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簡(jiǎn)介：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,能源短缺已不容忽視，節(jié)約能源已受到世界性的普遍關(guān)注,在我國(guó)亦不例外。目前，全世界有近30？能源消耗在建筑物上，長(zhǎng)此以往，將嚴(yán)重影響世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，能源問題將成為本世紀(jì)的熱門話題，我們必須從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，使建筑盡可能少地消耗不可再生資源，降低對(duì)外界環(huán)境的污染，并為使用者提供健康、舒適、與自然和諧的工作及生活空間。

關(guān)鍵字：建筑設(shè)計(jì)節(jié)能

一、國(guó)外節(jié)能已成風(fēng)尚

1.資源回收利用

美國(guó)一家大學(xué)曾設(shè)計(jì)建造了一種四居室的生態(tài)房。它的熱能來源于人工散熱、陽光及使用家電設(shè)備所產(chǎn)生的熱量;用電依靠風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池;用水是從屋檐流下來經(jīng)過處理的雨水;糞便和污水則流入一個(gè)堆肥坑里,經(jīng)發(fā)酵后供花園施肥用。美國(guó)一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋，墻壁是用回收的輪胎和鋁合金廢料建造的;屋架所用的大部分鋼料是從建筑工地上回收來的;所用的板材為鋸末和碎木料加上20%的聚乙烯制成;而舊報(bào)紙、紙板箱則成了屋面的主要原料，并作為墻面的絕緣體。美國(guó)國(guó)立資源保護(hù)委員會(huì)總部則是以廢舊回收物品的再生材料為主要材料建筑的綠色辦公室。它的墻壁由麥秸稈壓制并經(jīng)過高科技加工而成,地板由廢玻璃制成,辦公桌由廢舊報(bào)紙與黃豆渣制成。另外,它還設(shè)有很大的窗戶,這樣辦公室內(nèi)非常明亮,從而可節(jié)約電力30%。日本1997年建成了一棟實(shí)驗(yàn)型“健康住宅”。除了整個(gè)住宅盡可能選對(duì)人體無害的建筑材料外,墻體還被設(shè)計(jì)成雙重結(jié)構(gòu),每個(gè)房間建有通風(fēng)口,整個(gè)房屋系統(tǒng)的空氣采用全熱交換器和除濕機(jī)進(jìn)行循環(huán)。全熱交換器能夠有效地回收熱量并加以再次利用,其過濾器可有效地收集空氣中細(xì)小的塵埃,從而能夠抑制霉菌等過敏生物繁殖。這種資源的回收利用，不僅變廢為寶，而且減少了環(huán)境污源，節(jié)約了能源。

2.新能源開發(fā)利用

德國(guó)建筑師塞多·特霍爾斯建造了一座能跟蹤陽光的太陽房屋。房屋被安裝在一個(gè)圓盤底座上,由一個(gè)小型太陽能電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一組齒輪。房屋底座在環(huán)形軌道上以每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)3cm的速度隨太陽旋轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽落山以后,該房屋便反向轉(zhuǎn)動(dòng),回到起點(diǎn)位置。它跟蹤太陽所消耗的電力僅為房屋太陽能發(fā)電功率的1%,而所吸收的太陽能則相當(dāng)于一般不能轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽能房屋的2倍。德國(guó)還有一個(gè)零能量住房,所需能量100%靠太陽能。零能量住房向南開放的平面被設(shè)計(jì)成扇形平面,可以獲得很高的太陽能輻射能。墻面采用儲(chǔ)熱能力較好的灰沙磚、隔熱材料和裝飾材料,陽光透過保溫材料,熱量在灰沙磚墻中存儲(chǔ)起來。房屋白天通過窗戶由太陽來加熱,夜間則通過隔熱材料和灰沙磚墻來加熱。

3.紙建筑

用紙做結(jié)構(gòu)材料不僅可以減小建筑物的重量，加快施工速度，降低成本;而且建筑物拆除后，紙可以重復(fù)利用，對(duì)節(jié)約資源、環(huán)境保護(hù)亦有好處。世界上目前已有一些用紙結(jié)構(gòu)建造的臨時(shí)性和半臨時(shí)性的建筑。位于瑞士某地的紙塔是輕型建筑中一個(gè)有意義的例子，該紙塔外徑13m，高33m，1992年建成，已成為瑞士當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性建筑物。整個(gè)塔所用的材料紙板占79.26%，木材占20.22%，鋼材占0.52%。為建筑使用可降解性材料開辟了一條“綠色”通道，因此，它們被人們譽(yù)為“綠色建筑”典范。2000年世博會(huì)，日本館是一座世博會(huì)期間使用的臨時(shí)性紙建筑，會(huì)后其大部分材料可以回收利用。它以材料和結(jié)構(gòu)的特性為主題，關(guān)注資源和環(huán)保問題。它采用回收加工的紙建成拱筒形的結(jié)構(gòu)，由12.5cm粗的紙管網(wǎng)狀交叉而成，弧形屋面和墻身材料也是織物和紙膜。該館長(zhǎng)72m，寬32m，最高處達(dá)15.5m，面積3600m2。白天，自然光經(jīng)過半透明紙窗的過濾構(gòu)成柔和、宜人的室內(nèi)光環(huán)境;夜晚，紙窗又是神奇光影的“屏幕”。在世博會(huì)展館里，自然光透過防水的織物和紙膜構(gòu)成的屋頂照射到室內(nèi)，造成一片富有日本風(fēng)情的空間環(huán)境。日本館反映了日本人普遍具有的生態(tài)與環(huán)境意識(shí)，這種紙品構(gòu)筑物的意義不僅僅在于環(huán)保、節(jié)能，更重要的是為解決人類居住問題提供了一條快捷的途徑。

二、中國(guó)建筑能耗基本情況

我國(guó)的建筑能耗量約占全國(guó)總用能量的1/4，居耗能首位。近年來我國(guó)建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，需要大量的建造和運(yùn)行使用能源，尤其是建筑的采暖和空調(diào)耗能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1994年全國(guó)僅住宅建筑能耗在基本上不供熱水的情況下為1.54×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，占當(dāng)年全社會(huì)能源消耗總量12.27×109t標(biāo)準(zhǔn)煤的12.6%。目前每年城鎮(zhèn)建筑僅采暖一項(xiàng)需要耗能1.3×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的11.5%左右，占采暖區(qū)全社會(huì)能源消費(fèi)的20%以上，在一些嚴(yán)寒地區(qū)，城鎮(zhèn)建筑能耗高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)能源消費(fèi)的50%左右[1]。與此同時(shí)，由于建筑供暖燃用大量煤炭等礦物能源，使周圍的自然與生態(tài)環(huán)境不斷惡化。在能源的利用過程中，化石類燃料燃燒時(shí)排放到大氣的污染物中，99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉塵和43%的碳化氫是化石類燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的，其中煤燃燒產(chǎn)生的占大多數(shù)。燃煤產(chǎn)生的大氣污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%，CO2占71%，煙塵占60%[2]。由于我國(guó)是主要以煤而不是以油、氣等優(yōu)質(zhì)能源作為主要能源消耗的國(guó)家，每年由于燃燒礦物燃料向地球大氣排放的二氧化碳僅次于美國(guó)居世界第二，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)將取代美國(guó)成為世界二氧化碳排放第一大國(guó)。因此，中國(guó)對(duì)于全球氣候變暖承擔(dān)著重大的責(zé)任，而作為耗能大戶的建筑，其節(jié)能也就成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問題。

我國(guó)節(jié)能工作與發(fā)達(dá)國(guó)家相比起步較晚，能源浪費(fèi)又十分嚴(yán)重。如我國(guó)的建筑采暖耗熱量:外墻大體上為氣候條件接近的發(fā)達(dá)國(guó)家的4～5倍，屋頂為2.5～5.5倍，外窗為1.5～2.2倍;門窗透氣性為3～6倍;總耗能是3～4倍[4]。如果聽任高耗能建筑大行其道，建筑能耗增長(zhǎng)的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國(guó)能源生產(chǎn)可能增長(zhǎng)的速度，國(guó)家的能源生產(chǎn)勢(shì)必難以長(zhǎng)期支撐這種浪費(fèi)型需求，從而不得不組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造，將耗費(fèi)更多的人力、物力。另外，每年新建和改建的幾千萬棟建筑要消耗掉幾十億噸林木、磚石和礦物材料，造成森林的過度砍伐，材料資源的大量開采，帶來土地的破壞，植被的退化，物種的減少和自然環(huán)境的惡化。

三、幾種節(jié)能途徑

1.墻體節(jié)能

墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國(guó)以實(shí)心粘土磚為墻體材料,保溫性能不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。以外墻為例,JGJ26-1995標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在建筑物形體系數(shù)(建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值)小于0.3時(shí),北京地區(qū)傳熱系數(shù)不超過1.16W/(m2·K),而目前常用的內(nèi)抹灰磚墻,傳熱系數(shù)都大于上述節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。因而在節(jié)能的前提下，應(yīng)進(jìn)一步推廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。

2.門窗節(jié)能

外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。其節(jié)能措施有:

（1）控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值，JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住部分）》對(duì)不同朝向的住宅窗墻比做了嚴(yán)格的規(guī)定，指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%、30%、35%”。

（2）提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風(fēng)槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。

（3）改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺(tái)門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求，在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋，可設(shè)置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長(zhǎng)度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴(kuò)大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當(dāng)增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

（4）設(shè)置“溫度阻尼區(qū)”。所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設(shè)有一中間層次，這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風(fēng)的直接滲透，減少外墻、外窗的熱耗損。在住宅中，將北陽臺(tái)的外門、窗全部用密封陽臺(tái)封閉起來，外門設(shè)防風(fēng)門斗，防止冷風(fēng)倒灌，樓梯間設(shè)計(jì)成封閉式的，對(duì)屋頂上人孔進(jìn)行封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。

3.屋面節(jié)能

在不斷改進(jìn)建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進(jìn)一步加強(qiáng)屋面保溫隔熱的研究。屋面節(jié)能措施的要點(diǎn)，其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大;其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分?，F(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開始應(yīng)用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點(diǎn)。這種保溫芯板施工方便、價(jià)格低廉、不污染環(huán)境;芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。其主要技術(shù)指標(biāo)，表觀密度為110～150kg/m3;導(dǎo)熱系數(shù)為0.04～0.06W/m·K;蓄熱系數(shù)為0.90～0.11m2·K?？箟簭?qiáng)度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽滲透系數(shù)為2.18×10-7g/m.n.Pa[5]。這些指標(biāo)充分體現(xiàn)了膨脹珍珠巖密度較小，導(dǎo)熱系數(shù)較低，而且吸水率和蒸汽滲透系數(shù)也都很低。這是保溫性能好的材料所必須具備的。2001年已經(jīng)在西寧污水處理廠的數(shù)百平方米屋面工程中使用，收到了好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

4.利用太陽能

地球攔截的太陽輻射能相當(dāng)于目前全球電力消費(fèi)量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下可供開發(fā)利用的太陽能，只占理論資源量的很小一部分。據(jù)美國(guó)能源部評(píng)估，1990年美國(guó)太陽能經(jīng)濟(jì)可開發(fā)資源量約為22Mtce/年，僅為技術(shù)可開發(fā)量的0.6%。所以，太陽能的開發(fā)利用有巨大的潛力。太陽能作為一種可再生的潔凈能源，是建筑上很具有利用潛力的新能源之一。太陽能在建筑上的利用方式主要有，被動(dòng)式太陽能采暖、太陽能供熱水、主動(dòng)式太陽能采暖與空調(diào)、以及太陽能發(fā)電等等。我國(guó)太陽能資源豐富，陸地每年接受的太陽輻射能，相當(dāng)于2.4×1012tec，2/3國(guó)土面積的太陽能總輻射量超過0.6MJ/m2[6]。如果將太陽能源充分加以利用，不僅有可能節(jié)省大量常規(guī)能源，而且有可能在某些區(qū)域完全利用太陽能采暖。

5.夜間通風(fēng)

夜間通風(fēng)方法的原理是在夜間引入室外的冷空氣，通過冷空氣與作為蓄熱材料的建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)接觸換熱，冷卻建筑材料，達(dá)到蓄冷目的。在夏季，為了獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境，則需要空調(diào)供冷系統(tǒng)。而此時(shí)，因?yàn)橐归g的室外空氣溫度比白天低得多，所以夜間室外冷空氣則可以作為一種很好的自然冷源加以利用。嚴(yán)格地說，只要室外空氣溫度低于室內(nèi)空氣溫度，此時(shí)的室外冷空氣就可視為可利用的自然冷源。