【學(xué)員問(wèn)題】建筑設計與建筑節能？

　　【解答】一、建筑節能的重要性

　　目前世界范圍內石油、煤炭、天然氣三種傳統能源日趨枯竭，人類(lèi)將不得不轉向成本較高的生物能、水利、地熱、風(fēng)力、太陽(yáng)能和核能，而我國的能源問(wèn)題更加嚴重。我國能源發(fā)展主要存在四大問(wèn)題：①人均能源擁有量、儲備量低；②能源結構依然以煤為主，約占75%.全國年耗煤量已超過(guò)13億噸；③能源資源分布不均，主要表現在經(jīng)濟發(fā)達地區能源短缺和農村商業(yè)能源供應不足，造成北煤南運、西氣東送、西電東送；④能源利用效率低，能源終端利用效率僅為33%，比發(fā)達國家低10%.隨著(zhù)城市建設的高速發(fā)展，我國的建筑能耗逐年大幅度上升，已達全社會(huì )能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%，建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%.我國現有建筑面積為400億㎡，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億㎡，其中95%以上仍是高能耗建筑。如果我國繼續執行節能水平較低的設計標準，將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的巨大負擔。因此建筑行業(yè)全面節能勢在必行。全面的建筑節能有利于從根本上促進(jìn)能源資源節約和合理利用，緩解我國能源資源供應與經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的矛盾；有利于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實(shí)現經(jīng)濟社會(huì )的可持續發(fā)展；有利于長(cháng)遠地保障國家能源安全、保護環(huán)境、提高人民群眾生活質(zhì)量、貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)。

　　二、全面的建筑節能的涵義

　　全面的建筑節能，就是建筑全壽命過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節節能的總和。是指建筑在選址、規劃、設計、建造和使用過(guò)程中，通過(guò)采用節能型的建筑材料、產(chǎn)品和設備，執行建筑節能標準，加強建筑物所使用的節能設備的運行管理，合理設計建筑圍護結構的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和管道系統的運行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。全面的建筑節能是一項系統工程，必須由國家立法、政府主導，對建筑節能作出全面的、明確的政策規定，并由政府相關(guān)部門(mén)按照國家的節能政策，制定全面的建筑節能標準；要真正做到全面的建筑節能，還須由設計、施工、各級監督管理部門(mén)、開(kāi)發(fā)商、運行管理部門(mén)、用戶(hù)等各個(gè)環(huán)節，嚴格按照國家的節能政策和節能標準的規定，全面地貫徹執行各項節能措施，從而使每一位公民真正樹(shù)立起全面的建筑節能觀(guān)，將建筑節能真正落到實(shí)處。

　　三、在建筑設計中貫徹落實(shí)全面的建筑節能建筑設計是全面的建筑節能中一個(gè)很重要的環(huán)節，有利于從源頭上杜絕能源的浪費。

　　1.整體及外部環(huán)境的節能設計建筑整體及外部環(huán)境設計是在分析建筑周?chē)鷼夂颦h(huán)境條件的基礎上，通過(guò)選址、規劃、外部環(huán)境和體型朝向等設計，使建筑獲得一個(gè)良好的外部微氣候環(huán)境，達到節能降耗的目的。

　�。�1）合理選址

　　建筑選址主要是根據當地的氣候、土質(zhì)、水質(zhì)、地形及周?chē)�環(huán)境條件等因素的綜合狀況來(lái)確定。建筑設計中，既要使建筑在其整個(gè)生命周期中保持適宜的微氣候環(huán)境，為建筑節能創(chuàng )造條件，同時(shí)又要不破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡。

　�。�2）合理的外部環(huán)境設計

　　在建筑位址確定之后，應研究其微氣候特征。根據建筑功能的需求，應通過(guò)合理的外部環(huán)境設計來(lái)改善既有的微氣候環(huán)境，創(chuàng )造建筑節能的有利環(huán)境，主要方法為：①在建筑周?chē)�合理布置�?shù)木、植被，既可有效地遮擋風(fēng)沙、凈化空氣，還能遮陽(yáng)、降噪，從而減少空調能耗；②創(chuàng )造人工自然環(huán)境，如在建筑附近設置水面，利用水來(lái)平衡環(huán)境溫度、降風(fēng)沙及收集雨水等作用。

　�。�3）合理的規劃和體型設計合理的建筑規劃和體型設計能有效地適應惡劣的微氣候環(huán)境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面，圓錐形屋頂能有效地適應草原的惡劣氣候，起到減少建筑的散熱面積、抵抗風(fēng)沙的效果；對于沿海濕熱地區，引入自然通風(fēng)對節能非常重要，在規劃布局上，可以通過(guò)建筑的向陽(yáng)面和背陰面形成不同的氣壓，即使在無(wú)風(fēng)時(shí)也能形成通風(fēng)，在建筑體型設計上形成風(fēng)洞，使自然風(fēng)在其中回旋得到極好的通風(fēng)效果，達到節能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開(kāi)主導風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽(yáng)輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素，建筑受到社會(huì )歷史文化、地形、城市規劃、道路、環(huán)境等條件的制約，要想使建筑物的朝向均滿(mǎn)足夏季防熱和冬季保溫是困難的，因此，只能權衡各個(gè)因素之間的得失，找到一個(gè)平衡點(diǎn)，選擇出這一地區建筑的最佳朝向和較好朝向，盡量避免東西向日曬。

　　2.單體的節能設計單體的節能設計，主要是通過(guò)對建筑各部分的節能構造設計、建筑內部空間的合理分隔設計，以及一些新型建筑節能材料和設備的設計與選擇等，來(lái)更好地利用既有的建筑外部氣候環(huán)境條件，以達到節能和改善室內微氣候環(huán)境的效果。（1）建筑各部位的節能構造設計建筑各部位的節能構造設計，主要是在滿(mǎn)足其作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過(guò)對建筑各部位（屋頂、樓板、墻體、門(mén)窗、梁柱等）的造型、結構、材料等方面加以進(jìn)一步優(yōu)化設計，充分利用建筑建筑材料自身特性的有利條件，減少能耗和改善室內微氣候環(huán)境，從而達到節能的效果。具體有以下五個(gè)方面：

　　1）屋頂的節能設計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個(gè)重要部分，也是建筑室內與外部空間能量發(fā)生交換，造成室內能量損失的主要部位之一。我們通常主要采取以下節能措施：①采用坡屋頂；②屋面設保溫層；③根據不同地區需要，設置保溫隔熱屋面（架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等）。

　　2）樓板的節能設計。主要是利用其結構中空空間，以及對房間頂板的吊頂造型加以設計利用。如將循環(huán)水管布置預制樓板的中空孔中或現澆板面上，夏季可以利用冷水循環(huán)降低室內溫度，冬季利用熱水循環(huán)取暖。3）建筑外圍墻體的節能設計。墻體是建筑室內與外部空間接觸面積很大，容易造成室內能量損失的部位。墻體的節能設計，除了適應不同地區的氣候條件，正常做好墻體保溫、防潮、隔熱等措施以外，還應體現在改善微氣候環(huán)境條件的特殊構造上，如寒冷地區的夾心墻體設計、被動(dòng)式太陽(yáng)房中各種蓄熱墻體（如水墻）設計以及國外較多采用的導風(fēng)墻體設計。如，在馬來(lái)西亞，楊經(jīng)文設計的檳榔嶼州MennaruUmno大廈外墻中，則外加了一種“捕風(fēng)墻”的特殊構造設計，在建筑兩側設陽(yáng)臺開(kāi)口，開(kāi)口兩側外墻上布置兩片擋風(fēng)墻，使兩通風(fēng)墻形成喇叭狀的口袋，將風(fēng)捕捉到陽(yáng)臺內，然后通過(guò)陽(yáng)臺門(mén)的開(kāi)口大小控制進(jìn)風(fēng)量，形成“空氣鎖”，可以有效地控制室內通風(fēng)。

　　4）建筑門(mén)窗的節能設計。據統計資料，在我國既有的高耗能建筑中有40%的耗能是通過(guò)門(mén)窗散失的。因此，解決好門(mén)窗節能的問(wèn)題相當重要。門(mén)窗的節能設計主要考慮以下幾個(gè)方面：①控制建筑不同朝向的窗墻面積比，從而減少不利朝向外窗的能量損失。如在寒冷地區，盡量減少北向開(kāi)窗面積可以有效減少建筑冬季能耗損失；②設置各種形式的外遮陽(yáng)：我國節能標準中規定，夏熱冬暖地區、夏熱冬冷地區中，夏季制冷負荷大的建筑的外窗（包括透明幕墻）宜設置外部遮陽(yáng)；設置外遮陽(yáng)后，建筑的夏季制冷能耗會(huì )有比較明顯的降低③合理地組織門(mén)窗的通風(fēng)換氣，盡量采用自然通風(fēng)，少用、不用空調通風(fēng)；④?chē)篮�、寒冷地區建筑的外門(mén)宜設門(mén)斗或采取其它減少冷風(fēng)滲透的措施，其它地區建筑外門(mén)也應采取保溫隔熱節能措施；⑤選擇節能性能高的建筑門(mén)窗和幕墻：建筑門(mén)窗和建筑幕墻要改變消極保溫隔熱的單一節能觀(guān)念，把節能和合理利用太陽(yáng)能、地下熱（水）能、風(fēng)能結合起來(lái)，積極選擇節能和用能（利用太陽(yáng)能、冷能、風(fēng)能、地熱能）相結合的門(mén)窗及幕墻產(chǎn)品。

　　5）建筑物圍護結構細部的節能設計。細部的節能設計對于建筑物的整體節能也非常重要，應從以下各部位著(zhù)手：①熱橋部位應采取可靠的保溫與“斷橋”措施，熱橋部位主要指建筑外維護結構中熱量傳遞較快的鋼筋混凝土梁、柱、架空樓板等部位；②外墻出挑構件及附墻部件，如陽(yáng)臺、雨罩、靠外墻陽(yáng)臺欄板、空調室外機擱板、附壁柱、凸窗、裝飾線(xiàn)等均應采取隔斷熱橋和保溫措施；③窗口外側四周墻面應進(jìn)行保溫處理；④門(mén)、窗框與墻體之間的縫隙，應采用高效保溫材料填堵；⑤門(mén)、窗框四周與抹灰層之間的縫隙，宜采用保溫材料和嵌縫密封膏密封，避免不同材料界面開(kāi)裂，影響門(mén)、窗的熱工性能；⑥采用全玻璃幕墻時(shí)，隔墻、樓板或梁與幕墻之間的間隙，應填充保溫材料。

　�。�2）合理的建筑空間設計

　　合理的空間設計是在充分滿(mǎn)足建筑使用功能要求的前提下，對建筑空間進(jìn)行合理分隔（平面分隔和豎向分隔），以改善室內保溫、通風(fēng)、采光等微氣候條件，達到節能目的。如在北方寒冷地區的住宅設計中，就經(jīng)常將使用頻率較少的房間如廚房、餐廳、次臥室等房間布置在北側，形成對北側寒冷空氣的“溫度阻尼區”，從而達到節能及保證使用頻率較多房間的舒適度的目的；在有采暖空調房間的建筑里，盡量將采暖空調房間集中布置，以避免在采暖空調房間與非采暖空調房間之間發(fā)生大面積的能量交換，造成大量能量浪費。國外，在印度柯里亞的管式住宅及干城章嘉公寓樓的設計中，設計師通過(guò)對不同需求空間的豎向分隔，達到了極佳的通風(fēng)降溫效果。

　　3.選用建筑節能材料

　　合理選用建筑節能材料也是全面實(shí)現建筑節能的一個(gè)重要方面。建筑材料的選擇應遵循健康、高效、經(jīng)濟、節能的原則。一方面，隨著(zhù)科技的發(fā)展，大量的新型高效材料會(huì )不斷被研制出來(lái)并應用到建筑設計中去，更好地起到了節能作用。如新型保溫材料、防水材料在墻體、屋面構造中的應用，達到了更好的保溫防潮效果；新型隔熱玻璃和框體材料在建筑外門(mén)窗中的應用，起到了更好的隔熱降耗效果；采用可調節的鋁材遮陽(yáng)板，達到遮陽(yáng)的目的。另一方面，要結合當地的實(shí)際情況，發(fā)掘出一些地方節能材料，更好地應用到建筑節能中去。

　　4.建筑設計中應加強建筑節能方面的認識和學(xué)習

　�。�1）深刻認識是建筑師做好節能設計的保證

　　當前，很多建筑師對建筑節能對于我們國家經(jīng)濟建設的重大意義理解不夠，對建筑節能技術(shù)的了解跟不上時(shí)代發(fā)展，以至于不能把節能設計完全有效的做好，只是設計時(shí)套用標準圖，造成設計中被動(dòng)應付節能設計審查的局面，節能設計缺乏主動(dòng)性。所以政府主管部門(mén)應加強對建筑節能方面的宣傳力度，加強對建筑師的培訓教育工作，使他們在思想上有個(gè)根本轉變，使建筑節能設計變被動(dòng)為主動(dòng)。

　�。�2）學(xué)習建筑節能新“理念”

　　推行節能理念，我們的眼睛不僅要“向外看”，引進(jìn)學(xué)習國外先進(jìn)節能技術(shù)，而且更要學(xué)會(huì )“向內看”，從傳統建筑模式、風(fēng)格中學(xué)習節能辦法。強調建筑節能發(fā)展的民族性、地域性應該是當代建筑師們的共同理念。中國傳統民居都蘊含了豐富的節能理念，是我們國家古已有之的節能典范。京津地區的四合院以房子包圍院子的建筑方式，有效地減少了冷空氣入侵，符合京津一帶夏季炎熱，冬季嚴寒的氣候特點(diǎn)。桂北風(fēng)格的吊腳樓，橫梁對穿，上鋪木板呈懸空閣樓，繞樓三面有懸空的走廊，廊沿裝有木欄扶手，符合南方夏季炎熱、濕度大、空氣流通需求量高的特點(diǎn)。其他如嶺南風(fēng)格的騎樓長(cháng)街、陜北風(fēng)格的窯洞、草原風(fēng)格的蒙古包等，它們的建筑形式和用料都能帶給建筑師們以無(wú)窮的啟示。因此，可以說(shuō)，中國傳統民居都是在與周邊生態(tài)環(huán)境共存共生的條件下，各類(lèi)功能利用與自然環(huán)境達到完美效果的典范，并且各自擁有獨立的形態(tài)樣式，可以成為當代建筑節能的借用范式。

　　5.結語(yǔ)

　　我國建筑能耗在能源總消耗量中占很大部分，建筑行業(yè)全面節能勢在必行，而建筑設計是其中一個(gè)很重要的環(huán)節。建筑設計應結合當地的事實(shí)條件比如地理環(huán)境、氣候條件，按照國家的節能政策和節能標準的規定，在傳統民居中吸取營(yíng)養，充分地利用地方材料，從建筑的整體及外部環(huán)境、單體設計、圍護結構的整體及細部構造設計等方面全方位進(jìn)行節能設計。

　　以上內容均根據學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請及時(shí)溝通、指正。