建筑设计中的节能技术.doc

1、建筑设计中的节能技术摘要：本文在分析我国目前建筑能耗现状及其原因的基础上，结合国外的成功经验，主要从建筑设计专业的角度提出一些建筑节能的设计方法。 关键词：建筑节能;设计方法 ;探索策略 中图分类号：TE08 文献标识码： A 我国建筑节能工作始于 1986 年，从 1986 年我国试行第一部建筑节能设计标准至今，近 20 年来建筑节能工作还没有全面推开。截至 2000年底，全国现有房屋建筑面积为：城市 76.6 亿平方米，农村则达 200.4亿平方米，其中能够达到采暖建筑节能设计标准的只有 1.8 亿平方米。仅占全部城乡建筑面积的 0.6，占城市房屋建筑面积的 23，270 多亿平方米的现有

2、建筑每天无节制地消耗着大量能源。与气候条件相近的发达国家相比，我国每平方米建筑采暖能耗尽管约为发达国家的 3 倍左右，但热舒适程度远不如人。 过去，许多发达国家在经济开始高速增长的同时，能耗也在攀升。我国目前正处于经济平稳快速增长的时期，也面临着同样的问题。因此，国外发展节能建筑的宝贵经验可以给我们许多有益的启示。1976 年之前，德国住宅耗能标准为每平方米每年为 350 千瓦时。后来，德国每隔几年就颁布住宅节能的新标准，2001 年的住宅能耗只有 1976 年的 20%，建筑耗能大大下降，节能成效非常显著。在西欧和北欧的一些国家，高舒适度、低能耗的建筑非常普遍。其造价可能比一般建筑高出 3，

3、但由于节能和优化组合，每年的运营费用却可节约 60。 欧洲高舒适度、低能耗建筑的外表朴实无华，但内部构造非常精致，尤其在墙体结构、门窗玻璃、采暖方式等方面运用了大量的新技术。如将外墙、房顶和地下都裹上 10 至 15 厘米厚的保温层；使用中间带惰性气体隔离层的高性能玻璃与密闭窗框，让窗户这一主要的进热与散热源尽可能保温；在窗外加装遮阳设施，夏天阻挡热能“侵入” ；采用自然送新风系统，尽量减少开窗机会，节约室内能量，从而达到既保证采光明亮、宽敞舒适，又减少能耗、降低运营费用的效果。瑞典三层固定玻璃扇中间带百叶，可在关闭的情况下通风；挪威小区中的 360翻转内外两色的喷塑铝合金断桥窗；德国汉堡双层

4、中空玻璃扇和单层玻璃扇，既能同时开启，又能单独开启，都是节能的好产品。 此外，欧洲的卫生器具全部有节水排水装置，座便器水箱的配置都是 3 升或 6 升排水量，水箱封闭不易打开。而与卫生器具连接的上水管和阀门、暖气片的供热水管几乎都是不锈钢管。除此之外，室内新风系统、热量回收系统、中央吸尘系统、防火门电磁阀控制系统和户内消防软管系统的配置都为节能而服务。 从上世纪 70 年代初期开始，国外的节能的需求提高到了一个新的水平，外墙、门窗保温隔热和密封技术得到了推广和加强，同时也使室内外空气的交换问题凸显出来；至上世纪 80 年代初， “智能性房屋呼吸系统”开始进入家庭，住宅的窗子上部、阳台门上部和外

5、墙上都有不太显眼的进风器。这种“房屋呼吸”概念，通过对通风量的控制，形成室内外正负压差，让新鲜空气先进入主要居室，然后经过卫生间和厨房，将污浊空气排出室外。空气质量得到了进一步优化，住宅能耗进一步降低，目前， “房屋呼吸系统”已席卷欧洲。 如何避免建筑的高能耗呢？室外越冷就越需要一个很好的绝缘层；外界越热我们就越需要更多的制冷；外界的湿度越大，我们就越需要一个很好的不可渗透的建筑外壳；外界寒冷的时间越久，我们越需要一个很好的热循环系统。建筑节能技术也是一门综合性的技术，包含了多个领域。下面仅就在建筑设计阶段的一些节能方法进行探讨。 围护结构节能技术 围护结构节能技术指通过改善建筑物围护结构的热

6、工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备如采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。建筑物的围护结构节能技术分为： （1）墙体节能技术 墙体节能技术又分为复合墙体节能与单一墙体节能。复合墙体节能是指在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能，降低外墙传热系数。新型高效保温绝热材料有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、聚胺酯泡沫塑料及聚乙烯塑料等。根据复合材料与主体结构位置的不同，又分为内保温技术、外保温技术及夹心保温技术。单一墙体节能指通过改善主体结构材料本身的热工性能来达

7、到墙体节能效果，目前常用的墙材中加气混凝土、空洞率高的多孔砖或空心砌块可用作单一节能墙体。 经实践证明，外墙外保温技术是保温效率比较高，易于施工的一种做法。同样的室外温度，使用外墙外保温的房子，室内温度更不容易受环境影响，这不仅有利于建筑节能，更使房子舒适感增加。或许建筑师会认为这项技术阻碍了更好地表现建筑不同墙体材料所展现的美，但新技术给了建筑师更多的展示才华的空间，成为新的机遇和挑战。 （2）门窗节能技术 门窗节能技术主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷，可通过采用密封材料增加门窗的气密性；减少传热量是防止室内外

8、温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料（玻璃）和窗框、扇型材组成，通过采用节能玻璃（如中空玻璃、热反射玻璃、特种玻璃-吸热玻璃、反射玻璃、调光玻璃等） 、节能型窗框（如塑性窗框、断热铝型框等）来增大窗户的整体传热系数以减少传热量；在南方地区太阳辐射非常强烈，通过窗户传递的辐射热占主要地位，因此可通过遮阳设施（外遮阳、内遮阳等）及高遮蔽系数的镶嵌材料（如 low-e 玻璃）来减少太阳辐射量，改善门窗绝热性能，有效降低室内空气与室外空气的热传导；百页有遮阳和调节自然光作用，外百页作用比内百页作用显著，水平百页的间隔、角度随太阳入射角可变，反射百页可以把阳光反射至天花板再反射到室内。 此

9、外，不同地区，不同朝向窗尺寸即窗墙比对节能的影响也不容忽视：寒冷和温暖地区南窗大，其他朝向窗小；亚热带北窗大，其他朝向窗小。 欧洲门窗协会会长埃尔方斯施耐德先生在中国的一次演讲中指出：门窗和幕墙在调节建筑物内部气候和影响能源消耗方面起着关键作用，也许，在年后，欧洲就会使用可以做到最小能量损失的玻璃，年后，就会有多功能的玻璃出现，使用含有可转换的铂络合物的玻璃将成为可能，这些玻璃的表面可以根据气候条件而发生变化，在寒冷的时候，可以让更多的光和能量进入建筑物；在夏天，或在很热的时候，这些玻璃会变暗以支持遮阳防晒系统。这些活跃的玻璃，不仅仅可以影响建筑物的能量平衡，将来，利用玻璃颜色的改变，建筑物也

10、会随之有一个完全不同的外观。在今后的几年中，这种趋势将会取得成功，而且将会强有力地影响欧洲建筑。我们将会经历一个很大的变化，门窗幕墙将成为一个高科技产品，它可以具有多种功能，将来，我们会有一个关于“智能化建筑的信封” ，里面装着有关遮阳防晒、隔音、保护、操作和寿命期的标准。策划和竖起一个建筑物的过程将会被一些诸如如何节约能源和资源的话题所左右，因为建筑物表面是内部和外部气候的联系环节，所以必须将其作为一个整体的单元来开发和施工。 （3）屋面节能技术 屋面节能的原理与墙体节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面（外保温、内保温） 、架空通风屋面、浮石沙保温屋面和倒置型

11、保温屋面、坡屋面、绿化屋面等。例如，通风屋顶可以防止辐射热聚集。实测表明，通风屋顶的内表面温度要比实体屋顶的内表面温度低 46 摄氏度。而屋顶绿化则是通过植物表面蒸发作用使屋面温度近降低。 在围护结构节能技术中要重视密闭性和带有热回收装置的机械式通风设备的结合使用。围护结构的密闭对于节能的作用是非常显而易见的。在密闭的室内调节温度，有更多的能量用于加热，如果再配合热回收装置，使通风设备带到室内的空气温度与室内接近，可以节省空调系统的电能消耗。 设计中应采用综合考虑建筑物的通风、遮阳、自然采光等建筑围护结构优化集成节能技术。例如，双层幕墙技术是中间带有可调遮阳板、且可通风的方式，夏季可有效遮阳和

12、通风排热，冬季又可使太阳光透过，减少采暖负荷。 2 建筑外形设计 外表面积的大小直接影响到建筑物的体形系数，在同体积的情况下，建筑物外表面积越大，能耗就越大。因而在进行建筑方案设计时，不应一味单一的追求造型效果，还应把节能因素综合考虑。 例如利用采光井自然采光就是值得借鉴的设计手法。 3 空调节能技术 空调节能主要指对控制室内温、湿度的空调系统及设备采用先进技术或合理方式以达到节约能耗目的。空调节能技术可从以下几个方面进行： （1）合理的控制室内参数 ,减低空调冷负荷。在空调设计时合理的选择室内设计温度和湿度 ,避免夏季盲目低温和冬季采用过高温度。在风机盘管加新风系统中设置新风调节阀，避免新风

13、量不均。设计中避免送风温度过低，因为当送风温度由 18降到 14时，在同样的房间温度 (26 ,相对湿度 50 %)下，处理新风的能耗会增加 25%。 （2）充分利用天然能源。在过渡季节充分利用新风。并且合理地使用热回收装置。例如在有内外区的大型建筑回收内区余热量或从排风系统中回收能量。用以对新风进行预处理。 （3）采用蓄冷系统。在实施峰谷电价的地区，可利用低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量 ,高电价时段再将冷量释放出来。4 太阳能一体化建筑 太阳能一体化建筑是太阳能利用的发展趋势。利用太阳能为建筑物提供生活热水、冬季采暖和夏季空调，同时可以为建筑物供电。 此外，利用烟囱效应诱导自然通风；地下埋管自然通风；利用蓄热墙体维持室温，结合夜间通风降温；利用风塔自然通风等都是有效的节能方法。 建筑作为设计的龙头专业应在方案一开始就将节能的理念融入设计，合理高效的建筑才能符合时代的需要，在提倡节约型社会的今天，国家对节能也日益重视，更多高效舒适的建筑走进了我们的生活，如何将有限的资源充分有效的利用，这就要求我们不断掌握新的节能手段和技术并将之运用于设计中，不断积累经验，作出既美观实用有节能经济的作品，服务于社会，服务于大众。