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摘要：一个成功的节能建筑设计需要全方位, 多层次加以考虑。随着人们思想观念的提高, 建筑业的不断发展( 尤其是绿色建筑, 生态建筑的兴起) 为建筑节能的进步和发展提供了一个新的课题, 同时建筑节能技术的不断发展也推动了建筑设计的进步。本文介绍了建筑节能设计含义，从建筑平面设计、建筑体型和窗户设计三方面探讨了建筑设计与建筑节能。
关键词：建筑设计建筑节能涵义平面设计建筑体型窗户设计
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
从建筑设计的角度出发, 建筑节能作为一项系统工程涉及多方面问题, 涉及自然地理环境、规划以及居民使用方式等多种因素, 结合先进实用的遮阳理念, 采用实际的设计方式, 不但可以创作出舒适的建筑空间, 而且又是大力推广的节能建筑, 实现环境舒适性与能源节约的有机统一, 对推动新形势下的建筑节能工作有一定的指导意义。
一、建筑节能设计含义
1、节能的重要性。中国建筑能耗约占全国总能耗的30%，建筑物保温隔热性能很差，再加上供能系统的低效率，致使建筑物要达到规定的舒适度，单位面积所需的能耗比同纬度发达国家高出3～5 倍。因此，生态住宅进行节能设计具有十分重要的意义。
2、节能设计的内容。建筑节能是一个系统工程,从建筑材料和制品的选择与生产、建筑规划与设计、建筑施工技术与管理、建筑设备设计与选型,到建筑物在使用过程中自然能源开发与利用，采暖、空调、照明等设备的能耗节省，各个环节相互协调和紧密联系。
节能设计的原则在整个建设活动中，通过综合衡量生态住宅小区各个方面，在不破坏原有环境的条件下，尽可能减少自然资源耗费，将环境、气候等综合因素转化为高品质的空间、高舒适度的环境和完美的建筑形式。
建筑设计与建筑节能
建筑平面设计与节能
建筑平面设计包括形状、建筑长度、宽度、幢深与平面布局等方面的设计。
（1）建筑平面形状与节能
建筑设计时, 从节能的角度考虑, 原则上应使围护结构的总面积越小越好。这是因为: 在相同的建筑体积V 下, 由于围护结构的总面积不同, 热耗相差很大。设计时应注意使围护结构面积A 与建筑体积V 之比为最小。
建筑长度与节能
住宅建筑的长度与建筑热耗间有一定的比例关系。根据有关资料表明: 增加住宅建筑的长度可以节能。长度小于100m, 能量增加较大。例如, 从100m 减少至50m, 能耗增加8% ~ 10%, 从100m 减少至25m, 对于5 层住宅, 能耗增加25%, 9 层住宅,能耗增加17%~ 21% 。
建筑宽度与节能
根据有关资料表明: 增加建筑宽度可以节能。对于9 层住宅建筑, 宽度由11m 增加到14m, 能耗可减少6%~ 7% , 若增大到15~ 16m, 能耗可减少12%~ 14%。
建筑幢深与节能
建筑幢深即建筑物沿纵向轴线方向的总尺寸。对于单幢建筑物来说, 当其层数相同而幢深不同时,随幢深的加大, 建筑的传热耗热指标明显降低。有资料表明: 建筑面积为1 000m2 , 幢深由9m 加大到12m 时, 其单位面积耗热(W/m2 ) 由41.2W/m2 降低到36.85W/m2 , 这表明加大幢深具有显著的节能效果。
（5）建筑平面布局与节能
建筑平面布局不仅对建筑的合理使用及提高室内热舒适度有着决定性的影响, 对于建筑节能亦有很大作用。主要从以下两方面考虑: a. 热环境的合理分区: 由于人们对不同房间的使用要求及在其中的活动状况各不相同, 因而, 人们对不同房间室内热环境的需求也各异。在设计中, 可根据不同热环境的需求而合理分区, 即将热环境质量要求相近的房间相对集中布置, 这样做, 既有利于对不同区域分别控制, 又可将对热环境质量要求较高( 或较低) 的房间集中设置于平面中温度相对较高( 或较低) 的区域, 从而取得最大限度利用日辐射, 保持室内具有较高温度, 同时减少供热能耗的效果。b. 温度阻尼区的设置: 为了保证主要使用房间( 或热环境质量要求较高的分区) 的室内热环境, 可在该热环境区与温度很低的室外空间之间, 结合使用情况, 设置各式各样的温度阻尼区, 这些阻尼区就象是一道“热闸”, 不但可使房间外墙的传热损失减少40% ~ 50%, 而且大大减少了房间的冷风渗透, 从而减少了建筑的渗透热损失。设于南向的温度阻尼区可当作附加日光间来使用, 是冬季减少耗热的一个有效措施。
建筑体型与节能
从节能的角度讲, 合理的设计应基于以下原理,即应使南墙面吸收的辐射热量为最大, 且尽可能地大于其向外散失的热量, 以将这部分热量用于补偿建筑的净负荷。基于这一思想, 在考虑建筑体型对节能的影响时, 主要应对下述一些因素有所把握:
控制体型系数: 体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积( 不计地面) 与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大, 说明单位建筑空间所分担的热散失面积越大, 能耗就越多。有研究资料表明, 体型系数每增大0.01, 耗热量指标约增加2.5% 。一般宜控制在0.30 以下。建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关。一般来说, 控制或降低体型系数的方法有: a. 减少建筑面宽, 加大建筑进深; b. 增加建筑物的层数; c. 加大建筑长度或增加组合; d. 建筑体型不宜变化过多。
控制表面面积系数: 从获取更多的日照辐射,降低能耗的观点来看, 表面面积系数越小越好。从节能意义上来说, 长轴朝向东西的长方形体型最好,正方形次之, 而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最差。
（3）考虑日辐射得热量, 选择适当的长宽比: 对正南朝向来说, 一般是长宽比愈大得热也愈多。但须注意, 随着朝向的变化, 其得热量会逐渐减少。当偏角达到67°时, 各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。而当偏角为90°时, 则长宽比越大, 得热越少。
（4）最低耗能体型的选择: 所谓最低耗能体型, 是指建筑的各方面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型。一般来讲, 当各面的平均有效传热系数不同时, 传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型; 而当各面的平均传热系数相同时, 体型系数最小的体型是最佳体型。
3、窗的设计与节能
窗的使用功能, 一方面要阻挡外界环境变化对室内的侵袭, 另一方面是使人在室内能够与室外即大自然沟通的渠道。由于窗户同时承担着隔绝与沟通室内外这两个互相矛盾的任务, 因此按节能的要求, 对窗户进行合理处理的难度就比较大。有资料表明: 窗户既是耗热构件, 设计合理也可成为得热构件。因此, 设法减少窗户耗热和提高窗户得热是建筑节能的重要内容。影响窗的热损失的主要因素是窗的传热系数、面积尺寸, 其次是窗的朝向、遮挡状况、夜间保温和气密性等。下面分析这些因素与节能的关系。
（1）窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响: 有资料表明: 南向窗户的窗墙比增加时, 单层窗节能率下降, 而双层钢窗却上升, 这说明南向双层窗的辐射得热量大于窗的热耗而使南向窗成为得热构件。东向和北向的单层窗节能率随窗墙比增加而下降, 而雙层窗也随窗墙比的增加而略有增加。同时还应注意, 窗户成为得热或耗热构件, 还与建筑所在地区气象条件有关。有资料表明: 北京冬季使用双层钢窗可使室内的日辐射得热量大于窗的热耗损失量而成为得热构件, 而在长春, 既使采用双层窗也依然是耗热构件。
（2）附加物对窗节能效果的影响: 保温窗帘和保温板对减少夜间窗的热耗起着重要的作用。住宅的阳台在冬季对窗接受太阳辐射有一定的遮挡,遮挡的程度取决于阳台的挑出长度和朝向。南向阳台挑出长度大于0.5m 之后, 节能率是下降的, 而东向阳台的挑出长度则对节能率影响不大。
（3）不同气候区窗的设计: 进行窗的设计, 应根据地区的不同,选择层数不同的窗户构件, 使其在本地区尽可能成为得热构件。在窗墙比的选择上, 应区别不同的朝向。对南向窗户, 在选择合适层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗户面积, 充分利用太阳辐射热; 而对其他朝向的窗户, 应在满足居室采光环境质量要求的条件下适当减少开窗面积以降低热耗。
（4）改进窗户热工性能的措施: 有以下几方面,a. 加强窗户的气密性: 除了采用气密条, 提高外窗气密水平外, 还应提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量, 减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。b. 改善镶嵌部分的保温能力: 其主要方法是设法增加其空间层数和提高镶嵌材料对红外线的反射能力以改善其保温性能。c. 加强窗框部分的保温措施: 其主要方法是对窗框进行断热处理, 用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间, 加大窗框的热阻, 或利用空腹钢窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的。同时, 选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗。
建筑节能是节约能源、改善人民生活水平和工作条件、减轻环境污染、促进经济可持续发展的一项最直接、最廉价的根本措施, 也是深化经济体制改革的一项重要组成部分。不同时期, 从不同角度依据不同准则对节能进行研究, 充分利用我国有利的自然资源, 挖掘节能潜力, 减少能源流失。相信在不久的将来, 建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。
参考文献：
[1] 龙惟定.试论建筑节能的科学发展观[J]. 建筑科学. 2007(02)
[2] 彭小云.自然通风与建筑节能[J]. 工业建筑. 2007(03)
[3] 张军.建筑节能的技术措施及其效果跟踪[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2008(S1)
关键词：建筑设计建筑节能涵义平面设计建筑体型窗户设计
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
从建筑设计的角度出发, 建筑节能作为一项系统工程涉及多方面问题, 涉及自然地理环境、规划以及居民使用方式等多种因素, 结合先进实用的遮阳理念, 采用实际的设计方式, 不但可以创作出舒适的建筑空间, 而且又是大力推广的节能建筑, 实现环境舒适性与能源节约的有机统一, 对推动新形势下的建筑节能工作有一定的指导意义。
一、建筑节能设计含义
1、节能的重要性。中国建筑能耗约占全国总能耗的30%，建筑物保温隔热性能很差，再加上供能系统的低效率，致使建筑物要达到规定的舒适度，单位面积所需的能耗比同纬度发达国家高出3～5 倍。因此，生态住宅进行节能设计具有十分重要的意义。
2、节能设计的内容。建筑节能是一个系统工程,从建筑材料和制品的选择与生产、建筑规划与设计、建筑施工技术与管理、建筑设备设计与选型,到建筑物在使用过程中自然能源开发与利用，采暖、空调、照明等设备的能耗节省，各个环节相互协调和紧密联系。
节能设计的原则在整个建设活动中，通过综合衡量生态住宅小区各个方面，在不破坏原有环境的条件下，尽可能减少自然资源耗费，将环境、气候等综合因素转化为高品质的空间、高舒适度的环境和完美的建筑形式。
建筑设计与建筑节能
建筑平面设计与节能
建筑平面设计包括形状、建筑长度、宽度、幢深与平面布局等方面的设计。
（1）建筑平面形状与节能
建筑设计时, 从节能的角度考虑, 原则上应使围护结构的总面积越小越好。这是因为: 在相同的建筑体积V 下, 由于围护结构的总面积不同, 热耗相差很大。设计时应注意使围护结构面积A 与建筑体积V 之比为最小。
建筑长度与节能
住宅建筑的长度与建筑热耗间有一定的比例关系。根据有关资料表明: 增加住宅建筑的长度可以节能。长度小于100m, 能量增加较大。例如, 从100m 减少至50m, 能耗增加8% ~ 10%, 从100m 减少至25m, 对于5 层住宅, 能耗增加25%, 9 层住宅,能耗增加17%~ 21% 。
建筑宽度与节能
根据有关资料表明: 增加建筑宽度可以节能。对于9 层住宅建筑, 宽度由11m 增加到14m, 能耗可减少6%~ 7% , 若增大到15~ 16m, 能耗可减少12%~ 14%。
建筑幢深与节能
建筑幢深即建筑物沿纵向轴线方向的总尺寸。对于单幢建筑物来说, 当其层数相同而幢深不同时,随幢深的加大, 建筑的传热耗热指标明显降低。有资料表明: 建筑面积为1 000m2 , 幢深由9m 加大到12m 时, 其单位面积耗热(W/m2 ) 由41.2W/m2 降低到36.85W/m2 , 这表明加大幢深具有显著的节能效果。
（5）建筑平面布局与节能
建筑平面布局不仅对建筑的合理使用及提高室内热舒适度有着决定性的影响, 对于建筑节能亦有很大作用。主要从以下两方面考虑: a. 热环境的合理分区: 由于人们对不同房间的使用要求及在其中的活动状况各不相同, 因而, 人们对不同房间室内热环境的需求也各异。在设计中, 可根据不同热环境的需求而合理分区, 即将热环境质量要求相近的房间相对集中布置, 这样做, 既有利于对不同区域分别控制, 又可将对热环境质量要求较高( 或较低) 的房间集中设置于平面中温度相对较高( 或较低) 的区域, 从而取得最大限度利用日辐射, 保持室内具有较高温度, 同时减少供热能耗的效果。b. 温度阻尼区的设置: 为了保证主要使用房间( 或热环境质量要求较高的分区) 的室内热环境, 可在该热环境区与温度很低的室外空间之间, 结合使用情况, 设置各式各样的温度阻尼区, 这些阻尼区就象是一道“热闸”, 不但可使房间外墙的传热损失减少40% ~ 50%, 而且大大减少了房间的冷风渗透, 从而减少了建筑的渗透热损失。设于南向的温度阻尼区可当作附加日光间来使用, 是冬季减少耗热的一个有效措施。
建筑体型与节能
从节能的角度讲, 合理的设计应基于以下原理,即应使南墙面吸收的辐射热量为最大, 且尽可能地大于其向外散失的热量, 以将这部分热量用于补偿建筑的净负荷。基于这一思想, 在考虑建筑体型对节能的影响时, 主要应对下述一些因素有所把握:
控制体型系数: 体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积( 不计地面) 与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大, 说明单位建筑空间所分担的热散失面积越大, 能耗就越多。有研究资料表明, 体型系数每增大0.01, 耗热量指标约增加2.5% 。一般宜控制在0.30 以下。建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关。一般来说, 控制或降低体型系数的方法有: a. 减少建筑面宽, 加大建筑进深; b. 增加建筑物的层数; c. 加大建筑长度或增加组合; d. 建筑体型不宜变化过多。
控制表面面积系数: 从获取更多的日照辐射,降低能耗的观点来看, 表面面积系数越小越好。从节能意义上来说, 长轴朝向东西的长方形体型最好,正方形次之, 而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最差。
（3）考虑日辐射得热量, 选择适当的长宽比: 对正南朝向来说, 一般是长宽比愈大得热也愈多。但须注意, 随着朝向的变化, 其得热量会逐渐减少。当偏角达到67°时, 各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。而当偏角为90°时, 则长宽比越大, 得热越少。
（4）最低耗能体型的选择: 所谓最低耗能体型, 是指建筑的各方面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型。一般来讲, 当各面的平均有效传热系数不同时, 传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型; 而当各面的平均传热系数相同时, 体型系数最小的体型是最佳体型。
3、窗的设计与节能
窗的使用功能, 一方面要阻挡外界环境变化对室内的侵袭, 另一方面是使人在室内能够与室外即大自然沟通的渠道。由于窗户同时承担着隔绝与沟通室内外这两个互相矛盾的任务, 因此按节能的要求, 对窗户进行合理处理的难度就比较大。有资料表明: 窗户既是耗热构件, 设计合理也可成为得热构件。因此, 设法减少窗户耗热和提高窗户得热是建筑节能的重要内容。影响窗的热损失的主要因素是窗的传热系数、面积尺寸, 其次是窗的朝向、遮挡状况、夜间保温和气密性等。下面分析这些因素与节能的关系。
（1）窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响: 有资料表明: 南向窗户的窗墙比增加时, 单层窗节能率下降, 而双层钢窗却上升, 这说明南向双层窗的辐射得热量大于窗的热耗而使南向窗成为得热构件。东向和北向的单层窗节能率随窗墙比增加而下降, 而雙层窗也随窗墙比的增加而略有增加。同时还应注意, 窗户成为得热或耗热构件, 还与建筑所在地区气象条件有关。有资料表明: 北京冬季使用双层钢窗可使室内的日辐射得热量大于窗的热耗损失量而成为得热构件, 而在长春, 既使采用双层窗也依然是耗热构件。
（2）附加物对窗节能效果的影响: 保温窗帘和保温板对减少夜间窗的热耗起着重要的作用。住宅的阳台在冬季对窗接受太阳辐射有一定的遮挡,遮挡的程度取决于阳台的挑出长度和朝向。南向阳台挑出长度大于0.5m 之后, 节能率是下降的, 而东向阳台的挑出长度则对节能率影响不大。
（3）不同气候区窗的设计: 进行窗的设计, 应根据地区的不同,选择层数不同的窗户构件, 使其在本地区尽可能成为得热构件。在窗墙比的选择上, 应区别不同的朝向。对南向窗户, 在选择合适层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗户面积, 充分利用太阳辐射热; 而对其他朝向的窗户, 应在满足居室采光环境质量要求的条件下适当减少开窗面积以降低热耗。
（4）改进窗户热工性能的措施: 有以下几方面,a. 加强窗户的气密性: 除了采用气密条, 提高外窗气密水平外, 还应提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量, 减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。b. 改善镶嵌部分的保温能力: 其主要方法是设法增加其空间层数和提高镶嵌材料对红外线的反射能力以改善其保温性能。c. 加强窗框部分的保温措施: 其主要方法是对窗框进行断热处理, 用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间, 加大窗框的热阻, 或利用空腹钢窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的。同时, 选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗。
建筑节能是节约能源、改善人民生活水平和工作条件、减轻环境污染、促进经济可持续发展的一项最直接、最廉价的根本措施, 也是深化经济体制改革的一项重要组成部分。不同时期, 从不同角度依据不同准则对节能进行研究, 充分利用我国有利的自然资源, 挖掘节能潜力, 减少能源流失。相信在不久的将来, 建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。
参考文献：
[1] 龙惟定.试论建筑节能的科学发展观[J]. 建筑科学. 2007(02)
[2] 彭小云.自然通风与建筑节能[J]. 工业建筑. 2007(03)
[3] 张军.建筑节能的技术措施及其效果跟踪[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2008(S1)