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摘要：随着全球能源问题的日益严峻和“可持续发展”理念在国内的推广，建筑节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。如何在住宅建筑设计中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，则是建筑师需要探讨的课题。本文浅议建筑设计的各种节约建筑能耗的手法，实现城市建设的可持续发展的目的。
关键词：节能型城市建筑设计能耗 保温
建筑节能，是指在建筑的新建、改建、扩建、既有建筑节能改造，建筑物用能系统运行过程中，执行建筑节能标准，采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺、新设备、新产品，提高保温隔热性能和建筑物用能系统效率，利用阳光、温度等气候资源和可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活动。
随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐渐大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建筑近20亿m2，其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准，将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗已经成为国民经济的巨大负担，全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众的生活质量、贯彻落实科学发展观。现代低能耗节能型住宅是住宅建筑发展的必然趋势，下面谈谈节能型城市建筑设计。
一、 合理规划，布局节能。
城市建筑都是自成建筑群或是与相邻建筑构成群体关系。通过合理的设计布局，可以最大限度的取得自然通风采光等自然条件，从而减少建筑内人工能源的消耗，甚至不需要消耗额外能源就可以满足人们使用的各种要求。
建筑布局时要考虑到周围建筑环境对建筑用地的各种影响，总平面布置时统筹设计，尽量用自然条件来满足主体建筑使用中的各种采光通风需要。譬如，长江中下游地区的住宅小区规划时，将高层板式的楼布置在西北方位，阻挡住深入小区中心的寒冷西北风。而将点式楼布置于东南向，中间交错布置多层与小高层，就可以较好地组织夏季穿堂风。同时住宅小区环境设计时，引入水体和植被（见图一），夏季临近水面的空气温度低 3-4 度，可以形成局部温差，促成空气积极流动，达到调节住宅楼温度的效果。
图一
二、积极造型，形体节能。
城市建筑设计既要注意自身形象外观设计，同时也要注意建筑造型对建筑节能的影响。建筑节能规范里的建筑体型系数这一指标就是通过表面积与围合体积的比例，控制建筑体量的凹退，从而降低散热面积。譬如设计采用南向弧线的形式，增加南向的表面积，同时减少北向门窗面积，可以较好的利用南向阳光的自然条件，同时减少北向的热量损失。
在城市建筑设计时，应该控制不利因素，创造积极因素， 使造型与节能二者协调一致， 互相促进。譬如，同一建筑物的顶部（见图二）分别设计为坡顶和平顶。相比之下，坡顶的造型既可以丰富天际轮廓线，还可以增加一个缓冲层，降低顶层用户屋顶与外界交换热量而导致的温度变化幅度。 坡顶部分如果设计为通风顶，能更好地降低夏季建筑吸热。在通风顶棚空间里铺设一层保温材料， 将取得比平顶保温构造更好的保温效果。 因为大多松散质地的建筑保温材料性能好，但是遇到水和水汽就会失去保温作用，而搁置在通风坡顶夹层正是最好的选择。平顶的造型一般要选择憎水型的保温材料，否则屋面直接曝露于大气，长久风吹日晒，容易导致保温效果降低。相比之下，坡顶节能优势明显，造型时不妨优先考虑采用坡顶的形式。
图二：建筑物顶部形式
三、 严谨构造，细部节能。
节能型城市建筑设计也要贯彻到建筑细部的处理，从而真正达到节能效果。建筑的墙体和屋面等对外部位用保温材料包裹，尤其混凝土构件这些薄弱的“冷桥”构件部位加厚保温材料等方法降低能量损失。保温材料的运用可以提高建筑墙体的热阻，降低通过墙体和屋面的热量交换，节约建筑采暖或制冷的能耗。屋面以及墙面等太阳直射的建筑部位还可以增做通风隔板的细部构造措施，利用室外空气换热带走吸收的热量，避免夏季吸热升温，从而节约空调制冷的建筑能耗。
城市建筑的门窗选用节能型门窗，（见图三）降低门窗处的热量损失。用热阻大的材料做框挺的构造用料，甚至在框料中填入木料或有机塑料等材料，从而提高门窗的框料热阻。门窗玻璃选用双层甚至三层中空玻璃，空气层中充入惰性气体，中间的玻璃贴节能膜，都可以大大提高门窗的热阻，达到节能的目的。铝合金单框单层玻璃窗的传热系数为 6.4W/m2.K，而选用铝合金单框断热桥16mm中空Low-E 玻璃窗，其传热系数可以提升到2.2W/m2.K。
图三：节能型门窗
四、附加设施，增收节能。
每一個城市建筑单体就是一个能源细胞，共同构成了城市这一能源消耗主体，如果能充分发掘城市建筑自身的占地优势，附加设施生产能源，就能将城市建筑变成一个个能源生产体，补充自身消耗的能源。
国内城市建筑幅员广阔，占据城市的大部分面积，如果利用太阳照射的各处受光面，譬如在建筑的屋面和停车场顶棚等处加设光电转化的光电池板，将太阳能转化成电能，供城市建筑使用，不失为一种增收节能的途径。
图四：太阳能热水系统
太阳能热水系统（见图四）是目前最普遍的城市建筑节能办法，利用太阳能加热媒介，媒介将吸收的热量传给水，最后转化为热水的形式，供城市建筑使用，节约了生产建筑用热水的其它方式能耗。
图五：“太阳能夹心墙”
还有一种“太阳能夹心墙”（见图五）的节能设计办法。就是将城市建筑中面朝阳光的墙面部分或全部表面刷为深色，多吸热量，同时在墙面外遮挡一面高透光的玻璃幕墙，形成温室效应，更增加墙面吸热。同时，玻璃墙面又可开启来通风降低室温，附加的百叶控制光线透射量，调节墙体的吸热。墙面上设对流孔洞与室内空气沟通，然后利用墙体的热惰性高，具有延时散热效果的特性，缓慢释放热量进入室内，保持室内的温度相对恒定，节约维持室温所需要消耗的能源。
五、结束语
环保节能型建筑是21世纪可持续发展的迫切需要，拥有极大的发展潜力，是今后建筑发展的主要方向之一。推动建筑向绿色、节能、环保方向发展，是个世界建筑领域实践可持续发展理念的大趋势，也是中国经济社会发展面临的重要任务。节能型城市建筑设计通过城市建筑的规划、单体、细部等每一环节的设计，处处创造利用自然能源的便利条件，降低不利因素的影响，节约城市建筑能耗，实现城市建设的可持续发展。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：节能型城市建筑设计能耗 保温
建筑节能，是指在建筑的新建、改建、扩建、既有建筑节能改造，建筑物用能系统运行过程中，执行建筑节能标准，采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺、新设备、新产品，提高保温隔热性能和建筑物用能系统效率，利用阳光、温度等气候资源和可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活动。
随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐渐大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建筑近20亿m2，其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准，将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗已经成为国民经济的巨大负担，全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众的生活质量、贯彻落实科学发展观。现代低能耗节能型住宅是住宅建筑发展的必然趋势，下面谈谈节能型城市建筑设计。
一、 合理规划，布局节能。
城市建筑都是自成建筑群或是与相邻建筑构成群体关系。通过合理的设计布局，可以最大限度的取得自然通风采光等自然条件，从而减少建筑内人工能源的消耗，甚至不需要消耗额外能源就可以满足人们使用的各种要求。
建筑布局时要考虑到周围建筑环境对建筑用地的各种影响，总平面布置时统筹设计，尽量用自然条件来满足主体建筑使用中的各种采光通风需要。譬如，长江中下游地区的住宅小区规划时，将高层板式的楼布置在西北方位，阻挡住深入小区中心的寒冷西北风。而将点式楼布置于东南向，中间交错布置多层与小高层，就可以较好地组织夏季穿堂风。同时住宅小区环境设计时，引入水体和植被（见图一），夏季临近水面的空气温度低 3-4 度，可以形成局部温差，促成空气积极流动，达到调节住宅楼温度的效果。
图一
二、积极造型，形体节能。
城市建筑设计既要注意自身形象外观设计，同时也要注意建筑造型对建筑节能的影响。建筑节能规范里的建筑体型系数这一指标就是通过表面积与围合体积的比例，控制建筑体量的凹退，从而降低散热面积。譬如设计采用南向弧线的形式，增加南向的表面积，同时减少北向门窗面积，可以较好的利用南向阳光的自然条件，同时减少北向的热量损失。
在城市建筑设计时，应该控制不利因素，创造积极因素， 使造型与节能二者协调一致， 互相促进。譬如，同一建筑物的顶部（见图二）分别设计为坡顶和平顶。相比之下，坡顶的造型既可以丰富天际轮廓线，还可以增加一个缓冲层，降低顶层用户屋顶与外界交换热量而导致的温度变化幅度。 坡顶部分如果设计为通风顶，能更好地降低夏季建筑吸热。在通风顶棚空间里铺设一层保温材料， 将取得比平顶保温构造更好的保温效果。 因为大多松散质地的建筑保温材料性能好，但是遇到水和水汽就会失去保温作用，而搁置在通风坡顶夹层正是最好的选择。平顶的造型一般要选择憎水型的保温材料，否则屋面直接曝露于大气，长久风吹日晒，容易导致保温效果降低。相比之下，坡顶节能优势明显，造型时不妨优先考虑采用坡顶的形式。
图二：建筑物顶部形式
三、 严谨构造，细部节能。
节能型城市建筑设计也要贯彻到建筑细部的处理，从而真正达到节能效果。建筑的墙体和屋面等对外部位用保温材料包裹，尤其混凝土构件这些薄弱的“冷桥”构件部位加厚保温材料等方法降低能量损失。保温材料的运用可以提高建筑墙体的热阻，降低通过墙体和屋面的热量交换，节约建筑采暖或制冷的能耗。屋面以及墙面等太阳直射的建筑部位还可以增做通风隔板的细部构造措施，利用室外空气换热带走吸收的热量，避免夏季吸热升温，从而节约空调制冷的建筑能耗。
城市建筑的门窗选用节能型门窗，（见图三）降低门窗处的热量损失。用热阻大的材料做框挺的构造用料，甚至在框料中填入木料或有机塑料等材料，从而提高门窗的框料热阻。门窗玻璃选用双层甚至三层中空玻璃，空气层中充入惰性气体，中间的玻璃贴节能膜，都可以大大提高门窗的热阻，达到节能的目的。铝合金单框单层玻璃窗的传热系数为 6.4W/m2.K，而选用铝合金单框断热桥16mm中空Low-E 玻璃窗，其传热系数可以提升到2.2W/m2.K。
图三：节能型门窗
四、附加设施，增收节能。
每一個城市建筑单体就是一个能源细胞，共同构成了城市这一能源消耗主体，如果能充分发掘城市建筑自身的占地优势，附加设施生产能源，就能将城市建筑变成一个个能源生产体，补充自身消耗的能源。
国内城市建筑幅员广阔，占据城市的大部分面积，如果利用太阳照射的各处受光面，譬如在建筑的屋面和停车场顶棚等处加设光电转化的光电池板，将太阳能转化成电能，供城市建筑使用，不失为一种增收节能的途径。
图四：太阳能热水系统
太阳能热水系统（见图四）是目前最普遍的城市建筑节能办法，利用太阳能加热媒介，媒介将吸收的热量传给水，最后转化为热水的形式，供城市建筑使用，节约了生产建筑用热水的其它方式能耗。
图五：“太阳能夹心墙”
还有一种“太阳能夹心墙”（见图五）的节能设计办法。就是将城市建筑中面朝阳光的墙面部分或全部表面刷为深色，多吸热量，同时在墙面外遮挡一面高透光的玻璃幕墙，形成温室效应，更增加墙面吸热。同时，玻璃墙面又可开启来通风降低室温，附加的百叶控制光线透射量，调节墙体的吸热。墙面上设对流孔洞与室内空气沟通，然后利用墙体的热惰性高，具有延时散热效果的特性，缓慢释放热量进入室内，保持室内的温度相对恒定，节约维持室温所需要消耗的能源。
五、结束语
环保节能型建筑是21世纪可持续发展的迫切需要，拥有极大的发展潜力，是今后建筑发展的主要方向之一。推动建筑向绿色、节能、环保方向发展，是个世界建筑领域实践可持续发展理念的大趋势，也是中国经济社会发展面临的重要任务。节能型城市建筑设计通过城市建筑的规划、单体、细部等每一环节的设计，处处创造利用自然能源的便利条件，降低不利因素的影响，节约城市建筑能耗，实现城市建设的可持续发展。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。