摘　要：從建筑設(shè)計和細部構(gòu)造設(shè)計兩方面探討建筑節(jié)能設(shè)計的技術(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

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

建筑節(jié)能設(shè)計就是從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將建筑設(shè)計與建筑微氣候、建筑技術(shù)和能源的有效利用相結(jié)合的一種建筑設(shè)計方法。即在冬季最大限度地利用自然能來取暖，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降溫冷卻。

1.1　從建筑設(shè)計方面進行節(jié)能設(shè)計

從建筑設(shè)計入手，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)氣候特征包括太陽輻射強度、最熱(冷)月平均氣溫及空氣濕度、夏(冬)季主導(dǎo)風向與平均風壓、雨雪量等要素。這些要素是節(jié)能設(shè)計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合理進行群體規(guī)劃布局

設(shè)計中要充分考慮利用夏季有利的主導(dǎo)風向(通風致涼)和避免冬季不利的主導(dǎo)風向(避風保暖)，綜合考慮采光、通風、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，冬季寒冷多西北風。在進行小區(qū)群體布局時，一般將小體量的低層、獨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和在冬季阻擋不利的西北風。

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，在進行節(jié)能設(shè)計時，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墻體總面積之比值。由于外圍護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，但通過外窗的得失熱量卻占通過外圍護結(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，白天太陽輻射強度大，夜間溫度低，則窗墻比小可以減少白天透過窗戶的太陽輻射熱和夜間室內(nèi)熱量的散失，同時保持室內(nèi)空氣的濕潤。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進行自然通風，冬季則可以獲得較多的太陽輻射熱。

1.2　從細部構(gòu)造設(shè)計方面進行節(jié)能設(shè)計

①外墻體的隔熱保溫與遮陽

目前，我國正提倡采用新型復(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)點是建筑室內(nèi)溫度受室外溫度波動影響小，有利于主體結(jié)構(gòu)保護和避免熱(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。市場上新出現(xiàn)的聚氨酯現(xiàn)場發(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)雜外墻體保溫和無接縫施工。外墻體遮陽主要用于熱工性能要求更高的墻面，在保溫層外側(cè)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，干掛板材，可以遮擋夏季陽光直接輻射墻體，同時內(nèi)側(cè)流動的空氣能迅速帶走熱量，起到很好的遮陽隔熱效果。

②玻璃門窗的隔熱保溫與遮陽

外墻玻璃門窗是阻擋夏季太陽輻射熱進入室內(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，對建筑能耗影響較大。除控制窗墻比外，需提高玻璃門窗的熱工性能：一是設(shè)計時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)熱斷橋處理的門窗型材，同時加強窗墻間、框扇間的縫隙氣密性設(shè)計；二是增加外墻玻璃門窗遮陽設(shè)計，防止夏季太陽輻射熱透過玻璃門窗直接進入室內(nèi)而耗能。

遮陽由于位置和方式不同，主要分為水平式外遮陽、垂直式外遮陽、活動內(nèi)遮陽3種形式。水平式外遮陽適用于接近南向外窗，遮擋高度角較大、從窗口上方射過來的陽光。垂直式外遮陽適用于東北向、西北向外窗，遮擋高度角較小、從窗口兩側(cè)斜射過來的陽光。為避免傳統(tǒng)固定式遮陽在采光、自然通風、視野等方面的缺陷，水平式外遮陽和垂直式外遮陽形式在節(jié)能建筑中多采用活動百葉遮陽，可根據(jù)光線變化自動調(diào)節(jié)百頁角度，不影響采光和通風?；顒觾?nèi)遮陽主要采用遮陽卷簾和遮陽百頁等，比外遮陽更靈活，更便于用戶根據(jù)季節(jié)和天氣變化調(diào)節(jié)使用。但內(nèi)遮陽有較大的缺點：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。在冬季，雙層幕墻間的空氣夾層形成一個利用太陽能的玻璃溫室，有利于建筑的保溫采暖；在夏季，則利用熱壓通風和百頁遮陽達到降溫的目的。

④屋面隔熱保溫與遮陽

在夏季，屋面日照時間長，太陽輻射強度大，屋頂外表面溫度最高達到60～80℃，頂層室內(nèi)溫度受其影響會提高2～4℃。在冬季，屋頂對外散失熱量，又增加了室內(nèi)的空調(diào)熱負荷。屋面隔熱保溫除采用倒置式設(shè)計外，蓄水屋面和種植屋面越來越引起人們的關(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。實驗數(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。

屋面遮陽主要采用遮陽構(gòu)架、遮陽百頁、膜結(jié)構(gòu)、飄板等，有效遮擋太陽直接輻射屋面，同時也能結(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構(gòu)架豐富建筑物形體，同時對屋面有良好的遮陽作用。

⑤自然通風

風壓與熱壓是實現(xiàn)自然通風的兩種手段，二者互為補充、密不可分。風壓通風是利用建筑的迎風面與具有良好外部風環(huán)境的地區(qū)，選擇有利通風的建筑朝向，控制建筑進深，引導(dǎo)自然通風等，可實現(xiàn)良好的風壓通風效果。柯里亞設(shè)計的干城章嘉公寓樓，建筑的外圍護結(jié)構(gòu)東西向打開，引導(dǎo)東西向的海風形成穿堂風，是利用風壓解決夏季通風散熱的典型例子。熱壓通風(即煙囪效應(yīng))是利用熱空氣上升，從建筑上部排風口排出污濁的熱空氣，從建筑底部吸入新鮮的冷空氣，實現(xiàn)建筑內(nèi)部的自然通風。一般在外部風環(huán)境不良的地區(qū)或進深較大的建筑，多利用熱壓或熱壓、風壓兼用，實現(xiàn)自然通風。在設(shè)計中，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)合拔風井、風塔等構(gòu)造，創(chuàng)造出滿足熱壓式自然通鳳進出風口的高差^[3]。

2　節(jié)能建筑的施工要求

一般來說，節(jié)能建筑主要從外墻、屋面、門窗等方面增大圍護結(jié)構(gòu)的熱阻和加強密閉性，達到降低建筑物能耗的目的。施工單位的項目經(jīng)理和技術(shù)負責人應(yīng)根據(jù)節(jié)能建筑設(shè)計施工圖和節(jié)能設(shè)計專篇，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，嚴格按操作程序施工，保證施工周期，加強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

建筑節(jié)能是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。在我國現(xiàn)階段，主要以使用與經(jīng)濟發(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而不顧經(jīng)濟成本。同時注重太陽能、風能、地熱能等可再生自然能技術(shù)的研究和開發(fā)，降低可再生能源的利用成本，逐步從大城市和經(jīng)濟比較發(fā)達地區(qū)向全國推廣應(yīng)用，實現(xiàn)我國建筑節(jié)能既定目標。

參考文獻：

[1]王蘭，王云山，高玲．外窗對寒冷地區(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)計與技術(shù)[M]．上海：同濟大學(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：中國建筑工業(yè)出版社，2002：156-157．

本文作者：劉姍姍  趙樂陶  白志強

作者單位：中交煤氣熱力研究設(shè)計院有限公司