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摘 要：根据多年的工作经验， 笔者从建筑体形设计、围护结构设计、开敞式室内空间设计三方面， 分析了建筑的节能设计措施，供大家参考借鉴。
关键词：新形势；建筑节能；体形设计
0 前言：
随着传统能源的供求矛盾越来越尖锐，我国的用能状况不容乐观。很多地区刚刚摆脱无能可用的状态，又面临着能源短缺的危机，节约能源己成为刻不容缓的大事。 而作为能耗大户的建筑业来说，建筑节能工作任重而道远。 未来的建筑节能应如何发展，未来的节能建筑设计应如何进行，这是每一个建筑师都应认真思考的问题。在此，文章提出如下几点个人看法，希望能同大家一起学习交流。
1 建筑体形设计
1.1 体形系数
建筑的体形系数是建筑体形设计的重要参数。体形系数是指建筑物的外表面积与外表面积所包的体积之比，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失越小。但是，体形系数不只是影响外围护结构的传热损失， 它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关。体形系数过小，将制约建筑师的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难。
1.2 朝向
建筑物的朝向合理能使建筑在被动式和主动式太阳能系统中充分利用太阳能， 对于建筑节能有着很大的影响，这一点已成为人们的共识。建筑物的朝向要受到許多其他因素的影响，在设计时应根据建设场地所处的具体情况加以确定。根据我国太阳高度角和方位角的变化规律，南北或接近南北朝向的建筑在夏季可以减少太阳辐射得热，冬季可以增加太阳辐射得热，并有利于组织自然通风，是最有利的建筑朝向。
1.3 合理的建筑平面形式
根据当地纬度的太阳运动轨迹，选择建筑平面形式也是影响建筑能耗的设计措施。研究表明，圆形的平面具有最小的表面积，热耗最小，空调的负荷也相对较小，但尽管如此，矩形的形状却更有利于对太阳能的控制，矩形平面的长宽比不同，建筑的能耗有很大区别，在设计时应根据具体方案加以推敲。尽量使建筑北墙热能损失达到最小， 在住人的地方减少玻璃的使用以防止热能损失。
2 门窗的节能设计
门窗是围护结构传热耗热的大户，约占总体传热耗热量的25%～28%，加上空气渗透耗热量，总耗热量高达40%～50%。在这样的环境里，采用单玻金属窗对于保障居室夏季温度26℃～28℃，冬季16℃～18℃是很困难的。山东建筑科学研究院的研究证明，用单框双玻塑料窗的热阻值比单层塑料窗提高80%，单位热阻值价格降低30%左右。采用节能窗之后，墙体只需抹少量隔热砂浆就可以满足传热系数的要求。在窗户型材上，我们建议采用热导率较低的产品，聚氯乙烯（PVC）的导热系数仅为钢材的1/357，铝材的1/1250。在隔热能力上，单玻塑窗比单玻铝窗高4O%，双玻高5O%。此外，PVC窗的密封性也很好，塑窗框扇结合采用搭接和嵌接结构，接合处有弹性密封条，不仅节能效果好，防水、防尘效果也非常好。
3 屋面的节能设计
我国建筑几十年来相当普遍地采用了平屋顶。这种屋顶不仅容易漏雨，而且保温隔热效能差，能源浪费严重。近年来，参照国外经验，用挤塑聚苯乙烯（XPS）板做倒置屋面保温层，对屋面结构进行革新，效果良好，已在不少工程中得到应用。XPS板具有连续的表层和闭孔式蜂窝状结构、组织均匀、连接紧密、强度高、隔湿性和耐气候性能好、不易老化等优点。用这种XPS板做屋面保温覆盖在防水层之上，使保温层起到保护防水层的作用，既可使防水层免受日光的暴晒，又大大缓解了防水层受外界温度的影响，还可避免防水层受到磨损、 冲击、穿刺等破坏，使防水层寿命大大延长。
2 围护结构设计
2.1 采用隔热墙或“双层”通风空间
外围护结构应设计成既可获得日照，同时又能隔绝热量。直接被太阳照射的外墙面应该是隔热的，并且要注意其时间延迟的影响。外墙材料应该是有效的隔热构件，或设计成“双层的” 通风空间。对建筑外墙所受热辐射的有效防护措施，是选择某些在炎热条件下具有吸收和辐射性能的材料。这些材料首先要对热辐射的反射大于吸收，而吸收的热量又能迅速地以热辐射方式释放出去， 以降低室内温度。外立面色调应该越浅越好，以减少城市的热岛效应和建筑的总空调负荷。在不同气候条件下，窗墙比也很重要。
2.2 采用适当的遮阳
夏季，太阳辐射往往成为建筑环境十分不利的作用因素，尤其是通过玻璃进入室内的热量， 会造成大量的空调冷负荷。根据美国研究人员对墙体（木板）与玻璃的太阳辐射热量通过情况进行的比较，通过玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的 30 倍以上。但如果附加了一定的遮阳措施，这种热通过量则明显减少，大约只占原先的 1/3 左右。由此可见，适当的遮阳设计对减少太阳辐射进入建筑内部是十分必要和有效的，尽管这是一种传统而古老的办法。 现在很多建筑采用有色玻璃来遮阳，这是一个认识上的误区。有色玻璃并不能代替遮阳，它的最大效果是能减少大约 20%的热量传递，但在日射量达500～1000w/mZ 的炎热气候或温热地区的夏季是无效的。此外， 有色玻璃降低了日光的质量， 影响室内自然采光的效果。目前，在国外一些比较先进的办公建筑中使用了可自动调节的遮阳装置，可以根据天气的变化、季节的不同， 调整对太阳能量的获得。但实践中这类设备往往难于维护，并且造价十分昂贵。因此，我们在设计中应考虑其性价比， 采用适宜技术，如：非机械的固定遮阳板设计、 手动遮阳板设计等等。 正如奥格雅所说，“即使是那些最简单的遮阳板，只要精心设计，同样可以成为高效率的太阳辐射的控制器—夏季遮蔽太阳辐射， 而冬季却能把热量带进室内” 。经过被动式节能设计的建筑立面造型是灵活而多变的，它不象人们所普遍认为的那样：建筑造型呆板，仅仅是简单的节能材料的使用。相反，经过精心设计的节能建筑立面造型比传统的形式更为丰富精确，更为注重技术的应用，因而更为精彩，其可持续发展的意义应该受到建筑师们的重视。 3 开敞式室内空间设计
如果要降低能源消耗，建筑中的开敞式空间将在特定的条件下成为一个有意义的补充。与这个开敞式空间相连的房间不仅可以减少一半的热量流失，同时可以减少制冷能耗。开敞式空间特别适合充分利用太阳能，并将其功能在建筑物内充分扩展。根据使用要求还可以将该开敞式空间设计成热缓冲中庭、边庭、 室内花园，以进一步改善室内小气候，其本质就是一种凹进开敞的空间。它有通高的玻璃门可以从室内向此空间敞开，除了对该部分建筑具有遮阳作用之外，这种空中庭园还有下列功能：可作为紧急疏散区；可用于绿化和景观设计；在允许容积率增加的情况下，可作为未来扩建的灵活间隙空间；它们还可以为使用者创造一个更富有人情味的环境，人们可以從封闭的室内空间步入到这些露天的开敞空间，直接欣赏室外景观。这些开敞空间可以布置在建筑日晒的一面或景色优美的一边，无论是位于建筑的中间还是周边，这些多层的过渡空间，基本上是与传统乡土建筑的敞廊起着相同的空间过渡的作用 （即室内外空间的中间领域）。这些空间实际上就是一种半开敞状态的露天空间。这些空间的上部是不需要完全遮挡的，它们可以覆以百页式的屋顶，既可使风流进入，又能使热气排出。这些空间甚至能扩展到整个建筑的高度，作为风洞以利于室内通风 烟囱效应产生的热气可以在这些空间形成空气的流动。需要完全遮挡开敞式空间还应尽量设计成为不需人工通风和降温的空间，从而降低投资成本。
公共建筑的室内开敞空间需要特别注意气流的组织，防止因“烟囱效应” 产生风速过大甚至紊流的现象。福斯特设计的法兰克福商业银行总部大厦（Commerz bank Headquarters）， 其平面呈三角形，楼梯、电梯、管道井和辅助用房等核心体部分设于各端， 在中部为贯通全楼的中庭， 工作空间围绕中庭布置。空气通过对流沿中庭上升达内外玻璃壁之间而形成良好的自然通风。同时， 办公楼每隔三层设一温室绿化空间， 它又可补充中庭采光的不足，使该建筑具有双面自然采光的良好效果。在设计过程中， 针对塔楼中庭（60 层高）的自然通风状况， 福斯特及其合作者进行了无数次计算机模拟和风洞试验，其结果正如建筑师所担心的那样， 如果整个中庭从上到下不加分隔， 那么在很多情况下中庭内部将产生无法忍受的紊流。因此福斯特将每 12 层作为一个单元（12 层也是通过计算和试验得出的理想值），在每个单元内部房间利用热压来进行自然通风， 各个单元之间通过透明玻璃相分隔。也就是说整个中庭不是通常所认为的一个 “大烟囱”，而是被分隔成多个彼此独立的“小烟囱”，其目的是避免风压和热压过强而产生紊流。
4结束语：
在实践探索中， 我们应该充分发掘传统建筑中蕴含的绿色思想和文化，对技术的研究侧重于对应自然环境的低技术和方法的扩展性考虑， 重新开发基于基础物理中有关空气运动、光反射和材料实用性等面最基本知识的应用，采用适合中国国情的适宜技术，优先进行被动式节能建筑设计。
参考文献：
[1]房志勇等.建筑节能技术[M].北京：中国建材工业出版社， 2004.
[2] 西安建筑科技大学绿色建筑研究中心.绿色建筑[M].北京：中国计划出版社，2005.
关键词：新形势；建筑节能；体形设计
0 前言：
随着传统能源的供求矛盾越来越尖锐，我国的用能状况不容乐观。很多地区刚刚摆脱无能可用的状态，又面临着能源短缺的危机，节约能源己成为刻不容缓的大事。 而作为能耗大户的建筑业来说，建筑节能工作任重而道远。 未来的建筑节能应如何发展，未来的节能建筑设计应如何进行，这是每一个建筑师都应认真思考的问题。在此，文章提出如下几点个人看法，希望能同大家一起学习交流。
1 建筑体形设计
1.1 体形系数
建筑的体形系数是建筑体形设计的重要参数。体形系数是指建筑物的外表面积与外表面积所包的体积之比，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失越小。但是，体形系数不只是影响外围护结构的传热损失， 它还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关。体形系数过小，将制约建筑师的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难。
1.2 朝向
建筑物的朝向合理能使建筑在被动式和主动式太阳能系统中充分利用太阳能， 对于建筑节能有着很大的影响，这一点已成为人们的共识。建筑物的朝向要受到許多其他因素的影响，在设计时应根据建设场地所处的具体情况加以确定。根据我国太阳高度角和方位角的变化规律，南北或接近南北朝向的建筑在夏季可以减少太阳辐射得热，冬季可以增加太阳辐射得热，并有利于组织自然通风，是最有利的建筑朝向。
1.3 合理的建筑平面形式
根据当地纬度的太阳运动轨迹，选择建筑平面形式也是影响建筑能耗的设计措施。研究表明，圆形的平面具有最小的表面积，热耗最小，空调的负荷也相对较小，但尽管如此，矩形的形状却更有利于对太阳能的控制，矩形平面的长宽比不同，建筑的能耗有很大区别，在设计时应根据具体方案加以推敲。尽量使建筑北墙热能损失达到最小， 在住人的地方减少玻璃的使用以防止热能损失。
2 门窗的节能设计
门窗是围护结构传热耗热的大户，约占总体传热耗热量的25%～28%，加上空气渗透耗热量，总耗热量高达40%～50%。在这样的环境里，采用单玻金属窗对于保障居室夏季温度26℃～28℃，冬季16℃～18℃是很困难的。山东建筑科学研究院的研究证明，用单框双玻塑料窗的热阻值比单层塑料窗提高80%，单位热阻值价格降低30%左右。采用节能窗之后，墙体只需抹少量隔热砂浆就可以满足传热系数的要求。在窗户型材上，我们建议采用热导率较低的产品，聚氯乙烯（PVC）的导热系数仅为钢材的1/357，铝材的1/1250。在隔热能力上，单玻塑窗比单玻铝窗高4O%，双玻高5O%。此外，PVC窗的密封性也很好，塑窗框扇结合采用搭接和嵌接结构，接合处有弹性密封条，不仅节能效果好，防水、防尘效果也非常好。
3 屋面的节能设计
我国建筑几十年来相当普遍地采用了平屋顶。这种屋顶不仅容易漏雨，而且保温隔热效能差，能源浪费严重。近年来，参照国外经验，用挤塑聚苯乙烯（XPS）板做倒置屋面保温层，对屋面结构进行革新，效果良好，已在不少工程中得到应用。XPS板具有连续的表层和闭孔式蜂窝状结构、组织均匀、连接紧密、强度高、隔湿性和耐气候性能好、不易老化等优点。用这种XPS板做屋面保温覆盖在防水层之上，使保温层起到保护防水层的作用，既可使防水层免受日光的暴晒，又大大缓解了防水层受外界温度的影响，还可避免防水层受到磨损、 冲击、穿刺等破坏，使防水层寿命大大延长。
2 围护结构设计
2.1 采用隔热墙或“双层”通风空间
外围护结构应设计成既可获得日照，同时又能隔绝热量。直接被太阳照射的外墙面应该是隔热的，并且要注意其时间延迟的影响。外墙材料应该是有效的隔热构件，或设计成“双层的” 通风空间。对建筑外墙所受热辐射的有效防护措施，是选择某些在炎热条件下具有吸收和辐射性能的材料。这些材料首先要对热辐射的反射大于吸收，而吸收的热量又能迅速地以热辐射方式释放出去， 以降低室内温度。外立面色调应该越浅越好，以减少城市的热岛效应和建筑的总空调负荷。在不同气候条件下，窗墙比也很重要。
2.2 采用适当的遮阳
夏季，太阳辐射往往成为建筑环境十分不利的作用因素，尤其是通过玻璃进入室内的热量， 会造成大量的空调冷负荷。根据美国研究人员对墙体（木板）与玻璃的太阳辐射热量通过情况进行的比较，通过玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的 30 倍以上。但如果附加了一定的遮阳措施，这种热通过量则明显减少，大约只占原先的 1/3 左右。由此可见，适当的遮阳设计对减少太阳辐射进入建筑内部是十分必要和有效的，尽管这是一种传统而古老的办法。 现在很多建筑采用有色玻璃来遮阳，这是一个认识上的误区。有色玻璃并不能代替遮阳，它的最大效果是能减少大约 20%的热量传递，但在日射量达500～1000w/mZ 的炎热气候或温热地区的夏季是无效的。此外， 有色玻璃降低了日光的质量， 影响室内自然采光的效果。目前，在国外一些比较先进的办公建筑中使用了可自动调节的遮阳装置，可以根据天气的变化、季节的不同， 调整对太阳能量的获得。但实践中这类设备往往难于维护，并且造价十分昂贵。因此，我们在设计中应考虑其性价比， 采用适宜技术，如：非机械的固定遮阳板设计、 手动遮阳板设计等等。 正如奥格雅所说，“即使是那些最简单的遮阳板，只要精心设计，同样可以成为高效率的太阳辐射的控制器—夏季遮蔽太阳辐射， 而冬季却能把热量带进室内” 。经过被动式节能设计的建筑立面造型是灵活而多变的，它不象人们所普遍认为的那样：建筑造型呆板，仅仅是简单的节能材料的使用。相反，经过精心设计的节能建筑立面造型比传统的形式更为丰富精确，更为注重技术的应用，因而更为精彩，其可持续发展的意义应该受到建筑师们的重视。 3 开敞式室内空间设计
如果要降低能源消耗，建筑中的开敞式空间将在特定的条件下成为一个有意义的补充。与这个开敞式空间相连的房间不仅可以减少一半的热量流失，同时可以减少制冷能耗。开敞式空间特别适合充分利用太阳能，并将其功能在建筑物内充分扩展。根据使用要求还可以将该开敞式空间设计成热缓冲中庭、边庭、 室内花园，以进一步改善室内小气候，其本质就是一种凹进开敞的空间。它有通高的玻璃门可以从室内向此空间敞开，除了对该部分建筑具有遮阳作用之外，这种空中庭园还有下列功能：可作为紧急疏散区；可用于绿化和景观设计；在允许容积率增加的情况下，可作为未来扩建的灵活间隙空间；它们还可以为使用者创造一个更富有人情味的环境，人们可以從封闭的室内空间步入到这些露天的开敞空间，直接欣赏室外景观。这些开敞空间可以布置在建筑日晒的一面或景色优美的一边，无论是位于建筑的中间还是周边，这些多层的过渡空间，基本上是与传统乡土建筑的敞廊起着相同的空间过渡的作用 （即室内外空间的中间领域）。这些空间实际上就是一种半开敞状态的露天空间。这些空间的上部是不需要完全遮挡的，它们可以覆以百页式的屋顶，既可使风流进入，又能使热气排出。这些空间甚至能扩展到整个建筑的高度，作为风洞以利于室内通风 烟囱效应产生的热气可以在这些空间形成空气的流动。需要完全遮挡开敞式空间还应尽量设计成为不需人工通风和降温的空间，从而降低投资成本。
公共建筑的室内开敞空间需要特别注意气流的组织，防止因“烟囱效应” 产生风速过大甚至紊流的现象。福斯特设计的法兰克福商业银行总部大厦（Commerz bank Headquarters）， 其平面呈三角形，楼梯、电梯、管道井和辅助用房等核心体部分设于各端， 在中部为贯通全楼的中庭， 工作空间围绕中庭布置。空气通过对流沿中庭上升达内外玻璃壁之间而形成良好的自然通风。同时， 办公楼每隔三层设一温室绿化空间， 它又可补充中庭采光的不足，使该建筑具有双面自然采光的良好效果。在设计过程中， 针对塔楼中庭（60 层高）的自然通风状况， 福斯特及其合作者进行了无数次计算机模拟和风洞试验，其结果正如建筑师所担心的那样， 如果整个中庭从上到下不加分隔， 那么在很多情况下中庭内部将产生无法忍受的紊流。因此福斯特将每 12 层作为一个单元（12 层也是通过计算和试验得出的理想值），在每个单元内部房间利用热压来进行自然通风， 各个单元之间通过透明玻璃相分隔。也就是说整个中庭不是通常所认为的一个 “大烟囱”，而是被分隔成多个彼此独立的“小烟囱”，其目的是避免风压和热压过强而产生紊流。
4结束语：
在实践探索中， 我们应该充分发掘传统建筑中蕴含的绿色思想和文化，对技术的研究侧重于对应自然环境的低技术和方法的扩展性考虑， 重新开发基于基础物理中有关空气运动、光反射和材料实用性等面最基本知识的应用，采用适合中国国情的适宜技术，优先进行被动式节能建筑设计。
参考文献：
[1]房志勇等.建筑节能技术[M].北京：中国建材工业出版社， 2004.
[2] 西安建筑科技大学绿色建筑研究中心.绿色建筑[M].北京：中国计划出版社，2005.