浅析建筑节能设计

　　前 言

　　据有关部门测算，目前我国每年建成的房屋面积高达16~20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。而我国每年单位建筑面积能耗量却为发达国家的2~3倍，同时我国建筑耗能的效率仅为发达国家的35%左右，建筑节能的核心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。建筑设计方案是否满足节能设计要求在很大程度上决定了其整个寿命周期内是否达到建筑节能的目的，通过设计降低建筑的能耗，可减少全球的能耗，有利于保持整个生态系统的稳定。节能建筑的设计与评价密不可分，节能评价是实现建筑节能设计的必要手段，节能建筑的设计要求建筑设计人员在设计阶段对所设计的建筑进行建筑能耗分析，以评价建筑方案是否节能。

　　1、我国目前建筑节能现状及存在的问题

　　1.1 法规缺陷

　　我国目前建筑节能存在的主要问题是: 法规建设的滞后和过原则性,缺乏可操作性; 对建筑能耗现状认识不清,大楼里的照明和空调不能分别装表; 建筑能耗统计缺位和不统一; 设计保守, 运行管理水平低,存在着设备大马拉小车的效率低、浪费大等问题。要解决这些问题,首先要在节能设计上下功夫, 解决过大设计问题, 空调的装机容量要与实际负荷相符;在节能运行上, 要树立建筑全寿命周期评价的理念,借鉴国外按 60 年~100 年寿命周期考虑,建筑商要对一个建筑负责到底。

　　1.2 设计缺陷

　　我国的设计标准与发达国家相比差距仍然较大，目前我国绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家相差许多，外墙的传热系数是他们的 3～4 倍，外窗为 4 倍左右，屋面为 3.5～6 倍，门窗的空气渗透为5 倍左右。现在发达国家住宅的实际年采暖能耗大约相当于每平方米 7.57kg 标准煤，而我国目前采暖耗能每平方米都达到 13.5kg，约为发达国家的 1.5 倍。经分析，这些能源大多是通过保温隔热性能差的外墙、屋顶、窗户损失掉了，所以我国必须对现有建筑进行大范围节能设计改造。

　　1.3 技术创新进度慢

　　正在起步发展中的建筑节能产业，普遍存在起点低，技术水平不高，创新能力弱的问题，国家在建筑节能技术开发和创新方面的支持力度还不够。

　　2、建筑节能材料的应用

　　随着我国建筑节能工作的纵深发展，一些保温隔热材料逐渐被市场淘汰。合理的选择建筑保温隔热材料，不仅能达到节能保温的目的，还能延长建筑寿命。

　　2.1有机材料

　　有机保温材料目前较多用于墙体的保温材料为EPS和XPS保温板，从从保温性能来看，EPS(导热系数为0.041)和XPS(导热系数为0.030)保温板是属于高仿保温材料，可以用较小的厚度达到所需的保温效果，且有一定的机械强度和柔韧性，吸水率低，施工方便易切割，但有易燃和易老化的缺点，燃烧性能达不到消防要求。比如央视新大楼失火事件，上海静安区住宅大火事件，南京山西路高层办公大楼失火等都是由保温材料燃烧引起。

　　2.2无机材料

　　无机材料保温材料(以泡沫玻璃，岩棉为例)保温性比EPS和XPS保温板略低，泡沫玻璃(导热系数为0.066)和岩棉(导热系数为0.044)需采用比EPS和XPS保温板的厚度更大一些才能达到相同的保温效果，泡沫玻璃的机械强度较低，很松脆，岩棉内聚力较小，受外力后易变形。但无机材料有它突出的特点：a.耐久性好，不存在老化的问题。b.不燃烧，燃烧性能达到A级要求，不存在消防安全的隐患。c.吸音隔音效果比较好，尤其是岩棉板，对提高墙体的隔音效果有非常好的作用。

　　综上所述，建筑物着火，除了人为因素外，易燃保温材料是最大的隐患，绝不可小视。所以正确选用防火保温材料，防患于未然极其重要。但是无论有机还是无机材料皆无法完全避免燃烧，因此在高层建筑的外墙保温，一般应采用具有优异防火，绝热性能的岩棉板等，设立隔火条带，将保温层分隔成若干块，以免在发生火灾时蔓延，从而达到延长建筑物的使用寿命的目的。同时要加大科研力度，开发利用其它既有利于保温，又有利于阻燃而且比较低廉的建筑保温材料，以适应建筑行业高速发展的需要。

　　3、可持续能源的利用

　　3.1太阳能源与建筑有机结合。

　　现在的建筑设计中建筑师大都考虑的是建筑的造型、美观、适用及与周围的环境协调，面对建筑的耗能与节能却考虑较少。而在现代住宅建筑中要求设计人员的设计要体现“四性”：即可负担性(尽量降低造价，让老百姓买得起);可居住性(居住安全、舒适、健康);可适应性(可满足日常生活及将来的变化);可持续性(实现资源消耗最低，再生资源最多)。而太阳能源是最好的可持续利用的再生能源，从长远来看，比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。太阳能源取之不尽，在设计中增设太阳能设施，建筑成本增加少，且节能效果很好。但是，目前太阳能源在建筑中的利用率还很少，即使常年日照多的地区大多也只是在屋顶上安装一些太阳能热水器来满足家庭热水的需要，而利用太阳能源来照明、取暖，制冷就更少。所以太阳能应用技术应该作为一项专业技术进入到工程设计的范畴，这样就可以从一开始的设计规划中占有一席之地，从而进入并跟踪整个设计全过程，在与相关专业的配合过程中，完成自己的专业设计，使太阳能就像其他建筑部件、构件一样，最终也会成为建筑的一个部件，真正体现出建筑与太阳能工程的一体化，使建筑与太阳能的有机结合及能源的节约从建筑的最初设计开始做起。太阳能建筑一体化技术已成为一项新兴而热门的技术，它是实现建筑与能源可持续发展的必然产物，是太阳能应用领域扩展的需要。把太阳能同建筑结合起来，把几千年来房屋只是人类居住、遮风挡雨、避寒暑的简单场所发展成具有独立能源、自我循环式的新型建筑，这也是人类进步和社会、科学技术发展的必然。

　　3.2地热的开发与利用。

　　地热是一种可再生的清洁能源，中国地热能开发利用潜力巨大。我国287个地级以上城市每年浅层地温能资源量相当于95亿吨标准煤，在现有技术经济条件下，每年可利用资源量相当于3.5亿吨标准煤，并在今后继续加大对地热资源的利用，使2015年中国地热能利用总量占能源消耗总量的比重提高到1.7%。虽然中国地热的直接利用量已经连续多年位居世界第一，但中国的地热开发利用技术还有待提高，要真正用好这项可再生的清洁能源，建立起有效的监测系统，将是一个长期的过程。

　　3.3利用风能。

　　地球上的化石能源(石油)终究是有限的，为了人类的持续性发展，必须找到其他可替代能源，而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带，矗立着四排实验性涡轮机， 150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说：“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场，你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”在过去的20年中，风能的价格已经下降了85%，这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府应制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能，这样想必在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。

　　3.4建筑采暖实行分户计量收费。

　　实施建筑采暖计量收费是由过去的按面积收费转向按用热量收费的制度改革，是节约能源，提高住户用热的舒适度，改善大气质量和生态环境的重要途径。20世纪70年代，西欧和北欧等国家为了应对世界范围的能源危机，在建筑采暖用能方面采取了提高建筑的保温性能以降低能耗，推行按热计量收费的制度以节约能源的措施。是最近几年，一些供热企业就已开始旨在改进供热二次系统，实现按热计量收费的研究和试验，以节约能源，减轻大气污染，促进供热行业面向市场经济。遵循市场经济规律，把热作为商品，由用户自行调节控制和使用，并按实际使用热量合理收费，才能充分调动供热和用热双方的积极性，并对节约能源起到促进作用，因此，实行分户供暖，按实际热计量进行收费已经势在必行。

　　3.5推广使用节能灯，推行“绿色照明”工程也是建筑节能的重要内容。

　　家用小功率的高效节能灯具，其发光效率比普通白炽灯高4倍以上，使用寿命长5倍至10倍，节电效率达70%～80%。回想上世纪70年代，所谓的节能就是关灯，今天，随着科技的发展，我们节约能源可以充分利用技术优势。现在，美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是，由于输送电力的效率有待提高，所以，大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此，消费者无能为力，但他们可以从我做起，在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。

　　4、结语

　　建筑能耗的增加,已经成为我国国民经济的巨大负担,制约我国可持续发展的突出问题。面对建筑规模不断扩大和建筑能耗迅速增加的严峻现实, 节能建筑是节约型的可持续发展建筑, 不仅重视环境绿化和视觉美观, 而且重视我国国情和适用经济。“节能建筑”这一理念的提出, 给建筑设计和技术带来了一系列的变革。在当前和今后相当长的时间内，是建筑节能发展的大好时期，我们应积极地研究并推广使用节能产品来满足节约能源、改善居住环境的要求，建立生态建筑思想，尊重自然环境，用科学技术、经济效益和社会效益相统一的方法进行规划和设计，将节能意识贯穿于设计的每一个环节，使建筑节能获得巨大的实际应用价值，满足各阶段节能目标的需要。建设部始终高度重视建筑节能工作,新建建筑分步骤实施节能率50%的《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》、《建筑照明节能标准》以及《关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》的出台, 对建筑节能起到了极大的推动作用。

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文章名称： 浅析建筑节能设计

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