少了不必要的照明浪费。

(4) 建筑物的门窗。建筑物的外门和外窗是夏季阳光入射和冬季冷风侵入的主要通道,其能耗占建筑物总能耗的比例较大。因此,在保证日照、采光、通风、观景等要求的条件下,尽量减小建筑物外门窗洞口的面积,是节能设计中应遵循的原则,采用目前流行的大型落地窗的设计应慎重。选择节能型门窗也是建筑节能设计的关键。所选择的节能型门窗在抗风压性、气密性、水密性、保温性上必须有严格保证。目前,国内节能型门窗主要以断桥型铝合金隔热门窗和多腔室的pvc塑钢门窗为主,采用双层玻璃、镀膜玻璃、三层玻璃等,而以高水密性、气密性的中空玻璃最为节能。

(5) 建筑物的墙体。墙体是外围护结构的主体,可以采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块墙体,也可以采用复合墙体的形

式,如内保温复合墙体、外保温复合墙体,夹芯复合墙体等。由于外墙内保温做法存在一些难以克服的缺点，例如减少了用户的建筑实用面积，内保温层易开裂，室内翻新装修装潢时极易破坏保温层等，难以得到大范围的推广应用。而随着建筑节能技术的不断完善和发展,外墙外保温技术逐渐成为建筑墙体保温的主流。外墙外保温是将憎水性、低收缩率的保温材料通过粘结或锚固等方法牢固地置于建筑物墙体外侧，并在其外侧施工装饰层的方法。目前主要有聚苯板薄抹灰外墙保温,聚苯板现浇混凝土外墙保温、聚苯颗粒浆料外墙保温等几种墙体外保温技术。外墙外保温不仅在建筑节能方面有突出作用，还兼带保护建筑维护结构，对解决墙体开裂屋面渗水等问题很有帮助。是一种经济性好且多效的建筑做法，值得学习推广。

(6) 建筑物的屋顶。受阳光直接照射的建筑物屋顶,表面温度比其它围护结构高得多。对此,除必须采用高效保温材料作为屋面保温层的措施以外,还可从建筑设计角度考虑,在顶屋设置通风隔热层或将顶层作为设备间等,形成二次隔热,减少屋面温度的影响;在炎热地区的屋面还可以采用倒置式、绿化、蓄水、浅色坡屋面等方法进行节能。

4 重视新能源系统在建筑节能设计中的实践

人类社会目前消费的能源,包括建筑使用消费的能源,主要是煤炭、石油和天然气等石化能源。这些能源资源有限,不可再生,终究要枯竭。利用太阳能、地热以及其它非常规能源给建筑物采暖、制

冷、供热水甚至供电,可减少对常规能源的需求,具有非常重要的意义。

(1) 太阳能热水系统。太阳能是一种能量密度较低的环保能源,其中热利用的太阳能热水器技术已趋成熟,我国目前是世界上太阳能热水器的最大生产国和使用国,但是目前太阳能热水器综合利用的技术水准较低,安装、使用和管理都处于一种无序状态,对建筑外观产生一定影响。为了更好地利用太阳能,必须综合考虑太阳能技术和经济、环境、人文等因素之间的合理关系,将太阳能设计成一个子系统融合在建筑之中,即实现太阳能与建筑的一体化是今后建筑设计需要考虑的一个问题。

(2) 太阳能电池发电系统。太阳能电池发电系统是利用光伏效应原理将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。西方发达国家这方面的应用已有比较成功的经验。由于成本高,在国内的大面积推广应用还需要时间,可以优先考虑在公共建筑和较高档的住宅区中试用,以积累设计和使用经验。预计21 世纪中叶太阳能发电系统的成本会下降到一个较低水平,太阳能电池发电系统将是最重要的建筑辅助能源系统,在世界可持续发展的能源结构中占有一定的比例。

(3) 地热资源利用。在新能源和可再生能源大家族中,地热是目前最现实和最具竞争力的天然能源之一,采用地源热泵技术利用地热资源可冬季采暖,夏季制冷,节能效果十分理想,且具有常规采暖系统不具备优点。目前国内利用地热资源的方面已经有很多成功的

典型案例，比如国家大剧院等。

5结束语

总要深化和变革以适应建筑业节能发展的趋势,建筑设计的内涵也会逐渐延伸,与各相关专业的联系将更紧密。建筑节能作为国家可持续发展战略下的一项长期目标,其影响是深远的。由于建筑设计对建筑功能和价值形成具有决定性作用,建筑设计中融入节能概念必定是建筑节能实施的首要目标,因此,建筑设计行业相关规则也需要变革以适应新的挑战和机遇。相信中国未来的建筑节能技术必将迅速发展,带动建筑相关领域发展到一个新的水平,建筑设计行业和设计者必将迎来新的春天。