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摘要：建筑作为耗能大户，在我国能源总消费量中所占的比例逐年上升。然而由于化石能源的不可再生性，导致全球能源竞争日趋加剧，因此中国要走可持续发展道路，发展绿色建筑与节能建筑刻不容缓。本文对建筑节能设计方法进行了阐述，可供参考。
关键词：建筑耗能；节能设计
前言
建筑是消耗能源大户，据统计我国在建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%，上升到近年的27，45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。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，同时降低外界热环境的影响，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。建筑节能的现实需要建筑设计的观念和设计方法进行变革，从建筑功能和价值形成的初期保证建筑节能目标的实现。
1 建筑节能设计
1.1建筑选址、建筑布局与节能设计
建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处，因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量，就会相应的增加。建筑物尽量布置在向阳和避风的地方，向阳有利于建筑物充分利用太阳能，避风可尽量减少建筑物的热损失。建筑布局时，一方面要控制城市规模，并在规划设计中，注意避免人口密度与建筑密度较高的功能区连片布置，控制区域密度。
1.2建筑体型设计与节能
节能建筑的形态不仅要求体型系数（外表面积/体积）小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利。有研究表明，体型系数每增大0.01，耗热量指标约增加2.5%。建筑体型系数一般宜控制在0.30以下。一般来说，控制或降低体型系数的方法有：减少建筑面宽，加大进深或增加组合体，增加建筑物的层数，选用长条型建筑外形等，而形体复杂、凹凸面过多的塔式建筑对节能不利。建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关。在建筑设计中，应注意最低耗能体型的选择，即建筑的各方面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型。一般来讲，当各面的平均有效传热系数不同时，传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型；而当各面的平均传热系数相同时，体型系数最小的体型是最佳体型。
1.3建筑朝向设计节能
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。当建筑物为南北朝向时，耗能较少。近年来，设计实践中的一种现象是：越来越多地出现偏轴方位的建筑朝向，这种做法，可在活跃建筑群体、节约用地、处理建筑外形等方面带来一些益处，但从长远角度看，我们还是要强调正南朝向（包括南偏东、偏西150以内朝向）的节能意义。因此，从节能的角度出发，如总平面布置允许自由考虑建筑物的形状和朝向，则应首先选长方形体型，朝向尽可能大体朝南，避免东西向。在确定朝向时，另一个必须注意的问题是要处理好建筑朝向与季风风向的关系。在北方寒冷地区，主要使用房间的朝向应尽可能避免对着冬季主导风向，在南方炎热地区，建筑的朝向宜与夏季主导风向入射角保持在30-600范围内。
1.4建筑间距设计与节能
日照间距是影响生活质量的重要因素。制定日照间距的最终目的是确保居民生活的日照时间。阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。较大的建筑间距可以使建筑物有充分的日照时间和良好的日照质量，对建筑节能非常有利。但因城市用地非常紧张，从节约土地的角度出发，又希望建筑间距越小越好。在建筑设计中，要合理解决这一矛盾。在总平面设计时，合理布置建筑物，使其达到有良好日照和较小间距的最优组合。在建筑单体设计中，可以采用退层处理、降低层高等方法。
2 建筑围护结构节能设计
2.1墙体节能设计
建筑节能设计的主要手段是外围护的选材和构造。墙体作为外围护结构的主体，因而外墙体的保温设计相当重要，必须改变以往的外墙设计，采用新的节能墙体材料。在禁止使用黏土砖以后，应该把外墙的节能构造列为重要课题。墙体节能是采用高效保温隔热材料附着或填入墙体内，以提高墙体的热阻。复合墙体越来越成为当代节能墙体的主流。其一般做法是用砖或钢筋混凝土作承重墙并与绝热材料复合。某些单一材料墙体也可以起减少能耗的作用。墙体改革，推动了新型墙体材料的发展，多种节能型墙体应运而生，主要有以下几种：内保温复合墙体、外保温复合墙体，夹芯复合墙体等。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保温节能形式的主流。从科学的合理性而言，外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术。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。
2.2窗节能
建筑物的外门和外窗是冬季冷风侵入、夏季阳光入射的主要通道，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，影响窗的热损失的因素有以下几种：①窗子面积与空调负荷大小有一定关系。窗墙比宜适当控制。在窗墙比的选择上，应区别不同的朝向。对南向窗，在选择合适玻璃层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗面积，充分利用太阳辐射热；而对其他朝向的窗，应在满足居室采光环境质量要求的条件光间来使用，是冬季减少耗热的一个有效措施。适当减少开窗面积以降低热耗。②窗材料热阻方面。a.窗框：选用金属材料窗型与隔热保温材料窗型的窗框材料进行复合，加大窗框的热阻，或利用空腹钢窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的。同时，选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗。b.玻璃：吸热玻璃是在玻璃本体内掺入金属离子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现不同的颜色。吸热玻璃也可用镀膜方法生产。吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将30-40%的光能转化为热能而被玻璃吸收，热能以对流和辐射的形式散发出去从而减少太阳能进入室内。c.加强窗的气密性，采用气密条，提高外窗气密水平，提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。近年来涌现的节能门窗的保温性和气密性都较好。加强窗户的气密性是节能的关键措施。但是，加强窗户的气密性以减少空气渗透耗热量是以保证室内最低限度的换气次数为限度的。窗户过于密闭，室内空气质量达不到基本的卫生要求，也会使窗户造价提高。因此窗户的气密性达到Ⅱ级和Ⅲ级即可。③安排好门窗相对位置及开启方式，组织穿堂风通过；设置可调节的活动遮阳，如遮阳棚、窗盖板、窗帘、百页、热反射帘或自动卷帘等，以便夏季减少太阳辐射得热，冬季又得到日照，特别对西向、南向窗要更加重视。 2.3屋顶节能
夏天由于太阳长时间的照射建筑物屋顶，屋顶表面温度比其他建筑围护结构高得多，对室内温度影响很大，顶层房屋冬冷夏热现象十分明显。必须认真对待。考虑采用高效保温材料作为屋面的保温层措施以外，还可从建筑设计角度考虑，在顶层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；还可设倒置式屋面；采用种植隔热屋顶，改善生态环境；另外还可采用坡屋顶，利用阁楼通风散热。①隔热屋顶：屋顶构造中设置的隔热层阻挡了屋面吸收的太阳辐射热向室内传导，迫使屋面温度升高以增大屋面与环境和空气的温差，使其有利于屋面将吸收的太阳辐射热向环境和空气散发。高效保温材料的应用，提高了屋顶的隔热性能。②倒置式屋顶：采用倒铺法，保温材料设在防水层以上，使防水层不直接接受日光暴晒，保护防水层以延缓其老化，使之耐久。③架空型保温屋顶：屋顶最外层是遮阳板，下带通风空气间层，遮阳板拦截了直接照射到屋顶的太阳辐射热，并通过遮阳板与空气接触的上下两个表面把所吸收的太阳辐射热转移到空气随风带走，风速越大，带走的热量越多，隔热效果也越好。④种植隔热屋顶：在屋顶上种一些植物，在遮挡太阳辐射热的同时还吸收这些热量用于植物的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用，把照射到屋顶的太阳辐射热转化为植物的生物能量和空气的有益成分，实现太阳辐射热的资源性转化，因此屋面温度变化比较小。种植隔热屋顶的植土不能太厚，植物扎根远不如地面，因此只适用于弱风环境不适用于强风环境。
3 利用可再生能源的节能设计
我们人类目前消费的能源，包括建筑使用消费的能源，主要是煤炭、石油和天然气等化石能源。化石能源的枯竭是不可避免的，大部分化石能源本世纪将被开采殆尽。太阳能作为可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种。被动式利用太阳能是指建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低。主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能。①其中热利用的太阳能热水器技术己趋成熟，我国目前是世界上太阳能热水器的最大生产国和使用国，但是综合利用的技术水平低。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的一个方向。②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世纪中叶太阳能光伏发电将发展为重要的发电方式，在世界可持续发展的能源结构中占有一定的比例。太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现绿色能源的建筑，是世界上许多发达国家的热门研究课题，也是21世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。
4 结束语
要想建筑节能设计真正做到节而所能，关键要明确建筑节能设计目的，端正心态，多学习节能方面的系统知识，从建筑能耗构成中最大的部分着手制定出切实有效并可行的节能措施，达到建筑节能效果。以保证尽可能的为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作、学习和活动的绿色建筑。
关键词：建筑耗能；节能设计
前言
建筑是消耗能源大户，据统计我国在建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%，上升到近年的27，45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。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，同时降低外界热环境的影响，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。建筑节能的现实需要建筑设计的观念和设计方法进行变革，从建筑功能和价值形成的初期保证建筑节能目标的实现。
1 建筑节能设计
1.1建筑选址、建筑布局与节能设计
建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处，因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量，就会相应的增加。建筑物尽量布置在向阳和避风的地方，向阳有利于建筑物充分利用太阳能，避风可尽量减少建筑物的热损失。建筑布局时，一方面要控制城市规模，并在规划设计中，注意避免人口密度与建筑密度较高的功能区连片布置，控制区域密度。
1.2建筑体型设计与节能
节能建筑的形态不仅要求体型系数（外表面积/体积）小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利。有研究表明，体型系数每增大0.01，耗热量指标约增加2.5%。建筑体型系数一般宜控制在0.30以下。一般来说，控制或降低体型系数的方法有：减少建筑面宽，加大进深或增加组合体，增加建筑物的层数，选用长条型建筑外形等，而形体复杂、凹凸面过多的塔式建筑对节能不利。建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关。在建筑设计中，应注意最低耗能体型的选择，即建筑的各方面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型。一般来讲，当各面的平均有效传热系数不同时，传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型；而当各面的平均传热系数相同时，体型系数最小的体型是最佳体型。
1.3建筑朝向设计节能
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。当建筑物为南北朝向时，耗能较少。近年来，设计实践中的一种现象是：越来越多地出现偏轴方位的建筑朝向，这种做法，可在活跃建筑群体、节约用地、处理建筑外形等方面带来一些益处，但从长远角度看，我们还是要强调正南朝向（包括南偏东、偏西150以内朝向）的节能意义。因此，从节能的角度出发，如总平面布置允许自由考虑建筑物的形状和朝向，则应首先选长方形体型，朝向尽可能大体朝南，避免东西向。在确定朝向时，另一个必须注意的问题是要处理好建筑朝向与季风风向的关系。在北方寒冷地区，主要使用房间的朝向应尽可能避免对着冬季主导风向，在南方炎热地区，建筑的朝向宜与夏季主导风向入射角保持在30-600范围内。
1.4建筑间距设计与节能
日照间距是影响生活质量的重要因素。制定日照间距的最终目的是确保居民生活的日照时间。阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。较大的建筑间距可以使建筑物有充分的日照时间和良好的日照质量，对建筑节能非常有利。但因城市用地非常紧张，从节约土地的角度出发，又希望建筑间距越小越好。在建筑设计中，要合理解决这一矛盾。在总平面设计时，合理布置建筑物，使其达到有良好日照和较小间距的最优组合。在建筑单体设计中，可以采用退层处理、降低层高等方法。
2 建筑围护结构节能设计
2.1墙体节能设计
建筑节能设计的主要手段是外围护的选材和构造。墙体作为外围护结构的主体，因而外墙体的保温设计相当重要，必须改变以往的外墙设计，采用新的节能墙体材料。在禁止使用黏土砖以后，应该把外墙的节能构造列为重要课题。墙体节能是采用高效保温隔热材料附着或填入墙体内，以提高墙体的热阻。复合墙体越来越成为当代节能墙体的主流。其一般做法是用砖或钢筋混凝土作承重墙并与绝热材料复合。某些单一材料墙体也可以起减少能耗的作用。墙体改革，推动了新型墙体材料的发展，多种节能型墙体应运而生，主要有以下几种：内保温复合墙体、外保温复合墙体，夹芯复合墙体等。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保温节能形式的主流。从科学的合理性而言，外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术。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。
2.2窗节能
建筑物的外门和外窗是冬季冷风侵入、夏季阳光入射的主要通道，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，影响窗的热损失的因素有以下几种：①窗子面积与空调负荷大小有一定关系。窗墙比宜适当控制。在窗墙比的选择上，应区别不同的朝向。对南向窗，在选择合适玻璃层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗面积，充分利用太阳辐射热；而对其他朝向的窗，应在满足居室采光环境质量要求的条件光间来使用，是冬季减少耗热的一个有效措施。适当减少开窗面积以降低热耗。②窗材料热阻方面。a.窗框：选用金属材料窗型与隔热保温材料窗型的窗框材料进行复合，加大窗框的热阻，或利用空腹钢窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的。同时，选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗。b.玻璃：吸热玻璃是在玻璃本体内掺入金属离子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现不同的颜色。吸热玻璃也可用镀膜方法生产。吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将30-40%的光能转化为热能而被玻璃吸收，热能以对流和辐射的形式散发出去从而减少太阳能进入室内。c.加强窗的气密性，采用气密条，提高外窗气密水平，提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。近年来涌现的节能门窗的保温性和气密性都较好。加强窗户的气密性是节能的关键措施。但是，加强窗户的气密性以减少空气渗透耗热量是以保证室内最低限度的换气次数为限度的。窗户过于密闭，室内空气质量达不到基本的卫生要求，也会使窗户造价提高。因此窗户的气密性达到Ⅱ级和Ⅲ级即可。③安排好门窗相对位置及开启方式，组织穿堂风通过；设置可调节的活动遮阳，如遮阳棚、窗盖板、窗帘、百页、热反射帘或自动卷帘等，以便夏季减少太阳辐射得热，冬季又得到日照，特别对西向、南向窗要更加重视。 2.3屋顶节能
夏天由于太阳长时间的照射建筑物屋顶，屋顶表面温度比其他建筑围护结构高得多，对室内温度影响很大，顶层房屋冬冷夏热现象十分明显。必须认真对待。考虑采用高效保温材料作为屋面的保温层措施以外，还可从建筑设计角度考虑，在顶层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；还可设倒置式屋面；采用种植隔热屋顶，改善生态环境；另外还可采用坡屋顶，利用阁楼通风散热。①隔热屋顶：屋顶构造中设置的隔热层阻挡了屋面吸收的太阳辐射热向室内传导，迫使屋面温度升高以增大屋面与环境和空气的温差，使其有利于屋面将吸收的太阳辐射热向环境和空气散发。高效保温材料的应用，提高了屋顶的隔热性能。②倒置式屋顶：采用倒铺法，保温材料设在防水层以上，使防水层不直接接受日光暴晒，保护防水层以延缓其老化，使之耐久。③架空型保温屋顶：屋顶最外层是遮阳板，下带通风空气间层，遮阳板拦截了直接照射到屋顶的太阳辐射热，并通过遮阳板与空气接触的上下两个表面把所吸收的太阳辐射热转移到空气随风带走，风速越大，带走的热量越多，隔热效果也越好。④种植隔热屋顶：在屋顶上种一些植物，在遮挡太阳辐射热的同时还吸收这些热量用于植物的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用，把照射到屋顶的太阳辐射热转化为植物的生物能量和空气的有益成分，实现太阳辐射热的资源性转化，因此屋面温度变化比较小。种植隔热屋顶的植土不能太厚，植物扎根远不如地面，因此只适用于弱风环境不适用于强风环境。
3 利用可再生能源的节能设计
我们人类目前消费的能源，包括建筑使用消费的能源，主要是煤炭、石油和天然气等化石能源。化石能源的枯竭是不可避免的，大部分化石能源本世纪将被开采殆尽。太阳能作为可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种。被动式利用太阳能是指建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低。主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能。①其中热利用的太阳能热水器技术己趋成熟，我国目前是世界上太阳能热水器的最大生产国和使用国，但是综合利用的技术水平低。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的一个方向。②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世纪中叶太阳能光伏发电将发展为重要的发电方式，在世界可持续发展的能源结构中占有一定的比例。太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现绿色能源的建筑，是世界上许多发达国家的热门研究课题，也是21世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。
4 结束语
要想建筑节能设计真正做到节而所能，关键要明确建筑节能设计目的，端正心态，多学习节能方面的系统知识，从建筑能耗构成中最大的部分着手制定出切实有效并可行的节能措施，达到建筑节能效果。以保证尽可能的为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作、学习和活动的绿色建筑。