摘　要：从建筑设计和细部构造设计两方面探讨建筑节能设计的技术措施，分析了节能建筑的施工要求。

关键词：建筑节能　技术措施　体形系数　窗墙比　玻璃幕墙　建筑设计

Discussion on Technical Measures of Building Energy-saving Design

Abstract：The technical measures of building energy-saving design are discussed from two aspects of architecture design and detail structure design．The construction requirements of an energy-saving building are analyzed．

Key words：building energy-saving；technical measures：shape coefficient；window-to-wall ratio；glass curtain wall；architecture design

1　节能建筑设计

建筑节能设计就是从分析地区的气候条件出发，将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合的一种建筑设计方法。即在冬季最大限度地利用自然能来取暖，多获得热量和减少热损失；夏季最大限度地减少得热和利用自然能来降温冷却。

1.1　从建筑设计方面进行节能设计

从建筑设计入手，综合分析地区气候特征，充分利用有利的气候条件和防御不利气候因素影响。地区气候特征包括太阳辐射强度、最热(冷)月平均气温及空气湿度、夏(冬)季主导风向与平均风压、雨雪量等要素。这些要素是节能设计需要注意的气候条件。此外，还需注意区域的微环境，如地形条件、地表环境、地表土壤和植被等。只有这样，才能权衡利弊、趋利避害，统筹利用气候因素。

①合理进行群体规划布局

设计中要充分考虑利用夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖)，综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素，合理安排群体布局和建筑朝向。如南京属典型的夏热冬冷地区，又具有大陆性气候特征，夏季炎热多东南风，冬季寒冷多西北风。在进行小区群体布局时，一般将小体量的低层、独立式住宅布置在南面，大体量的高层住宅布置在北面，可以最大限度地在夏季利用自然通风和在冬季阻挡不利的西北风。

②合理控制体形系数

体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。即单位建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高。因此，在进行节能设计时，建筑平面外形不宜凹凸太多，避免因凹凸太多而增大体形系数。在所有几何形体中，球面体体形系数最小，同等条件下能耗最低。如合肥大剧院就采用近似球面体外形，体形系数小而相对节能。

③合理控制窗墙比^[1]

窗墙比是指建筑外窗总面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗好，尽管外窗面积比外墙面积小得多，但通过外窗的得失热量却占通过外围护结构得失热量的40％左右，因此需根据不同地区气候特征合理控制窗墙比。如在炎热干燥的新疆，白天太阳辐射强度大，夜间温度低，则窗墙比小可以减少白天透过窗户的太阳辐射热和夜间室内热量的散失，同时保持室内空气的湿润。在南京地区，建筑的窗墙比则较大，夏季利用较大的南向窗户进行自然通风，冬季则可以获得较多的太阳辐射热。

1.2　从细部构造设计方面进行节能设计

①外墙体的隔热保温与遮阳

目前，我国正提倡采用新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术，外墙体保温的优点是建筑室内温度受室外温度波动影响小，有利于主体结构保护和避免热(冷)桥的产生。常用的建筑外墙保温材料有保温砂浆、聚苯板、聚氨酯。其中，保温砂浆和聚苯板市场占有率较高，但保温性能较差。聚氨脂保温性能较好，但传统的聚氨酯硬泡板材不适用于复杂立面墙体保温。市场上新出现的聚氨酯现场发泡喷涂保温材料，具有良好的保温性和憎水性，方便施工，适用于各种复杂外墙体保温和无接缝施工。外墙体遮阳主要用于热工性能要求更高的墙面，在保温层外侧设计钢结构支撑体系，干挂板材，可以遮挡夏季阳光直接辐射墙体，同时内侧流动的空气能迅速带走热量，起到很好的遮阳隔热效果。

②玻璃门窗的隔热保温与遮阳

外墙玻璃门窗是阻挡夏季太阳辐射热进入室内和冬季室内热量散失的最薄弱环节，其能耗是同面积墙体的4倍、屋顶的5倍，对建筑能耗影响较大。除控制窗墙比外，需提高玻璃门窗的热工性能：一是设计时选用单层或多层中空或低辐射玻璃(如Low-E镀膜玻璃)和经热断桥处理的门窗型材，同时加强窗墙间、框扇间的缝隙气密性设计；二是增加外墙玻璃门窗遮阳设计，防止夏季太阳辐射热透过玻璃门窗直接进入室内而耗能。

遮阳由于位置和方式不同，主要分为水平式外遮阳、垂直式外遮阳、活动内遮阳3种形式。水平式外遮阳适用于接近南向外窗，遮挡高度角较大、从窗口上方射过来的阳光。垂直式外遮阳适用于东北向、西北向外窗，遮挡高度角较小、从窗口两侧斜射过来的阳光。为避免传统固定式遮阳在采光、自然通风、视野等方面的缺陷，水平式外遮阳和垂直式外遮阳形式在节能建筑中多采用活动百叶遮阳，可根据光线变化自动调节百页角度，不影响采光和通风。活动内遮阳主要采用遮阳卷帘和遮阳百页等，比外遮阳更灵活，更便于用户根据季节和天气变化调节使用。但内遮阳有较大的缺点：只有部分热量被反射出窗外，其余热量留在室内而增大了空调制冷能耗^[2]。

③可呼吸玻璃幕墙

可呼吸玻璃幕墙一般由双层玻璃幕墙构成(外层通常为单层玻璃，内层为绝热的双层玻璃)，在双层幕墙间形成一定厚度的空气夹层，并配有可调节的百页。在冬季，双层幕墙间的空气夹层形成一个利用太阳能的玻璃温室，有利于建筑的保温采暖；在夏季，则利用热压通风和百页遮阳达到降温的目的。

④屋面隔热保温与遮阳

在夏季，屋面日照时间长，太阳辐射强度大，屋顶外表面温度最高达到60～80℃，顶层室内温度受其影响会提高2～4℃。在冬季，屋顶对外散失热量，又增加了室内的空调热负荷。屋面隔热保温除采用倒置式设计外，蓄水屋面和种植屋面越来越引起人们的关注。蓄水屋面就是利用屋面蓄水层蒸发带走太阳辐射热(蓄水层深度一般保持在200mm为宜)，从而有效地减少屋面的传热量和降低屋顶内表面温度(可比一般屋面低2～4℃)，具有明显的隔热效果。种植屋面足一种生态节能型屋面，不仅能够提高屋面的隔热保温性能，还能增加城市绿地面积，改善城市气候环境。实验数据表明，种植屋面使屋顶外表面最高温度下降32.4℃，内表面最高温度下降2.0℃，具有较好的隔热保温性能。

屋面遮阳主要采用遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘板等，有效遮挡太阳直接辐射屋面，同时也能结合立面造型，创造出有性格的建筑形象。印度建筑师柯里亚就善于利用屋面遮阳构架丰富建筑物形体，同时对屋面有良好的遮阳作用。

⑤自然通风

风压与热压是实现自然通风的两种手段，二者互为补充、密不可分。风压通风是利用建筑的迎风面与具有良好外部风环境的地区，选择有利通风的建筑朝向，控制建筑进深，引导自然通风等，可实现良好的风压通风效果。柯里亚设计的干城章嘉公寓楼，建筑的外围护结构东西向打开，引导东西向的海风形成穿堂风，是利用风压解决夏季通风散热的典型例子。热压通风(即烟囱效应)是利用热空气上升，从建筑上部排风口排出污浊的热空气，从建筑底部吸入新鲜的冷空气，实现建筑内部的自然通风。一般在外部风环境不良的地区或进深较大的建筑，多利用热压或热压、风压兼用，实现自然通风。在设计中，可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空间(如楼梯间、中庭)，结合拔风井、风塔等构造，创造出满足热压式自然通凤进出风口的高差^[3]。

2　节能建筑的施工要求

一般来说，节能建筑主要从外墙、屋面、门窗等方面增大围护结构的热阻和加强密闭性，达到降低建筑物能耗的目的。施工单位的项目经理和技术负责人应根据节能建筑设计施工图和节能设计专篇，结合其特殊性，制定施工方案，设立有效的质量控制点，严格按操作程序施工，保证施工周期，加强施工操作人员的岗前培训和施工技术交底工作。

3　结语

建筑节能是建筑可持续发展的重要研究课题。在我国现阶段，主要以使用与经济发展水平相适应的节能技术为主，切不可为片面追求低能耗目标而不顾经济成本。同时注重太阳能、风能、地热能等可再生自然能技术的研究和开发，降低可再生能源的利用成本，逐步从大城市和经济比较发达地区向全国推广应用，实现我国建筑节能既定目标。

参考文献：

[1]王兰，王云山，高玲．外窗对寒冷地区居住建筑节能的影响[J]．煤气与热力，2009，29(12)：A11-Al3．

[2]宋德萱．节能建筑设计与技术[M]．上海：同济大学出版社，2003：78-80．

[3]付祥钊．夏热冬冷地区建筑节能技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2002：156-157．

本文作者：刘姗姗  赵乐陶  白志强

作者单位：中交煤气热力研究设计院有限公司