论文部分内容阅读
摘要：随着我国城市的发展和建设的深入，大规模的住宅小区和大型公共建筑等高层建筑如雨后春笋般的出现；与此同时，各类民用建筑物尤其是大型建筑物的耗能问题也日益凸显出来，制约了我国的可持续发展战略目标的实现。为更高效地利用资源，提升建筑功能与环境舒适度，同时保护生态环境，由此便对各类民用建筑实行节能设计。本文简要讨论了建筑节能设计的基本原则与前提，并从建筑设计、材料创新、结构设计等方面对建筑节能设计方法进行了简要介绍和探讨。
关键词：耗能问题；可持续发展；建筑节能
1 引言
在建筑业实际工程设计与工程建设过程中，人们往往只关心建筑外形的优劣以及建筑内部空间是否符合使用要求，而忽略了从节能环保方面考虑改善建筑的外形以及内部结构。 [1]其中大型公用建筑耗能占有很大比重，一些规模较大的公共建筑一天的耗能支出即可达到几十万至上百万元人民币。大型建筑耗能较大，除建筑物本身规模较大，照明等耗能设备使用量较大等客观因素外，使用者本身节能意识薄弱也是一个主要因素。作为工程设计人员或设计管理人员，我们所需要考虑的则是从工程实际情况出发，从建筑外形，建筑材料、设备以及结构创新等方面寻找建筑节能的突破口，在项目设计过程中自觉考虑节能环保的因素，使建筑物能够在较低的能耗情况下实现自身功能。
1. 建筑节能设计的基本原则
建筑节能设计作为建筑优化设计的一个方面本身应遵循一定的原则以使其能够更好地配合建筑结构的整体设计，以使建筑物达到舒适与节能的双重效果。建筑节能设计的基本原则有四点：一是气候适应性原则。建筑物所处地域不同则其所处的气候环境会有很大差异。在设计过程中应最大限度的摄取自然界中的能源，充分利用气候环境中的有利因素，并消除、消弱恶劣气候的影响，同时在建筑物上添加附属结构以减少室内能量的耗散以及外部有害能量的进入，保障室内环境的舒适度。二是整体性原则，即将建筑节能的理念渗透到工程建设的整个过程中去，从项目规划、立项开始整体考虑建筑节能的因素，以便在以后的项目设计建设中更为方便地解决节能的问题。三是综合性原则，即对建筑物耗能及用能的特点的进行综合性地分析，采用多种手段进行节能设计，而不是仅仅对一些细节进行单项的节能措施，式建筑结构能够综合实现多方面的节能目标。
2. 建筑节能设计的具体设施
2.1 建筑措施
合理的建筑设计对于建筑物节能所起的作用主要体现在两个方面：一是建筑物外形及内部空间格局对于自然能源的利用程度，二是使用建筑附加构造减少能量的耗散。
对于提高对自然资源利用率的这一方面，人们在长期的生产实践过程中已经摸索出了一套运用生态技术改善室内以及建筑周边环境的方法，自然通风、采光等是最基本的利用建筑外形利用自然资源的方法。如在我国南方地区，建筑底层一般做成接待大厅并且不加封闭，这对于处于南方湿热气候的人们来说，既有利于气流穿过建筑形成穿堂风以降低室内温度，又有利于气流带走建筑底部过于潮湿的空气，以避免建筑相关设备受到严重侵蚀，可谓一举两得。 [2]然而，随着技术的发展，，建筑形态变得多种多样，人们逐渐忽视了如自然通风，自然采光等这些传统的做法，而是更多地依赖于空调等现代技术来调剂室内空气，甚至于在白天时间都要依赖灯光照明，这些都会产生大量的能源消耗及资源浪费。近年来随着节能环保的观念深入人心，建筑师们已经开始重新审视利用自然界“免费能源”的重要性。当代一些优秀的建筑师能够巧妙地安排室内房间的组合排列格局来调节室内气流的走向以达到良好的自然通风效果。常见的很多层数不多的公共建筑屋顶一般都设置有天窗。例如深圳火车站，候车厅顶部的凹面处设置有玻璃天窗，将自然光引入室内，并且候车厅下层屋面间隔布置高强度的半透明漫射玻璃，将日光均匀扩散到室内各部，设计非常巧妙。另外，太阳能技术的发展也为节能做出了大量贡献，一些建筑外挂大量太阳能板，吸收的太阳能甚至能维持建筑物的照明使用要求。这些利用建筑外形及室内格局而不用机械装置来改善室内空气、光线环境的方法非常值得推广。
对于使用建筑附加构造减少能量的耗散这一方面，今年来国家以强制规定新建工程都必须在建筑物的外围结构设置保温隔热层，这对我国北方冬冷夏热地区的建筑来说尤为重要。设置保温隔热层能有有效阻止夏日湿热空气进入室内，又能有效减少冬天室内暖空气的外流，不仅降低了能耗（减少居民使用空气暖气的时间），且使室内环境更加适合人们的居住。例如位于杭州武林CBD的坤和中心，德国GMP设计经典理性建筑，其玻璃幕墙采用6+12A+6mm中空钢化LOW-E玻璃，外墙砌体材料采用多孔粘土砖（KP1型），外墙外保温材料采用50mm保温岩棉，屋面保温材料为30～40聚苯乙烯挤塑保温板，是浙江省首个获美国绿色建筑LEED认证的国际甲级写字楼。
2.2 材料创新
建筑材料是建筑业发展的一个非常重要的方向，也是前景最好的一个方向之一。新型材料不仅可以以较小的资源耗费为代价满足承载力等基本功能要求，又具有一些新的特质，因而能够发挥更大的作用。墙体材料在房屋建材中约占70％，是建筑材料的重要组成部分，建筑物能量的损耗约50%来自墙体。传统墙体使用实心粘土砖耗费了大量土地资源，且对于框架结构来说，墙体仅仅起维护作用，使用如此大自重的实心砖块儿给起支撑作用的框架体系增加了更多负担。目前，国家已经禁止实心粘土砖的使用，而粘土空心砖，掺废料的粘土砖，非粘土砖，建筑砌块，加气混凝土，轻质板材，复合板材等新型墙体材料已经在我国的到了广泛推广，一些科技含量更高的材料如自保温砌块 植物维条板（FCC板）等也已投入市场。新型混凝土材料也取得了较大发展，具有更优良性质的混凝土具有更高的承载能力以及更好的延性。除墙体材料、新型混凝土材料以外，具有优良的保温、隔热和降噪性能，能够防结露的中空玻璃、真空玻璃、热反射镀膜玻璃等玻璃材料也发展迅速。新型材料的发展与应用极大地降低我建筑业的资源与能源耗费量，是建筑节能的一个十分具有活力的突破口。
3.3实例分析：夏热冬暖南区墙体结构自保温技术
（1）轻集料混凝土是用轻粗集料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg／m3。其通过界面效应、微泵效应、机械齿合效应提高界面强度。
其产品为：蒸压多孔混凝土砌块、陶粒混凝土砌块、硅藻土砌块、自隔热混凝土砌块、混凝土EPS砌块。混凝土砌块是非烧结性块材，属免土、节能、环保的墙体材料产品；但其抗渗性能和抗裂性能相对较差的问题，一定程度影响和制约混凝土砌块的使用与推广。适用于多层、三层以下砖混结构、框架结构墙体。
（2）大孔混凝土是以粗集料、水泥和水配制而成的轻质混凝土，(又称无砂混凝土)。基本特征为由大量的粒间孔隙形成的大孔。其导热系数小、保温性好、吸湿性较小。收宿一般比普通混凝土小30％～50％。表观密度为1800—1900kg／m3。双面抹灰200mm厚大孔混凝土墙体的平均热阻值为0.293m3 k／w，热惰性指标D≥3.0，适用于框架结构、框剪、剪力墙结构的构件。
（3）多孔混凝土是一种不用粗骨料，内部均匀分布着大量微小气泡的轻质混凝土。孔隙率可达85％，表观密度为300～1200kg／m3之间，导热系数0.081-0.29W／(m2 k)，具有结构与保温隔热功能。分为加气混凝土与泡沫混凝土。
3. 结论
目前我国正在施行建设资源节约型、环境友好型社会的发展战略目标，建筑行业耗能巨大的产业，降低能耗，实现产业节能，建筑业首当其冲。而发展建筑节能设计，利用我们的智慧降低建筑建设及使用过程中的资源能源消耗是我們建筑设计人员义不容辞的责任。
参考文献
[1] 张建刚 关于办公建筑节能设计方法的探讨 .四川建筑 2009. 12
[2]周燕来 夏热冬冷地区大中型铁路客运站站房建筑节能设计方法研究 西安建筑科技大学 2008.12
关键词：耗能问题；可持续发展；建筑节能
1 引言
在建筑业实际工程设计与工程建设过程中，人们往往只关心建筑外形的优劣以及建筑内部空间是否符合使用要求，而忽略了从节能环保方面考虑改善建筑的外形以及内部结构。 [1]其中大型公用建筑耗能占有很大比重，一些规模较大的公共建筑一天的耗能支出即可达到几十万至上百万元人民币。大型建筑耗能较大，除建筑物本身规模较大，照明等耗能设备使用量较大等客观因素外，使用者本身节能意识薄弱也是一个主要因素。作为工程设计人员或设计管理人员，我们所需要考虑的则是从工程实际情况出发，从建筑外形，建筑材料、设备以及结构创新等方面寻找建筑节能的突破口，在项目设计过程中自觉考虑节能环保的因素，使建筑物能够在较低的能耗情况下实现自身功能。
1. 建筑节能设计的基本原则
建筑节能设计作为建筑优化设计的一个方面本身应遵循一定的原则以使其能够更好地配合建筑结构的整体设计，以使建筑物达到舒适与节能的双重效果。建筑节能设计的基本原则有四点：一是气候适应性原则。建筑物所处地域不同则其所处的气候环境会有很大差异。在设计过程中应最大限度的摄取自然界中的能源，充分利用气候环境中的有利因素，并消除、消弱恶劣气候的影响，同时在建筑物上添加附属结构以减少室内能量的耗散以及外部有害能量的进入，保障室内环境的舒适度。二是整体性原则，即将建筑节能的理念渗透到工程建设的整个过程中去，从项目规划、立项开始整体考虑建筑节能的因素，以便在以后的项目设计建设中更为方便地解决节能的问题。三是综合性原则，即对建筑物耗能及用能的特点的进行综合性地分析，采用多种手段进行节能设计，而不是仅仅对一些细节进行单项的节能措施，式建筑结构能够综合实现多方面的节能目标。
2. 建筑节能设计的具体设施
2.1 建筑措施
合理的建筑设计对于建筑物节能所起的作用主要体现在两个方面：一是建筑物外形及内部空间格局对于自然能源的利用程度，二是使用建筑附加构造减少能量的耗散。
对于提高对自然资源利用率的这一方面，人们在长期的生产实践过程中已经摸索出了一套运用生态技术改善室内以及建筑周边环境的方法，自然通风、采光等是最基本的利用建筑外形利用自然资源的方法。如在我国南方地区，建筑底层一般做成接待大厅并且不加封闭，这对于处于南方湿热气候的人们来说，既有利于气流穿过建筑形成穿堂风以降低室内温度，又有利于气流带走建筑底部过于潮湿的空气，以避免建筑相关设备受到严重侵蚀，可谓一举两得。 [2]然而，随着技术的发展，，建筑形态变得多种多样，人们逐渐忽视了如自然通风，自然采光等这些传统的做法，而是更多地依赖于空调等现代技术来调剂室内空气，甚至于在白天时间都要依赖灯光照明，这些都会产生大量的能源消耗及资源浪费。近年来随着节能环保的观念深入人心，建筑师们已经开始重新审视利用自然界“免费能源”的重要性。当代一些优秀的建筑师能够巧妙地安排室内房间的组合排列格局来调节室内气流的走向以达到良好的自然通风效果。常见的很多层数不多的公共建筑屋顶一般都设置有天窗。例如深圳火车站，候车厅顶部的凹面处设置有玻璃天窗，将自然光引入室内，并且候车厅下层屋面间隔布置高强度的半透明漫射玻璃，将日光均匀扩散到室内各部，设计非常巧妙。另外，太阳能技术的发展也为节能做出了大量贡献，一些建筑外挂大量太阳能板，吸收的太阳能甚至能维持建筑物的照明使用要求。这些利用建筑外形及室内格局而不用机械装置来改善室内空气、光线环境的方法非常值得推广。
对于使用建筑附加构造减少能量的耗散这一方面，今年来国家以强制规定新建工程都必须在建筑物的外围结构设置保温隔热层，这对我国北方冬冷夏热地区的建筑来说尤为重要。设置保温隔热层能有有效阻止夏日湿热空气进入室内，又能有效减少冬天室内暖空气的外流，不仅降低了能耗（减少居民使用空气暖气的时间），且使室内环境更加适合人们的居住。例如位于杭州武林CBD的坤和中心，德国GMP设计经典理性建筑，其玻璃幕墙采用6+12A+6mm中空钢化LOW-E玻璃，外墙砌体材料采用多孔粘土砖（KP1型），外墙外保温材料采用50mm保温岩棉，屋面保温材料为30～40聚苯乙烯挤塑保温板，是浙江省首个获美国绿色建筑LEED认证的国际甲级写字楼。
2.2 材料创新
建筑材料是建筑业发展的一个非常重要的方向，也是前景最好的一个方向之一。新型材料不仅可以以较小的资源耗费为代价满足承载力等基本功能要求，又具有一些新的特质，因而能够发挥更大的作用。墙体材料在房屋建材中约占70％，是建筑材料的重要组成部分，建筑物能量的损耗约50%来自墙体。传统墙体使用实心粘土砖耗费了大量土地资源，且对于框架结构来说，墙体仅仅起维护作用，使用如此大自重的实心砖块儿给起支撑作用的框架体系增加了更多负担。目前，国家已经禁止实心粘土砖的使用，而粘土空心砖，掺废料的粘土砖，非粘土砖，建筑砌块，加气混凝土，轻质板材，复合板材等新型墙体材料已经在我国的到了广泛推广，一些科技含量更高的材料如自保温砌块 植物维条板（FCC板）等也已投入市场。新型混凝土材料也取得了较大发展，具有更优良性质的混凝土具有更高的承载能力以及更好的延性。除墙体材料、新型混凝土材料以外，具有优良的保温、隔热和降噪性能，能够防结露的中空玻璃、真空玻璃、热反射镀膜玻璃等玻璃材料也发展迅速。新型材料的发展与应用极大地降低我建筑业的资源与能源耗费量，是建筑节能的一个十分具有活力的突破口。
3.3实例分析：夏热冬暖南区墙体结构自保温技术
（1）轻集料混凝土是用轻粗集料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg／m3。其通过界面效应、微泵效应、机械齿合效应提高界面强度。
其产品为：蒸压多孔混凝土砌块、陶粒混凝土砌块、硅藻土砌块、自隔热混凝土砌块、混凝土EPS砌块。混凝土砌块是非烧结性块材，属免土、节能、环保的墙体材料产品；但其抗渗性能和抗裂性能相对较差的问题，一定程度影响和制约混凝土砌块的使用与推广。适用于多层、三层以下砖混结构、框架结构墙体。
（2）大孔混凝土是以粗集料、水泥和水配制而成的轻质混凝土，(又称无砂混凝土)。基本特征为由大量的粒间孔隙形成的大孔。其导热系数小、保温性好、吸湿性较小。收宿一般比普通混凝土小30％～50％。表观密度为1800—1900kg／m3。双面抹灰200mm厚大孔混凝土墙体的平均热阻值为0.293m3 k／w，热惰性指标D≥3.0，适用于框架结构、框剪、剪力墙结构的构件。
（3）多孔混凝土是一种不用粗骨料，内部均匀分布着大量微小气泡的轻质混凝土。孔隙率可达85％，表观密度为300～1200kg／m3之间，导热系数0.081-0.29W／(m2 k)，具有结构与保温隔热功能。分为加气混凝土与泡沫混凝土。
3. 结论
目前我国正在施行建设资源节约型、环境友好型社会的发展战略目标，建筑行业耗能巨大的产业，降低能耗，实现产业节能，建筑业首当其冲。而发展建筑节能设计，利用我们的智慧降低建筑建设及使用过程中的资源能源消耗是我們建筑设计人员义不容辞的责任。
参考文献
[1] 张建刚 关于办公建筑节能设计方法的探讨 .四川建筑 2009. 12
[2]周燕来 夏热冬冷地区大中型铁路客运站站房建筑节能设计方法研究 西安建筑科技大学 2008.12