探讨建筑设计及建筑节能的问题研究
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探讨建筑设计及建筑节能的问题研究
摘要：随着社会进步，经济和人口对环境和资源的压力越来越大，因此，如何在建筑设计中节约能源与资源提高使用效率，缓解能源资源短缺的矛盾，成为当前的重要问题。
关键词:建筑设计；规划设计；建筑方案设计；措施
abstract: with the progress of society, economy and
population increasing pressure on the environment and
resources is large, therefore, how to save energy and
resources in the architectural design to improve the using
efficiency, ease the contradiction between the shortages of
energy resources, and become the important problem of
current.
key words: architectural design; planning and design;
construction design; measures
中图分类号：tu201.5文献标识码：a文章编号：
一、建筑节能的含义
建筑节能侧重于某个建筑物本身所采取的措施和手段。建筑节能包含两方面的工作，一是：对新建建筑要按照节能设计标准建成节能建筑。二是：对既有建筑的节能改造，即通过采取相应的节能措施使建筑能耗下降，使之成为节能建筑。建筑能耗是指民用建筑使用过程中的能耗，主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。建筑节能不仅涉及建筑设计方案、能源、生活质量等问题。还考虑了整个建筑对资源、环境、气候、地理条件、维护管理、经济等方面的影响。这里着重从建筑设计方面对建筑节能的影响进行了研究。
二、我国住宅建筑节能设计现状
从实际中看,我国的住宅建筑节能设计起步落后于西方国家,且能源浪费情况严重。如:我国的建筑采暖、外墙的耗热量为气候条件向接近的发达国家的4~5倍,外窗能耗为1.5~2.5倍,门窗透气能耗为3~6倍,屋顶能耗为2.5~5.5倍,综合能耗为3~4倍。形成这种现状的原因为:
①设计结构的过程中没有节能的意识, 导致房屋结构的不合理,
提高了能耗。
②投资过程中过于注重利润,而忽视了后期使用的能源消耗和费用支出。
③某些设备在运行中效率偏低, 运行管理不到位。
④外围结构保温的技术应用不够广泛,传统的保温材料导致了建筑设计的保温标准很难实现。所以, 在我国的住宅建筑的能耗一直居高不下,严重阻碍了节能减排的进程,而高能耗的住宅也越来越不适应城市的发展和居民生活水平的提升。
三、节能型建筑设计的要点
3.1合理规划建筑各部位的构造设计
建筑各部位的构造设计主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外,通过对各部份(墙体、楼板、门窗、屋顶等)的造型、结构、材料等方面以进一步的设计, 以充分利用外部气候环境条件来改善室内气候环境。主要体现在以下四个方面: ①建筑外围墙体节能设计; ②楼地面节能设计; ③门窗节能设计; ④屋面节能。
3.2合理选用建筑材料
建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。随着科技的发展,大量新型高效的材料不断被研制,并应用到建筑设计中去, 能更有效的利用改善微气候条件。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用,达到了更好的保温防潮效果;新型透光隔热玻璃材料在门窗中的应用, 起到了更好的透光隔热效果。
3.3合理的建筑空间设计
合理的空间设计应在充分满足建筑功能的前提下,对建筑空间进行合理分隔(包括平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件。在平面设计中, 不同室内分隔会对室内微气候环境产生相当大的影响。例如, 在北方寒冷地区的住宅设计中, 经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧,形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”,以保证使用频率较多的房间如起居厅、主卧室等的舒适温度。柯里亚在印度的管式住宅及干城章嘉公寓楼的设计中,通过空间的竖向分隔,起到了极佳的通风降温的效果。
四、规划设计对建筑节能的影响
规划设计中要考虑的首要问题。好的朝向是要充分利用冬季日照、避开冬季寒风的侵袭，使夏季可以获得良好的自然通风条件，这样才能保证室内冬暖夏凉的效果。对不同地区应以当地气象部门的统计数字为依据。
控制体型系数主要还是要控制平面形状。同样建筑面积，外墙长度越长，就意味着外墙面积越大，体型系数就越大，就越不节能。一般条式建筑体型系数应≤0. 35 ，点式应≤0. 40。从几何形状比较，同样面积前提下的外墙长度，圆形最短，其次方形，第三是长方形。而长方形（也是建筑最常用的形状），长短边比例越大，外墙越长。因此，设计大进深的长方形平面比狭长形长方形平面更节能、更经济、更省材。
在规划设计中，还需要考虑建筑的日照间距对建筑节能的影响。我国大部分地区日照间距约为（1.0～1.7）h，愈往南日照间距愈小，愈往北日照间距愈大。
有时，建筑师为了某种空间的采光通风需要，常在住宅设计时用开狭口的手法，即在两单元之间开一个1.80～3.00m宽的深狭口来解决内卫生间、厨房采光通风，这显然是不经济的手法。这样就增加了外墙长度，增大了体型系数，不利于节能。一般说大进深住宅，用些狭口设计手法可视为合理，并应控制在开口宽与开口深的比例在1∶2以内，12m以内小进深住宅不宜采用狭口。
五、建筑方案设计方面
5.1屋顶的建筑节能设计
屋顶在整个建筑围护结构中所占的比例虽然远低于外墙，但对顶层房间而言，却是比例最大的围护结构，其保温隔热性能的好坏，直接影响顶层房间的室内热环境与建筑能耗，采用高效保温材料，架空型保温、倒置保温等进行合理的保温和隔热设计，可以起到很好的效果。
根据保温层的位置分内外保温，一般屋面大多采用外保温，传统的做法是保温层设在防水层内，现在更科学的做法是保温层设在防水层外的倒置式保温屋面，既提高防水层的耐久性，又达到保温隔热的效果。这样可以很好地保证在冬季低温地区、夏季高温地区给室内提供适宜的生活温度，同时为冬季的暖气用能、夏季的空调降温用能节省出大量能源。我国冬季的采暖大多数地区还在用煤，夏季的降温一般都是用电。合理的屋顶保温和隔热设计可节省大量的能耗。
5.2建筑外墙节能设计
在所有的建筑设计中必须对外墙进行必要的保温和隔热设计。
由于外墙在整个建筑外包面积中占的比例最大，对建筑能耗的影响也最大。在严寒地区，冬季室内外温差达30℃～60℃，墙面传热造成的热损失非常可观，因此墙体的保温隔热是建筑节能的一个重要部分。在设计时应控制墙体的传热系数，采用保温性能好的砌体。如加气混凝土自保温砌体，也可采用多层复合墙体。
根据保温层位置的不同，复合墙体可分为外保温、内保温及夹心保温墙体，每种保温形式有各自的优缺点。外墙内保温和自保温由于结构的原因很难消除热桥，而采用外保温则由于保温层覆盖住整个外墙面而有利于避免热桥的产生，内保温还会受二次装修的影响，并占使用空间。夹心保温是两侧为墙体材料中间为保温材料，这种材料有其方便内外装修的优点。
六、住宅建筑设计的其他节能措施
6.1设计尽量做到对常规能源的节约
目前, 建筑住宅的主要能源消耗就是电能和采暖用热能。因此设计中应合理的采用必要的措施来降低这两种常规能源的消耗。
6.6.1在用电方面:应对建筑的电气设计合理的规划, 并采取必要的措施降低供电配电系统中的线损,提高用电效率,降低无谓的能量损耗。另外,在住宅建筑设计中结合整体规划设计,尽可能的利用日光作为日常的光源, 减少住宅的“采光死角”, 减少白天照明所产生的浪费。
6.6.2对于供暖方面,应当配合集中供热系统来实现住宅的集中化供热,以此降低采暖的额外能耗,并且对建筑中的管网合理设计提高热量的利用效率, 做到温度适宜, 减少浪费。
6.2住宅设计中可以充分利用太阳能
太阳能是一种最为清洁的资源,对太阳能的利用,是目前住宅建筑设计上普遍关注的节能设计方向。近些年我国的能源供给越来越紧张,煤炭、电力、燃油供应已经出现了供应上的缺口,因此太阳能就成为了必要的补充能源, 并逐步向着替代能源发展。太阳能热水器、太阳能电池等技术都已经走向成熟,所以对太阳能的利用将成为未来建筑设计中的重要节能措施,尤其是作为住宅建筑,如果能够很好的将太阳能与日常供电、供暖结合起来, 无疑可以提高住宅建筑节能的效果。
七、结语
合理使用和节约能源,提高能源的利用效率,使建筑热环境与建筑节能相结合, 做到人类和生态的可持续发展。我国煤、石油、水能等不可再生能源的储量与世界上许多国家相比量少且开发利用率比较低。在建筑节能设计与绿色建筑设计方面与世界发达国家存在一定差距，但我们可以通过屋顶节能设计、外墙节能设计、门窗节能设计及太阳能、风能、水能的利用来降低建筑能耗，提高建筑的智能化程度，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。
