建筑節(jié)能設計隨著人們生活、生產水平的提高，人們對建筑舒適性、功能性的要求也越來越高，但與此同時，和建筑使用有關的各種能耗也越來越大。在國家建設節(jié)約型社會的過程中，建筑節(jié)能已成為城市建筑水平和經濟社會發(fā)展的重要標志。建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，它涉及到建筑群的規(guī)劃布局，建筑空間體量，建筑圍護結構等諸多方面。第一節(jié) 規(guī)劃布局的節(jié)能設計規(guī)劃布局的節(jié)能設計是從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將設計與建筑技術和能源利用有效的結合，使建筑在冬季最大限度的利用自然能源來采暖，多獲得熱量和減少熱量損失，夏季最大限度的減少得熱和利用自然條件來降溫冷卻。規(guī)劃布局節(jié)能設計應該從建筑選址、建筑組團布局及道路走向、建筑朝向、建筑間距與日照關系、建筑自然通風等方面考慮，以優(yōu)化建筑的微氣候環(huán)境，利于節(jié)能，充分利用太陽能。1. 1建筑選址1.1.1 地形條件對建筑能耗的影響建筑的選址應根據氣候分區(qū)進行選擇。對于嚴寒或寒冷地區(qū)，選址時不宜布置在山谷、洼地等凹形地域。主要是考慮冬季冷氣流在下凹地里形成對建筑物的“霜洞”效應，位于凹地的底層建筑需要保持所需室內溫度會多消耗一部分采暖能量（圖1-1）。圖1-1 低洼地區(qū)對建筑物的“霜凍”效應對于夏季炎熱的地區(qū)而言，建筑布置在下凹地卻是相對有利的，這些地方往往容易實現自然通風，尤其是到了晚上，高處涼爽氣流會流向凹地，把室內熱量帶走。在江河湖泊豐富的地區(qū)，易產生水陸風而形成氣流運動，在進行建筑設計時，充分利用水陸風以取得穿堂風的效果，對改善夏季熱環(huán)境，節(jié)約空調能耗是非常有利的。在規(guī)劃設計時還應充分考慮建筑物周圍的微氣候環(huán)境，應該有足夠的綠地和水體，嚴格控制建筑密度，盡量減少硬化地面面積，并利用植被和水域減弱城市熱島效應，改善微氣候環(huán)境。1.1.2 爭取良好的朝向，宜向陽避風 （1）居住建筑的基地應選擇在向陽避風的地段上冷空氣對建筑物圍護結構的風壓和冷風滲透均對建筑物冬季防寒保溫帶來不利影響，尤其嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)冬季室外氣候對建筑物的影響很大，居住建筑影選擇避風地段建造。（2）爭取選擇建筑物的最佳朝向對嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑朝向應以南北位置，這樣可以使每戶均有主要房間朝南，對爭取日照有利。同時，建筑朝向可以在不同地區(qū)的最佳建筑朝向范圍內做一定的調整，以爭取更多的太陽輻射。（3）選擇滿足日照要求，不受周圍其他建筑嚴重遮擋的基地。1.2 建筑組團布局影響建筑規(guī)劃布局的主要氣候有日照、風向、氣溫等。在我國嚴寒地區(qū)及寒冷地區(qū)進行規(guī)劃設計時，可利用建筑的布局，形成優(yōu)化微氣候的良好界面，建立氣候防護單元，對節(jié)能很有利。建筑群的布局可以從平面和空間兩個方面考慮，一般的建筑組團平面布局有行列式、錯列式、周邊式、混合式、自由式等，他們都有各自的特點（圖1-2）：圖1-2 建筑組團形式（a） 行列式 （b）周邊式 （c） 自由式行列式建筑物成排成行的布置，能夠爭取最好的建筑朝向，使大多數居住房間得到良好的日照，并有利于通風。錯列式可以避免“風影效應”，同時利用山墻空間爭取日照。周邊式建筑沿街道周邊布置，雖然可以使街道內空間集中，但是很多居住房間沒有良好的日照，對自然通風也不利。這種布置僅適用于北方嚴寒地區(qū)?；旌鲜叫辛惺胶椭苓吺浇M合的形式，同時具有兩者的優(yōu)缺點，可以靈活組合。自由式當地形復雜時，密切結合地形構成自由變化的布置形式，這種方式可以充分利用地形特點，便于采用多種平面形式和體型的組合。可以避免互相遮擋陽光，對日照和自然通風有利。在規(guī)劃布局中，應注意點、條組合布置，將點式住宅布置在好朝向的位置，條狀住宅布置在其后，有利用利用空隙爭取日照。1.3 建筑朝向建筑物的朝向對建筑的采光與節(jié)能有很大的影響，朝向的選擇原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向，夏季能利用自然通風并防止太陽輻射。由于在建筑朝向在規(guī)劃設計中受多種因素的影響，要想兼顧夏季防熱、冬季保溫都很理想是有困難的，因此，在設計中應通過多方面的因素分析、優(yōu)化建筑的規(guī)劃設計，采用本地區(qū)最佳朝向或適宜的朝向，盡量避免東西向日曬。朝向選擇需要考慮以下幾個方面的因素：（1）冬季有適量的并有一定質量的陽光入射室內。（2）炎熱夏季盡量減少太陽直射室內。（3）夏季有良好的通風，冬季避免冷風吹襲。（4）充分利用地形并注意節(jié)約用地，照顧居住建筑組合的需要。1.4 建筑間距 在確定好建筑朝向之后，還要注意建筑物之間應該有合理的間距，以保證建筑能夠獲得充足的日照。建筑設計時，應結合建筑日照標準、建筑節(jié)能節(jié)地原則，綜合考慮各種因素來確定日照間距。 居住建筑的日照標準一般由日照時間和日照時間來衡量。 日照時間：我國地處北半球溫帶地區(qū)，居住建筑應該在夏季能夠避免較強的日照，而冬季又能夠獲得充分的直接陽光直射，以滿足建筑采光得熱的要求。居住建筑的常規(guī)布置為行列式，考慮到前排建筑的遮擋，為了使居室能得到最低限度的日照，一般以底層居室獲得的日照為標準。北半球太陽高度角在全年最小值是冬至日。因此，選擇居住建筑日照標準時通常取冬至日正午前后有兩小時日照為下限。日照質量：居住建筑的日照質量是通過日照時間內日照面積的累計而達到的。根據各地的具體測定，在日照時間內居室內每小時地面上陽光投射面積的積累來計算。日照面積對于北方居住建筑冬季提供室溫有顯著作用。1.5風環(huán)境設計1.5.1 冬季防風的設計方法我國北方嚴寒、寒冷地區(qū)冬季主要受來自西伯利亞的寒冷空氣影響，形成以西北風為主要風向的冬季寒流。從節(jié)能的需要出發(fā)，在規(guī)劃設計時可以采取以下具體措施：（1）建筑主要朝向應注意避開不利風向。 建筑在規(guī)劃設計時應避開不利風向，減輕寒冷氣候產生的建筑熱損失，對朝向冬季主導風向的立面應多選擇封閉設計。在我國北方城市中，冬季主導風向為西北風，因此在建筑規(guī)劃中，應封閉西北向，合理選擇封閉或半封閉周邊式布局的開口方向和位置，使建筑群的組合有利于避風節(jié)能。（2）利用建筑的組團防御冷風。通過合理的布置建筑物，降低寒冷氣流的風速，可以減少建筑物和周圍場地外表面的熱損失，節(jié)約能源。迎風建筑物的背后會產生一個背風渦流區(qū)(也稱風影區(qū))，這部分區(qū)域風力弱，風向也不穩(wěn)定。實驗表明，當風向投射角為30時建筑背后的風影區(qū)為3H（H為建筑高度），45投射角時，風影區(qū)為1.5H。所以在規(guī)劃時，使建筑物布局緊湊，使建筑間距在2H以內，可以充分發(fā)揮風影的效果，使后排建筑避開冷風的侵襲。除此之外，還應利用建筑組合，將較高層建筑背向冬季主導風，減少寒風對中、低層建筑群的影響。（3）設置防風屏障阻隔冷風侵襲?？梢酝ㄟ^設置防風墻、防風帶等擋風措施來阻隔冷風。以實體墻作為阻風措施時，應注意防止在背后形成渦流，這時應該在墻體上做引導氣流向上穿透的百葉式孔洞，使小部分風由此流過，大部分的氣流在墻頂以上的空間流過。（4）減少建筑物的冷風滲透耗能。建筑物的門窗縫隙是冬季寒冷氣流的主要入侵部位，冷空氣滲透量與風壓有關，建筑在受風面上，由于建筑表面阻擋，會產生風的正壓區(qū)，當氣流從建筑上方或兩側繞過建筑時，在其背后會產生負壓區(qū)。1.5.2 夏季通風的設計方法在炎熱的夏季，不要設備和能源驅動的被動式通風降溫是最主要的降溫方法，夜間的通風使建筑物預先冷卻，為第二天的酷熱預先準備。所以，規(guī)劃布局中良好的通風設計，對降低建筑物夏季空調能耗十分重要。（1）合理的建筑布局引導氣流我國南方特別是夏熱冬暖地區(qū)地處沿海，4-9月大多盛行東南風和西南風，建筑物南北向或接近南北向布局，有利于自然通風，增加舒適度。在滿足合理朝向的基礎上，還應合理規(guī)劃整個建筑群的布局和間距，才能獲得較好的室內通風。如果一個建筑物處在前面建筑的渦流區(qū)內，是很難利用風壓組織有效的通風。（2）建筑物尺寸和風向投射角的影響（ 圖1-3、圖1-4、圖1-5）影響渦流區(qū)長度的主要因素是建筑物的尺寸和風向投射角，單個建筑物的三維尺度會對其周圍的風環(huán)境帶來較大的影響。建筑物越長、越高、進深越小，其背面產生的渦流區(qū)越大，流場越紊亂，建筑物的布局和間距應適當避開這些渦流區(qū)。圖1-3不同入射角情況下的氣流狀況圖1-4建筑物高度對氣流的影響 圖1-5 建筑物進深對氣流的影響 （3）利用綠化進行導風在規(guī)劃設計中還可以利用建筑周圍綠化進行導風的方法，可以沿來流方向在單體建筑兩側的前、后方設置綠化屏障，使得來流風受到阻擋后可以進入室內（圖1-6-a）；也可以利用低矮灌木頂部較高空氣溫度盒高大喬木樹蔭下較低空氣溫度形成的熱壓差，將自然風導向室內的方法（圖1-6-b）。但是對于寒冷地區(qū)的建筑，需要綜合考慮夏季、過渡季及冬季通風的矛盾。 圖1-6 綠化的導風作用（4）利用地理條件組織自然通風 利用地理條件組織通風也是非常有效的方法，位于山谷、海濱、沿河地區(qū)的建筑，就可以利用“水陸風”、“山谷風”提高建筑內的通風（圖1-7）。圖1-7 水陸風、山谷風的形成水陸風在海濱等具有大水體的地區(qū)，因為水體溫度的升降要比陸地上氣溫的升降變化慢，白天陸地上空氣被加熱后上升使海濱水面上的涼風吹向陸地，到晚上，陸地上的氣溫比海濱水面上的空氣冷卻的快，風又從陸地吹向海濱，形成水陸風。山谷風在山谷地區(qū)，當空氣在白天變得溫暖后，會沿著山坡往上流動；而在晚上，變涼了的空氣又會順著山坡往下吹，這就形成了山谷風。1.5.3 風環(huán)境的輔助優(yōu)化設計在實際的規(guī)劃設計中，建筑布局往往比較復雜，特別如果需要兼顧冬夏通風的特點，以及考慮地形的不規(guī)整、植物綠化等存在的時候，簡單的傳統(tǒng)經驗做法，已經很難指導規(guī)劃設計優(yōu)化室外風環(huán)境。這時候需要采取風洞模型實驗或者計算機數值模擬的方法進行預測。但由于前者的運行周期比較長、成本比較高，通常采取計算機模擬的方法進行預測。計算機模擬是利用流體力學軟件（CFD）對建筑物周圍風流動所遵循的動力學方程進行數值求解，并可借助計算機圖形學技術將模擬結果形象的表示出來，使模擬結果直觀易理解。同時，由于計算機模擬不受實際條件限制，可以對多種形式的建筑布局，建筑物形狀，不同邊界條件的情況進行模擬分析，以便于優(yōu)化設計。第二節(jié) 建筑空間體量的節(jié)能設計當建筑的位置、朝向、間距等總體布局確定后，就意味著建筑外部微氣候環(huán)境已經基本確定。因此，在對建筑進行單體設計時，就要通過建筑內部空間和體量的合理設計更好的利用外部氣候環(huán)境。合理的空間和體量設計是在滿足建筑功能要求下，對建筑內部空間進行合理的劃分和設計以達到更高的節(jié)能要求，改善室內的保溫、采光、通風等微氣候條件，為人們創(chuàng)造舒適的室內環(huán)境。建筑的體型、平面和剖面都會對節(jié)能效果產生影響。2.1 建筑體型設計建筑的體型是基地形狀、內部功能、氣候條件等多種因素綜合的結果，建筑體型控制主要是通過對體形系數的控制來進行的，體形系數是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積F0（不包括地面）和其包圍的體積V0之比。體型系數越大，表明單位建筑空間所分擔的散熱面積越大，能耗就越多。 對于建筑節(jié)能來講，在同樣體積的建筑內部空間，外表面面積越小，能量的流失途徑越少，所以控制體型系數，對于減少夏季得熱、冬季得熱都是有利的。但并不是體形系數越小越好，例如夏熱冬冷地區(qū)濕熱的夏季，通風要求高，而體形系數小的建筑會造成通風和散熱不利，反而會造成能源的浪費。例如，飄窗的應用是目前住宅建筑設計中十分流行的一個處理手法，一般突出外墻面0.5 m左右，而且衛(wèi)生間、廚房均設置飄窗，作用并不很大。但飄窗至少有上、下2個面作為外墻面進入體形系數計算，毫無疑問，會使體形系數增大。設計中，應嚴格控制飄窗數量和飄出尺寸，減小體型系數，提高自身節(jié)能效果。研究資料表明：體型系數每增加0.01，耗熱量指標增加2.5%。對于居住建筑體型系數宜控制在0.30以下。對公共建筑，根據公共建筑節(jié)能設計標準要求嚴寒、寒冷地區(qū)建筑的體型系數應小于或等于0.40。建筑物體型系數常受多種因素影響，而且在設計時常常追求建筑形體的變換，不滿足于僅采用簡單的幾何形體，一般來說，可以采取以下幾種方法來控制建筑物的體系系數：（1）加大建筑物的體量，即加大建筑的基地面積，增加建筑物的長度和進深尺寸。（2）外形變化盡可能地減至最低限度。（3）合理提高層數。（4）對于體型系數不易控制的點式建筑，可采用群樓連接多個點式的組合體形式。2.2 建筑平面設計2.2.1 平面形狀設計建筑物的平面形狀主要取決于建筑物用地地塊形狀與建筑的功能，從建筑熱工的角度來看，平面形狀復雜會增加建筑物的外表面積，并帶來熱損失的大幅度增加。從建筑節(jié)能的角度出發(fā)，適宜的平面形式是控制體型系數的關鍵，例如高度一定的建筑，其平面形式就是影響其體形系數的唯一因素。而同樣大小的建筑面積，由于其內部空間的布局不同，其外漏面積也會有所不同，會對建筑節(jié)能造成影響。所以在滿足設計構思和通風采光功能要求的基礎上，盡可能減少平面形式上不必要的曲折和凸凹，凸凹多的建筑面積較大，與室外的熱交換量也大。如表2-1所示，每個平面形狀的面積相同，但其長度、寬度、周長各異，會導致體型系數的不同，因而對建筑能耗會產生一定的影響。表2-1 建筑的平面形狀與體形系數之間的關系形狀周長體型系數增量例如在住宅設計中，大面寬、小進深住宅雖然有利于通風、采光和室內景觀設計，但其外表面積太大，體形系數相應很大，不利于節(jié)能和節(jié)地，應加以限制。在同樣滿足采光、通風及一定室內景觀要求的情況下，進深適當增大到12.6 m左右，能大大改善室內熱環(huán)境，降低體形系數，并且與小進深住宅相比，節(jié)能節(jié)地，還可以降低建筑造價。2.2.2 平面布局設計合理的建筑平面布局使建筑在使用上帶來極大的方便，同時也能有效的提高室內熱舒適度和有利于節(jié)能。在熱工環(huán)境中，主要從合理的熱工環(huán)境分區(qū)及溫度阻尼區(qū)的設置兩個方面來考慮建筑平面布局。根據各個房間使用要求的不同，其室內熱環(huán)境也各異。在設計中，應根據房間對熱環(huán)境的需求進行合理的分區(qū)，即將熱環(huán)境質量要求相近的房間相對集中布置。有高溫需求的房間設于溫度較高區(qū)域，從而最大限度的利用太陽輻射，對熱環(huán)境質量要求較低的區(qū)域設于溫度相對較低的區(qū)域，以減少供熱能耗。為了保證主要使用房間的熱環(huán)境質量，可在該熱環(huán)境區(qū)與溫度很低的室外空間之間，設置所需的溫度阻尼區(qū)，不但可以使房間外墻減少熱損失，而且大大的減少了房間的冷風滲透，從而減少建筑物的滲透熱損失。設于南向的日光間、封閉陽臺等都具有溫度阻尼區(qū)作用，是冬季減少能耗的一個有效措施。2.3建筑剖面設計剖面是對空間認知的另一種途徑，和平面設計一樣，剖面設計同樣會對建筑的節(jié)能產生影響。進行合理的剖面設計主要是可以對室內氣流進行控制，引導風的流動，促進自然通風，改善室內熱環(huán)境，降低空調能耗。2.3.1 風壓和熱壓的自然通風建筑內部自然通風的動力主要有風壓和熱壓兩種方式，當入風口與出風口水平高度相同時，自然通風的動力主要是風壓。例如，我國居住建筑大部分為南北朝向，且一個單元的設計有南、北兩個朝向的外窗，夏季室內容易獲得“穿堂風”利用熱壓的作用(即“煙囪效應”)組織室內的自然通風是一項更能體現設計手法的方式，如果設計的恰當，能起到良好的通風效果。熱壓的形成需要入風口與出風口具有一定的高度差和空氣密度差。并且兩個豎直通風口之間的溫差大于兩個通風口之間的室外溫差時，煙囪效應才會把內部空氣排出室外。除此之外，剖面設計中不應忽視的一個問題就是頂部熱池，頂部的熱量排不出去，會使內部結構溫度大幅度提高，在設計中，利用頂部開口利用熱壓的方式將熱氣排出或在高處設置通風口利用風壓的方式排出熱量。2.3.2 利用伯努利效應伯努利效應的原理是：氣流速度的增大，會使它的靜壓力減小。由于這種現象，所以在文丘里管的細腰處，就會出現負壓（圖2-1-a）；飛機機翼的橫截面就像是半個文丘里管（圖2-1-b）。建筑設計中可以利用之一原理，制造出局部的負壓，加強建筑內部的通風。圖2-1文丘里管和飛機機翼的產生負壓的示意圖（a）文丘里管反映了伯努利效應，隨著氣流速度的增大，他的靜壓力也在減?。╞）飛機的機翼就像半個文丘里管，機翼上方的負壓也被稱為升力雙坡的屋頂就像是半個文丘里管，因此，在屋脊附近任何形式的開口，都會使空氣被吸出室內（圖2-2）。如果把屋頂設計成一個完整的文丘里管的形式，伯努利效就會表現的更為強烈，其通風的效果會顯著增強（圖2-3）。圖2-2 文丘里效應使空氣經過屋頂脊部的通風口排到室外圖2-3利用文丘里管狀的屋頂充當屋頂的通風機第三節(jié) 建筑圍護結構的節(jié)能設計建筑圍護結構是建筑物室內和室外的界限，承載著多種功能，如遮風避雨、遮陽通風、保溫隔熱等，包括墻體、屋頂、門窗、樓地面等部分。圍護結構不僅能夠保護使用者免受不利自然環(huán)境的影響，而且在調節(jié)室內環(huán)境方面起著重要作用，控制著建筑內部和外部之間的能量流動，其熱工性能直接影響建筑采暖和空調的負荷與能耗。3.1 外墻節(jié)能設計外墻在穩(wěn)定傳熱條件下防止室內熱損失的主要措施是提高墻體的熱阻，即降低墻體的傳熱系數。不同的氣候區(qū)外墻傳熱系數及熱阻是不同的，因此，在設計時應根據各氣候區(qū)的標準進行合理設置。從控制室內熱環(huán)境和建筑節(jié)能方面，外墻的節(jié)能設計主要包括普通墻體的保溫隔熱、集熱蓄熱墻的應用、玻璃幕墻的節(jié)能。3.1.1 普通墻體的保溫隔熱外墻按保溫層的所在的位置，可以分為外墻內保溫、外墻外保溫、夾芯保溫三種方式。此外新材料新技術的發(fā)展，也為外墻的節(jié)能技術增添了新的方式。 （1）外墻內保溫外墻內保溫是在外墻結構的內部加作保溫層的建筑墻體保溫隔熱技術。例如鋼絲網架聚苯復合板外墻內保溫、增強水泥聚苯復合板外墻內保溫。優(yōu)點：施工較簡便，受氣候影響小；造價相對低，外飾面自由度大，技術較成熟。缺點：飾面層易開裂、不便二次裝修、占用室內使用空間較大、熱損失相對較大。 （2）外墻外保溫外保溫是將高效保溫材料置于外墻主體結構外側的建筑墻體保溫隔熱技術，經過長期的實際應用和在不同氣候條件下的應用，采用該類保溫系統(tǒng)的建筑，無論從建筑外裝飾還是居住的舒適度，都是一項比較實用的節(jié)能技術。雖然無論外保溫、內保溫、夾芯保溫都能夠使冷天外墻內表面的溫度提高，使室內環(huán)境有所改善。但是，采用外保溫的效果更好。優(yōu)點：外保溫可以避免產生熱橋；有利于使建筑冬暖夏涼；通過外保溫提高外墻內表面溫度，即使室內的空氣溫度有所降低，也能得到舒適的環(huán)境；保護主體結構，使內部的主體墻冬季溫度提高，濕度降低，溫度變化較為平緩，熱應力減少，延長了使用壽命；不占室內使用面積、不影響室內裝修、綜合經濟效益高。缺點：易開裂、易脫落、耐久性差、施工操作控制方法不確定、控制措施不到位等。 （3）外墻夾芯保溫 夾芯保溫是將絕熱材料設置在外墻中間，有利于較好的發(fā)揮墻體材料本身對外界環(huán)境的防護作用，從而降低造價。在磚砌體或砌塊墻體中間留出空氣層，在此中間層內布置巖棉板、礦棉板等，可以取得良好的保溫效果。但要填充嚴密，避免內部形成空氣對流，并做好內外墻體間的拉結，在抗震地區(qū)要尤為重視。 （4）新材料新技術：自調溫相變蓄能技術相變節(jié)能材料是近些年開發(fā)的一種新材料，是將優(yōu)秀的傳統(tǒng)保溫材料與相變材料，通過新工藝復合而成，具有潛熱蓄能、調溫、控溫的功能，能夠大大提高室內的熱穩(wěn)定性和舒適性。3.1.2 集熱蓄熱墻的應用 （1）特朗勃墻特朗勃墻是一種運用重質磚石材料做主要蓄熱媒介的集熱蓄熱墻。通常外表面涂以高吸收系數的無光黑色涂料，并以密封的玻璃框覆蓋而成，可以分為有風口（圖3-1）和無風口（圖3-2）兩大類。圖3-1 有風口集熱蓄熱墻圖3-2無風口集熱蓄熱墻當冬天白天有日照時，照射到玻璃表面的陽光一部分被玻璃吸收，一部分透過玻璃照射到墻體表面。透過玻璃的太陽輻射絕大部分被涂有高吸收系列涂料的墻表面吸收，表面溫度升高，一方面向間層空氣放熱，一方面通過墻體向室內傳導。傳導過程中部分熱量蓄存于墻體內，部分傳向室內, 室內獲得的這部分熱量即集熱蓄熱墻的傳導供熱。間層中空氣被加熱后溫度上升，通過上、下風口與室內空氣形成自然循環(huán)。熱空氣不斷由上風口進入室內，并向室內傳熱，這部分熱量即集熱蓄熱墻的對流供熱。夜間蓄熱墻放出白天蓄存的熱量，室內繼續(xù)得熱，間層中空氣溫度則不斷下降。當間層中空氣溫度低于室內溫度時應及時關閉風口的風門，否則會形成空氣的倒流，加大室內的熱損失。夏天為避免熱風從上風口進入室內，應關閉上風門，打開空氣間層通向室外的風門，使間層中熱空氣排入大氣，并可輔之以遮陽板遮擋陽光的直射，但必須合理地設計，以避免其冬天對集熱墻的遮擋。此外，特朗勃墻是否設置通風口，對于集熱效率有很大的影響。有通風口的特朗勃墻集熱效率比無通風口時高很多，是否設置通風口需結合當地的氣象條件及太陽能的集熱措施進行綜合考慮。如果設置集熱墻的主要目的是抵消白天的采暖負荷，有通風口的特朗勃墻更有利，其集熱效率高，節(jié)能效果更好；對于較溫暖地區(qū)或太陽輻射資源好、氣溫日夜差較大的地區(qū)，通過直接受益窗，白天有日照時室內已有足夠的熱量，采用無風口集熱蓄熱墻既可避免白天房間過熱，又可提高夜間室溫，減少室溫的波動。 （2）呼吸式太陽能集熱墻圖3-3 呼吸式太陽能集熱墻呼吸式太陽能集熱墻可以在空氣進入室內前對其進行有效的預熱，適合于白天需要大量通風的建筑，如商店。它由深色的穿孔金屬板構成即熱表面，安裝在南向墻壁上，和墻壁之間留有一定的間隙。太陽照在深色集熱表面上，熱量傳入后面的間層，間層內空氣被加熱上升，頂部的風扇促使其進入建筑內循環(huán)，然后室外空氣從小孔進入空間補充（圖3-3）。3.1.3 玻璃幕墻的節(jié)能玻璃幕墻節(jié)能主要應用于公共建筑, 在整個圍護結構中，通過玻璃傳遞的熱量遠高于其他圍護結構。如何正確合理的選擇和設計玻璃，對于減少室內外傳熱是很重要的。目前提高玻璃幕墻隔熱保溫性能的措施有：采用鍍膜玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等技術。另外，可以利用新技術，通過玻璃吸收太陽能進行發(fā)電，既節(jié)約空調耗能，又環(huán)保。3.2 屋頂節(jié)能設計屋頂作為一種外圍護結構，其造成的室內外溫差耗熱量，比任何一面外墻或地面的耗熱量都要大。所以對屋頂采取節(jié)能設計顯得尤其重要。因為我國處在亞熱帶地區(qū)，在夏季，日照時間長，太陽輻射強度大，頂層室內溫度比下層室內溫度一般要高出24。因此提高屋面的保溫隔熱性能，可抵抗夏季室外熱作用的影響，減少建筑的空調耗能。屋頂的節(jié)能設計主要以輕質高效、吸水率低或不吸水的，可長期使用，性能穩(wěn)定的保溫材料作為保溫隔熱層，以及改進屋面構造，使之有利于排除濕氣等措施為主。3.2.1屋面保溫目前寒冷地區(qū)，建筑物的屋頂保溫構造形式主要有：（1）按屋頂型式分，主要有平屋頂和坡屋頂兩種形式。（2）按保溫層和防水層的位置不同，主要有普通保溫屋面和倒置式屋面兩種形式。1）普通保溫屋面普通保溫屋面的保溫層設在防水層下，構造層次從上至下為：防水層、保溫層、結構層，即保溫層包覆在結構層的上面，見圖4-6（a）。這種作法能有效減小外界溫度變化對結構的影響，而且結構受力合理，施工方便。由于室內水蒸汽能透過結構層進入保溫層，產生凝結水，從而降低保溫材料的保溫性能。另外凝結水受熱膨脹還可使防水層起鼓破壞，導致防水層失效。為防止這種現象產生，在防水層鋪設時采用花鋪法之外，還應采用在保溫層下做隔汽層的方法，一般用和橡膠卷材配套的防水涂料涂刷2mm厚；或采用在保溫層上加一層礫石或陶粒作為透氣層，在其上做找平層和卷材防水；也可在保溫層中間做排氣通道。保溫層中設透氣層并要留通風口，通風口一般留在檐口和屋脊處。后兩種方法因構造復雜，很少采用。2）倒置式屋面倒置屋面是將保溫層設在防水層之上的構造。構造層次為：保溫層、防水層、結構層見圖4-6(b)。由于保溫層的位置和通常的設置相反，所以也叫倒鋪保溫屋面。這種作法必須采用吸濕低、耐氣候性強的憎水保溫材料，如：聚氨脂和聚苯乙烯泡沫材料等，而且上面須用較重的覆蓋層壓住。如混凝土塊、磚、混凝土等。a) 普通保溫屋面 b) 倒置式屋面a) Ordinary heatproof roof of flat b) Iverting heatproof roof of flat圖 4-6 平屋頂保溫屋面Fig.4-6 Heatproof roof of flat倒置式屋面與普通保溫屋面相比較，主要有如下優(yōu)點：防水層不受外界氣候的影響，受到保溫層的保護，且避免熱應力、紫外線以及其他因素對防水層的破壞；如采用擠塑聚苯乙烯保溫板能保持較長久的保溫隔熱功能，耐久性與建筑物的壽命等同； 不必設置屋面排汽系統(tǒng)； 施工快捷、簡便，檢修不損材料，方便簡單； 可見，倒置式屋面雖然造價較貴，但優(yōu)越性顯而易見，只是保溫材料選擇受限，是一種有發(fā)展前途的構造方式。3.2.2屋面隔熱 （1）架空層屋面 架空層宜在通風較好的建筑上采用，不宜在寒冷地區(qū)采用，高層建筑林立的城市地區(qū)，空氣流動較差，嚴重影響架空屋面的隔熱效果。架空通風隔熱間層設于屋面防水層上，其隔熱原理是：一方面利用架空的面層遮擋直射陽光，另一方面利用間層通風散發(fā)一部分層內的熱量，將層內的熱量不間斷的排除，不僅夏季有利于達到降低室內溫度的目的，而且增加空氣層對屋面的保溫效果也起到一定的作用。 （2）蓄水屋面（圖3-4）蓄水屋面是在剛性防水屋面上設置蓄水層，是一種較好的隔熱措施。其優(yōu)點是可以利用水蒸發(fā)時帶走水層中的熱量，消耗曬到屋面的太陽輻射熱，從而有效減少了屋面的傳熱量、降低屋面溫度，是一種較好的隔熱措施。但蓄水屋面不易在寒冷地區(qū)、地震地區(qū)和震動較大的建筑物上采用。 （3）反射屋面（圖3-5）利用表面材料的顏色和光滑度對熱輻射的反射作用，對平屋頂的隔熱降溫也有一定的效果。例如屋面采用淡色礫石屋面或用石灰水刷白對反射降溫都有一定的效果，適用于炎熱地區(qū)。如果在通風屋面中的基層加一層鋁箔，則可以利用其第二次反射作用，對屋頂的隔熱效果將有進一步的改善。圖3-4蓄水屋面散熱原理圖3-5鋁箔屋頂反射降溫示意 （4）種植屋面 種植屋面是利用屋面上種植的植物來阻隔太陽光照射，能夠防止房間過熱，隔熱主要通過以下三個方面來控制熱量：一是植物的莖葉的遮陽作用，可以有效地降低屋面的室外綜合溫度，減少屋面的溫差傳熱量；二是植物的光合作用消耗太陽能用于自身的蒸騰；三是植被基層的土壤或水體的蒸發(fā)消耗太陽能。因此，種植屋面是一種十分有效的隔熱節(jié)能屋面。此外，種植屋面還可以調節(jié)當地微氣候，吸收灰塵和噪聲，吸收周圍有害氣體，殺滅空氣中的各種細菌，使得空氣清潔，增進人體健康?？紤]到屋面荷載，屋面需種植耐熱、抗旱、耐貧瘠、抗風類植被，以淺根系的多年生草本匍匐類、矮生灌木植物為宜。3.3 門窗節(jié)能設計對于建筑節(jié)能來說，門窗往往是圍護結構中的薄弱環(huán)節(jié)。因此門窗的構造是否合理，極大的影響到建筑的節(jié)能效果。3.3.1窗戶窗戶是建筑外圍護結構的開口部分，是阻隔外界氣候侵擾的基本屏障。窗戶除了要滿足視覺的聯(lián)系、采光、通風、日照及建筑造型等功能要求外，作為圍護結構的一部分應該同樣具有保溫隔熱，得熱或散熱的作用。因此外窗的大小、形式、材料和構造就要兼顧各方面的要求，以取得整體的最佳效果。從圍護結構的保溫節(jié)能性能來看，窗戶是建筑保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。窗戶不僅有與其他圍護結構所共有的溫差傳熱問題，還有通過窗戶縫隙的空氣滲透傳熱帶來的熱能消耗。在不同區(qū)域、氣候條件下，不同的建筑功能對窗戶的要求是有差別的，但是其基本原則都是在保證一定的采光、通風條件下，圍繞著控制窗戶的得熱和失熱進行的，可以通過以下措施使窗戶到節(jié)能要求。 （1）控制建筑各朝向的窗墻面積比 窗墻面積比是影響建筑能耗的重要因素，窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素，最主要的是不同地區(qū)冬、夏季日照情況，季風影響，室外空氣溫度，室內采光設計標準，通風要求等因素。一般普通窗戶的保溫性能比外墻差很多，而且窗的四周與墻相交之處也容易出現熱橋，窗越大，溫差傳熱量也越大。因此，從降低建筑能耗的角度出發(fā)，必須限制窗墻面積比。建筑節(jié)能設計中對窗的設計原則就是在滿足功能要求基礎上盡量減少窗戶的面積。由于我國幅員遼闊，有不同的氣候分區(qū)，每個分區(qū)有自己特有的氣候特征，因此在設計時應根據不同氣候區(qū)的窗墻面積比標準來進行控制。例如嚴寒和寒冷地區(qū)的冬季比較長，建筑的采暖用能較大，窗墻面積比的要求要有一定的限制。從節(jié)能角度上看，在受冬季寒冷氣流影響的北向及接近北向的墻面上應盡量減少窗戶的面積。東、西向的取值，主要考慮夏季防曬和冬季防冷風滲透的影響。而南向外窗可以獲得大量的太陽輻射熱，有利于節(jié)能，因此南向窗墻面積比相對較大。 （2）改善窗框的保溫性能窗框及窗體材料的導熱系數直接影響到外窗的保溫性能，過去，絕大部分窗框是木制的，保溫性能比較好。但是隨著技術的發(fā)展，金屬窗框越來越多，但這些窗框的傳熱系數很大，熱損失比較大，應采取保溫措施。首先，將薄壁實腹型材改為空心型材，內部形成封閉的空氣層，提高保溫能力。其次，開發(fā)塑料構件，已獲得良好的保溫效果。目前工程中應用較多的是斷熱