建筑设计中的节能措施探讨

2021-04-03唐慧华

城市建设理论研究（电子版） 2021年23期

唐慧华

广东白云学院广东广州 510450

1 建筑的选址

在绿色环保不断深化的今天，建筑不仅仅是人类居住的场所，更要着重节能方面的相关设计。一座好的建筑，绝对不再是仅要求安全性这样一个指标，也需要最大可能地做到绿色环保。本文针对建筑节能，谈谈可做到的几点节能措施。

首先，在建筑的规划初期，选址作为建筑设计的首要步骤，需要考虑好怎样选址布局才是最节能有利的。建筑中一直有个词叫坐北朝南，很多人在买房屋时都会提到，但也许对于为什么这样选址并不十分了解。其实，是因为我国坐落在北半球，太阳在南北回归线之间移动，太阳主要是在我们国家的南面，所以坐北朝南是建筑布局最常用的规划。坐北朝南的选址可以使得我们的建筑在冬季的时候获得南面直射过来的阳光，减少室内寒冷。不过，虽然冬季保证了尽可能多的阳光来获得温暖，但是对于夏热冬暖的地区，其朝南的设计会使得夏天获得过多的直射阳光而造成过热。

所以，除了坐北朝南，建筑设计还有一个理念是背山望水。背靠大山，是因为我们国家冬季主要吹的是北风，房屋在坐北朝南的基础上，北面如果有山，可以使冬季的冷风不会直接吹进房屋，降低了冬季的寒冷度。而望水的考虑，主要是对夏热冬暖地区的房屋增加降温的优势，因为如果建筑南面有水，可以有效地降低进入室内的气体温度。因为在炎热的夏季，我国主要吹的是南向风，南面吹来的风经过屋前水的冷却，再吹到建筑室内，一定是凉爽舒适的[1]。

临海的建筑比较容易通过面海，来达到节能。建筑朝向海水，特别容易获得海风。简答的说，因为海水和陆地的热容不同，气压差异而形成了海风。白天在相同的阳光照射下，海水的温度上升比较慢，而陆地的温度上升快。陆地的高温气体因密度小向上升，这个时候陆地因为热空气上升形成了低压区，就会吸引海面的气体吹向陆地，给建筑带来清凉的海风。

但现代大部分建筑很难达到能自由选择背山面水的有利地势，毕竟现在的地势选择并非理想化，不能想在哪就在哪。所以夏热冬暖地区，要保证夏季不太热，需考虑其它方式，比如选择一些有效的遮阳构件设计，把热量尽可能地减少，以达到夏季清凉的目的。遮阳构件有很多类型，室内常见窗帘百叶等遮阳物。也有些建筑在立面构造上，设计出美观的水平或竖向等遮阳构件。接下来，就再谈谈建筑的一些隔热保温措施。

2 建筑的保温隔热措施

2.1 墙体的保温隔热措施

首先要明确的是，保温和隔热放在一起谈，并不是矛盾的。它们的目标是一致的，都是想减少热量传递。保温对于建筑来说，是尽可能减少室内热量传递到室外。而隔热对于建筑上而言，是尽可能地减少室外的热量传递到室内。两者的区别，在于减少热量传递的方向不同。

建筑的外围护结构中，很重要的一个是墙体，所以在墙体设计上可考虑采用空心砖砌墙。同样厚度的空心砖比实心砖多一层相对密闭的空气层，而封闭的空气层导热系数非常小。在夏季的时候，可以隔绝外界的热量传递到室内。冬季的时候，又可以保证屋内的热量不快速散失到室外。真正地保证了夏凉冬暖，是良好的保温隔热材料。

另外，空心砖的自重小于实心砖，可以大大降低建筑的重量，减少用钢量，降低成本。还有，如今的建筑林立，噪声也是一个值得考虑的问题。建筑群和公路相距不远，不做好隔音处理，对居住的人非常有影响。选择空心砖，也能有效地降低噪音。因为空心砖内部的空气层对声波有摩擦消耗的作用，会大大降低声音的能量，从而减小进入到室内的音量。

有人会担忧建筑采用空心砖会不会导致强度不够，影响整体的安全性。因为少了一部分砖体，同样尺寸的空心砖当然会比实心砖强度低。但是，我们并不需要担忧。比如，建筑如果采用的是框架结构体系，承重的是梁板柱基础等构件，墙体是不承重，只是围护作用，所以其强度要求不高。选择空心砖，基本都能满足。一般来说，只有砌体结构才是墙体承重，才需多注意砖体强度。如果发觉空心砖的砌体结构达不到安全要求时，可以在荷载大的地方，往空心砖里面浇筑混凝土设置钢筋，以提高强度。

当代社会时间很珍贵，建筑在施工上也希望尽可能增快速度，减少工期。空心砖还有一个好处，就是可以在工厂预制构件时，尽可能地设计为大尺寸结构。同样的一面墙砌筑时，使用较大尺寸的空心砖比小尺寸的空心砖，砌筑所花费的时间要少。因为同样的面积砌筑，大尺寸的空心砖比小尺寸的空心砖使用数目减少，工人安装的时间也会减少。所以，当整个建筑都使用较大尺寸的空心板材时，时间成本能节省不少。施工速度提升了，工期减少，是一项很好有利的事情。

空心砖主要是因为有相对封闭的空气层使得导热系数降低，如果有不适用空心砖的墙体，又想做到建筑有空气层来降热，那么还有一种方式，就是在建筑的表面设计出一些竖向挑板，这些挑板离墙体一定距离，那么两者之间就会形成空气层。不过，这样的空气层不够封闭，降热能力不足。但是，通过上下设计的排气孔，使得冷空气从下面进入，热空气从上面离开。这样的气流循环过程，也是能够带走一部分热量的。

当然，墙体上要做到保温隔热还有很多措施，比如在墙体表面贴上轻质的隔热保温板。如今，聚苯乙烯泡沫板之类的隔热板，因其轻质，防火性耐腐蚀性好，常用于建筑墙体上。无机的纤维板材，比如岩棉板、玻璃纤维板等也是较常用的隔热板。不过，岩棉板容重较大，不够轻质，在使用上有局限性，太高的建筑就不大适合使用岩棉板。因为，较高建筑使用岩棉板整体增加的重量过大，而且贴合建筑花费更多，成本过高。有机的纤维板材，比如木质的纤维板也可以用作保温隔热板，但是其防火性不足，因为木材是易燃物，所以使用环境有局限性。在防火要求比较高的建筑中，木质类的保温隔热板是不允许用的。

2.2 玻璃的保温隔热措施

建筑中的立面结构除了墙体，还有个重要部分窗户，窗口也是保温隔热需要着重研究的一项。普通的玻璃窗口设计非常不节能，因为普通的玻璃导热系数颇大，没有很好的保温隔热能力。所以，夏季的时候，热量非常容易从外界进入。冬季的时候，热量又很容易从窗口散失。

目前建筑多考虑采用特殊玻璃，比如给玻璃表面涂膜，可以有效地选择光波段。太阳光谱波段范围很广，简单来说，有长波段的红光，红光中含有大量的热量。短波段有紫外线之类的，过量会产生不好的效果，比如过量的紫外线照射会致癌。大约380-780nm的太阳光波长属于可见光波段，这部分光波能帮助我们照明视物。

玻璃表面涂膜，可以选择人类需要的光波段。首先，可以完全拒绝短波如紫外线的进入，避免过量的短波影响身体健康。然后对于夏季炎热的地区，可以选择能阻挡太阳光谱中带有大量热量的红光，主要让可见光波段透过，既保证了有效采光，又可以隔绝热量。而对于冬季比较严寒的地区，就不必大量过滤掉红光，可以使室内既获得光照又获得热量。

除了涂膜玻璃，还可以考虑采用双层玻璃，因其多一道空气层，使得导热系数降低。双层玻璃的保温隔热能力其实很类似于上述的空心砖，都是主要因为多了一道空气层而使得导热系数降低，越是封闭不流动的空气层，导热系数越小。或者是选用真空玻璃，真空层的导热系数也非常小。人们可以根据自身需求，选择经济有效的节能玻璃类型。

3 绿色植物的选择

建筑群离不开绿色植物的点缀，绿色植物的增入，不仅起到美观作用，还能更好地保证建筑的节能。最常见的就是，我们在夏季的时候，会选择绿色植物遮阳，以保证建筑的清凉。以前低矮的建筑常采用爬山虎之类的植物遮阳，如今的建筑高度较高，爬山虎不再适用。因为，爬山虎植物爬的高度有限。另外，当整个建筑爬上植物，招来蚊虫过多，也是非常不合适的。所以，如今常考虑设计绿色墙体，可以在墙体表面布置一些区域，专门用于绿色植物地栽种。

建筑中专门用绿色植物遮阳的地方，大多是南面墙体和屋顶，因为南面的阳光是直射光，而屋顶是水平面接受日照的时间也较长，所以南面墙体和屋顶是最需要绿植遮阳的。设计成熟的绿墙，一般会含有自动化的浇水设施，能够通过智能系统控制给植物浇水。多余的水经过引导，统一流到排水管，减少水对墙体的腐蚀。

植物的选择，最好考虑落叶乔木，这样夏季可以充分遮阳，冬季落叶后有利于阳光射入建筑取暖[2]。如果不想建筑物在冬天的时候，虽然获得了光热，但不美观。可以搭配选择常绿植物，这样到了落叶乔木都掉光叶子的季节，也能有一定量的植物让人赏心悦目。搭配的常绿植物最好选择低矮类的，避免其太过高大影响采光和取暖。

不是什么绿色植物都可以选择的，比如会掉果的芒果树，果子掉落后，会砸到人，致使行人受伤。还有每到春季就会飞絮漫天飞的柳树也不宜种植，会造成过敏人群身体难受。带有尖刺的玫瑰或三角梅之类植物，要贴出告示，避免人因触摸导致被刺伤。有些根系很发达的植物，比如毛竹，它的根茎强有力，能伸进墙体内，导致墙体破裂，结构发生破坏，这类植物就最好不要栽种了。有异味的植物也不应栽种，避免过重的异味导致不舒适。