建筑节能设计相关问题的思考和研究
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引言
能源是一种宝贵的自然资源，无论是人类的生存和社会的发展都离不开充足的能源供应。当今人类社会消耗的三大主要能源石油、煤和天然气都是不可再生的矿物性资源。目前，国际能源的形势已相当严峻，全世界范围内的三大主要能源都将在未来几十年内被大量消耗，能源的紧张已影响到国家的经济命脉。建筑行业是一个耗能大户，根据北美和欧洲发达国家的统计，建筑能耗占社会总能耗的３０％～４０％。而据我国建设部的统计，２００３年我国建筑用商品能源消耗共计４．６１亿吨标准煤，当年能源消费总量为１６．７８亿吨标准煤，建筑用能占全社会终端能源消费量的２７．５％，而１９７８年这个比例大约为１１％。可见，建筑节能工作已经到了势在必行的地步。
建筑节能是通过选定节能设计及措施，选用节能环保材料，选择节能运营管理方式等途径，为人类创造良好的经济效益和人工建筑环境。节能设计是建筑节能工作的首要工作。建筑节能设计工作中应注意的问题有哪些，如何进行有效的建筑节能设计，是本文探讨的主要问题。
１． 建筑节能设计应注意的几个问题
１．１规划节能及建筑方案设计阶段的节能设计
（１）规划节能
以往的规划设计很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视，从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。
建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向（我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜），利于自然通风，提高
居住的舒适度。同时，南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多，可以节省夏季空调的用量；而在冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。
建筑间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提高，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。
合理群体规划布局。设计中要充分考虑夏季有利的主导风向（通风制凉）和避免冬季不利的主导风向（避风保暖），综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素，合理安排群体布局和建筑朝向。如舟山属典型的夏热冬冷地区，又具有大陆性气候特征，夏季炎热多东南风、冬季寒冷多西北风，在进行小区群体布局时，一般将小体量的低层、独立式住宅放在南面，大体量的高层住宅放在最北面，可以最大限度地满足夏季自然通风和冬季阻挡不利的西北风的需要。
（２）方案设计节能
前期方案设计是节能控制的重要阶段。只有在前期方案构思时就综合考虑节能各要素才能为整体降低能耗奠定良好的基础，到了后期施工图阶段局部性的加强构造的热工性能的做法是一种不经济的做法。方案设计阶段应重点研究的问
题有建筑物的体型系数，建筑空间与通风的组织，谨慎使用大面积玻璃幕墙，利用遮阳板做装饰元素等。另一方面，建筑师应协调好诸多专业的相关节能设计，要为采暖、通风和空调等专业的节能设计留有余地及创造有利条件。特别要注意从自然采光与人工照明及通风面积等多方面综合权衡角度合理设计立面开窗，从而降低建筑物的能耗。
１．２可再生资源利用
建筑中应有太阳能技术具有两大优点，其一，节约常规能源，减少环境污染；其二，利用太阳能所创造的室内环境
建筑节能设计相关问题的思考和研究
郑 远
（浙江省舟山市规划建筑设计研究院，浙江 舟山 ３１６０００）
摘要：探讨了建筑节能设计应注意的几个问题，包括规划和方案设计阶段的节能，利用可再生资源，注意区分不同地域以及住宅建筑和公共建筑节能的侧重点不同；并介绍了几种单体设计的节能措施，包括遮阳技术、屋顶绿化和双层立面技术。
关键词：建筑节能设计；规划节能；可再生资源；遮阳；屋顶绿化；双层立面
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具有更好的空气品质，更环保，更适合人类居住。根据集合式住宅的形态、构造、设备的特点，多项太阳能技术可以搭配使用，共同创造理想的节能效果，如穿孔金属板太阳能集热墙、太阳能组合屋面板、太阳能热水系统的综合应用等。
地源热泵技术设计。利用地下水、深层土壤和水库、湖泊等深水层受自然季节气候影响小、温度相对保持稳定的特点，通过水作为媒介，与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换提供热泵的冷热源。冬季地能作为“热源”，从地下或水中取出来，供给室内采暖。夏季作为“冷源”，供室内致冷，同时将室内热量释放到地下水、土壤或地表水中，贮存起来作为冬天采暖的“热源”。
１．３不同地域的建筑节能设计侧重点不同
建筑节能设计和气候有着密切的关系。我国是幅员辽阔的国家，根据一月份和七月份的平均气温，将９６０万平方公里的土地分成了五个不同的建筑气候区，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。因此，除面积很小的温和地去外，北方的严寒地区和寒冷地区主要考虑冬季采暖，南方的夏热冬暖地区主要考虑夏季空调，而地处长江中下游的夏热冬冷地区则要兼顾夏季空调和冬季采暖。建筑节能设计的侧重点因而有所不同。
再如，根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。如在炎热干燥的新疆，白天太阳辐射强度大，夜间温度低，建筑外墙体比较封闭，窗墙比小，可以减少白天透过窗户的太阳辐射热和夜间室内热量的散失，同时保持室内空气的湿润。在南京地区，建筑的窗墙比则较大，夏季利用较大的南向窗户进行自然通风，冬季则可以获得较多的太阳辐射热。
１．４注意区分公共建筑与居住建筑
公共建筑的节能与居住建筑的节能有很大的不同。
居住建筑的节能，提高建筑围护结构的保温隔热性能是个重点。因为居住建筑的采暖空调系统的形式比较单一，运行工况相对简单，照明用电占总能耗的比例也不大。公共建筑则不然，空调设备和系统的可选性很大，系统的设计比较复杂，照明电耗又大，节能效果如何，空调系统和照明系统的作用很大。因此除了建筑围护结构的保温隔热性能之外，空调系统的节能设计应予以足够的重视。
２． 单体设计的几种节能措施
２．１遮阳技术
从建筑遮阳的定义来看，以减少太阳直接辐射热进入室内为主要目的的隔热、防热措施称为建筑遮阳。狭义上，遮
阳主要指采光口、建筑物出入口等外墙开洞部分的隔热、防
热设施。一般来说，当建筑物具备下列条件时，建筑设计中
要求采用遮阳措施：室内气温大于２９℃、太阳辐射强度大于０．２８ｋＷ／ｒｇ２、阳光照射室内深度大于０．５ｍ、阳光照射室内时
间超过１ｈ。
常见的窗户遮阳措施主要包括内遮阳、玻璃及透明材料
的本体遮阳和外遮阳等几种形式。内遮阳指在窗户内设窗帘
来进行遮阳，其优点是安装方便、安全，不破坏建筑外立面。
最方便和经济的方法是在室内悬挂浅色窗帘，这样可隔离左
右的太阳辐射。但其效果不如外遮阳，因为会反射、吸收、透
过部分阳光，吸收和透过的部分阳光均变成室内的冷负荷，
它们对得热的峰值有所延迟、衰减。而采用各种反射膜的窗帘，则具有较好的隔热效果。
本体遮阳指通过玻璃本身的选择或者着色涂膜或贴膜处理，降低材料的遮阳系数，达到遮阳目的。比如镀膜玻璃和
彩釉玻璃用在东面或西面的立面上就是很好的措施。与平板
玻璃相比，彩色玻璃可以避免６０％的太阳辐射。但是必须注
意的是，在北向的窗户上禁止使用彩色的玻璃以确保冬季阳
光的射入。
外遮阳指采用各种窗外遮挡物遮挡太阳能。用建筑物内
遮阳，实际上是仅仅挡住光线， 不能挡住热量，当光线遇到
内遮阳产品时，其辐射热已经透过玻璃进入室内，并会使玻
璃的温度升得很高，从而达不到建筑节能的目的。对外遮阳
而言，只有透过的那部分阳光会直接达到窗玻璃外表面。一
般来讲，明色室内百叶只可挡去１７％太阳辐射热，而室外南
向仰角４５度的水平遮阳板，可轻易遮去６８％的太阳辐射热，
两者间的遮阳效果相差很远。
２．２屋顶绿化
屋顶结构表面要耐较大的温度变化。夏季由于太阳光照射，屋面温度比气温高得多，最高达８０℃以上；寒冷的冬季
之夜，屋顶将大量的热量散射到大气中，因此它的温度比气
温低，最低可达－２０℃。由此可见，全年屋顶的温差就可达
１００℃左右。
由于水分蒸发需要大量的热量和基质层的阻滞作用，所
以夏季绿化屋顶表面的温度仅有２０℃～２５℃。绿化屋顶上的
大部分太阳热量消耗在蒸发水分上，因此这部分热量就不会
使屋顶结构表面的温度继续升高，房屋内的温度也不会上升
很高。由于绿化屋顶结构的热阻大，因此隔热保暖作用较好，
屋顶上的植物会进一步提高隔热能力，尤其是常绿的地被植
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物，如常春藤和棉菊等，它们好似给屋面盖上了一层绿毯，可防止风把热量带走。众多实例已经证明，屋顶绿化层对于建筑物来说相当于一个绝缘层，能够使楼房冬暖夏凉，为住户提供良好的生活环境的同时也节约了能源。
２．３双层立面
双层立面由两层玻璃立面构成，初始立面具有隔热功能，第二层立面可以设置在初始立面的内侧或外侧。与传统的单层玻璃立面相比，双层立面具有极好的防风和天气防护功能；隔噪声效果极佳；在冬季可降低热传递损失；增加遮阳和眩光防护设施，可使室内环境不受外界天气影响，较高的建筑也可实现开窗换气；在第二层立面的后面借助于收集日照能量， 将建筑的废气加热即产生额外的烟囱效应。
３． 结语
建筑节能技术的科学应用及管理是目前国家政策的重点所在和各部门工作的首要任务，也是近几年建筑科学领域的新兴课题之一。在建筑节能设计上要把好规划设计和方案设计关，加强对自然条件的充分利用，并采取有效的节能措施，参考文献：
［１］ 林海燕，郎四维． 我国的建筑节能设计标准［Ｓ］． 工程建设标准化，２００８（４）．
［２］ 彭溪． 建筑节能设计—— 一种气候设计应变策略［Ｊ］． 中外建筑，２００８（５）．
［３］ 谭杨威，刘玲． 建筑节能设计存在问题的探讨［Ｊ］． 中外建筑，２００７（６）．
［４］ 刘玥． 遮阳技术在建筑节能设计中的应用［Ｊ］．华中建筑，２００８（３）．
作者简介：
郑远，高级建筑师，研究方向：建筑节能。
在ＳＡＴＷＥ 结构体系中定义该结构为“短肢剪力墙结构”，计算结果显示，该结构底部加强区为底部两层，即剪力墙约束边缘构件仅底部两层设置。根据《高规》７．１．２条第３条，短肢剪力墙结构中的短肢墙抗震等级应提高一级采用，即本案中的短肢墙抗震等级应为二级，再由《高规》７．２．１５条，二级剪力墙的约束边缘构件应上延一层，而ＳＡＴＷＥ结果剪力墙约束边缘构件仅底部两层设置，并没有上延一层。笔者将整个结构的抗震等级试验性地提高至二级，计算结果显示，该结构底部加强区为底部三层。就此问题，笔者请教一些专家，有的认为此种情况的剪力墙约束边缘构件可以不必上延一层，也有认为应该上延一层的，请教ＰＫＰＭ 编制组专家，也没有得到明确答复。
６． 结束语
任何一种结构体系都有它的适用范围，只要我们加强结构的概念设计，合理设计，不陷入只凭计算去保证结构安全性的误区，在抗震设计中，保证结构的整体抗震性能，使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性；同时，选择适合的结构计算分析软件，合理地选择计算分析方法，准确确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果的研判，而不是盲从软件分析的结果，对一些不利部位采取恰当的加强构造措施，在符合规范要求的前提下，短肢剪力墙结构体系安全性无可质疑。作者简介
黄文亮，结构设计助理工程师，从事结构设计专业方面的工作。
图２ 短肢剪力墙结构
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