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摘要:本文现跟据建筑设计实践，结合国家规范要求，从建筑节能所存在的问题，建筑节能技术和手段，节能建筑设计等不同方面进行了相关的论述，以供参考。
关键词:建筑节能；问题；技术；设计
Abstract: this paper is now with the architectural design experience and combining with the national standards and requirements for energy conservation of the building from the existing problems, building energy conservation technology and method, energy-saving building design and so on the different aspects related elaboration, for reference.
Keywords: building energy efficiency; Problem; Technology; design
中圖分类号：TU201.5 文献标识码：A文章编号：
在21世纪的当今世界中，能源短缺日益加重,全世界有许多国家和地区都在从事节能建筑的技术研究,他们开发新能源,利用再生能源设计和建造节能建筑。建筑节能已经受到越来越多的国家高度重视,能源意识渐渐的进入到建筑的各个领域和各个环节,低能高效的节能技术不断涌现和发展。
1建筑节能方面存在的问题
1.1建筑标准的提高与建筑能耗的不断增大
随着我国经济形势的增长建筑能耗也随之增大,人均收入的提高,大量的建筑已经开始逐步改善其室内的使用环境的舒适度,人们的住房需求正朝着小康水平的方向发展。花园、别墅式的建筑正在各地大量的建设。由于建筑设计中未能充分考虑气象因素,使得建筑上动用了大量的采暖和制冷设备来解决舒适问题。比如北方的暖气设备和南方的空调设备,这些设施改善了室内使用环境的舒适度,但也带来了大量的能源消耗。最明显的就是电力和煤炭资源的需求量大增。据不完全统计,在长江地区,夏季住宅建筑耗电量占整个供电量的1/3。由于夏季持续高温时间较长,空调、冰箱等制冷设备的数量有了突飞猛进的增长。这必然会带来能源的巨大消耗。如果这种状况持续发展,再加上人口的不断增长,将会导致巨大的能源需求和严重的能源短缺,后果不堪设想。同时,建筑物对能源的需求也会造成大量的环境污染。因此在建筑上需要采取紧急而有效的节能措施,避免能源大量消耗。
1.2建筑节能技术和手段不完善
建筑节能技术包括:建筑的节能材料、节能工艺、节能设备和节能方法。
目前,在设计上还没有卓有成效的节能手段;建筑材料的节能指标均不够理想,在建筑上使用的某些采暖和制冷设备还缺乏对气候条件的了解。能量消耗大,效益较差。
1.3建筑设计人员对建筑节能的技术缺乏足够的认识
大多数建筑师还不很了解节能建筑的最重要的手段是什么,他们所采用的方法和手段还停留在传统的建筑材料技术和落后的经济条件下的被动状态,对新技术、新材料的使用往往裹足不前,无法满足现代建筑的要求。
2．节能建筑设计的技术理论
2.1节能建筑的概念
什么是节能建筑：亦称适应气候条件的建筑。是指采取相应的措施利用当地有利的气候条件,避免不利的气候条件设计的低能耗的建筑。或者说,使设计的建在少使用或不使用采暖、制冷设备的前提下,让一年四季的室内气温尽可能地维持或接近于舒适的范围内。在这里,我们把只考虑在气候条件影响下的室内气温称为室内自然温度。如果保持室内自然温度处在舒适范围内的时间越长,相应的其他设备所消耗的能量就越小。事实上,我们所使用的采暖和制冷设备的主要任务就是辅助调整室内自然温度使之达到舒适范围之内。
2.2影响耗能的建筑因素
(1)外围护结构的总传热系数
它表示建筑外围护结构每度每平方米所损失的热量值。
(2)太阳能通过外围护结构的总平均透射系数
它表示外围护结构中透明部分(窗)的面积与非透明部分(窗)的面积之比。
(3)房间内部的蓄热能力
它表示建筑内部结构(楼板、地面和内墙)的总蓄热大小。
通过以上三个因素,我们还可以推出以下两个重要的参数。
（1）热得失率，它表明了太阳能穿过建筑物透明部分对建筑室内自然温度的影响。热得失率越大,室内日平均自然温度越高,浮动幅度也越大。
（2）时间常数，影响和改变室内日平均温度的变化幅度,保持室内自然温度变化的稳定性。时间常数越大,室内温度变化幅度越小,稳定性越好。
在设计中,我们可以利用热得失率来调整室内自然温度,使之尽可能的接近室内舒适温度范围;利用时间常数来控制每天温度变化幅度在舒适范围之内。
（3）节能建筑设计的手段
3.1实现节能建筑的关键
由于影响建筑能耗的三个因素是外围护结构的传热系数、太阳能通过外围护结构的透射系数和房间内部的蓄热能力。因此,我们便会考虑到,实现节能建筑的关键在于以下三个方面:
(1)建筑外围护结构的材料的性能。墙体、屋顶的窗等各自的传热系数,结构的密闭性等都直接影响热得失率。
(2)窗的面积、玻璃的保温隔热系数和可调的遮阳设施,都决定了太阳透射性的平均值。
(3)建筑结构。组成建筑内部结构的楼板,内墙体等材料的蓄热能量以及外墙体材料的散势面积等决定了建筑室内的蓄热能力。
3.2实现节能建筑的方法
在建筑设计中,如果对以下几个方面采取相应的设计措施,就能够使能耗降低,达到节能的目的。
(1)墙体
采用良好的隔热墙体材料。利用更好的隔热砖代替导热系数为0.75W/nk的传统实心砖。可使传热系数降低。比如:空心砖、空心砌块和其他具有保温隔热性能好的复合墙体。
(2)外门窗
它的传热系数为1.5～0.5W/m2•K,保温性相当于0.5～1.5m厚实心砖墙;而普通单层窗的传热系数为5.5W/m2•k,保温性相当于0.13m厚实心砖墙。由此我们可以看出,充有惰性气体和选择性镀膜的窗,具有很强的保温和吸收太阳辐射能量的能力。
(3)屋顶
屋顶的材料应采用轻质高效、吸水率低或不吸水的可长期使用的性能稳定的保温材料作为保温隔热层。比如苯板、加气混凝土砌块等材料。
(4)遮阳
使用轻便、可调的遮阳设备可以有效的抵御夏季太阳间接或直接辐射对室内气温的影响,降低了夏季室内温度。
（5）建筑物的形体系数
形体系数是指建筑物与室外大气接触的表面积和其所包围的体积的比值。建筑物的单位面积对应的外表面积越小，外围护结构的热损失越小，所以应该将体形系数控制在一个较小的数值，但是体形系数过小将影响建筑师的创造性发挥，制约建筑造型，甚至造成建筑面布置困难。所以，要合理地确定建筑物的外形，兼顾建筑物的造型特点，尽可能地减少外围护面积，使建筑体形不要太复杂，凸凹面不要过多。同时要综合本地区气候条件、冬夏季节太阳辐射强度、风环境、围护结构的构造等因素。控制建筑物的形体系数主要通过以下三方面：①减少建筑物的面宽，加大建筑的进深；②增加建筑物的层数；③ 建筑物体形不宜变化过大，立面不要太复杂。
通过以上的设计手段,可以使建筑室内自然温度处在一个良好的状态。只需要非常低功率的辅助采暖或制冷设备就可以对温度的不足进行调整。这样,就能降低能源消耗的作用。举例说明一下:国外有一公共建筑于20世纪60年代,它的外围护结构采用的是双层玻璃幕墙,其传热系数为2.8W/m2•k,建筑使用时,能耗很大。1986年由于新技术的出现,该建筑的外围护结构用现代的先进窗技术进行改造,其改造后的传热系数为0.6W/m2•K。改造后的各项能耗指标见表1。
表1
能耗指标 改造前 改造后
制冷最大功率KW 737 44
采用最大功率KW 350 50
每年所需能耗mJ/m2 1600 150
结束语
由此看来,新技术的使用使该建筑物的能耗降低了10倍,大大的节约了能源。总的来说,先进的节能建筑设计技术,不仅能使建筑物本身具有良好的节能效果,也能使设备的功率和能耗大大降低,达到了双重节能的作用。这些便会大幅度的降低了建筑物的综合造价,综合节能效果和经济效益是相当客观的。不断开发和利用新材料、新技术、新设备来设计和建造节能建筑,是我们在新世纪内,深入研究和解决的课题。
参考文献：
[1]王琳.城市住宅建筑节能设计[J].建筑设计管理.2010.02.
[2]梁国强.建筑节能设计外保温隔热处理技术[J].建筑设计管理.2010.02.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:建筑节能；问题；技术；设计
Abstract: this paper is now with the architectural design experience and combining with the national standards and requirements for energy conservation of the building from the existing problems, building energy conservation technology and method, energy-saving building design and so on the different aspects related elaboration, for reference.
Keywords: building energy efficiency; Problem; Technology; design
中圖分类号：TU201.5 文献标识码：A文章编号：
在21世纪的当今世界中，能源短缺日益加重,全世界有许多国家和地区都在从事节能建筑的技术研究,他们开发新能源,利用再生能源设计和建造节能建筑。建筑节能已经受到越来越多的国家高度重视,能源意识渐渐的进入到建筑的各个领域和各个环节,低能高效的节能技术不断涌现和发展。
1建筑节能方面存在的问题
1.1建筑标准的提高与建筑能耗的不断增大
随着我国经济形势的增长建筑能耗也随之增大,人均收入的提高,大量的建筑已经开始逐步改善其室内的使用环境的舒适度,人们的住房需求正朝着小康水平的方向发展。花园、别墅式的建筑正在各地大量的建设。由于建筑设计中未能充分考虑气象因素,使得建筑上动用了大量的采暖和制冷设备来解决舒适问题。比如北方的暖气设备和南方的空调设备,这些设施改善了室内使用环境的舒适度,但也带来了大量的能源消耗。最明显的就是电力和煤炭资源的需求量大增。据不完全统计,在长江地区,夏季住宅建筑耗电量占整个供电量的1/3。由于夏季持续高温时间较长,空调、冰箱等制冷设备的数量有了突飞猛进的增长。这必然会带来能源的巨大消耗。如果这种状况持续发展,再加上人口的不断增长,将会导致巨大的能源需求和严重的能源短缺,后果不堪设想。同时,建筑物对能源的需求也会造成大量的环境污染。因此在建筑上需要采取紧急而有效的节能措施,避免能源大量消耗。
1.2建筑节能技术和手段不完善
建筑节能技术包括:建筑的节能材料、节能工艺、节能设备和节能方法。
目前,在设计上还没有卓有成效的节能手段;建筑材料的节能指标均不够理想,在建筑上使用的某些采暖和制冷设备还缺乏对气候条件的了解。能量消耗大,效益较差。
1.3建筑设计人员对建筑节能的技术缺乏足够的认识
大多数建筑师还不很了解节能建筑的最重要的手段是什么,他们所采用的方法和手段还停留在传统的建筑材料技术和落后的经济条件下的被动状态,对新技术、新材料的使用往往裹足不前,无法满足现代建筑的要求。
2．节能建筑设计的技术理论
2.1节能建筑的概念
什么是节能建筑：亦称适应气候条件的建筑。是指采取相应的措施利用当地有利的气候条件,避免不利的气候条件设计的低能耗的建筑。或者说,使设计的建在少使用或不使用采暖、制冷设备的前提下,让一年四季的室内气温尽可能地维持或接近于舒适的范围内。在这里,我们把只考虑在气候条件影响下的室内气温称为室内自然温度。如果保持室内自然温度处在舒适范围内的时间越长,相应的其他设备所消耗的能量就越小。事实上,我们所使用的采暖和制冷设备的主要任务就是辅助调整室内自然温度使之达到舒适范围之内。
2.2影响耗能的建筑因素
(1)外围护结构的总传热系数
它表示建筑外围护结构每度每平方米所损失的热量值。
(2)太阳能通过外围护结构的总平均透射系数
它表示外围护结构中透明部分(窗)的面积与非透明部分(窗)的面积之比。
(3)房间内部的蓄热能力
它表示建筑内部结构(楼板、地面和内墙)的总蓄热大小。
通过以上三个因素,我们还可以推出以下两个重要的参数。
（1）热得失率，它表明了太阳能穿过建筑物透明部分对建筑室内自然温度的影响。热得失率越大,室内日平均自然温度越高,浮动幅度也越大。
（2）时间常数，影响和改变室内日平均温度的变化幅度,保持室内自然温度变化的稳定性。时间常数越大,室内温度变化幅度越小,稳定性越好。
在设计中,我们可以利用热得失率来调整室内自然温度,使之尽可能的接近室内舒适温度范围;利用时间常数来控制每天温度变化幅度在舒适范围之内。
（3）节能建筑设计的手段
3.1实现节能建筑的关键
由于影响建筑能耗的三个因素是外围护结构的传热系数、太阳能通过外围护结构的透射系数和房间内部的蓄热能力。因此,我们便会考虑到,实现节能建筑的关键在于以下三个方面:
(1)建筑外围护结构的材料的性能。墙体、屋顶的窗等各自的传热系数,结构的密闭性等都直接影响热得失率。
(2)窗的面积、玻璃的保温隔热系数和可调的遮阳设施,都决定了太阳透射性的平均值。
(3)建筑结构。组成建筑内部结构的楼板,内墙体等材料的蓄热能量以及外墙体材料的散势面积等决定了建筑室内的蓄热能力。
3.2实现节能建筑的方法
在建筑设计中,如果对以下几个方面采取相应的设计措施,就能够使能耗降低,达到节能的目的。
(1)墙体
采用良好的隔热墙体材料。利用更好的隔热砖代替导热系数为0.75W/nk的传统实心砖。可使传热系数降低。比如:空心砖、空心砌块和其他具有保温隔热性能好的复合墙体。
(2)外门窗
它的传热系数为1.5～0.5W/m2•K,保温性相当于0.5～1.5m厚实心砖墙;而普通单层窗的传热系数为5.5W/m2•k,保温性相当于0.13m厚实心砖墙。由此我们可以看出,充有惰性气体和选择性镀膜的窗,具有很强的保温和吸收太阳辐射能量的能力。
(3)屋顶
屋顶的材料应采用轻质高效、吸水率低或不吸水的可长期使用的性能稳定的保温材料作为保温隔热层。比如苯板、加气混凝土砌块等材料。
(4)遮阳
使用轻便、可调的遮阳设备可以有效的抵御夏季太阳间接或直接辐射对室内气温的影响,降低了夏季室内温度。
（5）建筑物的形体系数
形体系数是指建筑物与室外大气接触的表面积和其所包围的体积的比值。建筑物的单位面积对应的外表面积越小，外围护结构的热损失越小，所以应该将体形系数控制在一个较小的数值，但是体形系数过小将影响建筑师的创造性发挥，制约建筑造型，甚至造成建筑面布置困难。所以，要合理地确定建筑物的外形，兼顾建筑物的造型特点，尽可能地减少外围护面积，使建筑体形不要太复杂，凸凹面不要过多。同时要综合本地区气候条件、冬夏季节太阳辐射强度、风环境、围护结构的构造等因素。控制建筑物的形体系数主要通过以下三方面：①减少建筑物的面宽，加大建筑的进深；②增加建筑物的层数；③ 建筑物体形不宜变化过大，立面不要太复杂。
通过以上的设计手段,可以使建筑室内自然温度处在一个良好的状态。只需要非常低功率的辅助采暖或制冷设备就可以对温度的不足进行调整。这样,就能降低能源消耗的作用。举例说明一下:国外有一公共建筑于20世纪60年代,它的外围护结构采用的是双层玻璃幕墙,其传热系数为2.8W/m2•k,建筑使用时,能耗很大。1986年由于新技术的出现,该建筑的外围护结构用现代的先进窗技术进行改造,其改造后的传热系数为0.6W/m2•K。改造后的各项能耗指标见表1。
表1
能耗指标 改造前 改造后
制冷最大功率KW 737 44
采用最大功率KW 350 50
每年所需能耗mJ/m2 1600 150
结束语
由此看来,新技术的使用使该建筑物的能耗降低了10倍,大大的节约了能源。总的来说,先进的节能建筑设计技术,不仅能使建筑物本身具有良好的节能效果,也能使设备的功率和能耗大大降低,达到了双重节能的作用。这些便会大幅度的降低了建筑物的综合造价,综合节能效果和经济效益是相当客观的。不断开发和利用新材料、新技术、新设备来设计和建造节能建筑,是我们在新世纪内,深入研究和解决的课题。
参考文献：
[1]王琳.城市住宅建筑节能设计[J].建筑设计管理.2010.02.
[2]梁国强.建筑节能设计外保温隔热处理技术[J].建筑设计管理.2010.02.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。