建筑节能设计综述
学生：*** 班级：建筑工程学院 ***级土木工程*班 指导教师：***、***
摘要：目前，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高耗能建筑。预计到2020年底，全国房屋建筑面积将新增280多亿平方米。如此大规模的建筑量，带来的巨大建筑能耗更不容忽视。建筑能耗过高相当一部分的原因是由于设计方案存在问题，如大面积的采用玻璃幕墙、不合理的空调系统、低效率的能源转换系统、不合理的结构系统及建筑选材等等，由此给这些建筑的节能运行和节能改造带来了极大的困难。本文综合了通过收集近年节能方面的部分文献，简要分析了国内外节能的现状，并对建筑节能方法作出了综合分析、归纳整理。
关键词 节能 现状 对策 绿色 可持续
随着经济发展与人民生活水平提高，建筑能耗在国家总能耗中已占据越来越重要的地位。我国建筑总能耗占社会终端能耗的比例也已达到20.7%，且随着生活质量的改善还将呈增长态势，因此降低建筑能耗是节能工作中最重要的任务之一。
1 国内外建筑节能现状
1.1 国外（美国）建筑节能现状
美国政府进行建筑节能的手段主要是制定行业和产品标准、开发和推荐能源新技术等。10余年间，美国共出台了10多个政策或计划来推动节能。2003年出台的《能源部能源战略计划》更是把“提高能源利用率”上升到“能源安全战略”的高度。
为鼓励使用节能设备和购买节能建筑，美国对新建节能建筑实施减税政策，凡在IECC标准基础上节能30%以上和50%以上的新建建筑，每套房可以分别减免税1000美元和2000美元；美国各州政府还根据当地的实际情况，分别制定了地方节能产品税收减免政策。
美国能源部提出“建筑技术计划”，对房屋建筑的供暖、供冷热源、输送渠道及实现方式都考虑比较完善。能源部还支持美国绿色建筑协会推行以节能为主旨的《绿色建筑评估体系》，目前是世界各国建筑环保评估标准中最完善、最有影响力的。美国环保局的“能源之星”计划，还对有利于节能的建筑材料授予“能源之星”标准。 [1]
1.2 我国建筑节能现状
目前，我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，工业的增长、城镇化进程的加快、居民消费结构的升级，使得我们对能源、经济资源的要求更加迫切。而在建筑领域，我国建筑能耗占全社会商品能耗的比例已经由1978年的10%上升到目前的30%，单位建筑面积能耗是发达国家的2 倍~3倍，超过所有发达国家的总和，已经成为世界第二大能源消耗国。
目前，建筑节能已作为一项重要工作在开展，建设部也相继出台和修订了建筑节能的一系列法规和标准，比如《 民用建筑节能管理规定》、《 民用建筑节能设计标准》、《 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《 公共建筑节能设计标准》等，这都将对我国建筑节能事业产生积极而深远的影响。
2 建筑节能
2.1 我国建筑节能设计发展缓慢的原因
多年来， 我国开展了相当规模的建筑节能工作， 主要采取先易后难、先城市后农村、先新建后改建、先住宅后公建、从北向南逐步推进的策略。但是到目前为止， 建筑节能仍然停留在试点、示范的层面上， 尚未扩大到整体， 究其原因主要有以下几个方面：[2]
1 建筑节能开发建设成本高（ 按新的建筑节能设计标准测算， 大体上每平方米建筑面积成本要增加 １００ 元）；
2 开发商追求的是以最小的投资换取最大的空间利益；
3 建筑设计从围护的结构、 设计的角度、施工的角度、计算达到的系数等要比一般普通建筑复杂；
4 政府考虑的是 ＧＤＰ 在全国所占的位置， 对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足；
5 建筑节能的建筑材料、工艺技术还没有形成体系；
6 国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴；
7 国家及地方缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策， 建筑节能缺乏必要的资金支持。
2.2 促进建筑节能的对策
2.2.1 从规划入手,推进全过程建筑节能
建筑节能首先要从集约型的城市化模式做起。事后的节能改造做得再好 ,也赶不上科学规划建设来得好。城市布局、功能分区和建筑物一旦成形 ,能源消费总体水平也就大致确定。这就需要以资源节约和环境友好为原则 ,进行城市土地利用规划 ,形成科学合理的城市布局。要大力推广节能省地型建筑 ,从规划和设计入手 ,降低建筑物的能源消耗水平。如合理控制总体建筑规模 ,避免盲目追求大房子、尽量使用自然光 ,减少“黑 ”房间、走廊等。应强制推行商品住宅的装修一次到位 ,迅速提高商品住宅中精装修产品所占的比重 ,尽快使毛坯房这一已成“中国特色 ”的住宅产品形式销声匿迹。[3]
在建筑规划阶段 ,要慎重考虑建筑选址、建筑布局、建筑体型、间距、朝向、季风风向、水面和绿化配置等因素对建筑节能的影响 ,改善热环境。在规划[4](设计中 ,分析形成气候的决定因素 辐射因素、大)气因素、环境因素、地理因素 的利弊 ,从改善城市环境和区域环境出发 ,根据不同地区的地形及小气候 ,合理布置建筑群 ,尽量避免不利因素的影响。另外还要考虑对太阳能、季风风向、地形等自然因素的利用 ,以达到节能之目的。[5]
2.2.2 建筑节能的三个途径[6]
1 增强外围护结构的保温性能和采光效果 ,以此来减少冷气、热量和照明电能的消耗。
2 采用科学的控制手段 ,根据需要供给建筑的冷、热和用电 ,避免不必要的消耗。
3 使用自然能量,如风能、太阳能及地冷、地热等,达到减少传统能源的消耗。
2.3 建筑节能设计
2.3.1优化维护结构的墙体设计
推广建筑节能, 主要是要提高建筑围护结构(包括墙、门窗、屋顶等)的保温性能[9]。
在满足作为建筑的基本组成部分的要求之外，通过对屋顶、楼板、墙体、门窗等进一步的设计，以满足建筑在创造舒适的室内环境的同时符合建筑的节能要求。例如屋顶中庭的采光顶中，采用双层玻璃形成“呼吸外壁”，使之既能采光，又能导入自然风，降低环境因素的影响；在建 筑外墙设计中可采用蓄热墙、夹心墙、捕风墙、光电复合墙等设 计，减少耗能，利用环境；在楼板层的设计中，可利用楼板的结构 空问和吊顶空间将循环水管布置其中，夏天可用冷水降低室温， 冬天可用热水取暖 ；还可将吊顶设计成折线形，可利用其反光的原理充分利用太阳光。
2.3.2减少窗墙比
窗大小与空调负荷关系甚大 ,窗墙比宜适当控制。在窗墙比的选择上 ,应区别不同的朝向。对南向窗 ,在选择合适玻璃层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗面积 ,充分利用太阳辐射热;而对其他朝向的窗,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。[5]
2.3.3屋顶节能
由于太阳辐射强烈引起顶层房间过热 ,是一个十分普遍的问题 ,必须认真对待。应加强隔热层 ,可以设架空通风层 ,还可设倒置式屋面;采用种植隔热[5]屋顶 ,改善生态环境;另外还可采用坡屋顶 ,利用阁楼通风散热。
2.3.4 建筑朝向
朝向对能耗的影响也是较大的, 正东向或正西向的房屋同正南的房屋相比, 全年综合耗电量大约增加20%。在住宅设计中, 坐北朝南似乎已成为一种定律, 户户朝南又是房产商的招牌售房口号, 但这种做法不一定与当地的太阳入射角和主导风向存在因果关系, 理想的日照方向有时恰恰是最不利的通风方向。
朝向选择需要考虑的因素有: （1） 冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内, 炎热季节尽量减少太阳直射室内和外墙面;（2）夏季有良好的通风, 冬季避免冷风吹袭。由于冬夏季太阳入射角的差别和朝夕日照阴影的变化, 我们应利用合理的朝向, 使建筑在夏季尽量避开南向烈日的炙烤, 而冬季争取尽可能多的温暖阳光, 使建筑获得冬暖夏凉的宜人室内环境。[7]
3 大力发展绿色建筑
绿色建筑无疑代表着未来发展的方向，然而，各国，尤其是发展中国家在推广方面还是遇到了种种困难，除了技术、资金等条件的限制，一个很重要的原因是人们对其优点，以及投入和回报认识不足。
绿色建筑最直观的好处是节约能源及环保。它在设计时就结合当地的地理环境，充分利用地热、太阳能、风能，考虑到节水、节电，以及节约其他能源，使建筑能耗降到最低。和传统建筑相比，绿色建筑的耗能可以降低70%—75%，最好的能够降低80。节约能耗本身就大大减轻了环境压力，在此基础上，绿色建筑强调从原材料的开采、加工、运输一直到使用，直至建筑物的废弃、拆除的全过程，都要对环境负责，避免对环境造成损害。
节能、节水等指标容易测算，也很直观明白，但绿色建筑的优点绝不止于此，它还强调为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。由于绿色建筑更多地利用自然光、自然通风，室内空气质量大为改善，使工作和学习效率提高，人们也较少生病。美国一个研究小组对3个城市进行调查后发现，学生们在较多利用自然光的教室里上课，成绩比那些在采光较差的教室里上课的学生提高20％。美国劳伦斯·伯克里国家实验室的研究发现，搬到绿色厂房后，工人的产出率上升了7％更加惊人的是，这家实验室还指出，如果全部改为绿色建筑，美国商业每年会因员工少生病而挽回580亿美元，同时，由于空气质量改善，员工表现更佳，每年还可以增加两千亿美元的收入绿色建筑。[8]
除此之外，绿色建筑在维护、市场信任度、法规成本等方面都具有优越性。可以说，绿色建筑是环境、健康和资金等多方面的共赢。
4 发展可持续建筑
可持续发展是既满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。而可持续建筑是人类社会实现可持续发展的重要一环。可持续建筑与一般建筑不同,更强调以下几个方面:
1可持续建筑的内部空间与外部环境之间应该采取有效连通的方式,并根据气候变化进行自适应调节。
2可持续建筑一方面积极推行本地材料的使用,节省建筑材料运输过程中的能耗;另一方面尊重地方历史文化传统,有助于汲取先人与大自然和谐共处的智慧,使得建筑随着气候、资源和地区文化的差异而重新呈现不同的风貌。
3可持续建筑是一种全面资源节约型的建筑,最大限度地减少不可再生的能源、土地、水和材料的消耗,产生最小的直接环境负荷(即温室气体排放、空气污染、污水、固体废物及对周边的影响),产生长期的经济效益。
4 同一般建筑相比,除了采取节能设计,可持续建筑还重视自身产生和利用可再生能源,在满足低能耗要求的基础上,甚至有可能做到“零能耗”(广泛利用太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源和“零排放”。
5 可持续建筑的目的是在建筑的全寿命周期内,为人类提供健康、适用和高效的使用空间,最终实现与自然的和谐共存。
5 结语
我国正面临大规模建筑现代化，同时要走可持续发展的道路，推广适合我国国情的、带有先进性的节能建筑。我国的建筑节能有着巨大的潜力，前景是光明的，只要我们认真扎实地做好各个技能环节的工作，就可以有效地降低建筑耗能量，为中国的建筑业、能源业做出贡献。
参考文献
[1] Shelley. 国外建筑绵绵观[J].电脑知识与技术（学术交流）, 2006（30）
[2] 我国建筑节能发展的探讨[J].建筑节能, 2007.4.9
[3] 周宏春. 促进建筑节能的对策建议[J].决策咨询通讯,2007（01）
[4] 孙亚飞 卜迎春. 试论建筑节能设计 [J ]. 盐城工学院学报,1998. 11（3）:45 - 47
[5] 宋江渝.米延华. 建筑节能设计探讨[J].浙江建筑,2006（06）
[6] 张晓健. 建筑节能设计的要点浅析[J].天津建设科技,2003（01）
[7] 孙湧 玉海龙. 浅谈建筑节能设计[J].科技信息,2005（02）
[8] 赖明. 大力发展节能与绿色建筑[J].建设科技, 2005（05）
[9] 贠英伟 吴香国 范丰丽 我国建筑节能的现状分析及对策[J].重庆科技学院学报.2006（01）
