建筑节能设计及其理论基础初探

建筑节能设计及其理论基础初探

谌立龙

浙江省城乡综合设计院有限公司310005

摘要：近年来，城镇化的逐步深化，推动了我国建筑产业的发展，与此同时建筑能耗在我国能源消耗中的占比也逐年递增。在这种背景下，考虑到环境的承载能力以及可持续发展，我们有必要对建筑技能设计的理论以及实践展开深入研究，提升建筑对能源的利用效率。有鉴于此，本文针对建筑节能设计及其理论基础进行了深入研究，阐述了建筑节能的重要性，总结了建筑节能设计的理论基础，并对建筑节能设计中应注意的问题展开了具体分析。

关键词：建筑节能；重要性；设计；理论

一、建筑节能的重要性

建筑节能是在建筑中通过提高能源利用效率的方式来实现经济和社会效益的最大化，主要是对建造能耗和使用能耗进行的控制。其中，节约建筑使用能耗是重中之重，包括通风、采暖、照明、空调、电器以及热水供应等方面的降耗。

目前，就我国社会能源消耗的现状来看，建筑能源消耗已占总量的近28％，并以每年1％以上的速度持续增长。以此类推，截止到2020年，建筑行业的发展使得建筑将可能占据我国能源消耗的40％，其形势不容乐观。在城市建设高速发展的今天，我国建筑能耗问题已成为影响人们生活的社会问题。巨大的能源负担和治理困难给国家经济的发展带来了沉重的负担，迫切需要采取有效措施对建筑行业实施全面节能。

建筑节能以技术改革为基础，在保证建筑实用性和艺术性的前提下而采取的设计创新。在具体实施上，建筑节能设计使得建筑热环境质量不断降低，实现了舒适与低能耗的目标，有利于节约有限能源、缓解温室效应，对于改善居民生活质量，促进社会经济的可持续发展，有着重要意义。

二、建筑节能设计的理论基础分析

（一）建筑总体规划的节能设计

建筑总体规划是对建筑设计的整体把握，在总体规划中贯彻节能设计需要充分考虑地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等各种因素对单体建筑布局的影响，将夏季通风、冬季采暖、采光等要求的满足作为设计目标，充分利用起所在地区的天然热源、风源等自然资源。在设计中，单体建筑间的组合直接影响着气流形成，很容易造成高层建筑群内部回旋涡流的发生，阻碍室内自然通风。这就要求必须调整好单体建筑之间的组合，避免滞留区的出现。对此，混合带状式布置法的提出使得这一问题得到了有效解决，带状区域的南、北体型和高度的差异化布局使得冬季冷风得以阻挡，夏季通风得以增加。同时，合理的绿化和水土布置规划对于改善建筑群内气候环境，促进建筑节能和舒适程度的增强有着重要作用。

（二）建筑平面的节能设计

建筑平面的节能设计是建筑面积以及布局的设计，提高对建筑用地、用材的节约来减少建筑施工、维护和使用中的耗能，从而实现有效节能。就我国所处的地理环境来看，建筑朝向选择南向最为节能。因此，南向位置可以设置为建筑的长期活动空间，而将相对平面功能较弱的空间可以布置在北朝向，以促进采暖和空调能耗的节约，并保证了室内环境的舒适度。

（三）建筑的体形系数节能设计

建筑物体形系数表示建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积之比，能够直接影响耗热量指标的变化，减少建筑物体形系数能够减少建筑物外表面积、外维护结构面积以及建筑物形体的凹凸，从而有效促进建筑节能。因此，我国建筑节能标准规定采暖地区建筑的体形系数不宜大于0.3。此外，建筑外表整齐较凹凸变化更有利于节能、尽可能增大建筑物南向墙面的面积以促进太阳辐射热能的接受也是建筑节能设计的重要理论基础。

（四）围护结构的传热系数节能设计

围护结构的设计对建筑在运行中的耗能有着重要影响，是建筑节能设计的关键因素。据调查数据显示，我国围护结构的传热耗热量占建筑物总耗热的70%以上，分布于墙体、屋面、门窗等各个部位。因此大幅度降低围护结构的传热系数是建筑节能的重要途径之一。目前，我国围护结构的传热系数研究相对落后，但具有极大的潜力。与国际最高水平相比，外墙传热系数是他们的4倍-5倍，屋顶传热系数是他们的2.5倍-5.5倍，外窗传热系数是他们的1.5倍-1.2倍。因此，开发采用高效保温隔热的围护结构，大幅降低围护结构的传热系数是我国建筑节能设计研究的重要内容之一。

（五）窗墙面积比的节能设计

窗墙面积比较大使得窗户传热系数升高，容易造成空气渗透热损失问题，而窗墙面积比过小会使建筑通风和自然采光不足，增加照明和空调的能耗。这就表明，开窗面积过大或过小均不利于建筑节能。国家新节能标准对窗墙面积比作出了控制性规定，要求北向窗墙面积比为0.25，东西向为0.3，南向为0.35。因此，建筑节能设计可以大力推广应用遮阳设计和使用遮阳设施，也可采用可控遮阳等日照调节系统。此外，阳台、外廊等建筑构件设计对于遮阳也具有良好的效果。

三、建筑节能设计的注意事项

建筑节能是一项十分复杂的工作，需要将节能理念贯穿于整个建筑工程的实施过程中。其中，建筑节能设计作为建筑项目的核心环节之一，是建筑节能的关键，对于从根本上防止能源浪费，保证节能工作的顺利完成，有着重要意义。在建筑节能设计的具体实施过程中，需要注意诸多事项，主要表现在以下几个方面。

（一）建筑整体和外部环境的节能设计

建筑整体和外部环境是建筑设计的重要因素，对于建筑节能设计有着重要的影响，需要做好严格控制和规划。

1.选址合理

建筑设计要在不破坏生态环境平衡的前提下，保证建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境，从而促进建筑节能。因此，建筑地址的确定要充分考虑当地的地形、气候、水质、土质和周边环境等因素的综合状况，作出合理选择。

2.外部环境设计合理

合理的外部环境设计能够改善既有的微气候环境，为建筑节能创造有利的环境条件，是建筑节能设计的重要途径之一。在具体实施中，可以在建筑周围布置树木、植被，有效遮挡风沙、净化空气，并起到遮阳、降噪的效果。同时，还可以创造人工自然环境，如在建筑附近设置水面，利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。

3.规划和体型设计合理

规划和体型设计的合理是建筑适应恶劣的微气候环境的保障，需要确定建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等各个方面。在规划布局上，可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压，以增强通风效果，促进建筑节能。

（二）建筑单体的节能设计

1.建筑各部位构造设计节能化

建筑各部位构造设计节能化是建筑单体节能设计的重要组成部分，涉及到门窗、墙体等多项内容。为实现建筑节能，在具体设计中需要考虑节能技术推广和节能材料应用等因素，充分发挥科学创新的作用。

2.建筑空间设计和节能材料合理

建筑空间设计的合理是建筑节能设计的核心要求，目前对建筑空间进行合理分隔是建筑设计中节约能源的重要环保型手段。同时，在建筑材料的选择设计上要严格遵循健康、高效、经济、节能的原则，选择合理的建筑节能材料。

四、结语

建筑行业是社会发展的动力来源，建筑节能作为节能减排要求中重要组成部分，直接关系到国家的资源战略，影响着社会的建设和发展。因此，我国应该针对建筑节能制定相应的行业执行标准，不断强化建筑节能措施的具体落实，使得建筑节能工作得到了切实贯彻。

参考文献

[1]毕俊鹤.绿色建筑理念下建筑规划节能设计初探[J].城市建设理论研究：电子版，2015（20）.

[2]王敬.绿色建筑理念下建筑规划节能设计初探[J].环球市场，2016（28）：237-237.

[3]夏熔静，胡旭明.示范性绿色办公建筑节能设计初探——宝时得中国总部办公楼项目为例[J].建筑节能，2016（12）：55-59.