节能技术在建筑设计中的应用研究
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作者: 李文清
摘 要：在满足人们居住舒适的前提下合理的利用有效资源，提高资源的利用率，减少能源的浪费是当前居住建筑迫切解决的问题。本文结合实际，对建筑设计中的节能设计做了全面地分析，并且提出了节能设计的措施，希望可以对建筑节能设计提供参考。
关键词：建筑节能;太阳能;建筑围护结构;建筑设备
能源问题是当今世界各国普遍重视的问题，被公认为人类面临的四大生存问题之一。而在能源消耗中，作为人类活动基本场所的建筑，其使用过程中所消耗的能量，在社会总能耗中占有很大的比例：西方发达国家，建筑能耗占社会总能耗的30%一50%;我国建筑能耗目前已占社会总能耗的30%左右，并有逐步提高到35%的趋势。因此，显而易见，就节约能源而言，建筑节能无疑是节约能源最有效的方法之一。
一、太阳能利用
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是最丰富的可利用能源，可以说是“取之不尽，用之不竭”的。但如何合理利用太阳能，降低开发和转化的成本，是节能建筑中的重要任务。
1.太阳热水利用
太阳热水利用是成熟技术，将太阳热水器部件与住宅总体设计紧密结合，使其成为建筑的有机组成部分是太阳热水器今后的重要发展方向。为了让太阳热水器步入建筑行业，要研究太阳热水器与建筑外观相协调的总体方案（依据南方或北方、城镇或乡村、楼房或平房等不同情况），设计出与建筑结构相适应的各种太阳热水器产品（依据平屋顶、斜屋顶、阳台等不同条件）;发展太阳能热利用的一个重点方向就是太阳热水系统工程化。即在一个建筑上建筑实施前后，将所有太阳热水系统统一规划、设计、施工安装、管理。
2.太阳墙系统
太阳墙系统能够把被太阳加热的空气有组织地输送到室内，起到采暖和输送新风的双重作用，太阳墙加热系统比传统的玻璃太阳集热器有更高的效率。太阳墙系统原则上属于被动式太阳能采暖系统，由集热和气流输送两部分系统组成。集热系统包括垂直墙板、遮雨板和支撑框架，气流输送系统包括风机和管道。太阳墙板材覆于建筑外墙的外侧，形成的空腔与建筑内部通风系统的管道相连，管道中设置风机，用于抽取空腔内的空气。冬季，白天室外空气进入空腔，在流动过程中获得板材吸收的太阳辐射热，受热压作用上升，进入建筑物的通风系统，然后由管道分配输送到各层空间。板材底部不密封，保持了太阳墙内腔的干燥，同时起到排水作用。夜晚，墙体向外散失的热量被空腔内的空气吸收，在风扇运转的情况下被重新带回室内。这样既保持了新风量，又补充了热量，使墙体起到热交换器的作用。夏季，风扇停止运转，室外热空气可从太阳墙板底部及孔洞进入，从上部和周围的孔洞流出，热量不会进入室内，因此不需特别设置排气装置。
二、围护结构节能
建筑围护结构组成部件（屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施）的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。围护结构的耗热量要占建筑采暖热耗的1/3以上，通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传人室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。
1.重视建筑节能设计，减弱室外的热作用
围护结构外表面受到的日晒时数和太阳辐射强度，以水平面为最大，东西向其次，东南和西南又次之，南向较小，北向最小，因此必须重视建筑节能设计，正确选择房屋的朝向，防止日晒。在住宅体型设计时，注意用最少的围护结构面积形成满足功能要求的室内空问体积，外墙表面积越少越有利于建筑节能，平面应形状规整，尽量减少外围护结构面积，其意义在于减少不必要的墙体外表面积，避免热损失。在满足使用功能要求的前提下，平面形状设计为长条形，增加冬季直射室内的阳光，夏季减少太阳辐射。合理组织穿堂风，加强空气对流，创造夏季适宜的室内小气候，以达到使用便利、环境舒适的效果。
由于人们对各种房间使用要求及在室内活动情况不同，因而对各房间室内热环境的需求也各异，在设计中按照对热环境的需要而合理分区。把热环境要求较低的厨房、厕所、过厅等布置在北向，适当减少北窗开窗面积，而将居室布置的南向，充分利用太阳能，保持室内较高的温度。窗户对住宅热环境的影响相当大，它既是太阳辐射的得热部件，又是主要的失热部件，故合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。
2.加强外围护结构的隔热和散热
加强外围护结构的隔热和散热是对屋顶、外墙（特别是西墙）要进行隔热处理，根据地区气候特点、房屋使用性质等因素，合理选择导热系数小、蓄热性能大的外围护结构材料和构造形式;二是对外围护结构外表面，可铺设浅色、平滑、热反射系数大、辐射系数小的粉刷和饰面材料，以减少对太阳辐射热的吸收，降低室外综合温度，减少传进室内的热量，实现白天隔热好，夜间散热快。从外墙外侧进行保温，具有能够保护主体结构、减小结构内部温度应力、增强墙体防水性能、延长建筑物使用寿命、避免产生热桥、防止由此产生的热损失、在冷天室内墙面不致结露，即使需要改造，也不会干扰住户正常生活，比用内保温有较多的房屋使用面等优点。
3.采用屋顶节能技术
几十年来，我国建筑相当普遍地采用了平屋顶。这种屋顶不仅容易漏雨，而且保温隔热效能差，能源浪费严重，住在顶层房问的居民深受冬寒夏热之苦。为改善上述状况，许多地方采取了加厚保温隔热层、使用保温隔热性能较好的材料、设置架空屋面、施工时防止雨水侵入多孔保温材料等措施，取得了一定效果。近年来，参照国外经验，用挤塑聚苯乙烯（XPS）板做倒置屋面保温层，对屋面结构进行革新，效果良好，已在不少工程中得到应用。
三、建筑设备节能
提高终端用户用高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行，才能真正减少采暖、空调能耗。首先，根据建筑的特点和功能，设计高能效的暖通空调设备系统，例如热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等。然后，在使用中采用能源管理和监控系统监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。如欧洲国家通过传感器测量周边环境的温、湿度和日照强度，然后基于建筑动态模型预测采暖和空调负荷，控制暖通空调系统的运行。在其它家电产品和办公设备方面，应尽量使用节能认证的产品。
1.提高总的能源利用效率
从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源损失很大。因此，应从全过程（包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用）进行评价，才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的能耗设备（如空调、热水器、洗衣机等）应选用能源效率高的能源供应。例如，作为燃料，天然气比电能的总能源效率更高。采用第二代能源系统，可充分利用不同品位热能，最大限度地提高能源利用效率（如热电联）。
2.室内综合热量的利用
基于总线的住宅热力系统的设计思想是将家庭所有的热力设备组成一个完整的热力系统。天晴时由太阳热水器供应热水;天阴时用热泵供应热水;不用热水时用太阳热水器产生的热水作为热泵的低温热源为室内供热。一个变频压缩机同时拖动空调等热力设备，压缩机起到一个冷热分离器的作用，冷热源互为利用，热力损失减少到最低程度，大大提高了热效率。
结语
综上所述，建筑节能直接关系到国家资源战略、可持续发展和环境保护，是建筑业一项重要、紧迫而又艰苦的任务，值得全社会重视。
参考文献：
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[2]罗振涛，霍志臣.太阳能热利用工程化的发展方向[J].太阳能建筑，姗5，（4）：34―36.
[3]方建邦.建筑节能与采暖系统改造研究[J].江苏建筑，2003，（1）：38―4;0.
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