建筑节能优化设计方法概述

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摘 要：随着我国新型城镇化进程的不断加快,建筑工程项目得到了快速的发展,随之而来的便是建筑耗能问题.当前,建筑耗能在全社会耗能中的比重越来越大,呈现出急剧上升的趋势.因此,强化建筑节能优化设计,也就成为了当务之急,同时其也是降低建筑能耗的治本之策.在本文中,笔者即分析建筑节能优化设计方法.

关 键 词：建筑节能；优化设计；设计方法

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.