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摘 要：建筑节能是一项复杂的、全方位的、综合性的系统工程,也是一项长期而艰巨的任务。为了从根源上降低能耗,设计师应在设计中多研究、多尝试、多积累、多总结,在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合,使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则,努力创造低成本、高效率的节能建筑。
关键词：建筑规划；建筑设计；建筑节能
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
一、建筑规划设计对建筑节能的影响
1. 设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术、经济、分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55kg,比发达国家高出10%～25%,水泥用量为221.5kg,每立方米混凝土比发达国家要多消耗80kg水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%～10%,甚至可达10%～20%。
2. 设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比, 我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的2 倍～3 倍。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能, 获得丰厚的寿命周期经济效益。
在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体形、朝向进行优化,必须要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化；外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化；窗墙比需要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。
二、建筑规划设计中实现建筑节能的规划方法
1．整体规划模块的节能设计方法
建筑整体的外部环境是整体规划之中的重点和关键，因此在设计整体和外部环境的时候，建筑师应与能源分析专家、环境学家、设备师和结构师协商，在整体设计过程中，根据自然环境的特点，进行合理设计规划。由于建筑物的不可移动性和固定性，可以创造有利于节能的人工环境，在保证建筑物质量和功能性的前提下，适当平衡和调整人工环境和自然环境，达到节能的设计要求。
提倡建筑节能首先应该从规划节能方面着手，规划节能对于居住建筑尤为重要。太阳辐射和风流是影响建筑周边气候环境及建筑整体舒适性最重要的两个因素。因此，规划节能的主要方向是降低太阳辐射、增强建筑的空气流通性，所以建筑的朝向、间距以及建筑之间的排列组合是规划节能设计的重点。首先，建筑的主要剃向应顺应当地夏季的主导风向，以便空气流通，增加居住的舒适性。
作为南北朝向的建筑物，在夏季所受到的太阳辐射比东西朝向的建筑物要多，可以节省夏季空调的用量；在冬季来临时，建筑物受到的太阳辐射刚好与夏季相反恰好节约了建筑保温取暖方面所需的能源消耗。另外居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风，因此居住建筑的间距可在满足当地规划部门的规定间距基础上适当加大，因为过近的建筑间距会减少建筑物与空气之间的热交换，不利于节能的理念和居住的舒适性，因此规划师应在整体设计中合理安排，优化节能设计，同时监管部门在施工过程中要实行有效的监管。
2．单体规划模块的节能设计方法
除了建筑整体的外部环境外，建筑设计朝向对建筑节能的影响也非常大，因此在设计中要充分考虑到太阳辐射及风向对建筑物的影响，建筑物的朝向应以节能为前提，增加建筑物在冬季所吸收的太阳辐射，减少在夏季所受的太阳辐射，在季节上减少了制冷和采暖的成本，达到了节能的要求。此外朝向的设计还应注重空气流，从以往的建筑物节能经验来看，南向是适合我国各地的最佳朝向，但由于建筑设计时受多方面因素的考量和制约，无法全部采用南向，因此因地制宜合理确定建筑朝向，是最实用和恰当的选择。另外建筑体形系数是节能建筑设计特别要重视的问题。在具体的设计过程中要合理确立建筑物造型，尽量减少凹凸面和外围护面积，避免外形过于复杂导致体形系数增大。给体形系数一个标准规定的范围，以减少建筑能源损耗，达到节能目的。建筑师应对空间进行合理的安排划分，在保障保温取暖、空气流通性、充足光源等条件的前提下，合理设计，最好可南北通透，使空间达到节能舒适的要求。
另外屋面和外门窗方面也可进行充分的节能设计，屋面节能可通过加设隔热保温层、通风层或采用种植隔热屋顶等方式，也可采用坡型屋顶，利用阁楼来通风散热。通过隔热保温层阻挡屋面吸收的太陽热辐射向室内传导，架空型屋顶遮阳板阻隔太阳热辐射，并把所吸收热量通过通风空气间层转移到空气中。在屋顶上种一些植物遮挡太阳热辐射，并实现太阳热辐射的资源性转化。外门窗系统节能设计：外门窗作为建筑物最容易吸收和损失热量、热感应最敏感的部位，其保温性能和密封性能是墙体失热损失的5～6倍，因此是节能的重中之重。为了减少外门窗的能源损耗，可根据当地的具体情况，通过提高门窗的密封性、采用合理的窗墙面积比例、增加窗玻璃的层数、采用百叶窗等措施来提高门窗的保温和隔热性能。
3．建筑构件、材料与新能源的节能设计
随着社会的发展，科技的进步，越来越多的新型材料和能源进入建筑市场，并被广泛应用于建筑工程中，这些材料的进入和技术的运用，最大程度地减小了建筑过程中的能源消耗。例如新型的外墙保温材料，不但造价低廉，且保温效果卓越，被广泛应用于墙体，楼板和屋面上，达到了节能的效果。再如被大众所熟知的绿色能源太阳能，作为天然环保的最佳节能能源，分布广泛，可再生，取之不竭，成本低廉，且安全洁净。在我国西藏、青海等西南一带，总辐射量和日照时数在全国遥遥领先，具有丰富的太阳能资源。太阳能充分利用后可以为建筑物提供大量暖、热、电等日常所需能源。在我国北部，利用太阳能采暖可达到60％～70％，为平均每平方米建筑面积每年节约了20kg～40kg标准煤，产生出良好的经济效益和社会效益。在整个建筑物的热损耗中，门窗缝隙空气渗透的热损失占20％～30％，因此，门窗围护结构也是节能的一个重点部分。门窗节能可从减少渗透量、传热量、太阳能辐射三个方面着手。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换，可采用密封材料增加门窗的密封效果。减少传热量的关键是防止室内外温差的存在而引起热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成，要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用，增大窗户的整体传热系数以减少传热量。塑钢门窗不仅可以防止噪音污染，隔声功能显著，另外防雨水渗漏能力也极强，空气渗透量很小，更重要的是塑钢门窗的导热系数极低，隔热效果优于铝材1.25倍，在采暖和制冷上，能耗要减少30％～50％，室内空调启用次数减少，耗电量也随之减少。
三、结语
总体来讲，建筑节能不但是一项复杂的、全方位的、综合性的系统工程，也是一项长期而艰巨的任务。随着能源的日渐匮乏，全球尤其是我国的可再生能源正在迅速减少，因此，建筑节能在建筑规划设计中的地位和影响越来越重要。为了从根源上降低能耗，不但需要设计师在设计中大胆创新，勇于尝试，积累经验，不断突破，另外还需要有关部门加强监管，严格把好建筑节能设计关，制订相关的法规和政策严格施工管理，从各个方面着手，努力降低能源消耗，注重环保、低碳与可持续发展的观念，有机地平衡能源损耗和经济效益之间的关系，使节能降耗在不影响建筑物质量和功能性的前提下，发挥最大和最有力的效果，努力创造出低成本高效益的节能型建筑。在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合，使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则。
关键词：建筑规划；建筑设计；建筑节能
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
一、建筑规划设计对建筑节能的影响
1. 设计方案影响工程建造直接能源消耗
在工程设计中,其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术、经济、分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55kg,比发达国家高出10%～25%,水泥用量为221.5kg,每立方米混凝土比发达国家要多消耗80kg水泥。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程建造直接能源消耗5%～10%,甚至可达10%～20%。
2. 设计方案影响建成后使用的能耗
建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低,轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看,与发达国家相比, 我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的2 倍～3 倍。现在,我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计,即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能, 获得丰厚的寿命周期经济效益。
在方案设计当中,建筑师需要对建筑的方位、体形、朝向进行优化,必须要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时,也必须对建筑材料优化；外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化；窗墙比需要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计,工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率,比对各种影响因素,最后向客户提供最佳的设计方案。
二、建筑规划设计中实现建筑节能的规划方法
1．整体规划模块的节能设计方法
建筑整体的外部环境是整体规划之中的重点和关键，因此在设计整体和外部环境的时候，建筑师应与能源分析专家、环境学家、设备师和结构师协商，在整体设计过程中，根据自然环境的特点，进行合理设计规划。由于建筑物的不可移动性和固定性，可以创造有利于节能的人工环境，在保证建筑物质量和功能性的前提下，适当平衡和调整人工环境和自然环境，达到节能的设计要求。
提倡建筑节能首先应该从规划节能方面着手，规划节能对于居住建筑尤为重要。太阳辐射和风流是影响建筑周边气候环境及建筑整体舒适性最重要的两个因素。因此，规划节能的主要方向是降低太阳辐射、增强建筑的空气流通性，所以建筑的朝向、间距以及建筑之间的排列组合是规划节能设计的重点。首先，建筑的主要剃向应顺应当地夏季的主导风向，以便空气流通，增加居住的舒适性。
作为南北朝向的建筑物，在夏季所受到的太阳辐射比东西朝向的建筑物要多，可以节省夏季空调的用量；在冬季来临时，建筑物受到的太阳辐射刚好与夏季相反恰好节约了建筑保温取暖方面所需的能源消耗。另外居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风，因此居住建筑的间距可在满足当地规划部门的规定间距基础上适当加大，因为过近的建筑间距会减少建筑物与空气之间的热交换，不利于节能的理念和居住的舒适性，因此规划师应在整体设计中合理安排，优化节能设计，同时监管部门在施工过程中要实行有效的监管。
2．单体规划模块的节能设计方法
除了建筑整体的外部环境外，建筑设计朝向对建筑节能的影响也非常大，因此在设计中要充分考虑到太阳辐射及风向对建筑物的影响，建筑物的朝向应以节能为前提，增加建筑物在冬季所吸收的太阳辐射，减少在夏季所受的太阳辐射，在季节上减少了制冷和采暖的成本，达到了节能的要求。此外朝向的设计还应注重空气流，从以往的建筑物节能经验来看，南向是适合我国各地的最佳朝向，但由于建筑设计时受多方面因素的考量和制约，无法全部采用南向，因此因地制宜合理确定建筑朝向，是最实用和恰当的选择。另外建筑体形系数是节能建筑设计特别要重视的问题。在具体的设计过程中要合理确立建筑物造型，尽量减少凹凸面和外围护面积，避免外形过于复杂导致体形系数增大。给体形系数一个标准规定的范围，以减少建筑能源损耗，达到节能目的。建筑师应对空间进行合理的安排划分，在保障保温取暖、空气流通性、充足光源等条件的前提下，合理设计，最好可南北通透，使空间达到节能舒适的要求。
另外屋面和外门窗方面也可进行充分的节能设计，屋面节能可通过加设隔热保温层、通风层或采用种植隔热屋顶等方式，也可采用坡型屋顶，利用阁楼来通风散热。通过隔热保温层阻挡屋面吸收的太陽热辐射向室内传导，架空型屋顶遮阳板阻隔太阳热辐射，并把所吸收热量通过通风空气间层转移到空气中。在屋顶上种一些植物遮挡太阳热辐射，并实现太阳热辐射的资源性转化。外门窗系统节能设计：外门窗作为建筑物最容易吸收和损失热量、热感应最敏感的部位，其保温性能和密封性能是墙体失热损失的5～6倍，因此是节能的重中之重。为了减少外门窗的能源损耗，可根据当地的具体情况，通过提高门窗的密封性、采用合理的窗墙面积比例、增加窗玻璃的层数、采用百叶窗等措施来提高门窗的保温和隔热性能。
3．建筑构件、材料与新能源的节能设计
随着社会的发展，科技的进步，越来越多的新型材料和能源进入建筑市场，并被广泛应用于建筑工程中，这些材料的进入和技术的运用，最大程度地减小了建筑过程中的能源消耗。例如新型的外墙保温材料，不但造价低廉，且保温效果卓越，被广泛应用于墙体，楼板和屋面上，达到了节能的效果。再如被大众所熟知的绿色能源太阳能，作为天然环保的最佳节能能源，分布广泛，可再生，取之不竭，成本低廉，且安全洁净。在我国西藏、青海等西南一带，总辐射量和日照时数在全国遥遥领先，具有丰富的太阳能资源。太阳能充分利用后可以为建筑物提供大量暖、热、电等日常所需能源。在我国北部，利用太阳能采暖可达到60％～70％，为平均每平方米建筑面积每年节约了20kg～40kg标准煤，产生出良好的经济效益和社会效益。在整个建筑物的热损耗中，门窗缝隙空气渗透的热损失占20％～30％，因此，门窗围护结构也是节能的一个重点部分。门窗节能可从减少渗透量、传热量、太阳能辐射三个方面着手。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换，可采用密封材料增加门窗的密封效果。减少传热量的关键是防止室内外温差的存在而引起热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成，要加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用，增大窗户的整体传热系数以减少传热量。塑钢门窗不仅可以防止噪音污染，隔声功能显著，另外防雨水渗漏能力也极强，空气渗透量很小，更重要的是塑钢门窗的导热系数极低，隔热效果优于铝材1.25倍，在采暖和制冷上，能耗要减少30％～50％，室内空调启用次数减少，耗电量也随之减少。
三、结语
总体来讲，建筑节能不但是一项复杂的、全方位的、综合性的系统工程，也是一项长期而艰巨的任务。随着能源的日渐匮乏，全球尤其是我国的可再生能源正在迅速减少，因此，建筑节能在建筑规划设计中的地位和影响越来越重要。为了从根源上降低能耗，不但需要设计师在设计中大胆创新，勇于尝试，积累经验，不断突破，另外还需要有关部门加强监管，严格把好建筑节能设计关，制订相关的法规和政策严格施工管理，从各个方面着手，努力降低能源消耗，注重环保、低碳与可持续发展的观念，有机地平衡能源损耗和经济效益之间的关系，使节能降耗在不影响建筑物质量和功能性的前提下，发挥最大和最有力的效果，努力创造出低成本高效益的节能型建筑。在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合，使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则。