建筑設(shè)計(jì)中的建筑節(jié)能措施研究

吳國(guó)慶

摘 要：本文以高層住宅為研究對(duì)象，針對(duì)當(dāng)?shù)靥囟ǖ纳鐣?huì)人文環(huán)境、自然環(huán)境，通過(guò)建筑節(jié)能控制方法，以建筑設(shè)計(jì)角度進(jìn)行高層建筑節(jié)能控制措施探討。提出了高層住宅外部環(huán)境控制措施、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施，將高層住宅節(jié)能設(shè)計(jì)有效結(jié)合建筑節(jié)能控制措施，以此保證建筑工程持續(xù)、健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；建筑節(jié)能；外部環(huán)境

中圖分類號(hào)：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）12-0096-02

1 基地規(guī)劃設(shè)計(jì)節(jié)能措施

作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，節(jié)能建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)以地區(qū)氣候條件為始發(fā)點(diǎn)，充分結(jié)合建筑設(shè)計(jì)和建筑微氣候，建筑技術(shù)與能源等相關(guān)內(nèi)容。換言之，冬季時(shí)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)自然能充分利用，以此進(jìn)行取暖，盡可能多地取得熱量，降低熱損失。夏季時(shí)建筑設(shè)計(jì)則需通過(guò)自然能的有效利用，達(dá)到降溫冷卻的目的，在夏熱冬冷地區(qū)極為關(guān)鍵。居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為建筑總平面布置、建筑單體形式、自然通風(fēng)等，同時(shí)，還要做好建筑室內(nèi)外環(huán)境綠化設(shè)計(jì)工作。

在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中，建筑基地選擇與總平面設(shè)計(jì)都是節(jié)能的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的重要保障。一般來(lái)講，于節(jié)能建筑系統(tǒng)而言，基地條件與特點(diǎn)都會(huì)對(duì)其系統(tǒng)設(shè)計(jì)、節(jié)能效果產(chǎn)生極大影響。而基地選擇、建筑相互關(guān)系、建筑朝向與間距、建筑體型等都是總平面節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，因此，應(yīng)利用科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方式，對(duì)基地氣候環(huán)境進(jìn)行充分利用與改造，采用有利于節(jié)能的基地因素，滿足建筑節(jié)能要求，并進(jìn)行建筑節(jié)能微氣候環(huán)境的創(chuàng)建。

2 外部環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)措施

建筑外部環(huán)境是指建筑外部自然環(huán)境，其主要內(nèi)容為場(chǎng)地地形、場(chǎng)地綠化等。于建筑設(shè)計(jì)來(lái)講，做好外部環(huán)境控制，才能達(dá)到建筑節(jié)能控制的目的，但應(yīng)把控好控制力度。要求在遵循自然環(huán)境變化規(guī)律的前提下，最大限度合理利用建筑場(chǎng)地特定的資源，如空氣、水資源等。

2.1 場(chǎng)地地形節(jié)能設(shè)計(jì)方法

于建筑設(shè)計(jì)來(lái)講，場(chǎng)地地形較為平坦，則整個(gè)場(chǎng)地自然環(huán)境基本類似，此時(shí)于建筑來(lái)說(shuō)場(chǎng)地影響不大，無(wú)需對(duì)該因素加以考慮。如場(chǎng)地地形為斜坡、低洼狀，則位置不同，其環(huán)境也不盡相同。極易對(duì)建筑外部環(huán)境的空氣溫度、氣流與太陽(yáng)輻射等參數(shù)造成嚴(yán)重影響。整體來(lái)講，此類地形，冬季日照較為充足的為南坡，夏季則西坡最為炎熱。這種情況下，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，可在南向坡底或南坡上設(shè)置建筑，要求平行等高線布設(shè)，將建筑設(shè)置到坡底位置，能夠?qū)ψ≌覂?nèi)夏季熱環(huán)境進(jìn)行有效改善，并能降低冬季冷風(fēng)滲透率，但因“霜洞”效應(yīng)的影響，對(duì)冬季室內(nèi)熱環(huán)境極為不利，因此，需減少南坡建筑之間的采光遮擋現(xiàn)象，建筑間的采光間距也可適當(dāng)縮小，以此節(jié)省土地。同時(shí)，冬季北風(fēng)可通過(guò)山坡加以充分阻擋，夏季夜間冷空氣下沉，極易組織建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)。

2.2 場(chǎng)地綠化節(jié)能設(shè)計(jì)方法

場(chǎng)地綠化作為場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)將植物的美學(xué)效益、心理效益同時(shí)發(fā)揮出來(lái)。站在建筑節(jié)能角度來(lái)講，植物與建筑內(nèi)部環(huán)境存在密切關(guān)聯(lián)性，其為建筑環(huán)境控制的重要因素，利用場(chǎng)地綠化能夠進(jìn)行建筑外部微氣候的有效改善，進(jìn)而降低對(duì)建筑本身的控制能力需求，同時(shí)還能降低建筑內(nèi)部能耗。通常來(lái)講，場(chǎng)地植被與氣流之間存在密切的聯(lián)系，植物布設(shè)合理，能夠發(fā)揮通風(fēng)筒的效應(yīng)，可將氣流向建筑周圍引導(dǎo)，進(jìn)而達(dá)到良好通風(fēng)效果。同時(shí)場(chǎng)地綠化合理，也能對(duì)6層以下住宅內(nèi)部熱環(huán)境起到改善作用。為此，在場(chǎng)地綠化節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

第一，于冬季防風(fēng)而言，應(yīng)在冬季主導(dǎo)風(fēng)的上風(fēng)向位置進(jìn)行各類綠地植物的種植，尤其是常綠林；

第二，于綠化組織通風(fēng)而言，針對(duì)高層住宅周圍綠地，應(yīng)合理布設(shè)綠化，并保證其與建筑方位有機(jī)結(jié)合；

第三，于住宅內(nèi)部通風(fēng)而言，將樹(shù)木種植到順著高層住宅縱向，且迎風(fēng)一側(cè)，能夠促使樹(shù)木順著建筑物兩端向外延伸，進(jìn)而起到風(fēng)速增大的作用，并最終達(dá)到良好通風(fēng)效果；

第四，于氣流而言，郁郁蔥蔥的喬木對(duì)其具有阻擋作用，如將一排喬木種植于迎風(fēng)向，不僅能夠轉(zhuǎn)變風(fēng)向，還能引風(fēng)入室。

2.3 場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)方法

（1）合理布設(shè)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)。在場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理布設(shè)場(chǎng)地內(nèi)建筑，確保建筑與周圍建筑關(guān)系和諧，合理利用風(fēng)的基本規(guī)律，盡可能減少?gòu)?qiáng)風(fēng)面積，或在活動(dòng)區(qū)域避免強(qiáng)風(fēng)產(chǎn)生。

（2）合理選擇建筑平面與剖面形狀。建筑物上，與不開(kāi)洞口相比，開(kāi)洞口風(fēng)速增加領(lǐng)域較少，且洞集中程度越高，則效果越佳。有些高層住宅建筑，為降低阻擋氣流的程度，有時(shí)可選用掏空建筑局部的設(shè)計(jì)促使氣流通過(guò)。這種情況下，當(dāng)從洞內(nèi)有南北向風(fēng)通過(guò)時(shí)，即便此時(shí)風(fēng)要下降，且分離至兩側(cè)，但開(kāi)洞也會(huì)減小兩側(cè)風(fēng)量，降低上部迎風(fēng)面與兩側(cè)風(fēng)吹下的機(jī)會(huì)。除此之外，還可將底層住宅設(shè)置到高層住宅周圍，底層住宅部分屋頂可對(duì)下降的氣流起到遮擋作用，這有利于降低地表附近強(qiáng)風(fēng)。

（3）重視細(xì)部設(shè)計(jì)。為達(dá)到良好防風(fēng)效果，可將水平向板狀構(gòu)件設(shè)計(jì)到冬季主導(dǎo)風(fēng)迎風(fēng)面?；蛲ㄟ^(guò)陽(yáng)臺(tái)、線腳凹凸變化等，達(dá)到減小氣流的作用。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)措施

3.1 窗戶節(jié)能設(shè)計(jì)方法

由建筑節(jié)能角度分析，在符合室內(nèi)衛(wèi)生換氣的要求下，增加門窗縫隙通過(guò)的空氣滲透量，將進(jìn)一步增加熱、冷能耗，為此，必須對(duì)門窗空氣滲透量加以嚴(yán)控，盡可能避免住宅無(wú)序通風(fēng)產(chǎn)生的不必要能耗。一般需合理控制窗用型材的各種參數(shù)，如規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度等，達(dá)到開(kāi)啟縫隙部位搭接量的增加，進(jìn)而降低開(kāi)啟縫寬度，實(shí)現(xiàn)空氣滲透減小的作用。同時(shí)，還可以選用氣密條，達(dá)到外窗氣密水平提升的目的。要求充分結(jié)合型窗設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)窗戶密封條斷面。為改善室內(nèi)熱環(huán)境，降低夏季空調(diào)使用時(shí)間，應(yīng)合理設(shè)計(jì)外窗開(kāi)啟方式。于高層住宅來(lái)說(shuō)，可按照房間使用功能、合理調(diào)整窗的開(kāi)啟方式，選用下旋平開(kāi)窗最為合適，當(dāng)以下旋窗使用時(shí)，可起到通風(fēng)、擋雨效果。當(dāng)以平開(kāi)窗使用時(shí)，因內(nèi)開(kāi)可提高其安全性。

3.2 外墻節(jié)能設(shè)計(jì)方法

外墻在高層住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)占有最大面積，因此外墻在圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中同樣也占有重要地位。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在整個(gè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積內(nèi)，外墻傳熱面積占66%；外圍結(jié)構(gòu)總能耗內(nèi)，外墻熱損失達(dá)到48%，因此，在高層住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱中外墻極為關(guān)鍵。外墻節(jié)能要求對(duì)墻體保溫隔熱性能有效提升，盡可能降低冬天熱量損耗，減少夏天外墻內(nèi)表面溫度。為此，必須合理選用復(fù)合墻體保溫，墻體材料應(yīng)具有較高熱阻性，進(jìn)而滿足墻體自保溫需求。

3.3 屋面節(jié)能設(shè)計(jì)方法

作為建筑的水平外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，屋面也可看做是建筑的第五立面，因此屋面節(jié)能設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵。一般在屋面節(jié)能設(shè)計(jì)中，往往以屋面綠化為主，以此達(dá)到建筑節(jié)能與環(huán)境改善的目的。據(jù)相關(guān)資料顯示，屋面綠化中降雨的雨量由屋面排出的僅有10%～30%，而屋面存留的最高可達(dá)到90%左右，可能起到節(jié)約水資源的作用。同時(shí)在強(qiáng)降雨情況下，也能對(duì)城市排水系統(tǒng)起到緩解壓力的功能。同時(shí)利用屋面綠化，可能夠?qū)崿F(xiàn)高層住宅“衛(wèi)護(hù)性”圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉性提升的目的。屋面板在冬夏溫差大等因素影響下，極易出現(xiàn)體積變化現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致屋面防水能力下降。在紫外線長(zhǎng)期照射下，屋面防水密封材料老化速度加快。通過(guò)屋面綠化，可有效隔離屋面與大氣，降低屋面內(nèi)外表面溫度波動(dòng)，降低因溫度應(yīng)力出現(xiàn)裂縫的機(jī)率。同時(shí)，還能遮擋陽(yáng)光，避免陽(yáng)光直射屋面，延長(zhǎng)屋面使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑節(jié)能概念于上世紀(jì)70年代即被提出，降低建筑耗能與提升建筑能源利用率是建筑節(jié)能的核心內(nèi)容。在建筑節(jié)能實(shí)施中，應(yīng)避免出現(xiàn)對(duì)人們?cè)斐刹皇孢m感。也就是說(shuō)必須合理控制室溫，要求冬季室溫在18℃以上，夏季室溫在26℃以下。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有400億平米建筑中高耗能建筑就占99%，每年新建房屋近20億平米，高能耗建筑仍占據(jù)高數(shù)。相比發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑，我國(guó)單位建筑面積采暖能耗在其3倍以上，為此，做好建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，就必須降低建筑能耗。而對(duì)建筑能量性能起決定作用的因素眾多，如建筑體型、方位與圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式等。為此，在節(jié)能設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況，合理選用節(jié)能措施。

參考文獻(xiàn)

[1]劉其英，張福升.節(jié)能措施在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，（17）.