摘 要：我国人口众多，随着经济的发展能源消耗日渐频繁，土木工程规模的扩大，使建筑能耗成为人们关注的重点，建筑节能迫在眉睫。基于此，本文以建筑物单体节能设计作为研究对象，分析建筑能耗的制约因素，分别从微气候、建筑物单体、照明系统、清洁能源等角度阐述建筑物单体的节能设计。
关键词：建筑物单体;节能设计;建筑能耗
1 引言
二十一世纪以来，人们面临着人口、环境与资源问题，其中资源问题以能源为首要问题，作为世界第三大能源消耗国，节约能源的同时还需要开发新能源。我国建筑工程发展态势良好，建筑能耗日益增加，为了使其不制约经济的发展，建筑物单体的节能设计尤为关键，应用先进的技术与清洁能源已经成为建筑节能的重要措施。
2 建筑能耗的制约因素
人们常说的建筑能耗，是指建筑外围护结构传递的热量与室内热量、系统能耗的热量和。建筑物单体属于一个较为复杂的整体，在使用的过程中失去热量与得到热量的比例经常变化。探究建筑物单体节能设计之前，需要分析其制约因素，具体如下：
（1）外部条件。建筑物外部环境会影响到建筑物单体的能耗情况，我国地大物博，各地气候差异较大，无论是温度还是湿度都会影响建筑物的能耗，风速与日照时间也会使外部环境制约建筑物单体的能源消耗。
（2）建筑构造。不同的建筑物有着不同的围护结构设计，能耗也会有所不同，墙体的厚度、使用的材料、通风情况与气密情况都会影响建筑能耗，这些因素都要考虑其中，人们会通过建筑物单体的节能设计改善这些问题。
（3）室内条件。人们居住在室内，无论是工作还是生活，都会以舒适的空间为目的，通过调整建筑物单体设计方式，可以减缓外部环境对室内环境的影响[1]。
3 建筑物单体节能设计的有效途径
3.1 改善微气候
不管是什么形式的单体建筑物，都需要与周围环境交换能量。降低进入单体建筑物的热量需要改善其周围环境的微气候，可以从以下几方面入手。
3.1.1 通风
在我国，大部分地区都是东南季风和西南季风，这两种季风都是夏季主导风向。为了迎合这种通风条件，单体建筑物的朝向也应朝着夏季主导风向，当建筑物成排布置的时候，建议将单体建筑物与夏季主导风向之间呈30度角，建筑物群中各单体建筑物前后错位布置，或者前低后高、前短后长等布局方式可以让建筑物群内形成对流风，提高建筑物的通风条件。除此之外，也可以敞开单体建筑物楼梯间，或者将建筑物底层架空，能够有效起到后排建筑物通风的作用。要求设计师要遵循因地制宜的原则，科学利用山谷风和水陆风等自然形成的风改善单体建筑物周围的微气候。
3.1.2 绿化与水体
研究人员曾经在夏天阳光下对不同地面的地表温度进行检测。人们选择了混凝土、花岗石、沙地、草地、泥地作为研究对象，通过对这几种地面类型的地表温度观察，分析其阳光反射率。研究结果具体如下：混凝土地面在夏日期间地表平均温度为41.5摄氏度，反射率为20.5%;花岗石地面地表平均温度为39摄氏度，反射率为28.5%;沙地地表平均温度为37.5摄氏度，反射率为14.5%;泥地地表平均温度为37摄氏度，反射率为21.5%;草地地表平均温度为35摄氏度，反射率为24%。通过结果可以分析，单体建筑物周围的绿化可以有效降低地表温度，设计建筑物周围环境设施的时候如果用水体或者喷泉，还能够进一步改善四周的微气候。因此，建议增加建筑物周围的绿化面积和水体面积，将其作为改善单体建筑物环境气候与节能的有效方式。
3.2 改善建筑物单体的整体构造
3.2.1 科学选择朝向与体型
对单体建筑物展开节能设计的时候，可以为建筑物选择有利的朝向与体型。选择朝向的时候要考虑到节能意义，建议为建筑物选择南北朝向，因为东西朝向会有东晒西晒，会对室内温度造成影响。建筑物体型系数指的是外表面积与体积的比值，如果建筑物体型系数大，说明该建筑物的外表面积大，外部围护结构传热就会更多。建议将单体建筑物的体型系数控制在0.35左右，可以有效起到节能的作用。部分高级建筑为了满足其美观的要求，设计时不得不使用超过0.35的体型系数，建议通过增加外墙热阻的方式，减少外部围护结构传热对建筑物造成能耗影响。
3.2.2 合理确定窗墙比
建筑物设计中，窗墙比指的是建筑物窗户面积和外墙总面积的比值。如果窗户的面积大，夏季日照时间长，射入室内的热量就会更多，室内温度比较高，人们为了舒适感需要使用空调设备，因此室内空调冷负荷也会增加。冬季的时候，窗户面积大，虽然进入室内的阳光较多，可以缓解供暖压力，但是窗户温差传热损失更高，窗户面积大但耗能多，也会比墙体的传热损失高一些。因此，建议减少单体建筑物的窗户面积，也可以一项重要的节能设计措施。
3.2.3 应用特种玻璃
单体建筑物设计中，使用特种玻璃可以降低室内的热量。例如吸热玻璃、遮光玻璃以及反射玻璃，都能减少23%、70%以及30%的日射得热。除此之外，节能多屏玻璃也可以应用于单体建筑物节能设计中，具体功能如下：
（1）室内保温效果。冬季可阻隔室内热量向外传递，节约采暖能耗50%以上，节能效果十分显著，提高室内温度3-5℃。
（2）降噪音效果。5mm白玻加多屏后，人耳感受的噪音降低一半以上，可明显抑制噪音，针对低频噪音效果格外突出。
（3）安全防盗功能。玻璃受外力冲击时会破碎，抗冲击能力是普通玻璃的十倍。
（4）防紫外线功能。特种玻璃对紫外线隔绝95%以上，有效对人体起到保护作用，同时可避免家具、字画老化的危害。
（5）室内隔热功能。夏季可阻挡室外热量向室内传递，节省空调能耗50%以上，降低室内温度在3℃-5℃左右。
3.2.4 改进外围护结构性能
通过改善建筑物外围护结构防热与隔热性能可以有效实现节能效果。建议使用导热系数比较小的材料，或者使用浅色外墙表面可以有效提高外围护结构防热性能。还可以使用植被屋顶或者蓄水屋顶提高屋顶的隔热性。
3.3 绿色照明
人们研究建筑物内各类设施耗费能源情况，发现空调耗费的能源与照明系统耗费的能源最高，人们除了需要重视空调节能设计以外，还需要采用绿色照明系统降低能耗。设计单体建筑物照明系统的时候，建议改善用电设施的功率因数，选择高效率节能灯具，将传统的钨丝灯改为荧光灯，或者采用局部照明方式，降低环境整体照明光度，避免室内长时间照明，从而降低照明系统产生的能耗。
3.4 利用太陽能清洁能源
我国有十分丰富的太阳能资源，大多数地区年平均日辐射量在每平方米96千瓦时以上，三分之二以上地区的年日照大于2000小时，太阳能储量相当于每年17万亿吨标准煤。可以进一步推广太阳能集热系统，为建筑物带来清洁型能源。太阳能可以制冷，也可以制热，人们利用太阳能可以推动机械设备运行，在推动制冷系统实现制冷功能。被动式太阳能建筑是指不采用特殊的机械设备而是利用辐射、对流和传导使热能自然流经建筑物，并通过建筑本身控制热能的流向，从而得到采暖或制冷的效果。日间，阳光从窗户直射入房间，楼板、墙体等均作为吸热体和储热体，当室温低于这些储热物质时，它们便以辐射的形式散热。虽然这样做单体建筑物室温存在波动情况，但是想要降低室内的温度波动，楼板与墙体应选择较大热情性的混凝土材料。
4 总结
总而言之，作为能源消耗大国，推进建筑施工节能设计尤为关键，建筑节能属于一项复杂的系统性工程，直接关系到社会经济的可持续发展。人们只有提高节能意识，充分认识到建筑设计师对建筑物节能设计的重要性，才能贯穿节能措施，缓解能源危机，实现资源的长效利用。
参考文献：
[1] 苗馨馨.酒泉高校教学建筑节能设计策略研究[D].兰州理工大学，2018.
