时间：2022-04-20 10:15:59
导语：在建筑节能设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了一篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1规划与节能设计
在以往的规划设计中，设计人考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题，而很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视，从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系，以节能作为指导规划设计的主要原则，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。其中，规划节能对于居住建筑尤为重要。
影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动（即风流）。因此，通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此，建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先，建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向（我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜），利于自然通风，提高居住的舒适度。同时，南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多，可以节省夏季空调的用量；而在冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。第二，居住建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提高，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。这需要规划师在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点，优化节能设计。第三，居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下几点：①居住区规划应确保“风道”的畅通，建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置，使空气流通。②按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向，排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则（见图1），确保居住区内建筑对自然风的共享性，同时也使北面高大的建筑成为人工的风障，这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭，较好地适应气候的变化[1]。③减少采用封闭式建筑组合，平面组合成“U”型的居住建筑组团，开口应尽可能朝向夏季主导风向，保证“U”型内部建筑的空气流通。④在规划阶段充分利用计算机进行三维模型的日照模拟运算，在满足采光、日照、防火等要求下，利用建筑物的自遮挡和建筑群间的相互遮挡，减少太阳辐射对居住建筑的影响。
2建筑单体的通风与节能设计
建筑市场中，住宅开发商为了达到土地最大利用率的目的，往往要求建筑师按容积率的最高值进行设计，甚至超值设计，这样导致许多新建住宅多为一梯六户、一梯八户，甚至一梯十户以上都有。这种住宅单体平面在实际使用中通风将十分不利，特别是在夏季，室内积聚的热量难以散失，必须采用人工通风或空调降温，大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的许多住宅设计，建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑——采光面积大，可开启窗户面积小，这样的设计不但对隔热不好，对通风就更加不利。这都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。所以，一定要做好建筑单体的通风设计，而且要从平面和剖面两方面考虑。
平面的通风设计应注重以下几个问题：第一，平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。建筑的进深应有效控制，避免建筑体型过于臃肿。房间的门窗位置应合理安排，窗户的朝向应有利于形成穿堂风，从而增加房间内的空气流动，利于室内换气。第二，从通风的角度来讲，窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键，但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在，才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。研究表明，空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。因此，单方面增大进风口或出风口面积，并不能对室内气流平均速度有太大影响，而为了增强室内穿堂风的效果，必须同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场，提高人体舒适度。第三，窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。如推拉窗与平开窗比较（相同窗户面积），平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍，通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比，两者的最大通风面积相同，但由于两窗的窗叶开启形式不同，所引导空气产生不同的流场，造成的通风效果也明显不同。因此，从通风的角度考虑，对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式，窗户开启的角度和位置要慎重考虑，科学设计，将室内空气主流场控制在房间剖面的主要使用高度。第四，当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下，有必要通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件。如一个房间只能单侧墙开窗时，可考虑在此墙上相距一定距离开设两个窗户，两窗之间设置垂直挡风板（见图2）。当主导风在水平方向上与该挡风板夹角较大时（60o～90o），在挡板的两侧就会形成明显正负风压区，气流就会从第一个迎风窗进入而从另一窗户流出，实现单侧开窗的通风[2]。因此，此做法较为适合在房间朝向与当地主导风向夹角较大时采用。
除了平面设计时应对通风重点考虑之外，建筑剖面的通风设计其实也十分重要，一般应注意以下两点：其一，进出风口的高低决定了室内空气流动的方向，对人体的舒适度影响较大。因此，一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度。如办公室，通风高度应设在人坐姿的头部位置；住宅内的通风高度控制可按不同功能要求确定，起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考，厨房应以站姿为参考，卧室可以卧姿为参考。窗台的高度应按实际通风要求进行相应调整，才能获得较为理想的通风效果。其二，运用文丘里管原理，在建筑物剖面的上部设置出风口，使平面面积较大的建筑物也有良好的通风效果。具体做法可在大进深的建筑物中部设置若干贯通的垂直空间，此空间应高于建筑物屋面，并设置相应数量的出风口，由于太阳辐射的加热作用使该空间形成烟囱效应，促进气流上升，实现热压通风散热，这就是所谓的“太阳能烟囱”。建筑内部设置了“太阳能烟囱”，可实现无风状态的自然通风，室内温度得到了有效的降低，换气次数得到了明显的增加[3]，在节能方面有很好的成效（见图3）。该技术已被日本的文教建筑广泛采用，在我国积极倡导节能的大形势下，很值得我们借鉴。
3建筑外遮阳的运用与节能设计
随着节能技术的推广，业界对建筑外遮阳也越来越重视。建筑外遮阳能有效地阻隔部分太阳光直接照射到建筑物的外围结构，特别是防止太阳辐射穿过窗户直接进入室内，从而有效降低室内温度，达到节能的最终目标。在实际设计中，设计师经常会为了达到造型效果而刻意增加立面上的装饰构板，这些构件由于并非从遮阳方面考虑，所以形式作用大于实际功能。这并不符合设计的经济原则和节能原则。所以笔者认为，建筑立面设计应与建筑外遮阳设计相结合，并注意三方面的问题：一是要明确各种外遮阳的适用性。建筑外遮阳的设置与太阳的位置、建筑物的朝向都有着密切的关系。在窗户遮阳方面，实践证明：水平遮阳能遮挡高度角较大、从上方入射的太阳光，适用于南向的窗户；垂直遮阳能遮挡高度角较小、从侧面斜入射的太阳光，适用于东北向、西北向和正北向的窗户；综合遮阳（或称栅格遮阳）则综合了水平与垂直遮阳的优点，适用于东南向、西南向和正南向的窗户。此外，挡板式遮阳、帘式遮阳、百叶遮阳等方式对于窗户遮阳都有非常好的效果，但对建筑采光则有一定的影响。而对于建筑墙体和屋面的遮阳，目前较为有效的方法是通过栅格遮阳和绿化遮阳。随着社会经济水平的不断提高，建筑遮阳技术已越来越趋向智能化、自动化、高效化。二是要从构件的设计上合理处理好遮阳与隔热的问题。传统的实体构件——水平、垂直和综合遮阳与墙体相连，其吸收的热量会直接传递给外墙，而且容易构成半开放式空间，遮阳构件受太阳辐射后温度上升，其一部分热量通过表面传热由空气带走并向上传递，但由于其它遮阳构件的阻挡，反而容易产生积聚现象，在风的作用下通过窗户导入建筑室内，从而不利于隔热（见图4）。解决的方法是——在水平遮阳构件的选择上采用通透性的构件，如金属百叶、混凝土栅格板等，使上升的热空气能有效地散失，减少对室内的影响。目前较为先进的双层玻璃幕墙系统中，为了利于热空气的上升，其两层玻璃幕墙间的空气夹层往往是一个可连续的整体，即垂直方向上的间隔均为通透的金属构件，确保热空气能上升并带走热量。因此，在遮阳构件的选择上要细致研究，不断更新设计。三是要合理设置遮阳板，避免影响室内空气的流动速度。因为遮阳板的存在会对建筑物周围的风压产生影响，当其角度与风向不一致时，风速将会大大降低。实践证明，由于设置了遮阳板，室内风速会减弱22％～47％。而且，遮阳的设置方式也会对气流产生不同的影响。如实体水平遮阳板直接连接在窗顶，气流进入室内后会上升，不利于房间中下部的通风。若在实体板与墙体间增加空隙，或在遮阳板上部的墙体流出通风口，又或将遮阳板设在高于窗顶一段距离的位置，都能使得气流的方向得到有效的调节，使房间中部和下部均得到良好的通风，提高室内环境的舒适性。而对于垂直遮阳来说，由于风向是经常变化的，所以固定的垂直遮阳板应顺应所在地夏季的主导风来设置相应的角度，而更好的方法是采用可调节的垂直遮阳板，使建筑最大限度地适应气候的变化。目前较为先进的智能建筑，其外遮阳构件都是根据太阳辐射、风向等气候因素变化由电脑控制自动调节，具有相当高的气候适应能力。
4热桥问题与节能设计
建筑围护结构对建筑保温起到决定性的作用，但其中的热桥问题往往是人们所最容易忽略的。当代建筑由于追求造型的变化，立面上的凹凸进退增多，突出墙体、屋面的构件也越来越多，外飘窗得到了广泛的使用，这些设计手法丰富了建筑造型，却无形中增加了热桥的产生，对建筑节能带来不利的影响。产生热桥的原因主要有两个：一是因为该部位的传热系数比相邻部位的传热系数大得多，热阻小，保温性能较差；二是因为该部位的受热面积远小于其散热面积，从而失热过多，内表面温度较低。围护结构中钢筋混凝土梁、柱、板的相互交接处，外墙与外墙、内墙、以及窗户的连接处，保温门窗中的金属门框，以及突出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等，都是围护结构中热桥形成的主要部位[4]。在寒冷的季节，室内的热能就会通过热桥大量地流失。不妥善处理好这个问题，对于建筑节能会造成很大的影响。因此，在需要考虑冬季保温的地区，必须要做好外墙、屋面以及门窗的保温，构件自身的物理性能应满足节能标准的要求。在防止热桥产生的构造处理方法上，墙体的外保温比内保温更为有效，可避免室内外温差加大，保持较为稳定的室温和舒适度，防止保温层受潮，避免热桥的产生。实践证明，在采暖期采用相同厚度保温材料的外保温要比内保温减少约1/5的热损失，而在夏季，墙体的外保温做法还能减少太阳辐射热和室外热空气与外墙的表面换热，隔热效果也优于内保温做法[5]。对于建筑中使用较多的铝合金门窗，解决热桥的方法是改采用新型的断热桥型铝合金门窗或铝塑复合门窗，且应同时配置三玻中空玻璃或Low-E中空玻璃，这样就能保证门窗达到节能65％的要求[6]。其它的如屋面、外墙角、挑出构件与主墙体的连接位等热桥部位，应严格按照国家规范要求加强建筑局部的保温措施，防止热散失。从总体上讲，防止热桥的产生就要平衡建筑围护结构的传热，控制各组成部分的传热系数相接近，保证各部位的传热均匀。这就需要建筑师熟悉各种建筑材料的物理性能，在设计时对用材要仔细研究，合理配置，从根本上减少热桥的产生，最终达到节能的目的。
5结语
当然，建筑节能是一个复杂的系统工程，涉及方方面面的问题。上文所提及的四方面问题只是其中的一部分，它们往往不被重视甚至被忽视，这会造成许多的设计漏洞，使建筑物能耗增加。所以，笔者专门把它们选出来进行探讨，正是为了抛砖引玉，希望同行们能多加指正，集思广益，共同探讨建筑节能设计的新方法，在今后的设计中多研究、多尝试、多积累、多总结，在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合，使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则，努力创造低成本、高效率的节能建筑。
论文关键词：农村建筑节能;节能设计;能源综合利用
论文摘要：分析了我国北方农村地区建筑现状，针对农村建筑的特点，提出一些建筑节能设计措施以及能源综合利用方式。强调农村建筑规划体系建立和建筑节能的管理，以期为北方广大农村农民提供一个健康、舒适的节能建筑。
随着现代化建设的发展，我国农民的生活水平不断的提高，他们对自己的居住条件的要求也越来越高。长期以来，我国北方农村地区建筑特点是占地多，建造技术水平低，缺乏科学性，甚至是忽视最基本的建筑热工性能和舒适性要求，特别是缺乏统一的建筑规划，能源利用率低，导致其建筑土地利用率低，保温隔热性能差，能耗大，舒适度低。因此，为了提高农民生活质量，应以改善居住条件为重点，科学制定农村建筑规划体系，因地制宜地在广大北方农村地区推广建筑节能技术，发展节能建筑。
1农村建筑节能设计
1.1北方农村建筑现状分析
我国北方地区农村建筑要适应日常居住生活和农副业生产的双重需要，居民建筑类型大多为单户、双户以及多户并联的建筑类型。长期以来，我国农村建筑大多为个人建造，农民随意建设，农村建筑缺乏规划和设计，造成建筑的功能划分不合理，用地浪费。在房屋建设的过程中，由于技术和施工条件的限制以及经济条件的制约，农民建房时多选用一些落后的建材，围护结构的设计仍采用传统的做法，致使其建筑能耗大，不利于节能。
1.2建筑规划布局
我国北方农村大多地区冬季寒冷，夏季炎热。建筑规划选址中应充分利用当地的自然地理优势，根据当地的气候特点，合理地安排建筑与周围环境因素之间的关系。在建筑平面的布局时，要充分考虑当地农民的生活习惯，合理地安排建筑物功能分区。
1.2.1建筑选址应避免在山谷、沟底等区域，这主要考虑冬季气流在这些区域里形成对建筑物的“霜洞”效应，会使其能耗增加。建筑朝向应根据当地的地理条件和气候条件，选择最有利的自然采光和通风的区域，注意冬季防风和夏季有效利用自然通风，减少能耗。
1.2.2建筑类型上应多采用两户或多户并联的布置形式，减少建筑体系系数，有利于降低建筑能耗。
1.2.3根据当地农民生活习惯，将居住建筑和农副业生产用房进行合理的划分。例如将卧室、大堂宜布置在南向，饲养室、农副产品加工室宜布置在北向。
1.2.4规划中应注重绿化环境。绿化可以改善建筑群体的气候条件，可以调节气温、降低温室效应、隔热遮阳、减少噪声，是优化建筑室内环境、减少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑围护结构节能设计
1.3.1外墙
外墙散失的热量约占整个围护结构总能耗的25～28%，因此应在寒冷地区的北方农村建筑外墙设计中应采用外墙外保温。依据当地已有的原材料，合理选择建筑外墙材料，推广使用空心砖或混凝土空心小砌块等节能砖。同时在建造时灵活选取构造措施，利用农村地区容易获得的材料（稻壳，麦秸等）作为外墙保温材料，使外墙获得良好的隔热效果。
1.3.2屋面与地面
北方地区农村建筑屋面散热量占总散热量的15%左右，地面约为6%。在屋面建造时应采用坡屋顶，设置架空层或平屋顶，设置吊顶层。选用导热系数小，吸水率低，易于就地取材的保温材料。重视地面保温，在地面垫层下铺设廉价的炉渣等其他保温材料，并注意地面防潮设计，减少地面散热量。
1.3.3门与外窗
长期以来，北方农村建筑的门窗建造较为简陋，大部分为单层，而且密封性较差。外窗的热损失量，约占整个房屋的30%。为了减少外窗的热损失，在满足自然通风和采光的要求下，减少窗墙比，应采用双层窗或单框双玻璃窗，增强其密封性，以此来提高窗的总热阻。外门应采用双层，若采用单层应作保温处理，提高外门的隔热性能。尺寸较大的门窗应在室内加装门窗帘，也有利于减少门窗的热损失。
2能源的综合开发与应用
2.1太阳能开发与应用
北方农村地区有着丰富的太阳能资源，建造太阳能综合利用建筑，在屋顶放置太阳能利用设备可提供生活热水、采暖系统以及照明等综合应用。特别是近年来太阳能低温地板辐射采暖系统的应用，适合应用在无集中供暖的农村建筑。在过渡季节，利用太阳能热水还可以强化自然通风。
2.2沼气开发与应用
沼气是一种清洁的可再生能源。在北方广大农村地区各种农作物的秸秆，牲畜的粪便等都可以作为产生沼气的原料。沼气不仅用来解决农村燃料缺乏问题，也可以应用沼气进行采暖和照明等综合利用。另外沼液和沼渣可以作为有机肥料，施在农田和果园里。沼气建设与种养殖业结合，通过资源的优化配置，延伸了经济链，使能源得到有效的循环利用。目前我国农村大多采用单户的沼气建设，受技术条件的限制经常沼气产量不足，而且安全性较差。建议采用多户集中建造高效的沼气设施，集中管理，有效利用资源，这样能使沼气设施能源利用率高，便于为广大农民提供高效、洁净、安全的沼气能源。2.3其他能源的开发与应用
我国有着丰富的浅层地热能源，在北方农村地区可以开发利用当地的地热资源，为集中规划建造的村镇建筑群提供热源，宜于集中热水供应和采暖设施建造，从而节约燃料的使用。在北方农村的一些地区风能资源也较为丰富，利用其建造风力发电，供应日常的生活和照明用电，既方便又廉价，节约用电。
3农村建筑节能管理
农村建筑的节能不仅仅是在体现在节能设计，节能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑节能管理机制，是落实建筑节能规划设计的前提。首先，在新建农村建筑时应注重改变观念，统一规划建设，进行初期的建筑项目可行性论证报告以及综合利用能源的可行性方案设计。要按照节能设计和规范进行建造，加强节能设计，充分利用当地易于取得的廉价又节能的建筑材料。其次，在建筑建成后注重农民节能意识培养，统一管理一些集中的公用能源设施，例如集中的沼气设施或采暖系统。
4结束语
目前，在我国北方农村地区由于经济条件的制约，多数农村建筑未能使用节能设计，这就需要国家和当地政府提供政策和经济支持，开发出适合在农村地区的廉价节能的建筑材料和能源利用设备，树立可持续发展观念，建立农村建筑规划管理体系，在农村地区大力推广节能建筑，为广大农民创造一个健康、舒适的居住环境。
早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的中心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。时隔30年，2004年，围绕着石油与能源问题的“大事件”再次集中发生，而我国的能源问题更是显露无遗：石油消耗量仅次于美国、燃煤紧张、拉闸限电、北方冬季供暖受阻。2005年3月23日，北京上调成品油价格……
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上，分析建筑节能的必要性与紧迫性，同时通过调研目前国内建筑节能设计实例，评判建筑节能设计的经济效益，希望能够使社会各界意识到，建筑节能不单是发达国家的问题，我国正面临一场真正的能源危机，建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少，石油仅供开采41年
目前，石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上，其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供生产41年；全球天然气储量为176万亿立方米，仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明，全球煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年；核反应原料铀已探明储量436万吨，可供72年使用（海水中的铀可供使用1万年，利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年）；利用热核反应，海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见，全世界最为依赖的能源——石油与天然气，在21世纪的前半，就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰，2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始，核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升，达到总能源消费的1/3，热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此，在世界能源供给结构转轨的大趋势下，不考虑建筑节能而建造的房屋，终有一日会因为没有能源可用，终被社会淘汰。呼吁建筑节能，很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源，通过科学合理的建筑节能措施，采用可再生新能源，使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加，价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”，1999—2020年全球能源消费形势如下：
全球能源总消费量将增加60%，其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍（每年增长4%，相比发达国家每年增长1.3%）。
石油：石油预计增长59%（年增长率为2.2%）。此外，石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气：争议较小的天然气将是需求增长最快的能源，预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤：由于空气污染及二氧化碳排放等问题，煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能：在政治问题影响下，全球核能发展情势尚难确定，但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源（包含大水力）：预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定，所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来，随着技术的进步，比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现，它指出截止到2020年，世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长，日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见，由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现，石油、天然气的需求量仍会不断增加，但能源储量是有限的，这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时，恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后，全球恐怖活动升温，而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为恐怖分子攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击；2002年10月法国油轮在叶门遭受不明恐怖分子攻击；……各国为了预防恐怖攻击，正大兴土木加强能源设施的保护工作，而随着防范设施、人力及保险费用的增加，能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格，尤其是天然气价格逐步上涨，居高不下，很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用，或者售价、租金一降再降的现象。因此，建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命，建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给，强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区，尤其是中东地区，由于拥有全世界2/3油藏，一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争，而其他小型区域冲突也非常多，都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡，使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁，牵动整个世界的经济。从这个意义上说，哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源，就如同握紧全球经济命脉。
因此，美国攻打伊拉克，拿伊拉克石油做文章，不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用，还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”：一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元；二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量，遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策，我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外，能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少，先天不足，但能耗效率却低。
我国能源总量丰富，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨，人均天然气可采储量1074立方米，人均煤炭可采储量90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上，2004年，人均石油最终可采储量居世界第41位。因此，一旦平均到个人消费量，我国能源并非地大物博，实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看，目前国内能耗高，能源效率低。2001年，我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元，占GDP总量的比例为13%，而美国仅为7%.同时，我国单位产品的能耗水平较高，目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%，而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国，进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨，进口原油8900万吨，分别占世界石油需求增长总量的41％、32%，约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长，约达到2.75亿吨，进口原油数量超过1亿吨。同时，煤炭消耗量占世界总量的40%以上，天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年，我国石油需求量为4.5亿吨，年均递增12%；天然气在一次能源消费中，所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上；我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见，我国能源消耗需求旺盛的同时，进口依赖度提高，这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升，危及我国能源供应安全，存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在，威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年，27个省份全面告急，国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年，今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例，往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%，而今年供热用煤的储量不足40%；长春市每年锅炉供热用煤为306万吨，截至10月底只有总量的40%入库；在吉林市，每年锅炉供热用煤为46.5万吨，今年到10月底也才入库42%；吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响，北京市电煤库存一直在警戒线以下运行，到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染，北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调，北京冬季供暖承受着巨大的压力，2005年3月，北京油价再次上调，93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要，但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说，损失可能是上百上千万；而全国27个省份同时出现问题，这种经济损失就根本无从计算，直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺，导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件，威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35％左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大，加剧能源危机
直到2002年末，我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前，我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大，单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元，多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展，到2020年，我国建筑耗能将达到1089亿吨标准；到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力，这将会是一个十分惊人的数量。
据分析，我国目前处于建设鼎旺期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此，如果现在不开始注重建筑节能设计，将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后，亟待改善
在70年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5至4.5倍，外窗为2至3倍，屋面为3至6倍，门窗的空气渗透为3至6倍。现在，欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每平方米6升油，大约相当于每平方米8.57公斤标准煤，而在我国，达到节能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要达到12.5公斤，约为欧洲国家的1.5倍。例如与北京气候条件大体上接近的德国，1984年以前建筑采暖能耗标准和北京目前水平差不多，每平方米每年消耗24.6至30.8公斤标准煤，但到了2001年，德国的这一数字却降低至每平方米3.7至8.6公斤标准煤，其建筑能耗降低至原有的1/3左右，而北京却一直是22.45.
因此，与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的中心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。时隔30年，2004年，围绕着石油与能源问题的“大事件”再次集中发生，而我国的能源问题更是显露无遗：石油消耗量仅次于美国、燃煤紧张、拉闸限电、北方冬季供暖受阻。2005年3月23日，北京上调成品油价格……
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上，分析建筑节能的必要性与紧迫性，同时通过调研目前国内建筑节能设计实例，评判建筑节能设计的经济效益，希望能够使社会各界意识到，建筑节能不单是发达国家的问题，我国正面临一场真正的能源危机，建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少，石油仅供开采41年
目前，石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上，其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供生产41年；全球天然气储量为176万亿立方米，仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明，全球煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年；核反应原料铀已探明储量436万吨，可供72年使用（海水中的铀可供使用1万年，利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年）；利用热核反应，海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见，全世界最为依赖的能源——石油与天然气，在21世纪的前半，就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰，2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始，核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升，达到总能源消费的1/3，热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此，在世界能源供给结构转轨的大趋势下，不考虑建筑节能而建造的房屋，终有一日会因为没有能源可用，终被社会淘汰。呼吁建筑节能，很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源，通过科学合理的建筑节能措施，采用可再生新能源，使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加，价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”，1999—2020年全球能源消费形势如下：
全球能源总消费量将增加60%，其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍（每年增长4%，相比发达国家每年增长1.3%）。
石油：石油预计增长59%（年增长率为2.2%）。此外，石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气：争议较小的天然气将是需求增长最快的能源，预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤：由于空气污染及二氧化碳排放等问题，煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能：在政治问题影响下，全球核能发展情势尚难确定，但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源（包含大水力）：预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定，所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来，随着技术的进步，比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现，它指出截止到2020年，世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长，日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见，由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现，石油、天然气的需求量仍会不断增加，但能源储量是有限的，这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时，恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后，全球恐怖活动升温，而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为恐怖分子攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击；2002年10月法国油轮在叶门遭受不明恐怖分子攻击；……各国为了预防恐怖攻击，正大兴土木加强能源设施的保护工作，而随着防范设施、人力及保险费用的增加，能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格，尤其是天然气价格逐步上涨，居高不下，很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用，或者售价、租金一降再降的现象。因此，建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命，建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给，强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区，尤其是中东地区，由于拥有全世界2/3油藏，一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争，而其他小型区域冲突也非常多，都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡，使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁，牵动整个世界的经济。从这个意义上说，哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源，就如同握紧全球经济命脉。
因此，美国攻打伊拉克，拿伊拉克石油做文章，不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用，还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”：一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元；二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量，遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策，我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外，能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少，先天不足，但能耗效率却低。
我国能源总量丰富，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨，人均天然气可采储量1074立方米，人均煤炭可采储量90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上，2004年，人均石油最终可采储量居世界第41位。因此，一旦平均到个人消费量，我国能源并非地大物博，实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看，目前国内能耗高，能源效率低。2001年，我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元，占GDP总量的比例为13%，而美国仅为7%.同时，我国单位产品的能耗水平较高，目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%，而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国，进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨，进口原油8900万吨，分别占世界石油需求增长总量的41％、32%，约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长，约达到2.75亿吨，进口原油数量超过1亿吨。同时，煤炭消耗量占世界总量的40%以上，天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年，我国石油需求量为4.5亿吨，年均递增12%；天然气在一次能源消费中，所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上；我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见，我国能源消耗需求旺盛的同时，进口依赖度提高，这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升，危及我国能源供应安全，存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在，威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年，27个省份全面告急，国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年，今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例，往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%，而今年供热用煤的储量不足40%；长春市每年锅炉供热用煤为306万吨，截至10月底只有总量的40%入库；在吉林市，每年锅炉供热用煤为46.5万吨，今年到10月底也才入库42%；吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响，北京市电煤库存一直在警戒线以下运行，到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染，北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调，北京冬季供暖承受着巨大的压力，2005年3月，北京油价再次上调，93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要，但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说，损失可能是上百上千万；而全国27个省份同时出现问题，这种经济损失就根本无从计算，直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺，导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件，威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35％左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大，加剧能源危机
直到2002年末，我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前，我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大，单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元，多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展，到2020年，我国建筑耗能将达到1089亿吨标准；到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力，这将会是一个十分惊人的数量。
据分析，我国目前处于建设鼎旺期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此，如果现在不开始注重建筑节能设计，将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后，亟待改善
在70年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5至4.5倍，外窗为2至3倍，屋面为3至6倍，门窗的空气渗透为3至6倍。现在，欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每平方米6升油，大约相当于每平方米8.57公斤标准煤，而在我国，达到节能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要达到12.5公斤，约为欧洲国家的1.5倍。例如与北京气候条件大体上接近的德国，1984年以前建筑采暖能耗标准和北京目前水平差不多，每平方米每年消耗24.6至30.8公斤标准煤，但到了2001年，德国的这一数字却降低至每平方米3.7至8.6公斤标准煤，其建筑能耗降低至原有的1/3左右，而北京却一直是22.45.
因此，与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
摘要：我国正大力倡导可持续发展的发展原则，节能型建筑已成为今后城市建设的发展方向。但从建筑节能设计的实际情况分析，仍存在一些容易被忽视的问题有待进一步深化认识。它们涉及到建筑规划、建筑通风、建筑外遮阳和建筑热桥四个方面，本文就此进行探讨，以加深共识、完善设计。
关键词：建筑节能；规划节能；单体通风；外遮阳；热桥
目前，我国正积极倡导节约能源，可持续发展。建设节能型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规也相继出台，建筑节能设计已成为今后建筑设计的重要组成部分。纵观当前的设计市场，结合自身以往设计的经验教训，笔者认为有一些问题与建筑节能有密切关系，但又容易在设计中被忽视。它们涉及到建筑规划、建筑通风、建筑外遮阳和建筑热桥四个方面，对这些问题进行深入探讨有着重要的现实意义，因此本文将就这四个方面逐一进行论述：
1规划与节能设计
在以往的规划设计中，设计人考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题，而很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视，从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系，以节能作为指导规划设计的主要原则，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。其中，规划节能对于居住建筑尤为重要。
影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动（即风流）。因此，通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此，建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先，建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向（我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜），利于自然通风，提高居住的舒适度。同时，南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多，可以节省夏季空调的用量；而在冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。第二，居住建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提高，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。这需要规划师在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点，优化节能设计。第三，居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下几点：①居住区规划应确保“风道”的畅通，建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置，使空气流通。②按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向，排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则（见图1），确保居住区内建筑对自然风的共享性，同时也使北面高大的建筑成为人工的风障，这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭，较好地适应气候的变化[1]。③减少采用封闭式建筑组合，平面组合成“U”型的居住建筑组团，开口应尽可能朝向夏季主导风向，保证“U”型内部建筑的空气流通。④在规划阶段充分利用计算机进行三维模型的日照模拟运算，在满足采光、日照、防火等要求下，利用建筑物的自遮挡和建筑群间的相互遮挡，减少太阳辐射对居住建筑的影响。
2建筑单体的通风与节能设计
建筑市场中，住宅开发商为了达到土地最大利用率的目的，往往要求建筑师按容积率的最高值进行设计，甚至超值设计，这样导致许多新建住宅多为一梯六户、一梯八户，甚至一梯十户以上都有。这种住宅单体平面在实际使用中通风将十分不利，特别是在夏季，室内积聚的热量难以散失，必须采用人工通风或空调降温，大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的许多住宅设计，建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑——采光面积大，可开启窗户面积小，这样的设计不但对隔热不好，对通风就更加不利。这都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。所以，一定要做好建筑单体的通风设计，而且要从平面和剖面两方面考虑。
平面的通风设计应注重以下几个问题：第一，平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。建筑的进深应有效控制，避免建筑体型过于臃肿。房间的门窗位置应合理安排，窗户的朝向应有利于形成穿堂风，从而增加房间内的空气流动，利于室内换气。第二，从通风的角度来讲，窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键，但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在，才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。研究表明，空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。因此，单方面增大进风口或出风口面积，并不能对室内气流平均速度有太大影响，而为了增强室内穿堂风的效果，必须同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场，提高人体舒适度。第三，窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。如推拉窗与平开窗比较（相同窗户面积），平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍，通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比，两者的最大通风面积相同，但由于两窗的窗叶开启形式不同，所引导空气产生不同的流场，造成的通风效果也明显不同。因此，从通风的角度考虑，对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式，窗户开启的角度和位置要慎重考虑，科学设计，将室内空气主流场控制在房间剖面的主要使用高度。第四，当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下，有必要通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件。如一个房间只能单侧墙开窗时，可考虑在此墙上相距一定距离开设两个窗户，两窗之间设置垂直挡风板（见图2）。当主导风在水平方向上与该挡风板夹角较大时（60o～90o），在挡板的两侧就会形成明显正负风压区，气流就会从第一个迎风窗进入而从另一窗户流出，实现单侧开窗的通风[2]。因此，此做法较为适合在房间朝向与当地主导风向夹角较大时采用。除了平面设计时应对通风重点考虑之外，建筑剖面的通风设计其实也十分重要，一般应注意以下两点：其一，进出风口的高低决定了室内空气流动的方向，对人体的舒适度影响较大。因此，一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度。如办公室，通风高度应设在人坐姿的头部位置；住宅内的通风高度控制可按不同功能要求确定，起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考，厨房应以站姿为参考，卧室可以卧姿为参考。窗台的高度应按实际通风要求进行相应调整，才能获得较为理想的通风效果。其二，运用文丘里管原理，在建筑物剖面的上部设置出风口，使平面面积较大的建筑物也有良好的通风效果。具体做法可在大进深的建筑物中部设置若干贯通的垂直空间，此空间应高于建筑物屋面，并设置相应数量的出风口，由于太阳辐射的加热作用使该空间形成烟囱效应，促进气流上升，实现热压通风散热，这就是所谓的“太阳能烟囱”。建筑内部设置了“太阳能烟囱”，可实现无风状态的自然通风，室内温度得到了有效的降低，换气次数得到了明显的增加[3]，在节能方面有很好的成效（见图3）。该技术已被日本的文教建筑广泛采用，在我国积极倡导节能的大形势下，很值得我们借鉴。
3建筑外遮阳的运用与节能设计
随着节能技术的推广，业界对建筑外遮阳也越来越重视。建筑外遮阳能有效地阻隔部分太阳光直接照射到建筑物的外围结构，特别是防止太阳辐射穿过窗户直接进入室内，从而有效降低室内温度，达到节能的最终目标。在实际设计中，设计师经常会为了达到造型效果而刻意增加立面上的装饰构板，这些构件由于并非从遮阳方面考虑，所以形式作用大于实际功能。这并不符合设计的经济原则和节能原则。所以笔者认为，建筑立面设计应与建筑外遮阳设计相结合，并注意三方面的问题：一是要明确各种外遮阳的适用性。建筑外遮阳的设置与太阳的位置、建筑物的朝向都有着密切的关系。在窗户遮阳方面，实践证明：水平遮阳能遮挡高度角较大、从上方入射的太阳光，适用于南向的窗户；垂直遮阳能遮挡高度角较小、从侧面斜入射的太阳光，适用于东北向、西北向和正北向的窗户；综合遮阳（或称栅格遮阳）则综合了水平与垂直遮阳的优点，适用于东南向、西南向和正南向的窗户。此外，挡板式遮阳、帘式遮阳、百叶遮阳等方式对于窗户遮阳都有非常好的效果，但对建筑采光则有一定的影响。而对于建筑墙体和屋面的遮阳，目前较为有效的方法是通过栅格遮阳和绿化遮阳。随着社会经济水平的不断提高，建筑遮阳技术已越来越趋向智能化、自动化、高效化。二是要从构件的设计上合理处理好遮阳与隔热的问题。传统的实体构件——水平、垂直和综合遮阳与墙体相连，其吸收的热量会直接传递给外墙，而且容易构成半开放式空间，遮阳构件受太阳辐射后温度上升，其一部分热量通过表面传热由空气带走并向上传递，但由于其它遮阳构件的阻挡，反而容易产生积聚现象，在风的作用下通过窗户导入建筑室内，从而不利于隔热（见图4）。解决的方法是——在水平遮阳构件的选择上采用通透性的构件，如金属百叶、混凝土栅格板等，使上升的热空气能有效地散失，减少对室内的影响。目前较为先进的双层玻璃幕墙系统中，为了利于热空气的上升，其两层玻璃幕墙间的空气夹层往往是一个可连续的整体，即垂直方向上的间隔均为通透的金属构件，确保热空气能上升并带走热量。因此，在遮阳构件的选择上要细致研究，不断更新设计。三是要合理设置遮阳板，避免影响室内空气的流动速度。因为遮阳板的存在会对建筑物周围的风压产生影响，当其角度与风向不一致时，风速将会大大降低。实践证明，由于设置了遮阳板，室内风速会减弱22％～47％。而且，遮阳的设置方式也会对气流产生不同的影响。如实体水平遮阳板直接连接在窗顶，气流进入室内后会上升，不利于房间中下部的通风。若在实体板与墙体间增加空隙，或在遮阳板上部的墙体流出通风口，又或将遮阳板设在高于窗顶一段距离的位置，都能使得气流的方向得到有效的调节，使房间中部和下部均得到良好的通风，提高室内环境的舒适性。而对于垂直遮阳来说，由于风向是经常变化的，所以固定的垂直遮阳板应顺应所在地夏季的主导风来设置相应的角度，而更好的方法是采用可调节的垂直遮阳板，使建筑最大限度地适应气候的变化。目前较为先进的智能建筑，其外遮阳构件都是根据太阳辐射、风向等气候因素变化由电脑控制自动调节，具有相当高的气候适应能力。
4热桥问题与节能设计
建筑围护结构对建筑保温起到决定性的作用，但其中的热桥问题往往是人们所最容易忽略的。当代建筑由于追求造型的变化，立面上的凹凸进退增多，突出墙体、屋面的构件也越来越多，外飘窗得到了广泛的使用，这些设计手法丰富了建筑造型，却无形中增加了热桥的产生，对建筑节能带来不利的影响。产生热桥的原因主要有两个：一是因为该部位的传热系数比相邻部位的传热系数大得多，热阻小，保温性能较差；二是因为该部位的受热面积远小于其散热面积，从而失热过多，内表面温度较低。围护结构中钢筋混凝土梁、柱、板的相互交接处，外墙与外墙、内墙、以及窗户的连接处，保温门窗中的金属门框，以及突出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等，都是围护结构中热桥形成的主要部位[4]。在寒冷的季节，室内的热能就会通过热桥大量地流失。不妥善处理好这个问题，对于建筑节能会造成很大的影响。因此，在需要考虑冬季保温的地区，必须要做好外墙、屋面以及门窗的保温，构件自身的物理性能应满足节能标准的要求。在防止热桥产生的构造处理方法上，墙体的外保温比内保温更为有效，可避免室内外温差加大，保持较为稳定的室温和舒适度，防止保温层受潮，避免热桥的产生。实践证明，在采暖期采用相同厚度保温材料的外保温要比内保温减少约1/5的热损失，而在夏季，墙体的外保温做法还能减少太阳辐射热和室外热空气与外墙的表面换热，隔热效果也优于内保温做法[5]。对于建筑中使用较多的铝合金门窗，解决热桥的方法是改采用新型的断热桥型铝合金门窗或铝塑复合门窗，且应同时配置三玻中空玻璃或Low-E中空玻璃，这样就能保证门窗达到节能65％的要求[6]。其它的如屋面、外墙角、挑出构件与主墙体的连接位等热桥部位，应严格按照国家规范要求加强建筑局部的保温措施，防止热散失。从总体上讲，防止热桥的产生就要平衡建筑围护结构的传热，控制各组成部分的传热系数相接近，保证各部位的传热均匀。这就需要建筑师熟悉各种建筑材料的物理性能，在设计时对用材要仔细研究，合理配置，从根本上减少热桥的产生，最终达到节能的目的。
5结语
当然，建筑节能是一个复杂的系统工程，涉及方方面面的问题。上文所提及的四方面问题只是其中的一部分，它们往往不被重视甚至被忽视，这会造成许多的设计漏洞，使建筑物能耗增加。所以，笔者专门把它们选出来进行探讨，正是为了抛砖引玉，希望同行们能多加指正，集思广益，共同探讨建筑节能设计的新方法，在今后的设计中多研究、多尝试、多积累、多总结，在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合，使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则，努力创造低成本、高效率的节能建筑。
【摘要】:文中叙述了高层建筑节能与气候、地理条件的关系。同时分析了建筑位置、朝向与接受太阳辐射热能的关系及高层围护结构墙体的保温、隔热存在的问题及今后发展方向。
【关键词】:高层建筑;围护结构;节能;
复合墙体节能是我国的国策,建筑节能是节能中的重中之重,应该列为我国建设工作中的重要位置。建筑能论文耗在我国整个能耗中的地位也越来越重要。1996年中国建筑年消耗3·3亿吨标准煤,占能源消耗总量的24%,到2001年已达到3·76亿吨,占总量消耗的27·6%,年增长比例千分之五;随着建筑业的高速发展和人民生活质量的改善,建筑能耗占全社会总能耗的比例还会继续增长。据有关数据显示,我国当前的房屋建设规模堪称世界第一。目前全国房屋数量有400亿m2左右,房屋建筑规模看来已超过所有发达国家,仅去年一年房屋竣工面积是19·7亿m2,这几年差不多都是接近这个数字。而据预测,到2010年,我国房屋总建筑面积将达到519亿m2,其中城市171亿m2。然而,截至到去年,我国节能建筑的总面积还只有2·3亿m2,在每年近20亿m2的竣工面积当中,只有五六千万平方米是节能建筑,只占3%左右,也就是说有97%属于高耗能建筑。我国的高层建筑有近七十年的历史,然而城市中任何建筑都是城市设计、规划的一部分,城市设计是一项十分复杂的工作,我国在这方面的经验不多,而且管理机制尚不健全,往往受一些因素的影响,工作不甚周密和协调,甚至失去控制,有许多的问题等待我们去解决,有待于探索和改进,所以说,今天的高层建筑设计仍处在一个不太成熟的阶段。
高层建筑体形庞大,如容积率过高,相邻建筑互相遮挡、不通透,形成大面积阴影区,城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外,近些年在某些城市建高层建筑已成风气,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响常年使用,浪费巨大。
建筑节能包含两部分内容,一部分是加强围护结构的保温隔热能力,另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。一般的房子里,30%的热量从窗户跑掉了。如果选用双层玻璃,中间再充上惰性气体,就可在一定程度上阻断热量散发。35%热量从墙体散发,如采用隔热材料,增加保温层,节能效果就很明显。智能化建筑首先要达到节能的标准和良好的居住舒适度,其次才是家具的智能化和安全保卫的智能化。实际上,智能化建筑不一定就是豪华的,但它必须是低能耗的。美国有些智能化建筑造价比普通建筑还低15%,因为它们追求合理的结构,讲究实用功能和外观的简洁,利用了可回收材料,而不追求豪华装饰。还可以充分利用地热泵技术,如冰岛等国家,建筑房子时先在地上打两个洞,通过电泵将地下水循环起来,为整座房子供热。惟一耗能的就是电泵。而在丹麦等国,由于地处海边,太阳能和风能的利用条件得天独厚,使用热泵技术时结合风能与太阳能,用风能与太阳能来带动电泵就可以做到“零能耗”。所以建筑节能不仅是建筑本身的节能,且由城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物的形体变化、朝向;外围护结构保温、隔热的性能;门窗质量等许多综合性因素构成,因此,高层建筑的节能首先应为设计者重视。
1优化建筑位置及朝向设计高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。据有关资料分析,地球每年接收的能量有60亿亿千瓦,这么大能量弃之可惜,从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理的确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。如,在北纬40°~45°度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2优化围护结构墙体设计(1)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。
(2)高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体,笔者认为存在以下不足之处:1)抗震能力差,易松散,与结构构件结合不好,整体性能差。2)不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材,安装装饰构件等。3)不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥。4)墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。(3)国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温,欧、美各国取得不少先进经验。如:美国研制的TB型保温隔热复合砌块;波兰的咬合式保温砌块,两块组合成320厚墙体,在空心砌块内填入高效保温材料,墙体传热系数K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚胺脂保温材料,300厚,传热系数K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好,又具有一定强度,避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
3影响建筑节能的其他因素(1)高层建筑外围护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第三大街53号办公楼都是圆型或椭圆形,我们知道,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。(2)高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能因素之一。在冬季,风力对建筑的热损失很大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。3·6恢复补偿功能将试件放入水中养护14天测其膨胀率,然后放空气中任其干燥28天。失水后的试件产生微量干缩,重新放入水中后试件恢复失去的膨胀和自应力值,经试验,第一天恢复20%~30%;第3天恢复40%~50%,14天基本全部恢复。3·7微小裂缝自愈合性能如果蓄水池或建筑物地下室墙板由于某种原因出现微小裂缝,膨胀纤维防水剂中部分成分的AI3+和SO42-在CaSO4、Ca(OH)2溶液中形成针柱状钙矾石晶体。当重新接触水后继续增长,经过一段时间会发生物理和化学的结合,晶体大量填充缝隙,使裂缝愈合。
4微膨胀聚丙烯纤维混凝土的施工4·1材料①水泥:天瑞P·O42·5级。②外加剂:“神翔”缓凝高效减水剂,减水率15%,缓凝时间约6h。③膨胀纤维:凯吉凯祥KJ-LZB膨胀纤维。④细集料:鲁山产中粗河砂,细度模数2·6。⑤粗集料:郏县产碎石5~25mm,连续级配。⑥掺合料:姚孟电厂F类Ⅱ级粉煤灰,细度模数15·1,需水量比102kg/m3,烧失量1·43,含水量0·20。4·2配合比强度等级水泥水砂碎石掺合料减水剂膨胀纤维C303561807501050408·718·8C4041018068010604010·321·54·3施工注意事项(1)加强混凝土养护。不能因为掺了膨胀纤维而放松对混凝土的养护,膨胀纤维防水剂在混凝土早期养护过程中必须有充足的水分,才可以发挥作用,如早期养护保湿不当,过早曝露于干燥空气中,则其膨胀作用会停止,主体施工阶段,在楼面混凝土浇注约4h后,开始二次抹面、拉毛,随即覆盖塑料膜,终凝后覆盖毡布,浇水养护,柱子养护采用包裹塑料布,喷水养护,为了充分发挥膨胀纤维防水剂的补偿收缩作用,潮湿环境下的养护时间不少于14d。(2)适当延长混凝土搅拌时间,膨胀纤维混凝土与普通混凝土的施工工艺相差不大,但由于加入了聚丙烯纤维,为保证它们在混凝土中的均匀分散,搅拌时间比普通混凝土适当延长90s,但不宜搅拌时间过长,否则会损坏纤维。(3)重视振捣。加入膨胀纤维,并不改变混凝土的施工工艺,混凝土一定要振捣密实,不能过振或漏振,杜绝出现蜂窝、麻面。(4)加强抹面。当混凝土初凝后,终凝前进行二次抹压收光,使混凝土的面层再次达到密实,同底部结合牢固,整个抹压时间控制在混凝土终凝前完成。
5结语膨胀纤维混凝土在平顶山市行政服务综合楼工程中进行了全面施工应用,现浇板没有出现有害裂缝,混凝土浇注质量优良。在混凝土中掺入膨胀纤维,配制成膨胀聚丙烯纤维混凝土,不仅能显著提高混凝土的抗裂、抗渗性能,还能增加混凝土的抗冲击、抗弯曲、耐磨、延性、韧性、抗疲劳等性能,膨胀纤维混凝土不仅用于土建工程,还可用于市政工程的水厂、污水处理厂、道路桥梁等,应用前景非常广阔。
摘要：本文分析了我国发展节能住宅建筑的意义，提出了节能建筑设计应贯彻的设计原则，并对节能设计在我国住宅建筑中的应用措施进行了简要分析。
关键词：节能住宅设计能源
一、发展节能住宅建筑的意义
在建筑领域，人类从自然界所获得物质原料的50%用来建造各类建筑及附属设施，建筑能耗在人类总能耗中所占比重约为1/4。在经历了数次能源危机以及对矿物能源资源的不可恢复性和温室效应对生存环境负面影响的认识越来越清楚之后，世界各国提出了控制矿物能源用量的增长，提高能源使用效率，开发新能源和可再生能源的目标。作为耗能大户的建筑业节能受到极大的关注。建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新生长点。随着人们物质生活水平的不断改善，对住宅建筑的环境质量要求也日益提高。我国是一个经济快速增长、人口占世界20%的大国，也是能源相对匮乏的大国，已成为世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国。目前我国每年建成房屋面积已超过所有发达国家一年建成建筑面积的总和。建筑在生产和使用过程中要消耗全球资源中能源总量的50%，产生的污染也十分惊人。所以建筑节能和保护环境是摆在人们面前的紧迫课题。
二、节能建筑设计应贯彻的设计原则
各地区的节能建筑，必须适应本地区的气候特征，既不能照搬严寒地区的建筑型式，也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式，更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式，一般说来设计时应遵循以下原则：
(1)建筑物尽量采用南北朝向布置。否则，须加强建筑围护结构的保温隔热性能而需增大建筑成本。
(2)建筑群之间和建筑物室内，夏季要有良好的自然通风，建筑群不应采用周边式布局型式。低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面；多层建筑置于中间；高层建筑布置在最后面，否则，高层建筑的底层应局部架空并组织好建筑群间的自然通风。
(3)按相关设计标准的规定，尽量加大建筑物之间的间距，尽量减少建筑群间的硬化地面，推广植草砖地面，提高绿地率，加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系，以便由树冠和地面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射，减小地面对建筑物的反射辐射。
(4)应控制建筑物的体形系数不超过节能设计标准的规定。即尽量减少外墙的凸凹面和架空楼板，坡屋顶宜设置结构平顶棚或降低坡度，应采用封闭式楼梯间等。当体形系数超过标准的规定时，应加强围护结构的热工性能，计算建筑物的采暖空调能耗并不得超过标准的规定。
(5)不应设置大窗户，窗户大小以满足采光要求为限。门窗玻璃应采用普通透明玻璃或淡色低辐射镀膜玻璃的中空玻璃，居住建筑和办公建筑不应采用可见光透光率低的深色镀膜玻璃或着色玻璃。还要求外门外窗具有良好的气密性、水密性、不小于30分贝的隔声性能和不小于2.5kea的抗风压性能。
(6)屋顶和外墙既要保温又要隔热，其保温隔热性能应符合建筑节能设计标准的规定，还要防止保温层渗水、内部结露和发霉。屋顶和外墙，不能采用单一的轻质材料和空心砌块材料，最适合采用厚实材料加轻质材料的复合构造做法。
(7)屋顶和外墙的外表面，宜采用浅色饰面层，不宜采用黑色、深绿、深红等深色饰面层，否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度，计算其夏季的内表面计算温度不超过36.9℃，宜低于35℃。
(8)加强分户墙和楼地面的保温性能，使其符合建筑节能设计标准的规定。居室及办公室楼地面面层的吸热指数还应符合民用建筑热工设计规范的规定。
(9)设有集中采暖、空调的节能建筑，应选用高效、低能耗的设备与系统，不得采用直接电热式采暖设备和装置，应设置分室温度控制装置。除上述9点之外，节能建筑还应具备设计规范所要求的隔声性能等适用性能、安全性能、耐久性能和环境性能。
三、节能设计在我国住宅建筑中的应用措施
(一)屋顶保温隔热的节能设计
在住宅建筑屋顶构造设计中，应使用高效保温材料、架空型保温、倒置保温等进行合理的保温和隔热设计，这样可以很好地保证在冬季低温地区、夏季高温地区给室内提供适宜的生活温度，同时为冬季的暖气用能、夏季的空调降温用能节省出大量能源。我国冬季的采暖大多数地区还在用煤，夏季的降温一般都是用电，合理的屋顶保温和隔热设计可省出大量的能耗。
(二)门、窗系统的节能设计
外门窗是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，其面积约占建筑外维护结构面积的30%，其能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失为1/3，所以门窗是外维护结构节能的重点。在节能措施上，首先在保证日照、采光、通风、观景条件下，要尽量减少外门窗洞口的面积。其次，可采用外廊、阳台、挑檐、遮阳板、热反射窗帘等遮阳措施减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内。再次，加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一，提高门窗气密性。最后，在经济状况允许的条件下，可考虑使用新型保温节能门窗，能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗可大大提高热工性能。
(三)建筑外墙节能设计
以往以实心粘土砖为墙体材料，保温性能不能满足设计标准，按照新标准在单一材料墙体中，只有加气混凝土能满足要求，所以应发展复合墙体技术。设计中主墙体可采用混凝土空心砌块、空心砖墙体、空心砌块墙体、现浇混凝土墙体，然后加以轻质高效保温层和耐候饰面层。保温层可放在承重层外侧，特别提到的是复合结构中常采用单层或多层封闭空气间层与带反射材料的封闭空气间层，在增大热阻、满足保温的同时还可以减轻围护结构的自重。
四、结语
在建筑节能设计方面，通过以上几方面的优化设计不仅可以解决国家的能源问题，同时也可以促进建筑技术和建筑产业的发展，为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活水平起到一定的作用。
早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的中心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。时隔30年，2004年，围绕着石油与能源问题的“大事件”再次集中发生，而我国的能源问题更是显露无遗：石油消耗量仅次于美国、燃煤紧张、拉闸限电、北方冬季供暖受阻。2005年3月23日，北京上调成品油价格……
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上，分析建筑节能的必要性与紧迫性，同时通过调研目前国内建筑节能设计实例，评判建筑节能设计的经济效益，希望能够使社会各界意识到，建筑节能不单是发达国家的问题，我国正面临一场真正的能源危机，建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少，石油仅供开采41年
目前，石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上，其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供生产41年；全球天然气储量为176万亿立方米，仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明，全球煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年；核反应原料铀已探明储量436万吨，可供72年使用（海水中的铀可供使用1万年，利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年）；利用热核反应，海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见，全世界最为依赖的能源——石油与天然气，在21世纪的前半，就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰，2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始，核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升，达到总能源消费的1/3，热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此，在世界能源供给结构转轨的大趋势下，不考虑建筑节能而建造的房屋，终有一日会因为没有能源可用，终被社会淘汰。呼吁建筑节能，很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源，通过科学合理的建筑节能措施，采用可再生新能源，使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加，价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”，1999—2020年全球能源消费形势如下：
全球能源总消费量将增加60%，其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍（每年增长4%，相比发达国家每年增长1.3%）。
石油：石油预计增长59%（年增长率为2.2%）。此外，石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气：争议较小的天然气将是需求增长最快的能源，预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤：由于空气污染及二氧化碳排放等问题，煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能：在政治问题影响下，全球核能发展情势尚难确定，但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源（包含大水力）：预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定，所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来，随着技术的进步，比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现，它指出截止到2020年，世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长，日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见，由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现，石油、天然气的需求量仍会不断增加，但能源储量是有限的，这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时，恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后，全球恐怖活动升温，而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为恐怖分子攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击；2002年10月法国油轮在叶门遭受不明恐怖分子攻击；……各国为了预防恐怖攻击，正大兴土木加强能源设施的保护工作，而随着防范设施、人力及保险费用的增加，能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格，尤其是天然气价格逐步上涨，居高不下，很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用，或者售价、租金一降再降的现象。因此，建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命，建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给，强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区，尤其是中东地区，由于拥有全世界2/3油藏，一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争，而其他小型区域冲突也非常多，都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡，使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁，牵动整个世界的经济。从这个意义上说，哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源，就如同握紧全球经济命脉。
因此，美国攻打伊拉克，拿伊拉克石油做文章，不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用，还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”：一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元；二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量，遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策，我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外，能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少，先天不足，但能耗效率却低。
我国能源总量丰富，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨，人均天然气可采储量1074立方米，人均煤炭可采储量90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上，2004年，人均石油最终可采储量居世界第41位。因此，一旦平均到个人消费量，我国能源并非地大物博，实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看，目前国内能耗高，能源效率低。2001年，我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元，占GDP总量的比例为13%，而美国仅为7%.同时，我国单位产品的能耗水平较高，目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%，而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国，进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨，进口原油8900万吨，分别占世界石油需求增长总量的41％、32%，约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长，约达到2.75亿吨，进口原油数量超过1亿吨。同时，煤炭消耗量占世界总量的40%以上，天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年，我国石油需求量为4.5亿吨，年均递增12%；天然气在一次能源消费中，所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上；我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见，我国能源消耗需求旺盛的同时，进口依赖度提高，这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升，危及我国能源供应安全，存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在，威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年，27个省份全面告急，国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年，今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例，往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%，而今年供热用煤的储量不足40%；长春市每年锅炉供热用煤为306万吨，截至10月底只有总量的40%入库；在吉林市，每年锅炉供热用煤为46.5万吨，今年到10月底也才入库42%；吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响，北京市电煤库存一直在警戒线以下运行，到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染，北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调，北京冬季供暖承受着巨大的压力，2005年3月，北京油价再次上调，93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要，但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说，损失可能是上百上千万；而全国27个省份同时出现问题，这种经济损失就根本无从计算，直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺，导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件，威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35％左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大，加剧能源危机
直到2002年末，我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前，我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大，单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元，多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展，到2020年，我国建筑耗能将达到1089亿吨标准；到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力，这将会是一个十分惊人的数量。
据分析，我国目前处于建设鼎旺期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此，如果现在不开始注重建筑节能设计，将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后，亟待改善
在70年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5至4.5倍，外窗为2至3倍，屋面为3至6倍，门窗的空气渗透为3至6倍。现在，欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每平方米6升油，大约相当于每平方米8.57公斤标准煤，而在我国，达到节能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要达到12.5公斤，约为欧洲国家的1.5倍。例如与北京气候条件大体上接近的德国，1984年以前建筑采暖能耗标准和北京目前水平差不多，每平方米每年消耗24.6至30.8公斤标准煤，但到了2001年，德国的这一数字却降低至每平方米3.7至8.6公斤标准煤，其建筑能耗降低至原有的1/3左右，而北京却一直是22.45.
因此，与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
摘要：建筑是用能大户，建筑节能是发展建筑业的需要。在发达国家，适宜的室温已经成为一种基本的需要。新疆作为我国北方采暖地区是属于福利型供暖，九十年代以前采暖用能及节能与用户经济利益无关，致使用户并不大关心建筑节能问题。近几年住宅节能的重要意义已逐步受到建筑师重视，如何在住宅建筑设计中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，则是建筑师需要探讨的课题。
关键词：住宅建筑节能设计
近年来，随着全球能源问题的日益严峻和“可持续发展”理念在国内的推广，建筑节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。许多发达国家先进的建筑节能理念、技术、材料，以及应用成果被介绍到国内，向人们展示了通过优秀设计和高新科技相结合所创造的优雅、舒适且节能环保的新型建筑发展前景。但是，这些大量应用高科技的节能措施往往成本很高，一次性投入比较大，连发达国家目前也难以大规模推广。我们还应当注意到，目前发达国家的建筑节能技术主要是针对当地的气候特点开发的，而这些技术本身也不是十分完善，在其他地区是否能达到预期的效果还没有十足的把握。
一、节能住宅的概念
随着能源危机的出现，越来越多的开发商开始重视节能住宅。节能住宅需要通过对建筑的合理设计、合理选材，最大限度的把室内自然温度控制在人体舒适温度范围内，从而为居住者提供健康、舒适、环保的居住空间，降低建筑物的运行能耗。
北京锋尚在国内率先整合了欧洲先进的技术系统为一体，建造的高舒适度、低能耗住宅，达到了发达国家的居住标准。其核心技术概括为八大子系统：第一，混凝土采暖制冷系统。该系统是将聚丁烯（PB）盘管预埋在钢筋混凝土中，夏季管中送20℃、冬季送28℃的水，能使室内温度保持在20℃-26℃的合适范围内。第二，健康新风系统。通过统一空气净化和冷热处理后新风经“下送上回”进入室内，无须开窗即可保持新鲜空气不断更换。第三，外墙系统。外墙采用欧洲标准加厚外保温方式，能有效阻挡冷热辐射和雨雪侵蚀。外饰面采用干挂砖墙面，干挂砖幕墙与保温板之间有一个流动空气层，可以保持保温板的干燥。第四，外窗系统。窗采用德国SCHUCO断热铝合金窗和LOW-E低辐射中空玻璃。第五，屋面及地下系统。对屋面及地下墙体的特殊处理，保证了顶层和一层与标准层舒适度的均好性。第六，防噪音系统。通过外墙系统、ALULUX卷帘、楼板处理、同层后排水系统，防止来自室外、楼上、下水道的噪音。第七，垃圾处理系统。垃圾处理系统有中央吸尘、食物垃圾处理和可回收分类垃圾周转箱三部分组成。第八，水处理系统。小区设中水处理系统，将社区生活用水处理用于浇灌绿地、冲洗和补充人工湖水。
二、国外节能已成风尚：
在国外，建筑师采用多种形式和方法来节能：
（1）、资源回收利用：日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用，不仅变废为宝，而且减少了环境污源，节约了能源。
（2）、新能源开发利用：
德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。
三、中国建筑能耗基本情况
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展，需要大量的建造和运行使用能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤，占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤，占全国能源消费总量的11.5%左右，占采暖区全社会能源消费的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时，由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源，使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中，化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中，99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的，其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%，CO2占71%，烟尘占60%。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家，每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二，预计到2020年，中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此，中国对于全球气候变暖承担着重大的责任，而作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。
四、住宅设计最基本的节能意识：
新疆冬季严寒漫长，因此，住宅建筑设计中，主要空间朝向南，或向南偏东，或向南偏西，历来被认为是合理的设计，这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用。在我国的大部分冬冷夏热地区住宅的总体规划和单体设计中，为住宅的主要空间争取良好朝向，满足冬季的日照要求，充分利用天然能源，无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计，是最基本的节能措施。因此，我国现行国家标准《住宅设计规范(GB50096-1999)》中规定“每套住宅至少应有一个居住空间能获得日照，当一套住宅中，居住空间总数超过四个时，其中宜有两个获得日照。”在现行国家标准《城市居住区规划设计规范(GB50180)》中，规定了住宅的日照标准的最低时限。
五、节能设计思路
（一）建造内保温复合节能墙体
复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。
1．墙体结构层：系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。
2．空气层：空气在0℃时导热系数为0024VV／(m·k)。在25℃±5℃时为00256W/(m·k)，即使在200℃的情况下仍有00：384W／(m·k)。由此可见，空气也是一种优良的保温材料。因此，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热。而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能，因为一般外侧墙有吸水能力，而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。可被结构材料吸入且不断向室外转移和散发。
3．保温隔热层：这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。此处选用挤塑型聚苯板(XPS)为保温材料。
4．保护层：主要功能是防止保温层受破坏，并阻止室内水蒸汽侵入保温层。出于防火、抗冲击和环保等方面的考虑，宜选用A级无机防火板为保护层材料。
5.?饰面层：由于A级无机防火板具有优良的表面亲和特性，所以各种饰面材料均可使用，选用的内墙涂料和粘贴瓷砖都有良好的效果。
结合各地的气候和地理环境，借鉴各方面成功和失败的经验，在优化组合的基础上开发的墙体内保温板，具有保温、隔热、隔音、防潮抗冲击、抗震、呼吸等功能，已在工程中应用。
（二）改善门窗性能
外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。其节能措施有：
1、控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值，JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定，指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。
2、提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
3、改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
4、设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中，将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，楼梯间设计成封闭式的，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
（三）使用节能的绿色建筑材料
建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。国内目前通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能。这种方法虽然可以达到一定的效果，但各种高效保温材料价格不菲，而且其生产加工过程也会大量消耗各种能源。因此，建筑节能不应当只着眼于建筑建成后在使用过程中的能耗，还应当从整体系统的观念出发，关注建筑全寿命周期的能源消耗。从这个角度出发，建筑材料就不但要有出色的保温隔热性能，其加工生产过程也应当简单易行，节省能源。位于美国加州霍普兰德山谷中的太阳生活中心(RealGoodsSolarLivingCenter，Hopland，California)创造性地利用稻草垛作为墙体材料。其具体做法是先将稻草加压打捆，再把它们砌成墙体，然后在墙体上喷涂一种8～10cm的土质护面灰来代替水泥砂浆。完成后的墙体不但具有良好的保温隔热性能，而且兼有较强的防火性，并且无毒无害。无独有偶，美国建筑师塞缪尔·默克比(SamuelMockbee)设计的布赖恩特(Bryant)住宅也采用了类似的墙体做法，只是具体构造略有不同。需要指出的是，这栋面积为79m2的住宅是建筑师无偿为美国阿拉巴马州黑尔县的一对贫困黑人夫妇而设计的，项目经费全部靠募捐筹集，十分有限。建成后的布赖恩特住宅在各方面都达到了设计要求，并深受使用者的喜爱，他们给这座房子起了一个有趣的绰号——“干草捆住宅”。
实践表明，这种使用农业副产品作为建材的方法可以使多方受益：农民因出卖稻草获利，建造方可以减少材料造价，节省建材能源开支，燃烧秸秆所产生的温室气体也大大减少。由此可见，创造性地采用新型建材往往可以变废为宝，减少污染和能源浪费，从而达到一举多得的效果。新型建材的思路可以是废物的升级利用，当然也可以是科学上的合成，但如果加工处理过程中的能源消耗过大，或工艺过于复杂，也会得不偿失，这一点应当引起注意。
（四）充分利用太阳能资源
太阳能作为一种天然的洁净能源，也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。从近年来的能源使用和发展情况来看，煤、电、油的供应紧张已经不容忽视，太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”发展。特别是太阳能热水器经过20年的发展，产品的生产研发技术日臻成熟，越来越受到消费者的青睐。另外，从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看，太阳能热水器也具有较大的成本优势。然而由于各方面原因，目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主，存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中，在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置，特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用，就可以大大节省常规能源，也是建筑节能的发展方向。
六、总结
总之，只要按照节能新标准严格把好节能设计关，监督好施工节能用材关，就能有效提高居住建筑节能效率，降低建筑能源耗费，节约居家生活成本，为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的高品质住宅，为国民经济可持续发展做出贡献。有效地节约土地和能源，是中国可持续发展的战略。将建筑热工技术与恰当应用新材料、新构造相结合，搞好节能建筑设计和施工，促进建筑节能和利用自然能的进一步发展和建筑热功能的进一步改善，是我国建筑工作者进人21世纪的重要任务。
成熟，越来越受到消费者的青睐。另外，从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看，太阳能热水器也具有较大的成本优势。然而由于各方面原因，目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主，存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中，在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置，特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用，就可以大大节省常规能源，也是建筑节能的发展方向。
【摘要】:文中叙述了高层建筑节能与气候、地理条件的关系。同时分析了建筑位置、朝向与接受太阳辐射热能的关系及高层围护结构墙体的保温、隔热存在的问题及今后发展方向。
【关键词】:高层建筑;围护结构;节能;
复合墙体节能是我国的国策,建筑节能是节能中的重中之重,应该列为我国建设工作中的重要位置。建筑能论文耗在我国整个能耗中的地位也越来越重要。1996年中国建筑年消耗3·3亿吨标准煤,占能源消耗总量的24%,到2001年已达到3·76亿吨,占总量消耗的27·6%,年增长比例千分之五;随着建筑业的高速发展和人民生活质量的改善,建筑能耗占全社会总能耗的比例还会继续增长。据有关数据显示,我国当前的房屋建设规模堪称世界第一。目前全国房屋数量有400亿m2左右,房屋建筑规模看来已超过所有发达国家,仅去年一年房屋竣工面积是19·7亿m2,这几年差不多都是接近这个数字。而据预测,到2010年,我国房屋总建筑面积将达到519亿m2,其中城市171亿m2。然而,截至到去年,我国节能建筑的总面积还只有2·3亿m2,在每年近20亿m2的竣工面积当中,只有五六千万平方米是节能建筑,只占3%左右,也就是说有97%属于高耗能建筑。我国的高层建筑有近七十年的历史,然而城市中任何建筑都是城市设计、规划的一部分,城市设计是一项十分复杂的工作,我国在这方面的经验不多,而且管理机制尚不健全,往往受一些因素的影响,工作不甚周密和协调,甚至失去控制,有许多的问题等待我们去解决,有待于探索和改进,所以说,今天的高层建筑设计仍处在一个不太成熟的阶段。
高层建筑体形庞大,如容积率过高,相邻建筑互相遮挡、不通透,形成大面积阴影区,城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外,近些年在某些城市建高层建筑已成风气,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响常年使用,浪费巨大。
建筑节能包含两部分内容,一部分是加强围护结构的保温隔热能力,另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。一般的房子里,30%的热量从窗户跑掉了。如果选用双层玻璃,中间再充上惰性气体,就可在一定程度上阻断热量散发。35%热量从墙体散发,如采用隔热材料,增加保温层,节能效果就很明显。智能化建筑首先要达到节能的标准和良好的居住舒适度,其次才是家具的智能化和安全保卫的智能化。实际上,智能化建筑不一定就是豪华的,但它必须是低能耗的。美国有些智能化建筑造价比普通建筑还低15%,因为它们追求合理的结构,讲究实用功能和外观的简洁,利用了可回收材料,而不追求豪华装饰。还可以充分利用地热泵技术,如冰岛等国家,建筑房子时先在地上打两个洞,通过电泵将地下水循环起来,为整座房子供热。惟一耗能的就是电泵。而在丹麦等国,由于地处海边,太阳能和风能的利用条件得天独厚,使用热泵技术时结合风能与太阳能,用风能与太阳能来带动电泵就可以做到“零能耗”。所以建筑节能不仅是建筑本身的节能,且由城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物的形体变化、朝向;外围护结构保温、隔热的性能;门窗质量等许多综合性因素构成,因此,高层建筑的节能首先应为设计者重视。
1优化建筑位置及朝向设计高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。据有关资料分析,地球每年接收的能量有60亿亿千瓦,这么大能量弃之可惜,从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理的确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。如,在北纬40°~45°度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2优化围护结构墙体设计(1)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。
(2)高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体,笔者认为存在以下不足之处:1)抗震能力差,易松散,与结构构件结合不好,整体性能差。2)不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材,安装装饰构件等。3)不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥。4)墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。(3)国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温,欧、美各国取得不少先进经验。如:美国研制的TB型保温隔热复合砌块;波兰的咬合式保温砌块,两块组合成320厚墙体,在空心砌块内填入高效保温材料,墙体传热系数K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚胺脂保温材料,300厚,传热系数K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好,又具有一定强度,避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
3影响建筑节能的其他因素(1)高层建筑外围护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第三大街53号办公楼都是圆型或椭圆形,我们知道,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。(2)高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能因素之一。在冬季,风力对建筑的热损失很大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。3·6恢复补偿功能将试件放入水中养护14天测其膨胀率,然后放空气中任其干燥28天。失水后的试件产生微量干缩,重新放入水中后试件恢复失去的膨胀和自应力值,经试验,第一天恢复20%~30%;第3天恢复40%~50%,14天基本全部恢复。3·7微小裂缝自愈合性能如果蓄水池或建筑物地下室墙板由于某种原因出现微小裂缝,膨胀纤维防水剂中部分成分的AI3+和SO42-在CaSO4、Ca(OH)2溶液中形成针柱状钙矾石晶体。当重新接触水后继续增长,经过一段时间会发生物理和化学的结合,晶体大量填充缝隙,使裂缝愈合。
4微膨胀聚丙烯纤维混凝土的施工4·1材料①水泥:天瑞P·O42·5级。②外加剂:“神翔”缓凝高效减水剂,减水率15%,缓凝时间约6h。③膨胀纤维:凯吉凯祥KJ-LZB膨胀纤维。④细集料:鲁山产中粗河砂,细度模数2·6。⑤粗集料:郏县产碎石5~25mm,连续级配。⑥掺合料:姚孟电厂F类Ⅱ级粉煤灰,细度模数15·1,需水量比102kg/m3,烧失量1·43,含水量0·20。4·2配合比强度等级水泥水砂碎石掺合料减水剂膨胀纤维C303561807501050408·718·8C4041018068010604010·321·54·3施工注意事项(1)加强混凝土养护。不能因为掺了膨胀纤维而放松对混凝土的养护,膨胀纤维防水剂在混凝土早期养护过程中必须有充足的水分,才可以发挥作用,如早期养护保湿不当,过早曝露于干燥空气中,则其膨胀作用会停止,主体施工阶段,在楼面混凝土浇注约4h后,开始二次抹面、拉毛,随即覆盖塑料膜,终凝后覆盖毡布,浇水养护,柱子养护采用包裹塑料布,喷水养护,为了充分发挥膨胀纤维防水剂的补偿收缩作用,潮湿环境下的养护时间不少于14d。(2)适当延长混凝土搅拌时间,膨胀纤维混凝土与普通混凝土的施工工艺相差不大,但由于加入了聚丙烯纤维,为保证它们在混凝土中的均匀分散,搅拌时间比普通混凝土适当延长90s,但不宜搅拌时间过长,否则会损坏纤维。(3)重视振捣。加入膨胀纤维,并不改变混凝土的施工工艺,混凝土一定要振捣密实,不能过振或漏振,杜绝出现蜂窝、麻面。(4)加强抹面。当混凝土初凝后,终凝前进行二次抹压收光,使混凝土的面层再次达到密实,同底部结合牢固,整个抹压时间控制在混凝土终凝前完成。
5结语膨胀纤维混凝土在平顶山市行政服务综合楼工程中进行了全面施工应用,现浇板没有出现有害裂缝,混凝土浇注质量优良。在混凝土中掺入膨胀纤维,配制成膨胀聚丙烯纤维混凝土,不仅能显著提高混凝土的抗裂、抗渗性能,还能增加混凝土的抗冲击、抗弯曲、耐磨、延性、韧性、抗疲劳等性能,膨胀纤维混凝土不仅用于土建工程,还可用于市政工程的水厂、污水处理厂、道路桥梁等,应用前景非常广阔。
早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的中心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。时隔30年，2004年，围绕着石油与能源问题的“大事件”再次集中发生，而我国的能源问题更是显露无遗：石油消耗量仅次于美国、燃煤紧张、拉闸限电、北方冬季供暖受阻。2005年3月23日，北京上调成品油价格……
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上，分析建筑节能的必要性与紧迫性，同时通过调研目前国内建筑节能设计实例，评判建筑节能设计的经济效益，希望能够使社会各界意识到，建筑节能不单是发达国家的问题，我国正面临一场真正的能源危机，建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少，石油仅供开采41年
目前，石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上，其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供生产41年；全球天然气储量为176万亿立方米，仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明，全球煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年；核反应原料铀已探明储量436万吨，可供72年使用（海水中的铀可供使用1万年，利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年）；利用热核反应，海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见，全世界最为依赖的能源——石油与天然气，在21世纪的前半，就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰，2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始，核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升，达到总能源消费的1/3，热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此，在世界能源供给结构转轨的大趋势下，不考虑建筑节能而建造的房屋，终有一日会因为没有能源可用，终被社会淘汰。呼吁建筑节能，很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源，通过科学合理的建筑节能措施，采用可再生新能源，使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加，价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”，1999—2020年全球能源消费形势如下：
全球能源总消费量将增加60%，其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍（每年增长4%，相比发达国家每年增长1.3%）。
石油：石油预计增长59%（年增长率为2.2%）。此外，石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气：争议较小的天然气将是需求增长最快的能源，预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤：由于空气污染及二氧化碳排放等问题，煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能：在政治问题影响下，全球核能发展情势尚难确定，但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源（包含大水力）：预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定，所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来，随着技术的进步，比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现，它指出截止到2020年，世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长，日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见，由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现，石油、天然气的需求量仍会不断增加，但能源储量是有限的，这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时，恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后，全球恐怖活动升温，而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为恐怖分子攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击；2002年10月法国油轮在叶门遭受不明恐怖分子攻击；……各国为了预防恐怖攻击，正大兴土木加强能源设施的保护工作，而随着防范设施、人力及保险费用的增加，能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格，尤其是天然气价格逐步上涨，居高不下，很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用，或者售价、租金一降再降的现象。因此，建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命，建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给，强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区，尤其是中东地区，由于拥有全世界2/3油藏，一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争，而其他小型区域冲突也非常多，都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡，使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁，牵动整个世界的经济。从这个意义上说，哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源，就如同握紧全球经济命脉。
因此，美国攻打伊拉克，拿伊拉克石油做文章，不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用，还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”：一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元；二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量，遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策，我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外，能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少，先天不足，但能耗效率却低。
我国能源总量丰富，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨，人均天然气可采储量1074立方米，人均煤炭可采储量90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上，2004年，人均石油最终可采储量居世界第41位。因此，一旦平均到个人消费量，我国能源并非地大物博，实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看，目前国内能耗高，能源效率低。2001年，我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元，占GDP总量的比例为13%，而美国仅为7%.同时，我国单位产品的能耗水平较高，目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%，而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国，进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨，进口原油8900万吨，分别占世界石油需求增长总量的41％、32%，约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长，约达到2.75亿吨，进口原油数量超过1亿吨。同时，煤炭消耗量占世界总量的40%以上，天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年，我国石油需求量为4.5亿吨，年均递增12%；天然气在一次能源消费中，所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上；我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见，我国能源消耗需求旺盛的同时，进口依赖度提高，这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升，危及我国能源供应安全，存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在，威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年，27个省份全面告急，国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年，今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例，往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%，而今年供热用煤的储量不足40%；长春市每年锅炉供热用煤为306万吨，截至10月底只有总量的40%入库；在吉林市，每年锅炉供热用煤为46.5万吨，今年到10月底也才入库42%；吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响，北京市电煤库存一直在警戒线以下运行，到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染，北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调，北京冬季供暖承受着巨大的压力，2005年3月，北京油价再次上调，93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要，但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说，损失可能是上百上千万；而全国27个省份同时出现问题，这种经济损失就根本无从计算，直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺，导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件，威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35％左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大，加剧能源危机
直到2002年末，我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前，我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大，单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元，多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展，到2020年，我国建筑耗能将达到1089亿吨标准；到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力，这将会是一个十分惊人的数量。
据分析，我国目前处于建设鼎旺期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此，如果现在不开始注重建筑节能设计，将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后，亟待改善
在70年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5至4.5倍，外窗为2至3倍，屋面为3至6倍，门窗的空气渗透为3至6倍。现在，欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每平方米6升油，大约相当于每平方米8.57公斤标准煤，而在我国，达到节能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要达到12.5公斤，约为欧洲国家的1.5倍。例如与北京气候条件大体上接近的德国，1984年以前建筑采暖能耗标准和北京目前水平差不多，每平方米每年消耗24.6至30.8公斤标准煤，但到了2001年，德国的这一数字却降低至每平方米3.7至8.6公斤标准煤，其建筑能耗降低至原有的1/3左右，而北京却一直是22.45.
因此，与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
我国20世纪60年代中期至70年代，由于片面的强调降低基本建设的造价和减轻结构自重，导致一再削弱维护结构的保温隔热水平，采暖和空调能耗大，经济和社会效益都很差。现我国建筑用能已接近全国能源消费总量的1/3。
建筑在我国分为工业建筑和民用建筑。工业建筑本身能耗不大,所以国家还未对工业建筑作节能方面的要求。民用建筑又分为两大类：居住建筑和公共建筑.在各专家编写规范之前的社会调查阶段中由电业总局与燃气公司提供的数据显示：就目前中国居民的消费水平和消费习惯而言，居住建筑能耗与公共建筑或国外居住建筑相比是非常少的。居住建筑提倡节能设计，目的是提高人们生活的舒适性。而公共建筑提倡节能设计才是建立集约型社会的关键环节。公共建筑分为以下几类：办公建筑(写字楼、政府部门办公楼)，商业建筑(商场、金融建筑),旅游建筑(旅馆、娱乐场所)，科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗、卫生、体育)，通信建筑(邮电、通讯、广播)以及交通运输(机场、车站等)。有数据显示：就政府部门办公楼每年所消耗能量相当于全国八亿农民全年全部的能耗：办公室里夏天穿毛衣御寒、冬天衬衣短袖解署、白天亮灯办公、热水机饮水机下班后没人关。现在全球范围内已开始能源紧张，尤以中国较为严重，随着中国经济的高速发展,对能源的使用和节约就更加迫切了。
其实建筑节能并不是一个新的课题，而是建筑基础学科—建筑热工学的一个部分，我国也早在1993年颁布了相应的规范《民用建筑热工设计规范》，1996年颁布了《民用建筑节能设计标注(采暖居住建筑部分)》,2001年颁布了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，这些规范的颁布，也反应了我国建筑节能的发展轨迹：由北向南，由居住建筑到公共建筑。但由于种种原因，这些规范的条款未列入国家强制性条文范围内，各地也未政府令加以强调，所以执行力度也未达到应有的效果。但2005年7月1日颁布实施的《公共建筑节能设计标准》中有许多条款被列入国家的强制性条文内,相应的各地政府了具有地方法律效力的法令,上海市在2005年6月13日的政府令第50号：《上海市建筑节能管理办法》强制规定：自2005年7月15日起新建住宅与政府投资的公共建筑必须进行节能设计。《办法》的第九条与第十条分别对设计单位与图纸审查机构提出具体的要求。所以，对于建筑设计单位,建筑的节能设计已经进入了一个全新的时期！
以下着重介绍《公共建筑节能设计标准》对有关建筑部分的要求。《标准》比刚才提到以往的有关规范要严格些,按照本标准设计,与未采取节能措施前相比，全年能耗应减少50%。《标准》的章节不多,共7页17条,但简明扼要,省去了复杂的热工公式,归纳总结出来几点要点，强调了规范的实用性。涉及到的基础知识及术语结合规范本身展开叙述：
一,热工设计的分区：按照我国的气候条件,划分为五个分区:严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区以及温和地区。
热工分区的基本规律是：严寒地区和寒冷地区基本是我国的三北地区：东北,华北,西北。这些地区的地域辽阔，面积大，建筑节能设计起步也比较早，经验相对来说比较丰富，主要考虑的是冬季保温。夏热冬冷地区大体上是长江中下游地区，如：成都、武汉、南京、上海等，这些地区的建筑的节能设计由于历史原因起步较晚，面积虽然不是最大，但人口密度高，也是我国经济最发达地区，可以说这一地区的节能潜力最大，效果也会最明显。设计考虑的是冬季保温与夏季防热兼顾。夏热冬暖地区大体上是华南地区：福州、广州、南宁、台北等。这些地区的建筑设计主要考虑的是夏季防热。温和地区，冬暖夏凉，四季如春，如：昆明、西昌、元江等。一般可不考虑夏季防热，部分地区注意冬季保温。《公共建筑节能设计标准》在这五个分区的基础上根据公共建筑节能的设计特点作了些调整：把严寒地区细分为严寒A区与严寒B区,而温和地区不强制执行节能设计标准。
二,体形系数:即建筑的外表面积与体积之间的比值.体形系数越小就越有利于节能,减少外表面与室外空气的接触,就能减少散热。与以往的规范不同，新的《标准》中弱化了体形系数的概念，只在4.1.2条规定严寒地区与寒冷地区对体形系数的限制是≤0.4，其他地区该系数对建筑的节能体现不明显,所以不作限定。
三,热传导系数：这个概念是本标准的核心名词.所有的围护结构：门、窗、外墙、屋顶以及地面都围绕这个概念展开的。图纸审查或政府检查部门的抽查也是这个数据。她的名词解释为：围护结构两侧空气温度差为1℃，1h通过1m2面积传递的热量，单位W/m2.k。简单的说便是热量在某种材料里传递的速度,速度越小,那么这种材料的隔热性能也就越好。怎样求得这个数据呢？传热系数K0＝1/R0。
R0，传热阻：R0＝Ri+∑R+Re单位：m2/K.W
Ri与Re分别是材料内外表面的换热阻。他们是固定数据，可由表差得：0.11m2/K.W0.04m2/K.W。
∑R是各层材料的热阻之和。某单层材料的热阻R=δ／λ，δ为该材料的厚度，单位是m，λ为该材料的导热系数，单位是W/m.K。λ为此公式求值过程中的关键数据，也是每种材料的固有的属性。她的名词解释为：1m厚的物体，两侧空气温度差为1℃，1h通过1m2面积传递的热量，单位W/m.k。通常把导热系数λ小于0.3W/m.K并能用于绝热工程的材料，叫做绝热材料。导热系数是绝热材料的最重要最基本的热物理指标。例如：普通混凝土λ＝1.74W/m.K，钢筋混凝土λ＝1.51W/m.K，多孔砖λ＝0.58W/m.K，聚乙烯泡沫塑料λ＝0.047W/m.K，聚氨酯硬泡沫塑料λ＝0.0216W/m.K，（这种材料在全球范围内尤其在欧美等发达国家作为建筑绝热工程中最普遍使用的材料），而铸铁λ＝49.9W/m.K。实际的工程应用中，卡特比勒办公楼的外墙部分设计采用聚异氰脲酸酯（PIR），这种更新型的材料λ＝0.020W/m.K，属绝热材料。这便是维护结构的传热系数K值的求解过程。
下面结合《公共建筑节能设计标准》对上海地区的各部分围护结的隔热要求构逐一探讨：
1.屋面：K≤0.70W/m2.k
我们的习惯做法一般可以满足这个要求。例如：120厚现浇混凝土楼板＋20厚水泥砂浆找平层＋泡沫混凝土找坡层最薄30厚＋40厚的λ＝0.03W/m.K挤塑板（XPS）＋防水层＋20厚水泥砂浆保护层，这样的做法就可以达到K≤0.60W/m2.k。须注意关键的保温层一般应选用40厚挤塑板，若选用聚苯板，厚度应增加至60。
2.外墙：K≤1.0W/m2.k
不作外墙保温的习惯做法是绝对达不到这个新规范要求的。例如：20厚水泥砂浆＋240厚多孔砖＋20厚水泥砂浆的无外墙外保温的传统构造传热系数K＝1.66W/m2.k，即便在前段时间简易的外墙保温做法－保温砂浆，也达不到规范的新要求。经计算得知：在墙体与外墙砂浆之间增加20厚的λ＝0.03W/m.K挤塑板，这样的构造使得外墙整体的传热系数K＝0.86W/m2.k<1.0W/m2.k。这叫做外墙外保温技术，是业界内公认的一种效果很好的做法。他的优点是技术成熟，产品寿命较长，也可使外墙的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性。但他的缺点是在高层建筑中有安全隐患，外墙面砖的做法受到限制。外墙内保温的做法不能很好的解决建筑热桥的问题，同时房间内部使用和改造都受到很大的限制，所以现在工程上已很少用这种做法了。还有一种做法叫做中间保温，做两层墙，中间夹保温材料，这种做法效果好，是建筑保温的发展趋势，国外的工程中这种做法早已普及，在我国的发展受到限制主要是因为一造价高，二构造做法与现行的做法差别太大，影响面广，难以一时普及。
3.外窗部分
由于外窗在建筑中变化丰富，窗框材料、玻璃品种，有无遮阳等都会严重影响建筑热工性能，所以，规范在这部分的规定并没有一刀切。根据窗墙比系数的不同，对窗体的要求分成不同的几类。所谓窗墙比，并非窗和墙的面积的比值，而是窗与其所在墙体的面积之比。规范在保证外窗自然采光的范围内鼓励窗的面积越小越好，即窗墙比越小越好。因为就现在已知能做到的最好的窗：双玻中空双腔充惰性气体40厚，铝合金断热型材，这种窗体构造的传热系数K＝1.5W/m2.k，而普通的单玻铝合金窗的传热系数K＝6.4W/m2.k，是墙的6倍。据统计，通过窗流失的热量占建筑能耗的46％，因此控制窗墙比是个有效的节能手段。《标准》中强制规定“建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.7”，此规定一出，必将会极大的影响建筑外观，金茂大厦或者东方艺术中心等全玻璃的建筑势必会大大的减少。夏热冬冷地区（上海）是这样详细规定的：当窗墙比≤0.2时，窗的传热系数K≤4.7W/m2.k。在实际工程的应用中，塑钢单玻窗或铝合金双玻窗可以满足要求，但钢铝单玻窗不满足要求。由此可见，在任何情况下，普通铝合金单玻窗是达不到要求的，必将会面临被淘汰的境地；当窗墙比在0.2和0.3之间时，窗的K≤3.5W/m2.k。双玻铝合金中空（16厚空气层）的传热系数K＝3.6W/m2.k，同样不满足要求，若改为断热桥的铝合金型材便满足。当窗墙比在0.3和0.4之间，窗的传热系数K≤3.0W/m2.k。断热桥铝合金中空玻璃可以满足要求。当窗墙比在0.4至0.5之间，窗的K≤2.8W/m2.k。当窗墙比在0.5至0.7之间，窗的K≤2.5W/m2.k，一般情况下中空充惰性气体玻璃镀膜断热桥铝合金的窗体构造可满足要求。
以上为《公共建筑节能设计标准》对窗的要求，窗体构造部分是平时总结的一般规律，规范并未提及，在遇到实际工程应进行具体分析和计算。《标准》除了对窗的传热系数做了具体规定外，还有另外一个有关窗的概念影响建筑的热工性能：遮阳系数，SC值。简言之，对太阳光的遮挡程度。共两种形式：有外遮阳式，无外遮阳式。并不是一提到遮阳就得在室外设置外遮阳挡板，无外遮阳时，通过玻璃的镀膜，也会产生遮阳的作用，当然规范提倡在夏热冬冷地区设置外遮阳措施。《标准》这样规定：有外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数。遮阳系数越小，阻止阳光进入室内的效果就越好。外遮阳系数虽有很复杂的公式，但很容易理解。无外遮阳时，玻璃的遮阳系数是这样求得的：以3mm的标准白玻璃的太阳光透过率0.89为基数，建筑物所使用玻璃的太阳光透过率除以0.89得出的数字就是玻璃的遮阳系数。《标准》规定窗墙比≤0.2时，外窗玻璃的SC不作要求，其他情况的窗墙比要求SC在0.4和0.6之间，东南西向的玻璃鼓励镀膜。
至此《公共建筑节能设计标准》的主要的硬性内容就总结完成了，最后，《标准》还提到了一个软概念：权衡判断，为尊重建筑师的创意，在设计过程中，即便有违反强制性条文的做法，也不一定会因此不能通过审查，可以通过提高建筑其他部分的的性能来满足整体建筑的计算能耗。
1我国建筑节能设计的发展状况
建筑节能就是要实现能源的循环利用，但在我国由于节能的意识不强，再加上我国建筑技能和设计理念的落后，都制约着我国建筑节能设计的发展。我国建筑师多注重建筑的外观和功能的建设，很多的节能设计方案多是沿用已有的资料，很少有人会考察施工地点，修改设计方案，这就使得我国的建筑节能性不强，能源消耗大。在建筑节能设计上，需要经过很多数据的定量分析，这些都要在建筑之前，通过人工和专业软件进行操作。但在我国这些工作多是在施工之后才开始进行能量分析，最后因施工问题无法进行修改，即使能在施工前进行数据分析也因为缺少软件的专业操作人员而无法进行。总的来说，无法进行专业数据定量分析，很难设计出好的节能方案，这与我国缺少专业过硬的建筑设计师有关，这也限制着我国节能设计的发展。建筑产生的本来意义就是为人们提供安全舒适的环境，这也是所有建筑都要遵循的原则，为了实现生态建筑这一目标，建筑节能设计就显得尤为重要。
2BIM技术的概念
BIM技术将建筑的物理元素和功能元素用数字的形式表达出来，也就是将建筑数字化，这样就可以在软件上对建筑进行一系列的设计检测。数字化的建筑可以在软件上进行全方位的观察，所有的建筑过程都可以监控。立体空间模型的建立，便于网络信息共享，各种设计方案在模型上都可以快速实施，便于发现问题，及时解决。BIM技术已经在建筑的各个过程得到广泛应用。
3BIM技术的应用
将BIM技术应用到建筑设计中，可以快速创建建筑的虚拟数据模型，将与建筑相关的一系列数据直观的展现在设计者面前。有了BIM技术的融入，数据化的建筑就可以在各种软件中快速进行数据分析。在进行能量分析时只需将数据输入到专业的软件中就可以得出详细的分析结果。在进行能量分析时可以应用建筑信息模型和分析工具来简化操作步骤，工作效率也会大幅提升，计算机的加入使得能量分析更快速更准确。在进行流体力学分析时，BIM技术可以自动根据已有数据进行风环境分析，还可以提供太阳辐射分析，方便设计人员对建筑的外表面进行技术优化，提高建筑的生态效应。BIM技术随着科技的进步在不断地完善，连窗子位置变化对光的影响都可以进行分析，精准度越来越高。
4BIM技术在建筑节能设计上的应用
4.1协同设计
采用BIM技术可以建立建筑信息模型，模型中汇集建筑工程施工所需的全部信息。可以取读水泵的尺寸、水泵的用电量等信息，而且需要读取跨专业的信息时，可以直接取读。在水泵进行修改电量的时候，可以对负荷的计算进行同步的更新。采用BIM模型，全部的专业必须找模型中检查操作，这样可以简化工作的流程，提高建筑节能设计工程的联动性。在使用BIM技术时，设计的工作是在BIM模型中进行的，参与设计的任意方修改了设计，其他人员可以及时的看到，可以进行研究讨论，这样就提高协同设计的效率。
4.2参数化设计
对于Revit模型而言，明细表、三维视图、二维视图等可以在建筑模型中表现出信息的形式，如果修改Revit模型的参数化，Revit模型的引擎可以对平面、明细表、模型视图、等不同的位置的设计进行修改，并且及时的把修改后的信息进行更新，确保模型的处于正常的运作状态。例如建筑节能专业在进行平面设计布置时，需要合理的配置喷头、消火栓等，并且这些设备的数量可能会发生变化，因此需要在材料表中解决此问题，这样节能设计过程的设计质量才可以有效的提高。在建筑工程中引起参数化设计，对于BIM引进计算机能够起到辅助作用。例如在给排水工程的设计中，对于水力的计算，需要专业技术人员利用一定的软件进行计算，而采用BIM技术可以直接的读取卫生器具和设备的信息，并且如果设定管道水力特性，BIM模型可以对管径的设计进行自动的修改，这样可以提高了设计的效率。
4.3可视化设计
在建筑工程的设计中，传统的设计方式通常是采用CAD信息平台，这样给排水设计人员需要汇集平面图、立体图和剖面图的信息，对建筑图形进行复原，在分析和设计中调整建筑的结构和梁高位置的信息。采用CAD信息平台，对于结构复杂、工期短的工程，在信息的传递中往往造成信息失真的现象，这样就会影响到建筑工程的施工。在现代化的给排水设计中大多采用BIM技术，这种技术通常是在建筑工程中建筑信息模型，利用信息模型可以直观的读取信息，这样可以有效的降低信息传递中的失真现象，提高信息的完整性和有效性。另外给排水的施工项目模型不同于土建项目的设计模型，它是在土建项目模型的基础之上，设计给排水系统，这样就需要对局部的设计模型进行修改，但是如果修改就会影响到楼层的平面设计，多数情况下采用以楼层为基础的设计，但是这样的设计扰乱了系统内部之间的联系。而采用BIM技术在设计模型中进行修改，可以充分的把握给排水工程设计的整体性，修改工作简单、操作性强。
4.4安装模型的设计
在BIM模型中引入安装模型设计，可以对建筑工程进行有效的指导。在具体的施工中，需要把时间维度引入BIM模型中，并且编制安装进度表，并且可以利用模型实现项目预先可视化的效果。编制合理的工程进度表，可以对给排水工程进行整体把握，全局规划，这样可以简化安装和设计的流程，降低设计变更率，提高给排水工程的施工效率。
5结束语
BIM技术通过信息化技术将建筑工程变成虚拟的数字化模型，实现从设计到竣工建筑工程的全方位检测分析，完成了建筑信息的共享，提升了建筑节能设计的效率。BIM技术功能强大，但很多时候只被当成BIM软件被推广应用。很多设计人员都没有了解BIM技术的真正含义，只是应用软件进行简单的数据处理，忽略了BIM技术带来的多方协作的先进理念。BIM技术需要融入到建筑管理当中，只有重视BIM技术，真正使用BIM技术，才能提高建筑节能设计的质量和整个建筑工程的质量。
作者:吕松娥单位:哈尔滨万达城投资有限公司
1建筑的节能设计标准及重点
影响建筑能耗的建筑因素有三种，首先是，围护结构，如：门、窗、墙等，这些建筑结构所处的地理环境不同，其节能要求不同；其次，生活方式，建筑的设计结构、温度湿度要求、建筑功能、功能模块的设计结构等；最后，设备系统，当发生突发事件时，建筑的自我保护能力、独立运行能力都要符合一定要求。上述因素，在建筑施工过程中要想有效控制极为困难，即便有法律条文规定、限制，但依然有许许多多不确定的因素，干扰着正常的施工建设。为此，利用建筑节能设计标准计算建筑节能量，明确建筑强制性能的参数是非常重要的。
2基于建筑节能标准估算节能量
2.1建筑节能设计标准估算节能量的成立条件
节能量是指节能改造之后建筑物能耗的减少量所反映出的收益增加量。依照建筑节能标准，确定节能量，需明确计算、分析条件，方能进行。如：拥有100%的能耗基准值的内容，建筑所有的节能要素都要被算在内。以居民建筑为例，东北地区主要的节能要素是采暖，而南方地区主要的节能要素是空调能耗，不同地区选取的节能要素是不同的。
2.2举例说明
以大连富豪小区为例，该居民建筑所处严寒地区，其节能设计标准为JGJ26-1995，节能目标50%，基准值和能耗标准与传统节能要素能够相互配合，节能要素是采暖能耗、成立条件是全空间、全时间。在计算节能量时，技术人员统一调查了当地居民的生活方式，资料显示，居民为获得较为舒适的生活环境，会按照假定方案，消费采暖能耗，并使用相应的设备系统，如电、水、空间能量等。围绕建筑的设计标准和现实建筑情况，对建筑所属的集中供热系统设备进行能量考核发现，同一地区，居民建筑的平均能效没有较大差别，与节能百分比完全相符。综上分析，大连富豪小区完全符合节能设计标准估算节能量的条件，以整个小区建筑面积为5300×104m2来计算的话，节能设计能耗为50%，则该小区的居民建筑的平均耗能为24kgce/m2，用它来估算居民建筑的节能量。再加上供热系统官网系统的运行功率、热源的传播效果、建筑功能设计的配合度等因素的影响，便可准确估算出整个富豪小区的年节能量为53.23×104tce，且相关指标数据在标准范围内。分析上述案例可知，建筑的节能设计要素大体相同，无非是采暖能耗和空调能耗，电、水、空间的能耗都是固定的，不会随着地区建筑的变化而变化。与居民建筑相比，公共建筑在节能设计方面，考虑的问题和因素更多，依照《公共建筑节能设计标准（GB50189-2005)提出的观点可知，只要按照建筑的节能设计标准施工，保证其室内环境参数、结构指标在标准范围内，其节能量不会少于建筑总节能量的50%。从这一点看，以节能设计标准为节能量的估算依据是相对科学的，因为在一个计算公式中，标准是不变量，节能设计、节能要素是变化量，节能量是因变量，这种估算方式，符合统计科学。
3结语
通过上文对建筑节能设计标准与节能量估算等相关内容进行系统分析可知，“节能”是建筑工程最看重、最具挑战的施工任务，在经济时代，它不但能节约大量的建筑资源、不可再生能源，还能有效完善、维护居民的生活状态，使其在一个环保、节能、安全的环境下快乐的居住生活。从某种程度讲，根据节能设计标准估算建筑的节能量，是相对科学的，只要拥有明确100%能耗基准值的内容、计算条件，明确节能百分比的成立条件，就能精准的计算出节能百分比目标，建筑施工设计目标方能实现，因此，其实践价值与意义重大。
作者:张涛朱建雯单位:新疆农业大学草业与环境科学学院
1绿色住宅及节能设计的概念和特点
现代所谓的“绿色住宅”，并不仅仅只是指住宅周围环境的高绿化率，屋顶建设的绿色花园这么简单的要求，他已经发展成为了一种全新的理念或是象征，主要是指建筑整体要对环境没有危害，能够充分的利用周围的自然环境资源，并且能够达到不破坏周边生态平衡这样的一种建筑物，我们也可以称之为可持续发展建筑或是生态建筑。它的主要特征就是:一是在生态环境方面具有敞开性，可以与环境很好的融合，充分利用自然资源;二是建筑主要采用的是无污、无害的环保型的建筑材料，降低对环境的破坏的程度;三是立体绿化率高，周边的生态环境稳定，生活环境舒适;四是充分利用清洁型能源，环境污染少，住宅能耗低;四是富函生态文化与艺术气息，淳朴的生活气息浓郁，环境宜人。而节能设计经常是与绿色住宅串连在一起的设计理念，所谓的“节能设计”主要是指在建筑的过程之中，要处处体现节能的原理，充分的利用节能的材料及建筑工艺，最大程度地降低对自然资源的损耗，达到节能环保的目标。因此节能设计主要体现的是一种原则，它的主要设计理念就是:一是采用无害、无毒的建筑材料，降低环境破坏程度;二是减低不可再生资源的使用程度，保护环境协调;三是尽可能的利用可再生能源和清洁能源，降低环境污染，保护生态和谐。由此，我们可以看出，绿色与节能是现代建筑的一体两面，缺一不可，我们在现实的建设之中既要注重节能设计，保护生态环境，降低环境污染，同时我们也要关注绿色建筑，维持环境生态平衡，促进社会和谐、可持续发展。要以人、自然环境与建筑住宅的协调发展为目标，利用天然的条件和人工的创新手段，创造良好、健康的居住环境，尽可能的控制和减少对大自然的使用与破坏，力求在向大自然的索取和回报之间争取平衡。
2节能设计在绿色住宅建筑中的重要地位
绿色住宅概念是现代人们生活追求的基本目标，也是人们生活水平提高的重要标准，对于绿色住宅我们的理解白不要仅仅的局限于对绿化面积的要求，更多的是要专注与生态环境的整体和谐，节能是绿色住宅设计的重要指标之一，节能设计是住宅更加趋向真正意义上的绿色住宅的重要方式之一，对于节能设计在绿色住宅建筑中的重要地位我们可以大体归纳为以下几点:
(1)节能设计有利于降低绿色住宅的能耗，减少资源的浪费。通过在设计之初，我们就把节能的概念贯彻到住宅建设之中，通过修建各种现代化的设施，利用现代科技手段，通过各种方式加大住宅对可再生资源的利用率，如利用太阳能发电，利用沼气取暖等等各种方法，从而有效的降低传统住宅对非可再生资源的使用数量，降低能耗数量，真正的做到绿色无污染。
(2)节能设计有利于保护生态环境，促进绿色住宅人与自然的和谐。通过在住宅中大量的使用太阳能、沼气及风能等各种可再生的、无尽的自然资源，我们可以有效的减少传统住宅对煤、天然气等非可再生资源的消耗，从而减少了二氧化碳等温室气体的排放量，环节我们现在日益紧张的环境压力，真正的起到保护人类的生态环境的功效，发挥绿色住宅建筑的环保功能。
(3)节能设计有利于绿色住宅建筑新美学的产生。随着社会的发展，人们的要求也不再不断地提高，科技也在飞速的发展，为了更好的发挥绿色住宅节能环保的功效，我们就必须要及一切的努力去设计更符合人们要求的节能建筑结构，通过不断地实践与探索，我们对住宅的建筑模式也会不断地进步，进而会促进建筑新美学的迅速发展，提升绿色住宅建筑的整体美的理念与设计，满足人们日益增长的心理需求和生活需求。
3绿色住宅建筑中节能设计的主要表现方面
绿色住宅的建筑设计不是仅仅表现在一个方面的，而是表现在设计、建筑及后期使用的方方面面，节能作为绿色住宅的一个重要标准，它在整体建筑中也表现在了住宅的前期、中期、后期的各个方面上，不仅包括规划的节能，而且包括建筑施工中的节能以及建筑使用中的节能等等各个方面。具体可以解释如下:
(1)在绿色住宅规划设计之初就充分体现节能意识。在设计绿色住宅的设计图纸的时候，我们要尽可能的减少对纸张等的浪费，减少不必要环节造成的各种资源的浪费，而是切实的贯彻节能的理念，缩减设计图纸的打印次数，尽可能的利用现代的电子技术，实现信息化的传播与共享，减少对资源的浪费。同时在设计之中，我们要合理地对门窗体、屋顶、墙体以及建筑结构进行布局设计，尽可能的最小程度的使用不可再生的资源，最大化的实现结构的合理布局及对空间的合理利用，减少不必要的空间浪费，提高整体建筑物的整体利用效率。
(2)使用绿色无污染的环保节能建筑材料，减少环境污染。我们在建设绿色住宅建筑的时候要时刻保持节能环保的设计理念，在建筑施工的过程中，我们要尽可能的去选择采用那些无污染的、清洁的可再生资源去进行，减少对一些有害物质材料的使用，如在粉刷墙体的时候，我们要选择甲醛含量低甚至是没有的油漆材质进行粉刷，因为甲醛是一种有害的物质，他不仅对大气环境造成破坏，更是会影响人们的生命安全，引起白血病等严重的疾病。因此在绿色住宅建筑施工的过程中，我们也要坚持环保节能的建筑材料，减少建筑材料的不必要浪费。
(3)绿色建筑建设中要设计新能源使用设备，完成后提高可再生资源的利用效率。现在太阳能、风能、沼气等新型能源越来越受到广大民众的青睐，因此在建设绿色住宅的时候，我们要充分的利用上这些新能源，建设适合的配套设施，尽可能的为新能源的利用提供有效的设备。同时在绿色住宅建成之后，我们要大力的倡导住户使用绿色的新能源，实施有效的鼓励政策，从而使我们的绿色住宅建筑真正的发挥生态环保的功能，为我们共建人与自然的和谐发展做出贡献。
作者:龚万灯单位:厦门市住宅设计院有限公司
一、我国民用建筑主要节能设计
我国民用建筑节能设计需要考虑整体及外部环境等因素，如选址、规划、外部环境和建筑物体型设计等都为建筑节能创造了条件。国家提出新型民用建筑节能50%的要求，若将这50%定义为1（即100%）的参数，那么民用建筑中围护结构耗能比例减少50%左右，建筑高效设备耗能比例减少30%以上，建筑电气、电器耗能比例减少10%以上，所以围护结构设计是主要因素。建筑围护结构部分包括墙体、门窗、地面、屋顶等。若将民用建筑中围护结构耗能比例减少50%左右也定义为1（即100%）的参数，那么墙体耗能比例为30%左右，门窗耗能比例为50%左右，地面、屋顶耗能比例为20%左右，建筑围护结构部分的墙体、门窗、地面、屋顶的设计是主要部分。
1、墙体节能设计
墙体的主要功能是承重、防水、防潮、隔热、保温,是建筑外围护结构的主体。外墙应采用低传热值的新型节能墙体材料，如加气混凝土砌块、新型建筑模网、外墙保温材料等。墙体复合保温方式主要包括内保温和外保温两种。内保温是指在外墙内侧增加保温措施,施工简便宜行。内保温热稳定性差,室内温度调节的速度快,适用于间歇使用的空调房间。外保温即保温材料在墙体的外侧，有利于室内水蒸汽通过墙体向外散发，可避免墙体受潮，对保护建筑结构有利，能够延长建筑物的使用寿命，墙体可以作为蓄热材料且能解决维护结构通常存在的冷桥问题。其特点是热稳定性好，室内温度调节的速度慢，适用于连续采暖、空调的房间。相比较而言，推荐外保温作为墙体保温的首选措施。此外，空气也是一种优良的保温材料，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热，而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能。
2、门、窗节能设计
相对墙体而言，门、窗的保温隔热性能较差。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物夏季降温及冬季保温能耗的50%-60%以上，所以改善其绝热性能是节能设计的重点，主要措施有：
（1）控制建筑窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值。
（2）提高建筑外窗的气密性，减少冷空气渗透。门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料、弹性密闭型材料、密封膏以及边框设企口等密封。框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等。扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等。扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
（3）改善建筑门窗的保温隔热性能。户门、阳台门除应结合防火、防盗要求外，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其隔热性能。窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷、热桥；可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，低辐射玻璃。合理地设计可开启的窗扇面积，保证南方地区室内自然通风和降低北方地区室外冷风的直接渗透。
（4）设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设立一个中间层次，这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在北方地区住宅中，采用密封阳台，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，将楼梯间设计成封闭式，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能取得良好的节能设计效果。
3、地面节能设计措施
在建筑围护结构中，通过地面向外传导的热（冷）量约占围护结构传热量的3%－5%。目前楼、地面的保温隔热技术一般分为两种：一是采用地板辐射采暖的楼地面，在楼地面基层完成后，在该基层上先铺保温材料，将聚乙烯管固定在保温材料上，然后回填细石混凝土，经平整振实后铺设地板。二是在办公楼地面周边地区2米范围内作6厘米厚挤塑聚苯板保温。
4、屋顶节能设计措施
近年来在城市建设和居住小区开发中，坡面屋顶发展较快。据调查坡屋顶与平屋顶的顶层房间，室内温度可相差5℃左右。这就表明在室内热环境相同时，坡屋顶建筑的使用能耗比平屋顶少。屋顶应当采用传热系数、热惰性指标符合标准的、高效的保温隔热屋面。目前用于屋顶保温的各种材料的开发和应用发展较快，保温材料有整体的、块状的以及松散的。屋顶保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，也不适宜选用吸水率高的保温材料以防保温层大量吸水，降低保温效果。
5、建筑物细部的节能设计
建筑物围护结构细部的节能设计对于建筑物的整体节能设计也非常重要，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。
二、结语
实现我国民用建筑节能50%的要求，建筑设备选用及运行同样不可忽视。例如北方地区供暖设计中采用效率可达80%左右的锅炉，风机、水泵采用了变频技术，在用户附近建设了换热站，使循环水量、软化水减少，锅炉结垢也减少，从而提高了锅炉效率，降低供热成本。从发展的角度来看热电联产、集中供热、综合利用热能是节能设计的方向。南方地区民用建筑的空调设计，尽可能采用集中、中央空调及冷却塔技术、太阳能技术、变频技术、冷热能利用回收等技术节约能源。再如照明方面采用的高效LED光源、声光控、电磁、徽波、光波等技术。建筑用水采用循序设计、排水采用分流设计等节水系统，提高水的再利用率。热能方面采用太阳能技术、纳米涂料技术等。全面的建筑节能是一项系统工程。目前国家已制定了《公共建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等行业标准,对建筑节能做出了明确的政策规定;在具体实践中还必须从设计、施工、各级监督管理部门、开发商、运行管理部门、用户等各个环节,按照国家的节能政策和节能标准、规定,全面地、严格地采取节能措施,让每一位公民真正树立起全面的建筑节能观,将建筑节能真正落到实处。
作者:毛长海单位:新疆冶金建设技工学校
1工业建筑节能设计理念重要性
1.1有效减少能耗
有效减少能耗是工艺建筑节能设计理念的重要优势之一。众所周知降低工业建筑的耗能在本质上减少工业企业的生产成本，并且还能够在建筑物在使用和建造过程中尽可能合理地使用和利用能源,从而能够在满足同等需要或达到相同目的的条件下做到尽可能的降低能耗。除此之外，有效减少能耗主要还体现在可以有效的面对能源危机和潜在的能源资源价格上涨，并且建筑节能的技术途径主要是依靠减少维护结构的散热并且合理的提高供热、制冷系统的热效率两个方面。即通过这两方面的有效加强节能设计理念可以有效的减少相应的能耗。
1.2资源循环利用
资源循环利用可以让工业企业在生产过程中占据非常大的优势。众所周知工业生产需要大量的资源支援，因此资源的循环利用可以有效避免大量宝贵的不可再生的能源资源在建筑、生产过程中被浪费。例如由于工业厂房的冬季内采暖计算温度与室内外的冬季采暖计算温度差(tn—twn)和民用建筑相比,要小10%~20%,热损失自然也相应减少。除此之外，在资源循环利用的过程中节能设计理念的应用可以有效减少其整体资源的消耗，从而能够在此基础上促进其生产水平的有效提升和社会效益、经济效益的不断进步。
1.3提升生产效率
节能设计理念的应用可以有效的提升工业企业的生产效率。众所周知工业建筑物的外围护结构是其热量损失的主要通道之一。因此通过节能设计理念的应用设计人员可以促进建筑物的墙体、屋顶及地基周围等处使用高效保温隔热材料,并且能够使建筑物围护结构中各部分的传热系数大大降低，这最终就能促进企业生产效率的有效提升。除此之外，节能设计理念对于生产效率的提升主要还体现在了其能够有效降低生产设备和机械的运行强度，从而能够有效延长生产设备的使用寿命和使用效率，从而能够在此基础上促进工业企业生产效率的有效提升。
1.4减少腐蚀损失
减少腐蚀损失也是节能设计理念自身具备的优越性之一。众所周知工业企业在生产过程中其厂房和设备都容易受到腐蚀问题的影响。因此在工业厂房的建筑单体设计中,设计人员应从厂房的平剖面布置阶段开始就纳入设计应考虑的范围中。例如设计人员可以通过对于空调降温的面积范围和室内温度进行有效的计算,来尽可能的避免不适当的大面积、大空间采暖和全空调,这可以有效避免机械设备生锈腐蚀的可能性。并且当工业还间内有散发大量生产余热余湿甚至腐蚀性气体时,设计人员在设计时应当考虑有效的自然通风来保证室内的正常生产环境，从而能够促进腐蚀的有效减少。
2工业建筑节能设计理念应用
2.1根据工业特点设计
根据工业特点设计是工业建筑节能的设计理念应用的基础和前提。在根据工业特点进行设计的过程中设计人员应当确保工业建筑围护结构节能设计特点符合工业生产的实际需求。例如设计人员可以建在工业建筑物的墙体和屋顶以及地基周围等处使用高效保温隔热材料,从而能够可以使建筑物围护结构中各部分的传热系数大大降低并且有效减少热量的损耗。除此之外，在根据工业特点设计的过程中设计人员应当确保操作人员和运输工具活动的高度范围内具有良好的工作环境，因此在设计时不应当采用机械强度偏低的内保温材料，并且在厂房内湿度大或又含有腐蚀性介质的条件下,不宜选用孔隙率、吸水率大的保温材料，从而能够在此基础上促进工业建筑节能的设计理念应用水平的有效提升。
2.2合理选择材料
合理选择材料对于工业建筑节能的设计理念应用的重要性是不言而喻的。在合理选择材料的过程中设计人员应当确保建筑外墙用的材料具有合适的厚度，从而能够在减少热量损失的同时促进建筑内部保持较为良好的通风。除此之外，在合理选择材料的过程中设计人员应当可以从之前的节能设计建筑选取适用的构造和所需的材料。并且根据工业建筑的设计特点,要求控制各朝向的窗墙比为35%~20%。从而能够更好地确保工业建筑的通风条件和采风条件，从而在减少电能消耗的前提下促进工业建筑节能的设计理念应用效益的不断进步。
2.3优化建筑结构
优化建筑结构是工业建筑节能的设计理念应用的核心内容之一。在优化建筑结构的过程中设计人员应当注重减少建筑的开窗面积，即尽量减少开窗面积始终是工业建筑节能设计的重要手段。根据相关研究表明，不同性能的外窗自身的传热系数可能存在3倍左右的差距。除此之外，在优化建筑结构的过程中设计人员可以通过选用保温与密闭性能好的多层窗来促进工业厂房节能水平的有效提升。例如设计人员可以选用聚苯板和以膨胀珍珠岩为主要原材料的防水保温板以及沥青珍珠岩板等多种节能效果明显的材料，然后合理的设计建造的防水层、保护层等构造，从而能够在此基础上促进工业建筑节能的设计理念应用可靠性的持续进步。
2.4.增强节能意识
增强节能意识是工业建筑节能的设计理念应用的重中之重。在增强节能意识的过程中设计人员应当督促自己具备更加高度的节能意识，这与此同时也是促使工业建筑节能设计工作能够顺利开展并且能够收到良好效果的重要保证。除此之外，在增强节能意识的过程中设计人员应当通过采用其他人员提出的具体意见和细节意见,来促进节能标准得到有效的保障，从而能够在节省土建工程量和降低造价,减少外围护结构面积的同时促进工业建筑节能的设计理念应用精确性的不断提升。
3结语
随着我国国民经济整体水平的不断提高和工艺建筑发展速度的持续加快，工业建筑节能设计理念的应用得到了越来越多的关注。因此在这一前提下工业建筑设计人员应当对于节能设计理念的内容有着清晰的了解，从而能够在此基础上通过设计实践的进行来促进我国工艺建筑整体设计水平的有效提升。
作者:杨宏单位:西安建筑科技大学
1、BIM技术在建筑节能设计中的实践应用
在应用BIM技术时，只要把获取到的相关设计数据移入到使用的设计软件中，就能够通过这些数据得到分析之后的准确结果。在进行建筑节能设计时，如果使用那些传统的建筑节能设计软件会浪费设计师很多的时间及精力，这时设计师就会常常出现顾此失彼的设计情况。而在建筑节能设计中应用BIM技术，则能够有效的节约设计师的时间，并且让设计师能够有很多的精力去进行别的方面的设计。BIM技术应用在建筑节能设计上时，可以通过相关的建筑信息模型及设计软件进行分析，从而能够对建筑能力的分析过程进行优化，缩短设计所用的时间，有利于设计师解决那些比较困难复杂的问题。在进行建筑节能设计的过程中，如果符合当地的建筑标准以及有关的规定时，则能够将BIM技术和GBS技术相结合起来，并且进行建筑类型的设定。在BIM的相关模型中，能够将GBS技术直接导入其中，并且根据模型中的有关建筑信息进行热模型的建立，并且把该模型的格式转化为XML形式。为了将有关的数据进行全面的展示，可以使用DOE技术来实现不同时间段的实时模拟。在此过程中，为了得到所需要的建筑数据，仅仅需要将建筑设计有关的地理坐标和建筑类型输入到GBS中即可。在进行建筑节能设计时，可以通过BIM技术和GBS技术的结合进行相关模型的建立，从而能够获得和建筑有关的详细节能数据分析结果，使得实际的建筑施工能够节约很大的能源。不仅仅GBS能够和BIM技术相结合，Riuska软件也能够和BIM技术通过使用。在这二者相互结合使用时，通过BIM技术模型的导入，设计师则能够取得很多建筑信息，方便建筑节能设计的进行。BIM技术在建筑节能设计中的应用是非常重要的，促进了建筑设计事业的快速发展。目前，建设行业发展的趋势就是建筑节能设计，只有在建筑设计中融入节能设计，才能够使得建筑更加的节约能源，避免的资源的浪费。建筑的能耗在全球能耗中占据了很大的比例，对建筑设计进行节能优化，是降低温室效应的重要手段。
2、BIM技术对建筑节能设计的价值
在建筑节能设计中，BIM技术的应用对其有着非常的的价值，主要包括碰撞检查、精确施工和计划及协同提升效率等几方面。在进行一些比较复杂的建筑节能设计时，工程师和设计师有时候根本不能够查找出二维蓝图中涉及的冲突问题。在实际施工中，每一项工程都可能会由于碰撞问题而不符合要求，需要重新进行建筑节能的设计，进行返工。但是重新设计施工的损失是非常大的，不仅损失材料，还会损失机械台班，出现窝工现象。而然在进行建筑节能设计时，应用BIM技术进行BIM模型的创建，系统则能够自行进行有关碰撞的检查，即使是全碰撞情况也能够检测出来。BIM技术的应用能够为设计者提供准确的碰撞检查结果，并且得出最优的解决方案，防止碰撞造成的损失。在进行项目施工计划时，手工进行预算工作会使得工作的准确性降低，不能够准确的计划出相关的资源，不精确的计划会造成很大的资源损失。而在建筑节能设计时，应用BIM技术，则能够使得施工和计划非常的精确，优化施工，避免资源的浪费。在施工计划上，利用虚拟的施工模拟能够准确的分析出建筑时所用的资源和设备情况，最大限度的节约资源。在进行建筑节能设计时，可能会因为该项工程非常的复杂，并且项目团队是临时组成的，就会严重的影响工期，造成损失。而应用BIM技术一则能够实现信息资源的共享，获得精确的数据；二则在BIM模型上直接做节能设计和节能计算可以避免设计人员的重复建模从而提高设计工作效率，也使得项目各阶段的工作比较的协调，加快从设计到施工阶段的时间。BIM系统其核心是通过三维设计获得工程信息模型和几乎所有与设计相关的设计数据，可以持续即时地提供项目设计内容、进度以及更改信息，这些信息完整可靠，质量高并且完全协调。
3、总结
综上所述，在社会经济快速发展的今天，建筑节能已经成为了建筑设计的一个重要内容。一个合理的建筑节能设计能够有效的节约能源，避免过大的能源消耗。而BIM技术则能够有效的优化建筑节能设计，使得建筑设计更加的节能。BIM技术已经在一些比较复杂的建筑设计中被应用，为了更好的在建筑节能设计中应用BIM技术，就需了解该技术的特点，并且了解该技术的相关实践。BIM技术对建筑节能设计有着非常大的价值，因此必须加强对BIM技术在建筑节能设计中应用的研究。
作者:马晓云单位:广西大学设计研究院
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