建筑节能设计优化大全11篇

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1概述

1.1建筑节能

建筑节能是建筑物中规划、设计、建造以及实际使用过程中，严格按照节能的标准和要求执行，通过选择高校节能技术、工艺、建材等，设计打造出“绿色节能型”建筑产品，进一步提升建筑物的各系统运行效率，在保证室内温热环境质量的基础上，加强建筑物内外的能量交换热阻，减少供热系统、照明以及热水供应等由于大量热消耗所导致的能耗。

1.2能耗

能耗是反映能源的消费水准与节能降耗的重要评价指标，是能量在流动过程中所产生的消耗，能源利用效率指标参照的是一次能源供应总量与国内生产总值的比率。能源利用效率能够反映一国经济活动对能源的利用程度的强弱，也是检验经济结构和能源利用效率变化的重要指标。

1.3建筑节能意义

根据《中国建筑节能年度发展研究报告（2015年）》公布的数据显示，2013年我国城镇建筑面积中，住宅面积为208亿立方米，公共建筑面积99亿立方米，全国城镇累计新建节能建筑共形成约8000万吨的标准煤节能能力。我国城镇建筑运行消耗的能源约为全国商品能源的23%-26%，而发达国家的建筑能耗一般为总能耗的33%以上，此外，随着我国经济社会的快速发展，每年新增建筑以每年20亿立方米的速度递增，因此，我国的建筑节能还有很大的提升空间。随着产业结构的调整，建筑能耗所占的总能耗比例也会不断提升。做好建筑节能设计具有积极的现实意义，是解决能源供需矛盾的有效途径之一，也是实现可持续发展的重要途径。

2建筑节能设计现状

2.1建筑设计环节缺少监控

建筑节能设计是建筑节能实现的前提和基础，也是一项系统性工作。建筑节能的实现需要从根本上做好建筑设计的每个环节的精细和量化。现实中，由于建筑设计主管部门对建筑节能实际成果缺少健全的评定考核机制，也缺少成系统的保障措施，导致对建筑部门的审查缺少必要的考核标准作为依据，使得建筑节能设计环节监控弱化，发挥不了节能监控的应有效果。

2.2建筑内部用能设计不合理

现代建筑设计应坚持人性化理念，充分考虑人的需求对建筑物内部做好合理设计。从现实来看，建筑构造过程中忽视了建筑物内部与周边环境的协调性，建筑装饰的应用与节能标准不符，设计出的建筑往往能耗过高，业缺乏舒适感等，达不到节能效果，影响到建筑物与周边环境的协调性，对建筑物节能设计优化和创新产生不利影响。

3建筑节能技术内容及优化设计

3.1建筑节能技术内容

建筑物主体节能、常规能源系统的优化利用以及可再生能源的利用等共同构成了建筑节能技术内容。其中，（1）建筑物主体节能的实现要把握建筑物所在区域的自然条件，通过能耗模拟计算分析，选择适宜体型系数、合理布置建筑物室内空间、控制窗墙朝向比等，从总体上降低建筑物对空调和采暖能耗。（2）常规能源系统优化利用：可以通过合理选择调控方式，节约输配能耗系统；优化室内照明控制，减少建筑内部照明能耗；优化冷热源优化选择，提升空调系统能量转换效率等。（3）可再生能源利用。结合建筑物所在区域的气候特点，为建筑物设计选用合适的可再生能源利用技术。其中，主要包括太阳能、地热、风能、生物质等利用技术，提高可再生能源的利用比率。

3.2建筑节能优化设计

（1）自然通风优化设计。结合建筑物特点，合理设置门窗，如采用对开式，能够形成穿堂风调节室内通风效果。优化窗户设计形式，尽量采用多项调节型窗户，加大通风能力。加大楼层之间风的流动，在竖向空间的顶部设置蓄热墙，对房间热能做好充分吸收，并能有效排除掉室内浊气等。（2）隔热改造优化设计。做好建筑外的薄弱围墙保温隔热的优化设计能够有效减少热损失。例如，选择AJ建筑保温隔热聚合物砂浆应用于建筑物的屋顶、围护结构使用，有效阻止热量传递，发挥节能效果。在建筑物外种植绿化植物，起到保温隔热效果。通过合理设计窗墙比、强化门、窗的密闭性，设计中空双层玻璃或在门芯填充符合保温材料，提高门窗框料的保温性。（3）太阳能利用优化设计。根据建筑物所在区域的气候条件，合理选择适合调查建筑的改造方式，提高自然能源利用效率。例如，在室内设置贮热设备，当太阳能穿过窗户时便能及时将太阳能储存起来，达到调节室内温度效果；设计蓄热墙式特隆贝墙的建筑方式，发挥太阳能“空气加热器”效果；在封闭的阳台设置贮热体或者保温板，形成较为封闭的日光间，达到储备能源的效果。

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1.建筑节能设计体系的优化与创新的重要性

1.1阐释建筑节能优化设计理念

建筑设计跨度很大，涉及到很多领域与专业的知识，是一个复合体。建筑节能设计的优化设计主要针对的是建筑性能及建筑结构的规划与设计。建筑师在方案设计中主要对建筑的朝向、方位和体型等进行优化设计，在此过程中还必须优化建筑材料，对建筑的户墙、玻璃、窗框、屋面、楼板和外墙的设计等进行严格的优化和量化。以此来提高建筑设备能效，尽可能减少能源消耗。

1.2 对建筑节能设计体系进行优化和创新的重要性

由于城市化建设进程速度不断提高，导致我国建筑能耗不断上涨，我国能耗总量的47％左右是建筑行业的能耗。我国每年以21亿 的速度新建的建筑中属于高能耗建筑的达到90％以上。2007年，发改委的统计数据表明，我国每年的新建建筑中只有7％属于节能建筑，形势相当严峻。

我国节能技术水平较低，建筑能耗居高不下，我们必须利用新的节能理念对建筑进行优化设计。通过对建筑节能设计体系的优化和创新努力寻求经济发展和能源保证的最优结合点，促使建筑能耗处于最佳经济状态，这是建筑行业发展的大方向。

2.建筑节能的优化和创新思路的优化体现

2.1墙体节能设计

墙体节能主要有墙体自保温、外墙内保温和外墙外保温三种技术。

2.1.1墙体自保温

墙体自保温是一种建筑墙体保温隔热技术，通过对节能型墙体材料及配套砂浆的使用，使墙体的热工性能等物理性能指标符合相应标准。墙体自保温适合应用在框架结构建筑中，它具有安全性能好、工序简单、施工方便、可与建筑物同寿命和便于维修改造等优点。

2.1.2 外墙内保温

外墙内保温是在外墙结构的内部加做保温层的建筑墙体保温隔热技术。大城市民用建筑保温工程不适合采用外墙内保温浆体材料。外墙内保温具有造价相对较低，受气候影响小，外饰面自由度大，施工较简单和技术成熟等优点。

2.1.3 外墙外保温

外墙外保温是一种建筑墙体保温隔热技术，通过在外墙主体结构外侧添置高效保温材料达到保温隔热效果。外墙外保温是目前大力推广的一种保温节能技术，具有不占室内使用面积，保护主体结构，不影响室内装修，保温隔热性能优良，综合经济效益高等优点。

2.2 采用太阳能技术

太阳能属于一种可再生能源，具有清洁、成本低、能源质量高、无地域限制和储量巨大等优点，属于首选的节能技术。我国具有丰富的太阳能资源，太阳能建筑的技术应用包括了主动应用、被动应用和综合应用等多种途径。

2.2.1 太阳能光热技术

太阳能光热技术利用最成功的领域是太阳能热水器，太阳能热水器以每个家庭独立分散安装的方式普遍存在，这种使用和安装方式对其外观和性能造成很大影响，没有使建筑与太阳能热水器形成完美结合。所以，在建筑中对太阳能热水器进行统一设计和统一安装是很必要的，既美观又节省材料。

2.2.2 太阳能采暖技术

建筑物采用太阳能采暖的方式分为主动式太阳能采暖系统和被动式太阳能采暖系统。主动式太阳能采暖系统使用常规能源，利用动力系统（如风机和水泵等）将热空气和热水等通过太阳能集热器传送到采暖房间或储热器内，通过控制系统中的每个部分使室温达到需要的范围。被动式太阳能采暖系统是最简单的采暖方式，通过合理布置建筑的朝向和周围环境并选用恰当的结构构造和建筑材料，在寒冷的时候，建筑物通过充分利用太阳能达到采暖的目的。

2.2.3 太阳能空调技术

太阳能空调有两种实现方式：一种是利用太阳能的热能驱动进行制冷；另一种在实现光――电转换的前提下，利用常规的电力驱动制冷剂进行制冷。

2.3 采用纳米透明隔热涂料

纳米透明隔热涂料是出现不久的高科技产品，它既有较好的隔热效果又能使玻璃保持高透光性。纳米透明隔热涂料可以在各类建筑物的玻璃上进行刷涂和喷涂。在冬季，隔热涂膜的特殊金属膜呈透明型，在引进可视光的同时使长波长的暖气在室内反射，约90％的室内暖气都不会外流。在夏季，纳米透热隔热涂料在保证透光率达到70％的同时还能把65％的太阳能辐射隔离在室外，使室内温度比室外温度低4℃-7℃。

3.现阶段阻碍建筑节能优化设计的相关因素

3.1 主管部门对建筑节能设计监督不够

建筑节能设计属于系统性设计问题，只有进行准确化和定量化才能真正实现建筑技能设计体系的优化和创新。然而，主观部门对设计节能成果缺乏必要的评价和考核，同时对建筑设计方案节能方面缺乏系统的审查要求。

3.2 建筑内部设备用能设计不合理

建筑设计应尽量体现人性化的设计理念，然而，现在很多建筑内部环境设计缺乏对周围环境的协调和人的感受的顾及，只是一味要求高标准，忽略了建筑设计时的节能标准，造成能效低、能耗多、舒适感差的后果，是对建筑节能设计进行优化和创新的障碍。

4.优化与创新建筑节能设计体系的措施

1)提高建筑师的节能设计意识。建筑师在建筑行业中处于举足轻重的地位，只有从建筑师开始在建筑中注入节能理念，才能保证建筑节能设计体系的优化和创新顺利进行。

2)提高建筑空间设计的合理性。合理的空间设计可以改善建筑物内部的通风、保温和采光等微气候条件，实现节能减排目标。

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中图分类号：TE08文献标识码： A

正文

变电站建筑节能设计的进步与时展及科技进步之间的关系日益紧密。人类新技术发展一日千里，令人目不暇接。这也带动或催生了各行各业的技术革新，由此影响了新的生产、技术、管理等方式的系列进步。新型生产、制造、管理、运行方式以及普遍应运的新技术，让变电站也广为受益，同时，对变电站的管理方式、建筑设计也都提出了新目标，准备了新方法。传统的人工操作正日益为智能操作所取代，配件、设备逐步由散装、单个更换向集成化模块方面发展，操作的智能化、自动化程度的提高标致着日前的变电站设计、施工、操作、运行正在走向更高的集约型方向发展。鉴于此种客观现象，在变电站的设计上，方式已与以往发生了根本性变革，变电站的建筑设计理念也日益向低碳、环保、节能、绿色、低耗、集约化方向迈进。

一．环保、新型建筑材料的运用

科技发展使得当今建筑材料更加多元，新材料的建筑效果更加符合人们的各种要求，不少可以再生循环利用的、多功能、污染少、能耗小的环保型建筑材料相继问世，为建设更加环保、节能、符合现代人们生活、工作要求的建筑物提供了极大便利。比如，混凝土多孔砖是具有生产能耗低、节土利废、施工方便和体轻、强度高、保温效果好、耐久、收缩变形小、外观规整等特点的材料，是一种替代烧结粘土砖的理想材料。其取代以往的粘土实心砖的直接好处在于：不毁坏农田、不用燃煤生产、消耗能源不足烧结粘土砖的一半，减少了因烧制粘土实心砖等所导致的浪费污染等方面，有着不可估量的推动意义有着非常良好的推广前景。

而诸如岩棉板一类的隔热保温材料则具有很好的隔音、保温、消防（燃点低）等方面功能，同时，岩棉板这种新材料的透气性能很高，热传导系数小，这都具备了保温材料的本质要求。因此，在屋面、墙体建筑中，它们就运用得更为广泛。

二．变电站建筑物节能优化、设计

要实现现代变电站的节能优化、设计，在项目立项时，必须考虑以下一些方面的因素。

首先，目的、意义必须要弄清楚。现代建筑物强调的环保节能并不是简单的一句话说说了事。落实到实际工作上，必须体现出建筑物设计上的合理性，同时，墙体建筑材料、门窗、隔热材料、空调等等的选用，必须要在符合节能减排要求的同时，能明显改变建筑物本身性能，必须要实现冬暖夏凉这一节能根本目标，这样要求的潜在意义表现在：室内无需再添加辅助设备来进行采暖或制冷，因为建筑物本身便可以保证夏天的热浪被阻挡在门外，冬天室内的暖气无法外泄，在减少辅助制冷或制热设施的同时，有效节约了成本投入，电能的利用效率也获得根本性提升。

其次，现代变电站的节能优化、设计在必须要考虑气候环境的同时，更要关注建筑物的体形系列。设计建筑时要充分考虑气候因素将会产生的影响。日照条件好、风速流动性强，空气透明等因素都有利于变电站的建设、运行。但是，具有关键的变电站建筑节能设计表现在建筑体形系数这方面。通俗来讲就是，一方面要减少建筑表面不必要的坑坑凹凹、沟沟坎坎，外表立面能多简单就多简单，建筑平面尽可能的选择光滑平整，减少光的接触面积，增加墙体等外立面对于光的反射和折射，以此减少热能；另外一方面是，建筑物的体型，也就是大小也至关重要。资料表明，建筑物越大，其所耗费的能量便越多，太大的建筑物直接导致节能设计徒有其名，节能理念无法实现。所以说，变电站的外观形体越小越好，当然，必须要能满足站内设备的正常运行为原则，而不是无原则的小。

第三．屋面、地面及外墙体节能优化设计。事实上，前述墙体节能原理与屋面相同，其根本原理在于：阻止热量传递。也就是说运用节能材料，让夏天的热空气不能向室内传射，同时，使得冬天室内热空气不向外辐射，以此保证室内的冬暖夏凉。要实现这样的效果并不难，只要采用对屋面进行绿化、建立斜坡屋面、使用保温建造材料等等措施就可以实现了；对于地面节能优化设计，其实也很简单，有一个很直观的例子就是，居民的车库一般都在负一层，如果我们进入车库，夏天会很凉爽，冬天则很暖和。那么，变电站在建筑时可以充分考虑、借用这一优势，在保证设备安全运行的前提下，可以把室内地面设计得比室外低一些，同时，采用诸如挤塑聚笨乙烯泡沫板等绝热材料进行保温，这样就可以充分实现地面热量损失减少，从而实现节能目标；至于外墙优化设计方式，更要考虑气候特点，如果变电站处于极寒地区，可以实行外保温方法，也就是在变电站墙体外设置保温隔热系统，这样处理的好处在于，能极大减少热传导，有效降低热损失。

三．建筑物结构布置的优化、创新

变电站的设计必须符合时代与地域特色，当前，工业化进程使得有人值守人手紧张，那么，设计变电站时，要求要在满足基本运行要求前提下，尽可能减少有人值守现象，将其变身为高度智能化的少人或无人值守机房，这是变电站节能优化、设计的总体目标。

首先，变电站总体建筑布局方面，要尽可能地降低建筑物占地使用面积，节约空间，这个要求可以通过优化建筑物的总体布局等方法来实现。这样的目的在于，在优化结构基础上，节约占地面积，全面降低变电站建筑物的建造以及运行时将会发生的材料消耗与能源消耗等。

其次，要求变电站的内部构造尽可能的实现平面布局的分区适当，以保证设备功能的最大限度发挥，同时要求建筑物内的内部功能区分紧凑，最终实现变电站内部空间的整合、优化、不浪费。与此同时，在变电站建筑物的单体平面分布方面，要求室内尽可能的少留或者直接到消楼梯间、人行过道等，至于多余的房间、门厅之类的设置就更不必要了，可以直接在设计环节取消它们，房间内只留出设备位置，以便于设备运行为基本原则，多余位置一概不留。要求室内设计面积设备使用率在95%至100%。这样一来，原本室内人工动作基本上疏散至室外进行，就会从根本上实现变电室内的房间面积的充分利用，相对传统庞大的变电空间，面积最少降低一半，甚至可以节约2/3使用面积。智能变电站就采用了隔离式断路器等新型一次设备等集约化、智能化技术，优化主接线设计和总平面布局，很多程度的优化了变电站的内部构造、减小了变电站的土地使用面积、压缩了建筑的立体空间。由于建筑物空间体积空前减少，水消防可以直接取缔，这样不但便于消防要求，也节约了相应的消防投入，同时，因为所需建筑材料的减少，直接降低了变电站建筑物的工程造价，可谓一举多得。目前，节约型、集约型智能变电站正不断在设计建设中推广利用并将迎来爆发式的增长。

第三．变电站建筑物的立面造型设计的优化。如传统的变电站立面的最醒目标志也仅为电网LOGO，其余则并不明显。当前时代则不同，设计师们为了提高变电站的辨识度，统一采用电网典设内规定的几种标准色彩，并尽可能地将这几种色彩、LOGO等喷涂至变电站的建筑物上，此举既改变了以往那种色调单一、枯燥的感觉，而且，辨识度极高，使人眼一瞄就知道是变电站，而且建筑物本身造型也不再过分拘泥于陈旧传统，这就使得现代变电站建筑物本身显得更为简单、轻便、紧凑、色彩明亮，让人赏心悦目，也能全面展示当代设计师高超的设计水准、建筑师精湛的施工水平和电网公司本身的既有风格特征：现代、明快、简约。而且，这种建筑物很容易与周边办公、居民建筑融合为一体。

四．综述

节能环保意识是发展的大势所趋，变电站建筑节能设计优化和创新正走在一条正确的道路之上，新型建筑材料的选择、使用，更加简洁、明快的建筑物造形、小巧紧凑的空间设置等，都让现代变电站的节能设计优化、创新一览无余。相信在不久的未来，更加节约、节能、环保、功能齐全的变电站会出现在公众生活之中。

参考文献：

[1] 刘国生. 电力建设建筑施工区域标准化管理建设[J]. 管理观察. 2013(32)

[2] 王鹏. 电厂建筑设计的节能因素分析[J]. 黑龙江科技信息. 2010(34)

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2住宅建筑节能设计实现的成本

目前我国住宅建筑节能设计主要重视保温和采光材料的选择，而达到节能要求的材料很多时候价格比较高，在使用过程中因成本控制选择低廉的材料，往往会使得节能设计的理念和效果不能完全的实现。另外住宅建筑节能设计忽视了建筑施工的成本，虽然达到了节能的效果，但房屋建筑施工成本过高也不能完全符合节能住宅的要求。我国还处在住宅建筑节能发展的初期，随着住宅建筑节能市场竞争，要想在建筑行业中抢占先机，就要大力推进住宅建筑产业的发展，完善相关的节能法规和标准，国家给予相应的支持与扶持，保证节能设计得以实现。

3策略性优化住宅建筑节能的设计要点

3.1改变住宅建筑屋面的结构

住宅建筑屋面在热量传导中占有较大的比重，是造成住宅建筑内外热交换的主要结构，在住宅建筑节能设计中要策略性地提高屋面结构的保温效果，通过改变住宅建筑屋面结构，如倒置式屋面，推行屋面绿化的方式来改造屋面结构形式，建立保温层和阻断层，提高住宅建筑屋面的节能效果。此外住宅建筑屋面结构的调整还可以通过屋面角度设计、表面材料替换的方式来实现能源消耗的控制，进而实现住宅建筑节能设计的目标。

3.2创新住宅建筑围护结构的节能设计

围护结构是住宅建筑的外部结构，其能耗占比整个住宅建筑能耗的四分之一，在住宅建筑节能设计里应该控制围护结构的尺寸和面积，降低住宅建筑的周长，缩小住宅建筑围护结构的外部空间，进而控制住宅建筑的能源损失。在住宅建筑围护结构中采用新型结构，将高分子材料一填充物的形式加注于围护结构之中，降低住宅建筑的能要损失；也可以多选用轻质保温材料作为围护结构的主要材料，起到隔音、隔热、保持室内环境的效果，同时减轻对建筑物的附着和压力，控制住宅建筑的形变和裂缝，控制住宅建筑能耗过高的可能；还可以通过住宅建筑围护结构的内外设置调整实现节能，在温度低的区域可以将围护结构的保温层设计于外侧，降低墙体内产生返霜、冷凝的现象；在温度高的区域可以将围护结构的保护层设计于内侧，控制建筑物室内的温度上升。

3.3优化住宅建筑门窗的节能设计

门窗是住宅建筑重要的建筑元素，是住宅建筑的功能结构和组成部分，同时也是住宅建筑能耗发生的重要部位。门窗导热、渗透都会造成住宅建筑能耗上升。住宅建筑节能设计中应该做好：一，控制住宅建筑门窗面积，实现节能设计的效果，将门窗与墙面的比例控制在科学的范围内，降低住宅建筑室内外温度交换的面积，减少住宅建筑室内热能的损失。二，提高住宅建筑门窗的密闭设计，可以在设计中采用新材料进行门窗的密闭，例如：选用高性质泡沫材料，利用高分子材料的挤密性和密封性来降低门窗与墙体之间的缝隙，堵塞外部空气渗透的孔道；门窗材料选择中，可以选用松软、弹性大的密封胶条和泡沫封条，实现门窗材料上预防热能损失；门窗制作中采用弹压的方式，密闭玻璃和门窗之间的缝隙，起到对门窗的良好封闭效果

3.4利用太阳能实现住宅建筑节能设计目标

太阳能对于住宅建筑来讲是取之不尽的清洁能源，只要在设计中通过必要的设计就可以起到利用太阳能，达到住宅建筑节能的效果，特别在广袤的华北、西北和东北地区，促进太阳能产品达到住宅建筑节能设计的理念已经深入到住宅建筑节能设计工作的实际。新时期，在住宅建筑节能设计的细节和关键环节要突出对太阳能的深度理念，要讲求太阳能的利用效率，同时做到太阳能设施与住宅建筑能够做到和谐、统一、美观。倡导住宅建筑与太阳能设施的一体化，有机地整合建筑节能和用能目标，突破住宅建筑设计在传统形式上的结构和功能阻碍，坚定住宅建筑节能取向，在降低住宅建筑能耗，控制住宅建筑成本的同时，为节能提供新的空间、系统和结构。

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目前，我国的建筑节能设计主要是以建筑节能设计标准的形式得以开展，其针对的具体对象主要为居住建筑，主要的研究内容仍然集中于围护结构的热工设计以及采暖通风空调系统的优化设计。由于与设计过程相分离且缺乏系统优化的观念，这样的建筑节能设计方法仍然是一种被动的设计方法，更谈不上优化。

国外对建筑节能优化设计方法的研究主要集中在两个方面：一是促进各种与建筑能耗相关的模拟软件在建筑设计中的应用；二是研究如何利用计算机辅助建筑设计工具实现建筑节能的优化设计。

由此可见，无论是我国建筑节能设计的实际需要，还是学术研究的深入发展，都有必要从整体和系统优化的角度对建筑节能优化设计方法进行研究。

二、建筑节能结构的优化设计

（一）外窗设计。在炎热地区，窗户节能的关键在于提高窗户的遮阳效果，控制辐射传热。选择遮阳系数小的外窗，减少由窗户进入室内的热辐射能，对降低建筑的制冷能耗水平有重要的意义。

1、适当控制窗墙比，保证门窗的开启面积。一般而言，住宅建筑的外窗面积不宜过大。根据规定，各朝向的窗墙比应当加以控制，其中北向不应大于0.45，东、西向不应大于0.30，南向不应大于0.50。在设计开窗的同时，对门窗的开启也要满足设计标准，在建筑设计中有时为了立面的效果，忽略了门窗的开启，从而影响了节能。

2、外窗类型的选择。在外窗选用中，遮阳系数SC是个非常关键的指标，应当选用遮阳系数低的外窗。常用的窗户种类有钢窗、铝合金窗、塑料窗等。从各种常见的外窗热工参数中可知，窗框材料影响的主要是K值，对SC值没有任何影响，因此框材的选择对节能的贡献不大。在外窗节能设计中应该着重选择好玻璃。玻璃按其性能可分为透明玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃等，各种玻璃又可以制成中空玻璃。外窗玻璃的优选对节能有很大影响，普通玻璃比较经济，但遮阳效果差一点，对节能达标也差一点，节能型玻璃能耗少、遮阳效果好，因此价格较高一些。

3、遮阳。在设计立面时，做一些水平、垂直的遮阳板或外挑阳台以及其他的遮阳措施，同时应选用遮阳型门窗，这样既丰富了立面造型，又达到了很好的节能效果。

4、合理控制门窗的气密性。门窗在安装过程中，各部件之间存在装配间隙，会产生室内外空气的交换。在满足室内卫生换气的条件下，通过门窗缝隙渗透的空气过大，会导致冷、热能耗的增加，对节能是不利的。因此，必须控制门窗缝隙的空气渗透量。尤其在高层建筑中，风压较大，气密性应当进一步提高。所以，九层以下的住宅外窗气密性应达到3级，十层以上的住宅外窗气密性应达到4级。

（二）屋面设计

1、屋面铺隔热板。为了增加屋面的热阻，降低传热系数，减少外界高温向室内的传递，目前常见的屋面隔热做法是在屋面结构层上铺设绝热材料。为了提高材料层的隔热性能，应当选用导热性小、蓄热性大的材料，以降低屋面表面的温度。近年来，为了达到隔热目的，又便于施工，又有利于节能，屋面保温材料均选用传热系数小的保温材料，在室外温度波热作用一定时，护结构内表面平面温度的高低和振幅衰减的大小，主要取决于护结构的热阻热惰性，实体材料层的增厚通常能够使热阻和热惰性指标同时增大，从而降低围护结构内表面温度，提高护结构的热稳定性。在具体设计时采用倒置式屋面构造，能取得很好的屋面隔热、防水效果。

2、通风隔热屋顶。屋面通过各种措施，可以减少对太阳辐射热量的吸收，降低屋面自身的温度。但是，不管措施如何，夏季白天，屋面还是会有一定的高温，并通过辐射传递给室内，造成热感。通风屋顶，通过空气流经屋面的表面，带走屋面蓄积的余热，能够有效地降低屋面板自身的温度。通风量越大，通风层的空气带走的热量也越大，隔热效果就越好。通风屋面隔热性能好、散热快，是夏季隔热的一项重要措施。

3、反射屋面。浅色表面能够反射更多的太阳辐射，减少结构材料对太阳能的吸收。反射屋面就是将屋面表面做浅色处理，一般可在屋面表面喷涂一层白色或浅色涂料，或铺设浅色地面砖。影响建筑材料表面对阳光辐射反射率的主要因素是表面的色调，颜色越浅，反射能力越强。在《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》中规定，当采用浅色外饰面，即p

（三）外墙设计

1、提高墙体的热阻。提高外墙的热阻是目前常见的保温隔热措施。一般情况下，提高外墙热阻可以通过以下途径来获得：外墙选用新型节能墙体材料。新型节能墙体材料是指具有节能、利废、省土、轻质和多功能等特点的墙体材料。砌块类：蒸压加气混凝土砌块、改性粉煤灰空心砌块、改性混凝土空心砌块等。

2、外表做浅色处理，如采用浅色的涂料、面砖等。原理和反射屋面一样。炎热地区的外墙适宜采用浅色表面处理，可以降低墙体表面对太阳辐射热的吸收，降低墙面升温幅度，这是一项很好的节能措施。

（四）自然通风设计。自然通风是对自然条件的最充分利用，也是改善热环境的有效措施，即使在夏季使用空调降温的条件下，也可以减少开机时间，节省能耗。在建筑群布置时，按照建筑所处地理纬度，选择好建筑主体朝向，减少太阳辐射影响；利用建筑体形、高度、间距及建筑开口与夏季主导风的关系，组织小区气流；利用地势起伏、水面陆地分布、绿化植被，以及太阳辐射热昼夜被吸收反射的特性，形成有利的地方风等这些措施对于改善小区微气候，降低室外气温，为单体建筑的自然通风创造条件等均能取得显著效果。在单体建筑平面及空间设计中，结合使用功能，安排好门窗洞口位置和空间组织，借助自然力――热压和风压作用，促使室内空气流动和室内外空气交换，形成穿堂风；还可采用导流措施，改善气流的流线和流场、调量，会使自然通风取得更佳的效果。在组织室内穿堂风时，应注意防止室内污染源的扩散。可利用管道通风或辅以局部机械排风，以保持室内空气质量。

三、对建筑节能优化设计方法的讨论

当前我国城乡建筑发展十分迅速，房屋建设的规模日益扩大，我国建筑节能设计计算机辅助设计技术水平不高的现实，决定了不可能对所有的建筑都进行建筑节能优化设计，应对不同类型的建筑加以区别对待。对于建筑形式共性比较强的建筑（如住宅），除了建筑节能设计标准之外，可应用成熟的商业化模拟软件，根据当地的气候特点，全面地对各影响因素以及节能设计方案进行建筑全寿命周期内的性能预测分析，并在此基础上形成针对特定地区、特定建筑的建筑节能优化设计指南与专家知识。Garde等针对湿热气候条件下的典型住宅做了类似的研究。

对于个体特征比较明显的公共建筑，则应力争在建筑设计过程的每一个阶段都融入建筑节能设计的意识和技术措施，积极应用各种现有计算机辅助设计工具，实现建筑节能设计的优化。

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关键词 ： 建筑节能设计软件最优节能方案

Case Study - Optimized energy-saving design of residential building

ZHANG Yongwei

（China Academy of Building Research Shanghai Branch，shanghai，200023）

Abstract: Designed a construction energy-saving plan for a single residential building in Shanghai by using the building energy calculation analysis software - PBECA2012, while calculating simulation analysis its compulsory Index and overall dynamic building energy consumption to reach the optimized building energy-saving plan.

Keywords:Building energy-saving design, Software, Optimized energy-saving plan

0 引言

建筑节能设计对广大设计人员来说已不陌生，但是仍然有许多问题缠绕着设计师：建筑节能设计建模花费时间消耗精力，节能方案确立不够合理等。 如何简便设计既适合各地实际情况而又符合节能规范的节能方案进行节能计算分析，PBECA2012这款高效智能的建筑节能设计分析软件来为我们提供了一条便捷的通道。

1 建筑设计说明资料

结合设计单位所提供的建筑设计施工说明，可获悉以下建筑节能计算所需资料：

该建筑单体坐北朝南，建筑层数为14层，建筑结构类型为剪力墙结构，墙体采用200mm厚的钢筋混凝土，在单体的南向设计有凸窗。

以上资料也是在进行建筑节能计算前必须要了解的信息，以此为下一步的设计提供参考。此项目的节能设计目标为计算分析确定最适宜的节能设计方案，确保满足现行的建筑节能相关设计规范要求。

图1建筑平面图

2 计算模型和最优节能方案

2.1计算模型智能化建立

初步分析了现有的节能资料后，笔者着手对建筑单体进行生成模型、编辑和节能方案的选择。

建筑节能计算模型的准确性是非常重要的，计算模型涵盖了建筑体形的细节、开窗大小和位置、房间功能区的划分等。建筑节能设计分析软件PBECA2012是基于AutoCAD平台上开发的，在模型转换和编辑功能上有了很大提高，并能处理多种复杂建筑体形情况和多种构件设计情况，更加贴近建筑设计师的使用习惯，也更能体现建筑物的原有形态。智能化设计是PBECA2012软件应用的显著特点，软件注重计算模型准确性诊断功能，在建模过程中智能化交互提示使用者完成计算模型准确地建立和编辑。即使刚接触软件的人员也能够完成建筑的节能设计。

图2 智能触发机制提示

图3智能墙线修正

图5 模型三维图

计算模型建立之后，需要标注房间功能类型和分户墙，对于居住建筑来说，在计算分析之前需标注卧室和起居室以及每个户型之间和户型与公共部位之间的隔墙。

2.2最优节能方案专家型选择

该住宅单于上海，因此需满足《上海市工程建设规范-居住建筑节能设计标准》（DGJ08-205-2011）的要求。PBECA2012软件具有节能方案的专家型选择模式，可以帮助建筑师快速智能地确定最适宜的节能方案。其确定方法为由工程设计人员输入一些附加条件，然后由软件根据模型信息和附加条件的判断，推选出围护结构推荐系统，再通过自动选择和手动选择的方式，确定最终的适宜性方案。

图6 方案确定流程

笔者完成了计算模型之后，输入了建筑设计计算资料中相关的建筑结构类型、外墙饰面类型以及根据施工周期和预期的造价条件，软件根据附加条件结合模型所具有的建筑层数、窗墙面积比、体形系数等信息，获得推荐的围护结构体系。

图7 方案选择

选择方案或进行必要的编辑后，可进行方案分析计算，并直接查阅报告。软件也提供与方案构造相关的造价优化，并对方案进行缺陷分析，详细显示计算工程各功能房间的空调负荷、采暖负荷和总负荷，并显示彩色分布图。通过数值分析，平面分析及三维分析对设计建筑的总体能耗和各个普通层乃至任意一个房间进行能耗分析，通过对不同朝向或不同房间的分析，得到各围护构件所占耗能比，从而可以让用户对设计建筑的能耗和某个构件的能耗一目了然，方便找到保温性能最差的围护结构，有针对性地进行优化设计，更快捷的进行调整节能设计方案。

图8 方案分析

图9 缺陷分析

软件中收集了建筑节能节点图集及《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》（2007年）中的全国建筑节能构造和常用材料，并收录了各种高中低档体系价格，适用范围和施工周期等关键参数构成数据库，以此结合计算模型所选城市相应的节能规范条文和模型的数据信息，最终筛选出适宜的节能方案。

围护结构体系可采用自动选择和手动相结合的方式，自动选择一般是以造价作为唯一的判断标准，手动选择可帮助实现特殊修改，有针对性地实施节能方案，笔者根据上海地区的实际情况，结合自动选择和手动选择最终确定了节能设计方案：

屋面类型1：细石混凝土(内配筋)（40.0mm）+泡沫玻璃（100.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）+1：8水泥加气混凝土碎料实铺(屋面找坡)（40.0mm）+钢筋混凝土（120.0mm）+石灰石膏砂浆（20.0mm）

屋面类型2：细石混凝土(内配筋)（40.0mm）+泡沫玻璃（100.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（120.0mm）+石灰石膏砂浆（20.0mm）

外墙类型：无机保温砂浆（40.0mm）+钢筋混凝土（200.0mm）+无机保温砂浆（20.0mm）

底面接触室外空气的架空或外挑楼板：石灰石膏砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（110.0mm）+无机保温砂浆（40.0mm）

分户墙：石灰石膏砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（200.0mm）+石灰石膏砂浆（20.0mm）

分户楼板：水泥砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（110.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）

外窗(含阳台门透明部分)：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2K)]，框面积≤20%，(6mm透明+12空气+6mm透明)，传热系数3.20W/m2.K，玻璃遮阳系数0.86，气密性为6级，可见光透射比0.71

凸窗：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2K)]，框面积≤20%，(6mm中透光Low-E+12空气+6mm透明)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.50，气密性为6级，可见光透射比0.62

天窗：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2K)]，框面积≤20%，(6mm中透光Low-E+12空气+6mm透明)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.50，气密性为6级，可见光透射比0.62

户门：木或塑料夹层门(空气间层厚度不小于40mm内衬钢板)，传热系数2.47W/m2.K

3 节能计算模拟分析

计算模型基础计算数据结果

采用最终确定的节能设计方案进行建筑节能计算分析，软件以《上海市工程建设规范-居住建筑节能设计标准》（DGJ08-205-2011）为判定依据。

对于该建筑单体，软件确定的节能方案很好地满足了规范要求，避免了在设计时反复设计复算、查阅规范图集，同时也为更好地完成同类设计积累了经验。对于围护结构有未满足节能设计标准的，可采用“对比评定法”进行建筑节能设计综合评价。

根据《上海市工程建设规范-居住建筑节能设计标准》（DGJ08-205-2011）的规定，居住建筑动态计算的判断依据要根据不同的建筑类型采用不同的判断方法。软件可根据建筑层数自动识别多层建筑、低层建筑、高层建筑；根据用户选择的建筑类型，自动按照下列要求进行动态计算和判断：

进行围护结构节能动态计算时的假想建筑称为参照建筑，建筑进行围护结构节能动态计算时，应当与参照建筑的采暖和空调年耗电量之和进行比较，其计算所得设计建筑的采暖和空调年耗电量之和应当小于参照建筑的采暖和空调年耗电量之和，即采用权衡计算对比法。

PBECA2012软件延续了强大的DOE-2计算内核的计算分析功能，最终能耗模拟分析结果显示，该居住建筑达到了节能设计要求。

冬季结果

设计建筑全年耗电量=28.69 (kWh/m2)

参照建筑全年耗电量=29.35 (kWh/m2)

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中图分类号：TU2文献标识码： A

前言：建筑能耗在社会总能耗中所占的比例重大，建筑节能技术已成为当今世界建筑技术发展的重点之一，随着国家对建筑节能的日趋重视，特别是城镇化进程的快速发展，对能源、经济资源的需求将更加迫切。因而建筑节能结构设计势在必行。

一、建筑节能结构的优化设计

1.1外窗设计。在炎热地区，窗户节能的关键在于提高窗户的遮阳效果，控制辐射传热。选择遮阳系数小的外窗，减少由窗户进入室内的热辐射能，对降低建筑的制冷能耗水平有重要的意义。适当控制窗墙比，保证门窗的开肩面积。一般而言，住宅建筑的外窗面积不宜过大。根据规定，各朝向的窗墙比应当加以控制，在设计开窗的同时，对门窗的开启也要满足设计标准，在建筑设计中有时为了立面的效果，忽略了门窗的开启，从而影响了节能。

1.2外窗类型的选择。在外窗选用中，遮阳系数sc是个非常关键的指标，应当选用遮阳系数低的外窗。常用的窗户种类有钢窗、铝合金窗、塑料窗等。从各种常见的外窗热工参数中可知，窗框材料影响的主要是K值，对sc值没有任何影响，因此框材的选择对节能的贡献不大。在外窗节能设计中应该着重选择好玻璃。玻璃按其性能可分为透明玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃等，各种玻璃又可以制成中空玻璃。外窗玻璃的优选对节能有很大影响，普通玻璃比较经济，但遮阳效果差一点，对节能达标也差一点，节能型玻璃能耗少、遮阳效果好，因此价格较高一些。

1.3遮阳。在设计立面时，做一些水平垂直的遮阳板或外挑阳台以及其他的遮阳措施，同时应选用遮阳型门窗，这样既丰富了立面造型，又达到了很好的节能效果。

1.4合理控制门窗的气密性。门窗在安装过程中，各部件之间存在装配间隙，会产生室内外空气的交换。在满足室内卫生换气的条件下，通过门窗缝隙渗透的空气过大，会导致冷、热能耗的增加，对节能是不利的。因此，必须控制门窗缝隙的空气渗透量。尤其在高层建筑中，风压较大，气密性应当进一步提高。所以，九层以下的住宅外窗气密性应达到3级，十层以上的住宅外窗气密性应达到4级。

二、优化建筑物围护结构节能设计

2.1建筑物围护结构细部的节能设计。细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要，应从以下各部位着手：①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施；②外墙出挑构件及附墙部件，如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；③窗口外侧四周墙面，应进行保温处理；④门、窗框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵；⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封，避免不同材料界面开裂，影响门、窗的热工性能：⑥采用全玻璃幕墙时，隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙，应填充保温材料。

2.2外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重，因此，围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料。目前在寒冷地区常用的墙体做法有：页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更为妥些。

三、屋面节能设计

3.1屋面铺隔热板。为了增加屋面的热阻，降低传热系数，减少外界高温向室内的传递，目前常见的屋面隔热做法是在屋面结构层上铺设绝热材料。为了提高材料层的隔热性能，应当选用导热性小、蓄热性大的材料，以降低屋面表面的温度。近年来，为了达到隔热目的，又便于施工，又有利于节能，屋面保温材料均选用传热系数小的保温材料，在室外温度波热作用一定时，护结构内表面平面温度的高低和振幅衰减的大小，主要取决于护结构的热阻热惰性，实体材料层的增厚通常能够使热阻和热惰性指标同时增大，从而降低围护结构内表面温度，提高护结构的热稳定性。在具体设计时采用倒置式屋面构造，能取得很好的屋面隔热、防水效果。

3.2通风隔热屋顶。屋面通过各种措施，可以减少对太阳辐射热量的吸收，降低屋面自身的温度。但是，不管措施如何，夏季白天，屋面还是会有一定的高温，并通过辐射传递给给室内，造成热感。通风屋顶，通过空气流经屋面的表面，带走屋面蓄积的余热，能够有效地降低屋面板自身的温度。通风量越大，通风层的空气带走的热量也越大，隔热效果就越好。通风屋面隔热性能好、散热快，是夏季隔热的一项重要措施。

3.3反射屋面。浅色表面能够反射更多的太阳辐射，减少结构材料对太阳能的吸收。反射屋面就是将屋面表面做浅色处理，一般可在屋面表面喷涂一层白色或浅色涂料，或铺设浅色地面砖。影响建筑材料表面对阳光辐射反射率的主要因素是表面的色调，颜色越浅，反射能力越强。

四、利用可再生能源的节能设计

4.1太阳能

建筑师要了解太阳能热水系统装置的组成及各部分要求，将太阳能热水系统的集热装置与建筑有机地结合。太阳能是常被建筑利用的可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径。建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种。被动式利用太阳能是指建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低。主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能。太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现绿色能源的建筑是世界上许多发达国家的热门研究课题，为未来建筑节能设计理念的更新提供了重要的方向。

4.2地源热泵

地源热泵――是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。地球表面吸收了太阳能的47%，相当于人类一年所需能量的500多倍。我国近百米内的土壤每年可采集的低温能量达1.5万亿千瓦，是我国目前发电装机容量4亿千瓦的3750倍，而百米内地下水每年可采集的低温能量也有2亿千瓦。

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在我国经济社会发展过程中，有三个”耗能大户”，也就是工业耗能、交通耗能和建筑耗能。在这三个“耗能大户”中，建筑这个“耗能大户”在全社会总耗能中的比重越来越大，与我国建立资源节约型和环境友好型的社会发展目标相背离。所以，必须高度重视建筑节能优化设计，切实降低建筑能耗，缓解我国能源资源紧张的局面。

1 建筑技能及其优化设计

1.1 建筑节能的内涵

建筑节能的内涵主要包括两个方面，第一个方面指的是建筑在正常发挥其功能条件下的能耗问题；简单来说，在满足人们日常生活所需中建筑所需要耗费的能量；第二个方面是建筑结构的隔热和保温问题。如果隔热和保温材料的质量不高，则会增加建筑耗能总量。

这两个方面的问题好比一枚硬币的两面，如果把两个方面的问题同时解决，或者是在设计过程中叫好解决这两个方面的问题，则可一石二鸟，不仅实现建筑物的节能，而且可以节省工程造价。

建筑节能问题关系着国家能源资源战略、可持续发展和环境保护等等，对于扩大内需、提高国民经济发展的质量和效益有着重要的作用和意义。

1.2 建筑节能设计优化

建筑节能设计的优化问题，指的是在建筑节能设计中，通过节能方案的对比等，找到节能的最优办法，从而实现建筑节能的目标。而其中最难的便是“最优”两个字，笔者把这来给个字理解成一定的范围，也就是根据建筑的具体能耗情况，设计多种节能方案，通过对比研分析和研究，确定采用哪个建筑节能优化方案。

而建筑节能方案的制定，需要综合考虑建筑群的朝向、间距和道路的布局情况等，以及绿地分布范围。

2 建筑节能技术和内容

2.1 建筑节能技术

现阶段，建筑节能技术主要包括维护结构的节能技术、采暖节能技术和太阳能技术等。

2.1.1 维护结构的节能技术

建筑物的维护结构，也就是通常所说的墙体、屋面及门窗工程。围护结构的节能技术是指通过采用墙体保温（外保温、内保温、自保温、夹芯保温等技术）、门窗及屋面节能等措施，减少建筑的使用能耗。其节能技术的应用，直接影响着建筑物的整体耗能情况。如住宅节能就是通过围护结构节能设计，达到比传统住宅节约能耗25%的目标。

2.1.2 太阳能节能技术

太阳能取之不尽，用之不竭，太阳能技术当前在现阶段的建筑节能设计中得到了广泛的应用，实现了建筑散热、遮阳效果和能量收集三者的有机结合；其中混合型节能技术的应用，为建筑物提供了光照和热能，并在一定程度上降低建筑物整体耗能。

2.1.3 采暖节能技术

当前，水源热泵系统是应用最广的是采暖节能技术。水源热泵系统把地表水源吸收太阳能，把地下水源吸收的地热能收集起来，形成比较丰富低温低热的能量，大幅降低了高位电能输入，实现建筑物热能的转移。由于前期投入成本较高南方地区应用较少。

2.2 建筑节能的内容

建筑的内容主要包括三个方面的内容：

2.2.1 建筑主体节能

建筑主体节能的优化设计，需要根据不同气度的气候和建筑能耗特点来进行，需要遵循兼顾冬夏、整体优化的原则，通过模拟建筑能耗，优化建筑能耗设计，主要是选择体型系数、合理布置空间格局、控制不同朝向的窗墙比例等等，从整体上降低建筑物的能耗。

2.2.2 常规能源的优化利用

常规能源的优化利用可以从四个方面入手：①因地制宜选择冷热源优化设计，提高采暖、空调等能源的转换效率；②采用合理的调控方式，节省输配系统的能耗；③优化照明的控制系统，降低照明能耗；④选用合适的能源制备生活用水。

2.2.3 可再生能源的综合利用

根据建筑物的类比、建筑物所在地的气候特点，以及可再生能源的综合利用情况，选择上文中所提到的各种建筑节能技术，也就是采暖节能技术、太阳能技术和地热能技术等。

3 建筑节能的优化设计方法

建筑节能，从设计角度来讲，指的是在住宅、公共建筑等规划和设计中，执行国家现行的建筑节能标准，通过采用先进的节能技术和施工工艺流程，利用可再生能源系统等，降低建筑的能耗。

3.1 屋顶节能优化方法

实际上，屋顶属于建筑的围护结构，其可以让室内和室外产生温差，如果室内外的温差过大，则会增加建筑能耗。屋面节能一般通过材料和构造来实现，如选用传热系数小、蓄热性大的材料，同时注意材料层的排列。现代建筑中平屋面相对较多，倒置型保温屋面被广泛使用，此种屋面保温层在防水层之上，使保温层还起到了防水层作用，这些材料必须防水和耐气温性能好，不易老化。（如矿（岩）棉或玻璃棉板具有良好的憎水性，税率低，热阻大，10m厚相当于50m厚混凝土板隔热效果），在建筑设计中被广泛应用。提高建筑屋顶的保温隔热性能，在冬季可以有效抵挡寒气进入到室内，夏季可以吸收太阳的辐射，减少热能，从而减低空调的能耗。

而屋顶节能优化的方法另一个是依靠太阳能技术。相关的数据显示，地球所拦截的太阳辐射能量相当于当前全球电力消费的1500倍，而在当前的技术水平条件下，太阳能技术仅仅有一小部分被开发利用。因此，太阳能开发有着非常巨大的潜力。

此外，太阳能作为一种可再生能源，代替常规能源的可能性非常大，同时其也是一种清洁能源，不会对环境造成任何的污染和破坏。现阶段，太阳能应用在建筑节能上的方式包括：被动式太阳能采暖、主动式太阳能采暖、太阳能发电和太阳能供热水等。而过把太阳能技术应用到建筑屋顶节能中，无疑是建筑屋顶节能的最好设计方法。

3.2 围护结构节能优化方法

建筑围护结构节能优化方法主要包括三种：

（1）外墙内保温技术。该技术主要是指在建筑的外墙结构内部增设保温层，内保温层的施工进度比较快，施工方式也比较灵活，同时还可以对施工质量进行有效的控制。内保温技术已经成熟，国内这方面的施工经验也比较多，因此可大范围推广；

（2）外墙夹芯保温技术。该技术主要在我国东北等冬季较为寒冷地区有着广泛的应用，其主要是在是把保温层夹在内外墙的中间，而建筑主体需要时混凝土结构或者砖墙结构。这种技术的主要优点是：防水性能良好、耐候性能良好等。

（3）外墙外保温技术。该技术是现阶段正在大力推广的一种节能保温技术，就是在垂直外墙的表面建设保温层，所以，建筑主体结构需要是混凝土结构或者砖墙结构。这种技术的技术含量比较高，适用范围也比较广，不仅可以用于新建楼房的节能保温，而且可以用于危旧楼房的改造。

（4）外墙自保温技术。该技术是指通过对墙体自身采取一系列新型技术，使其导热系数极低，甚至达到了绝热的程度。一般采用保温砌块为主要护材料，在造价上较为经济，且施工周期较短，可大大加快施工进度，绝热材料设置在外墙中间，有利于较好的发挥墙体本身对外界的防护作用。作者在建筑设计过程中，特别是公建设计中用外墙自保温较多。

3.3 门窗节能优化方法

对于建筑门窗的节能优化，主要是减少门窗的渗透量、传热量和太阳辐射能量三个方面。具体的优化方法是：尽可能缩小门窗的面积；选择最适合建筑物的窗型；在门窗上增设保温隔热层；合理确定门窗的材料；增加遮阳设施等。其中玻璃及型材的选择在节能优化起着相当重要的作用，一块12mm厚的透明玻璃的传热系数为5.5，而6mm透明玻璃+12mm空气层+6mm透明的中空玻璃的传热系数能达到了2.8，因此中空玻璃在门窗节能设计中被广泛应用。

通过以上分析，我们可以指导，建筑节能的一个重点便是建筑主体维护结构的节能措施。所以，在建筑节能优化设计中，应在这方面多设计几套节能方法，通过对比分析，选择最优的设计方案。

4 结 语

作为我国三大“耗能大户”之一的建筑耗能，在我国社会总耗能中的比重有逐年上升的趋势。而随着我国新型城镇化进行的不断加快，建筑节能设计成为当务之急。在本文中，笔者介绍了建筑节能及其优化设计的内涵，并介绍了当前集中借助节能技术，最后指出了建筑节能的优化方法，主要是建筑屋顶节能优化、内外墙保温节能优化和门窗节能优化这三个方面。

参考文献

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[2]高华.浅谈建筑节能与优化设计[J].黑龙江科技信息，2009（31）.

[3]谢丰荣，李艳辉.，建筑节能与优化设计[J].土木建筑学术文库，2010（11）.

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一、我国建筑能耗特点

（l）我国幅员辽阔，地域气候差异大，各地建筑能耗也差别很大。根据《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005），将我国分为严寒A区、严寒B区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区，并针对不同的地区设置不同的建筑节能标准。相对来说，北方注重冬季保暖，南方更注重到夏季隔热，兼顾冬季保温，而这二者在提高围护结构隔热性能上来说，又具有一定的统一性。

（2）各地采暖（制冷）方式差异较大。在我国城市，根据该地区获取能源的便利程度不同，主要采用煤、电、油等能源形式，部分地区使用核电、风力电能等。而我国很多农村地区仍然采用较为原始的秸秆、薪柴、木炭等能源形式，这些传统能源一方面利用效率低，另一方面对生态环境也产生一定压力。

（3）各地各类型建筑耗能状况参差不齐.例如，我国大中型城市目前已经基本结束了“秦砖汉瓦”的建筑构型，在市区禁止使用烧制实心粘土砖，而据调查，烧制粘土砖仍是农村的主要建筑材料之一。另外我国建筑节能标准根据经济和环境形势的发展而日渐完善，对建筑节能的要求也逐渐提高，从1986年提出的节能30%到1995年的节能50%，目前很多地区已经提出节能65%的标准。这些差异造成我国不同地区、不同建筑的节能指标差别很大。

目前，我国北方城镇采暖能耗占全国城镇建筑总能耗近40%，并且不同方式、不同建筑的采暖能耗相差很大。而南方地区的供暖方式仅是针对某段时间、某一建筑空间内，且采暖时室温控制较低（14-16℃）、室内外温差小，所以南方地区冬季采暖能耗远低于北方地区。

二、节能新技术在建筑工程中的运用

建筑节能的重点应从建筑本体和建筑设备领域发展建筑节能的创新技术。这包括在建筑围护结构保温技术方面，采用高效节能建筑新材料、外墙外保温技术、高效保温门窗和热反射保温隔热技术等。例如，双层幕墙技术是中间带有可调遮阳板且可通风的方式，夏季可有效遮阳和通风排热，冬季又可使太阳光透过，减少供热负荷。

在建筑设备所涉及的能量系统节能技术领域，采用先进供冷、供热系统和设备以及控制技术等积极推进了建筑节能的发展。

1、计算机仿真与智能控制技术。通过对供冷、供热系统实现优化运行节能控制，最大限度降低运行能耗。

2、热泵应用技术。采用热泵原理利用低温低品位热能资源，通过少量的高品位电能输入，可向建筑物供热、供冷，有效降低建筑物供热和供冷能耗，同时降低区域环境污染。

3、变风量空调技术。变风量空调系统是一种节能的空调方式。在考虑同时使用系数的情况下，空调系统的总装机容量可以减少10-30%左右。

4、新风处理及空调系统的余热回收技术。新风负荷一般占建筑物总负荷的30%-40%。变新风量所需的供冷量比固定的最小新风量所需的供冷量少20%左右。新风量

如果能够从最小新风量到全新风变化，在春秋季可节约近60%的能耗。通过全热式换热器将空调房间排风与新风进行热、湿交换，利用空调房间排风的降温除湿，可实现空调系统的余热回收。

5、辐射性供热节能技术。地板辐射、天花板辐射、垂直板辐射是辐射型供热的主要方式。在有低温废热、地下水等低品位可再生冷热源时，这种方式可直接使用这些冷热源，省去常规冷热源。

6、热电联产技术。采用热电联合生产的方式，利用发电余热集中供热取代大量的、分散的、除尘效率很低的小锅炉供热方式，可大幅度地减少大气污染物的排放量，有效地改善环境质量。与直接使用锅炉供热相比，热电联产提高了能源的利用效率，可降低一次能源消耗量。

三、实现建筑节能的方法措施

3.1围护结构节能

（1）外墙

外墙外保温适用于以混凝土空心砌块、混凝土多孔砖、钢筋混凝土或粘土多孔砖等材料为基层的外墙。外墙外保温系统一般由粘结层、保温层、防护层和饰面层组成。

外墙外保温系统各组成材料的技术性能应符合国家、行业相关标准要求。聚氨醋外墙保温板系统适用于多层及低层建筑；外墙外保温系统的饰面应采用涂料，包括配套的外墙专用涂料或其他防水弹性涂料。

外墙内保温的保温材料应选用导热系数较小的不燃或难燃材料；除保温材料可允许不设护面层外，保温层应有护面层；在有保温层的墙面上需挂重物时，其挂钩的埋件须固定于基层墙体内。保温砂浆内保温的构造层次一般为界面层、保温层和护面层。

（2）屋面

坡屋面必须有保温隔热层。对于以钢筋混凝土为基层的坡屋面，保温层应设在基层上侧。平屋面的建筑找坡可采用轻集料混凝土、水泥加气混凝土碎料（1：8）或憎水膨胀珍珠岩制品等材料实铺。平屋面保温层的构造方式有正置式和倒置式两种。

（3）楼板

住宅建筑楼层间楼板的传热系数（K）不应大于2.OW/（m，.K）；底部自然通风架空楼板的传热系数（K）不应大于1.5W/（m，.K）。底部不通风架空楼板的传热系数可参照楼层间楼板确定。

（4）外窗

外窗（包括阳台门的透明部分）的面积不宜过大。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗，其传热系数（K）应符合相关规定。多层住宅外窗宜采用平开窗。

3.2采暖系统节能

居住建筑的共同特点是供人们居住使用，而且一般都是昼夜连续使用的，对室温和空气质量有较高的要求，建筑节能的重点之一就是放在节约采暖和降温能耗上。主要措施有以下几点：

（1）要从合理规划和选择采暖设备开始，改善采暖供热系统的设计和运行管理，以提高锅炉的运行效率：加强管道的保温，以提高室外管道的输送效率。

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关键词：智能住宅小区 建筑给排水 节能优化 设计

随着我国经济水平的不断提高以及城市化进程的不断加快，对能源的消耗也越来越多，我国面临的资源稀缺问题也日益严重，提高能源利用效率已经成为经济可持续发展的迫切需求。建筑能耗在能耗中所占比例较大，我国《中华人民共和国节约能源法》已经明确要求建筑小区设计建设过程中，必须符合能源利用标准，满足节能设计规范要求。因此，对于智能住宅小区建筑给排水系统设计，必须采取一定措施，降低能源消耗，提高能源利用率。目前节能给排水设计已经成为我国智能住宅小区建筑节能设计的重点内容。

1 充分利用市政管网压力

城市内部对于建筑物供水的市政管网供水压力一般在0.2-0.4MPa左右，如果对供水压力加以合利用，采取分区供水的供水方式，可以有效降低二次供水加压的能耗。通常情况下，市政管网内部的供水压力可以满足五层左右的建筑供水压力，因此，如果住宅小区楼层少，高度低可以直接采用市政管网直接供水。如果住宅小区较高或者是高层住宅小区，则建议使用无负压变频供水设备进行二次加压设备，这样既可以有效降低二次加压的能源消耗，也可以避免低楼层的供水压力过高造成的水资源以及能源的浪费。

2 利用无负压变频供水设备

传统的水池加压泵以及高位水箱等二次加压设备能耗相对较大，而且容易导致二次污染，难以满足建筑节能设计的要求。随着科学技术的不断发展，无负压变频供水设备已经成为建筑给排水节能设计的优选供水设备。无负压变频供水设备再利用市政供水管网的原有压力的基础上，通过压力调节罐作为供水水泵的进水储水装置，并利用真空消除器消除管网存在的负压力，利用无负压变频供水设备可以实现在原市政供水管网上的二次增压，既节省了修筑水池水箱的资金投入，又可以实现增压供水，而且可以有效保证水质，节能效果明显，相关数据统计，节能效果可达50%以上，具有较好的实用性，非常适宜于智能住宅小区的建筑给排水系统应用。

3 对清洁能源的的充分利用

在建筑给排水系统中，充利用清洁能源可以有效地减少传统能耗，从而实现节能的目的。清洁能能源主要包括风能太阳能以及地热能，现阶段技术相对成熟，应用较为广泛的主要是太阳能的利用。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，目前对太阳能的利用形式主要集中在太阳能热水器方面。太阳能热水器主要是将太阳能转化为热能，提升水的温度，太阳能热水器主要由集热器、储水箱、给水箱以及给水泵等相关附件组成，集热管是实现能源转换的主要设备，根据集热器的不同，可以分为平板型和真空管型两种形式，平板型大多采用谁在集热器内加热后之际进入储水箱的自然循环的方式，构造简单成本低廉。真空管型集热器主要是通过将真空管与非承压水箱接通，以落水的方式取热水。热管型真空管由于管内无水，不仅抗冻耐压，最温差适应能力强，而且可以接承压水箱进行系统的双循环运行，更适用于不同规模的热水系统。

4 给水系统不同功能的单独设置

建筑给排水系统主要包括消防给水系统以及生活给水系统，在智能住宅小区给排水设计中，为了进一步的节约能耗，应将两者单独设置。因为，首先消防给水系统与生活给水系统对于供水压力的要求不同，根据相关规范规定，消防给水系统按照静水压力一般情况下在0.8MPa左右，生活给水系统按照静水压力一般控制在0.3-0.4MPa左右。如果按照消防给水系统的水压要求设置供水压力，则会造成生活给水系统的供水管道超压因而容易造成供水超量的问题，如果采用加压法对其降压节流处理，又会消耗大量的电能。相反，如果按照生活给水系统的压力要求分区，就会造成水泵机组数目的增加。因此，为了达到节能的目的，应该将两系统分开设置，单独设置竖向分区的压力，避免能源及水资源的大量浪费。

5 减少用水量降低供水能耗

5.1 进一步完善热水供应循环系统。随着居民生活水平的不断提高，智能住宅小区热水供应循环系统也得到了广泛的应用，对于建筑给排水系统中热水循环系统的质量也提出了更高的要求。然而目前，我国小区内部热水循环供应系统水资源浪费严重，在热水设备启动后，首先要放掉部分冷水才能获得具有使用温度的热水，造成了水资源的浪费。因此，对热水供应循环系统加以改造，使用支管循环或者立管循环的热水供应循环方式，可以有效减少冷水资源的浪费。

5.2 节水型卫生以及配水器具的推广使用。新型的节水龙头以及节水型卫生器具的推广使用，对于减少水资源的浪费具有重要的作用。例如，我国住宅小区使用的马桶冲水量普遍大于11升，如果使用冲水量小于6升的节水型马桶，耗水量可以有效减少。由此可见，节水型的卫生以及配水器具节水效果明显，对于智能住宅小区，建议全部配装采用节水型器具。

5.3 对供水设施减压节流。对于智能住宅小区，由于建筑智能化程度较高，因此一般情况下供水系统竖向分区的供水压力会出现偏大的情况，如果不采取合理的减压节流措施，就会出现用水设备的实际出水量高于其额定流量，因而造成水资源的浪费，同时也会造成由于压力过大对供水系统的损坏，因此，应对供水压力过大的供水系统采取设置减压孔板以及减压阀等措施，将供水压力控制在合理的范围内，避免造成水资源及能源的浪费。

6 结语

我国是一个能源及水资源匮乏的国家，充分合理利用各项资源是我国国民经济可持续发展的必然要求。因此，在对智能住宅小区建筑给排水系统进行设计时，应该充分考虑到节能节水的需求。设计者在对建筑物给排水系统设计时，应积极利用各种新技术新材料以及新设备来实现给排水系统的节能环保要求，已达到缓解城市小区能耗过高，用水不足的问题，对于实现只能住宅小区的社会及环境效益也具有重要的意义。

参考文献

篇（11）

住宅是所有的建筑类型中比例最大的建筑，从设计的角度来探讨住宅建筑节能设计，达到有效控制能耗的目的有着非常重大的意义。

1 住宅平面的建筑节能设计

住宅平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地(建筑行业“四节”之一)还可以大大节约建筑用材,减少营造、维护与使用过程中的能耗。另外,建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。

由于我国地处北半球,太阳高度角和方位角变化规律使南朝向为最为节能的建筑朝向,此朝向夏季可减少太阳辐射得热,冬季可增加太阳辐射得热,而且此朝向建筑与我国夏季盛行的东南风差不多成垂直关系,容易形成穿堂风,而又避开了冬季盛行的西北风。因此,将住户长时间活动的居住空间(如厅、主要卧室)设于日照通风条件最佳的南向位置,利用自然环境使室内达到最大的舒适度,为住户节约采暖和空调的能耗。而南北向建筑可以获得最多的南朝向房间,所以建筑平面谊设计成南北向。对于日照、通风条件较差的北朝向与长时间接受太阳辐射的东西向可布置些平面功能比较次要的电梯、楼梯、管道井、机房、卫生间、厨房等,以挡住日照直接照射主要房间,避免冬季西北风灌入。经调查,在其他条件相同的情况下,南北向的多层建筑的传热耗热量比东西向可降低5%左右。

2 住宅外墙的节能设计

墙体是住宅的主体部分,是建筑室内外热交换的主要介质,建筑节能50%,其中就有约25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。使用节能外墙与使用普通外墙室内温度相差可达4～10度,所以墙体的设计是不容忽略的一个方面。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。

目前,常用的几种外墙材料中,保温隔热性能较好的是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及复合墙体。复合墙体中绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、酚醛板、加气混凝土等。复合墙体保温隔热宜选用外墙外保温。外保温是连续外包的,有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。此外,减少建筑物体型系数,也就是减少建筑物外表面积,减少护结构面积,减少建筑形体的凹凸,也是节能的有效措施之一。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。因此,体形系数越小对建筑节能越有利,也就是说,在其他条件相同的情况下,宽的建筑比窄的好,高的比矮的好,外表整齐的比外表凸凹变化的好。为得到合理的有利节能的建筑体形,体形系数一般应控制在0.3以内,住宅进深应扩大到10m以上,而长度则以55m为宜。从热传递方面分析,通常建筑物实墙的阳角内侧气流较通风口处差且散热面相对比较大,所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低。同时由于具有热桥作用的框架柱或构造柱常设在此处,所以一般交角处是建筑物耗能量较大的部位。如果建筑物设计成圆柱形,则外墙棱角少,外表面积也小,有利于减少能量的消耗。所以外表面整齐的建筑比外表面凸凹变化的建筑要节能。从接收太阳辐射热能考虑,应使建筑物南向墙面的面积尽量的大,其他墙面的外表面积尽可能的小,也就是说南向墙面与其他各方位墙面的面积比应是越大越好。另外,也可以利用植物来调节气温,在日照强烈的墙面,种植植物来吸收太阳热量,减少传入室内的热源。据报导,建筑西墙种植爬墙虎,在植被遮蔽90%状况下,外墙表面温度可降低8.2℃,并有利于吸尘和消音,减少温室效应。

3 住宅屋面的节能设计

在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是接受太阳直射时间最长的部位,因此受辐射得热也是最多的,相当于东西向墙体的2～3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数小、憎水或吸水率较小的材料(如膨胀型泡沫聚苯板)。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上,可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。此种方法施工简易,可广泛采用。

另外,利用屋顶种植花卉、灌木(如彩叶草、三色堇、麦冬草等)形成生态型屋面,既可阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热,又可美化环境,改善城市气候,做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜,可起到滞阻水的作用,有利于屋面的防水,而且土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,有利于屋面的保温隔热。同时,在屋面蓄水,形成蓄水型屋面,也是节能屋面的有效措施。利用水蒸发可带走大量的热,从而有效减弱屋面的传热量和降低屋面温度。据测试,蓄水、种植屋面土壤表面温度与一般屋面表面温度比较,温度可低27℃。此外,采用平坡屋顶结合的构造形式,在屋面保温隔热层上做架空层,通过空气流通来散热也是个不错的办法。

4 住宅门窗的节能设计

外门窗是耗热的重要渠道,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,传热系数约为墙体的3～4倍,是节能的重点部位,所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应避免少做落地窗、飘窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中应该强调东西南北开窗有别,不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。设置外窗部位,应提高外窗的密封性能(如选用胶条密封而不是毛条),选用好的窗型(如平开窗气密性相对较好),门窗配件,提高窗框的隔热性能(如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃钢型材、铝木复合材料等),减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃(如中空玻璃、镀膜玻璃等)。根据国内外大量应用经验证实,采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。外门窗除了采光,通常也是建筑自然通风的渠道。所以,外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位,引进自然风,增加夏季的渗透通风。但同时,外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方,可采用凹式开窗设计,外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘,这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。

5 结束语

我国作为世界能耗大国,对于发展可持续发展的生态建筑,减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法,同时也是节约经济的方法。因此,作为建筑师,更应从自身做起,从不同角度,依据建筑规范对节能进行优化设计,充分利用我国现有的自然条件,在改善人们居住环境的同时,充分挖掘节能潜力,从而实现节约能源,减少能源消耗。相信在不久的将来,建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。

参考文献：

[1]能源服务或将打破建筑节能僵局[J]. 建筑节能,2011,(11).