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摘 要：随着建筑行业在我国的迅猛发展，建筑节能理念逐渐渗透到各种建筑的设计过程中。而建筑节能设计阶段是建筑项目建设的前提和基础，也是实现建筑节能的主要阶段。本文结合笔者的工作实践，简要阐述了公共建筑节能设计的必要性，在此基础上，主要针对公共建筑节能设计中需要注意的问题进行了探讨。
关键词：公共建筑；节能设计；热工设计
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
随着人民生活水平的提高，我国南方建筑的能源消耗越来越大，已超过全国能源消费总量的1/3以上。由于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。民用建筑中的公共建筑用能数量巨大，浪费较严重，故节能降耗潜力非常大。我国于2005年7月1日发布实施了《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005），为公共建筑的节能降耗，在源头上提供了有力保障。
1 公共建筑节能设计的必要性
一般来说，公共建筑虽然在整体建筑中所占的面积比例并不大，但从能耗结构上来讲，其耗能是相当大的，另一方面，由于公共建筑有区别一般单户建筑的整体规模优势，如果采用合适的节能设计措施，公共建筑的节能潜力是非常大的。从公共设施的能源结构上来看，空调和热水系统所消耗的能源量占整体能源消耗量的比重非常大，而当今关于空调与热水系统的节能技术已取得了较大的成就，因此，进行公共建筑的节能设计时，从空调和热水系统的节能入手是非常有效且必要的。此外，从我国整体的能源消耗结构上来看，建筑行业一直是一个耗能大户，所以，如果可以采取合适的节能设计来减少建筑行业的能源消耗，不仅可以节约能源，促进我国经济社会的可持续发展，而且可以优化能源配置结构，提高我国经济的运行效率，推动经济的发展。
2 公共建筑节能设计中需注意的几个问题
公共建筑的节能设计虽然从很大程度上说属于技术工作的范畴，但在实际设计中仍然需要把握一些基本原则，下面就是根据多年的工作和总结，提出了以下几点基本注意事项：
2.1 规划节能
规划对于建筑设计来说一直是非常重要的一个问题，规划的构思往往决定了建筑的基本方向，但传统的建筑规划设计很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在公共建筑方案设计阶段才有所重视，从而产生了许多公共建筑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。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。
2.2 方案设计节能
前期方案设计是节能控制的重要阶段。只有在前期方案构思时就综合考虑节能各要素才能为整体降低能耗奠定良好的基础，到了后期施工图阶段局部性的加强构造的热工性能的做法是一种不经济的做法。方案设计阶段应重点研究的问题有建筑物的体型系数，建筑空间与通风的组织，谨慎使用大面积玻璃幕墙，利用遮阳板做装饰元素等。另一方面，建筑师应协调好诸多专业的相关节能设计，要为采暖、通风和空调等专业的节能设计留有余地及创造有利条件。
2.3建筑节能设计与气候有关
建筑节能设计和气候有着密切的关系。我国是幅员辽阔的国家，根据一月份和七月份的平均气温，将960万平方公里的土地分成了五个不同的建筑气候区，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。因此，除了面积很小的温和地区以外，北方的严寒地区和寒冷地区主要考虑冬季采暖，南方的夏热冬暧地区主要考虑夏季空调。建筑节能设计的侧重点因而有所不同。
3 建筑与建筑热工设计
3.1 体形系数
体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积和与其所包围的体积之比值。建筑体形的变化直接影响建筑采暖空调的能耗大小。一般来说建筑单位面积对应的外表面积越小，外围护结构的热损失越小，因此，从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较低的水平。但是，体形系数的确定还与建筑造型、平面布局、采光通风等条件相关。体形系数过小，将制约建筑师的创造性，可能使建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此，如何合理地确定建筑形状，必须考虑本地区气候条件，冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造形式等各方面的因素。同时尽可能地减少房间的外围护面积，使体形不要太复杂，凹凸面不要过多。
通常控制体形系数的大小可采用以下方法：1）减少建筑的面宽，加大建筑的进深，也就是说面宽与进深之比不宜过大，长宽比适宜；2）增加建筑的层数；3）建筑体形不宜变化过多，立面不宜太复杂。
在南方夏热冬冷地区，建筑体形系数对空调和采暖能耗也有一定的影响，但由于室内外温差远不如严寒和寒冷地区大，尤其是对部分内部发热量很大的商场类建筑，还有就是夜晚散热问题，所以对体形系数无具体的要求。
3.2 围护结构热工设计
（1）屋面的保温隔热
屋面在整个建筑围护结构面积中所占的比例虽然远低于外墙，但对顶层房间而言，却是比例最大的外围护结构。在我国南方夏热冬冷地区在夏季强烈的太阳辐射下，若屋面保温隔热性能太差，对顶层房间的室內热环境和建筑采暖空调能耗的影响是比较严重的。因此，为了提高屋面的保温隔热性能，设计中应注意以下几点：1）在保温隔热材料的选择上，应当尽量选择热导系数小的保温材料，同时应当尽量选择密度小的材料，以此防止建筑物屋面的荷载过大；2）由于目前市面上所销售的保温隔热材料种类繁多，因此在进行选择时，应当根据建筑物的使用功能以及建筑物的屋面结构 建筑物所处的气候环境以及施工条件等因素进行全方面的综合考虑；3）根据建筑物的热工要求对建筑物的保温层厚度进行确定，同时根据保温隔热材料层的差别，对其排列次序进行合理的配置；4）建筑屋面内的保温隔热材料，一般不选择吸水率较高的材料，以此防止材料吸潮而影响热工性能。
（2）外墙的保温隔热
一般外墙体在建筑的外围护结构中占的比例最大，墙体传热造成热损失占整个建筑热损失的比例也很大，南方夏热冬冷地区在夏季太阳强烈辐射下，外墙表面温度能达到60℃以上，因此墙体的保温隔热是外围护结构建筑节能的一个重要部分。
提高外墙的保温隔热性能，设计应注意外墙保温层必须能满足水密性、抗风压以及温湿度变化的耐侯性要求，使墙体不致产生裂缝，并能抵抗外界可能产生的碰撞。对于非透明幕墙，如金属幕墙、石材幕墙等幕墙，没有透明玻璃幕墙所要求的自然采光、视觉通透等功能要求，从节能的角度考虑，应该作为实墙对待。南方夏热冬冷地区夏季太阳辐射强烈，要降低照到墙面的太阳辐射，减少墙表面对太阳辐射的吸收，以提高墙体的隔热性能，如采用遮阳措施，墙面的垂直绿化、浅色饰面（浅色粉刷、浅色涂层）等均能提高墙体隔热性能。
另外，外墙的保温隔热设计时还应注意以下几点：1）对围护结构中窗过梁、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、剪力墙、梁、柱等热桥部位，应采用外保温措施；2）应注意墙体和屋面及地面相接处阴角部位的结露，由于阴角部位形成二维或三维热流，热量损失大，造成表面温度低而产生结露的情况，应加强这些部位的保温层厚度；3）防止室外冷风渗透，如窗过梁、门洞口等热桥部位造成表面温度低而产生结露；4）夏热冬冷地区冬季气候阴冷潮湿，室内空气相对湿度大，适当控制室内空气相对湿度也是防止围护结构热桥表面结露的措施之一。
（3）外窗及透明幕墙的保温遮阳
在建筑外窗、墙体、屋面三大围护部件中，窗的热工性能最差，是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的因素之一。因此，窗户的保温隔热设计必须予以足够的重视。首先应控制窗面积，其次要考虑窗户本身的保温性能。窗、透明幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面，一是窗的热工性能影响到夏季空调室内外温差传热；另外就是窗和幕墙的透明材料受太阳辐射影响而造成的建筑室内的得热。因此，不宜在建筑立面上大面积应用玻璃幕墙。
夏季在南方水平面太阳辐射强度可高达1000W/m2以上，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。应采取适当遮阳措施，防止直射阳光的不利影响。在设计遮阳时可以把遮阳做成永久性或临时性的遮阳装置。永久性的即是在窗口设置各种形式的遮阳板；临时性的即是在窗口设置轻便的窗帘、各种金属或塑料百叶等。
玻璃等透明材料本身的热工性能虽然很差，但近年来这些行业的技术发展很快，镀膜玻璃、中空玻璃等产品丰富多彩，用这些高性能玻璃组成幕墙的技术也已经很成熟，如采用Low-E中空玻璃和“断热桥”型材龙骨或双层皮通风式幕墙完全可以把玻璃幕墙的传热系数由普通单层玻璃的6.0W/（m2K）以上降到1.5W/（m2K）。遮阳措施也可以采用各种热反射玻璃和镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜玻璃等。
4 结语
综上所述，公共设施节能设施的设计对于应对当前的能源危机是非常有意义的，在进行公共建筑的节能设计时，首先要根据具体情况做好规划和设计方案，然后进一步采用一些常用的节能设计措施，以实现公共建筑的可持续发展的目标。
参考文献
[1]徐彩霞.公共建筑的节能设计探讨[J].科技资讯, 2008.
[2]曾宇光.公共建筑围护结构节能设计在实际工程中的应用[J].科技情报开发与经济, 2008.
关键词：公共建筑；节能设计；热工设计
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
随着人民生活水平的提高，我国南方建筑的能源消耗越来越大，已超过全国能源消费总量的1/3以上。由于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。民用建筑中的公共建筑用能数量巨大，浪费较严重，故节能降耗潜力非常大。我国于2005年7月1日发布实施了《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005），为公共建筑的节能降耗，在源头上提供了有力保障。
1 公共建筑节能设计的必要性
一般来说，公共建筑虽然在整体建筑中所占的面积比例并不大，但从能耗结构上来讲，其耗能是相当大的，另一方面，由于公共建筑有区别一般单户建筑的整体规模优势，如果采用合适的节能设计措施，公共建筑的节能潜力是非常大的。从公共设施的能源结构上来看，空调和热水系统所消耗的能源量占整体能源消耗量的比重非常大，而当今关于空调与热水系统的节能技术已取得了较大的成就，因此，进行公共建筑的节能设计时，从空调和热水系统的节能入手是非常有效且必要的。此外，从我国整体的能源消耗结构上来看，建筑行业一直是一个耗能大户，所以，如果可以采取合适的节能设计来减少建筑行业的能源消耗，不仅可以节约能源，促进我国经济社会的可持续发展，而且可以优化能源配置结构，提高我国经济的运行效率，推动经济的发展。
2 公共建筑节能设计中需注意的几个问题
公共建筑的节能设计虽然从很大程度上说属于技术工作的范畴，但在实际设计中仍然需要把握一些基本原则，下面就是根据多年的工作和总结，提出了以下几点基本注意事项：
2.1 规划节能
规划对于建筑设计来说一直是非常重要的一个问题，规划的构思往往决定了建筑的基本方向，但传统的建筑规划设计很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在公共建筑方案设计阶段才有所重视，从而产生了许多公共建筑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。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。
2.2 方案设计节能
前期方案设计是节能控制的重要阶段。只有在前期方案构思时就综合考虑节能各要素才能为整体降低能耗奠定良好的基础，到了后期施工图阶段局部性的加强构造的热工性能的做法是一种不经济的做法。方案设计阶段应重点研究的问题有建筑物的体型系数，建筑空间与通风的组织，谨慎使用大面积玻璃幕墙，利用遮阳板做装饰元素等。另一方面，建筑师应协调好诸多专业的相关节能设计，要为采暖、通风和空调等专业的节能设计留有余地及创造有利条件。
2.3建筑节能设计与气候有关
建筑节能设计和气候有着密切的关系。我国是幅员辽阔的国家，根据一月份和七月份的平均气温，将960万平方公里的土地分成了五个不同的建筑气候区，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。因此，除了面积很小的温和地区以外，北方的严寒地区和寒冷地区主要考虑冬季采暖，南方的夏热冬暧地区主要考虑夏季空调。建筑节能设计的侧重点因而有所不同。
3 建筑与建筑热工设计
3.1 体形系数
体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积和与其所包围的体积之比值。建筑体形的变化直接影响建筑采暖空调的能耗大小。一般来说建筑单位面积对应的外表面积越小，外围护结构的热损失越小，因此，从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较低的水平。但是，体形系数的确定还与建筑造型、平面布局、采光通风等条件相关。体形系数过小，将制约建筑师的创造性，可能使建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此，如何合理地确定建筑形状，必须考虑本地区气候条件，冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造形式等各方面的因素。同时尽可能地减少房间的外围护面积，使体形不要太复杂，凹凸面不要过多。
通常控制体形系数的大小可采用以下方法：1）减少建筑的面宽，加大建筑的进深，也就是说面宽与进深之比不宜过大，长宽比适宜；2）增加建筑的层数；3）建筑体形不宜变化过多，立面不宜太复杂。
在南方夏热冬冷地区，建筑体形系数对空调和采暖能耗也有一定的影响，但由于室内外温差远不如严寒和寒冷地区大，尤其是对部分内部发热量很大的商场类建筑，还有就是夜晚散热问题，所以对体形系数无具体的要求。
3.2 围护结构热工设计
（1）屋面的保温隔热
屋面在整个建筑围护结构面积中所占的比例虽然远低于外墙，但对顶层房间而言，却是比例最大的外围护结构。在我国南方夏热冬冷地区在夏季强烈的太阳辐射下，若屋面保温隔热性能太差，对顶层房间的室內热环境和建筑采暖空调能耗的影响是比较严重的。因此，为了提高屋面的保温隔热性能，设计中应注意以下几点：1）在保温隔热材料的选择上，应当尽量选择热导系数小的保温材料，同时应当尽量选择密度小的材料，以此防止建筑物屋面的荷载过大；2）由于目前市面上所销售的保温隔热材料种类繁多，因此在进行选择时，应当根据建筑物的使用功能以及建筑物的屋面结构 建筑物所处的气候环境以及施工条件等因素进行全方面的综合考虑；3）根据建筑物的热工要求对建筑物的保温层厚度进行确定，同时根据保温隔热材料层的差别，对其排列次序进行合理的配置；4）建筑屋面内的保温隔热材料，一般不选择吸水率较高的材料，以此防止材料吸潮而影响热工性能。
（2）外墙的保温隔热
一般外墙体在建筑的外围护结构中占的比例最大，墙体传热造成热损失占整个建筑热损失的比例也很大，南方夏热冬冷地区在夏季太阳强烈辐射下，外墙表面温度能达到60℃以上，因此墙体的保温隔热是外围护结构建筑节能的一个重要部分。
提高外墙的保温隔热性能，设计应注意外墙保温层必须能满足水密性、抗风压以及温湿度变化的耐侯性要求，使墙体不致产生裂缝，并能抵抗外界可能产生的碰撞。对于非透明幕墙，如金属幕墙、石材幕墙等幕墙，没有透明玻璃幕墙所要求的自然采光、视觉通透等功能要求，从节能的角度考虑，应该作为实墙对待。南方夏热冬冷地区夏季太阳辐射强烈，要降低照到墙面的太阳辐射，减少墙表面对太阳辐射的吸收，以提高墙体的隔热性能，如采用遮阳措施，墙面的垂直绿化、浅色饰面（浅色粉刷、浅色涂层）等均能提高墙体隔热性能。
另外，外墙的保温隔热设计时还应注意以下几点：1）对围护结构中窗过梁、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、剪力墙、梁、柱等热桥部位，应采用外保温措施；2）应注意墙体和屋面及地面相接处阴角部位的结露，由于阴角部位形成二维或三维热流，热量损失大，造成表面温度低而产生结露的情况，应加强这些部位的保温层厚度；3）防止室外冷风渗透，如窗过梁、门洞口等热桥部位造成表面温度低而产生结露；4）夏热冬冷地区冬季气候阴冷潮湿，室内空气相对湿度大，适当控制室内空气相对湿度也是防止围护结构热桥表面结露的措施之一。
（3）外窗及透明幕墙的保温遮阳
在建筑外窗、墙体、屋面三大围护部件中，窗的热工性能最差，是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的因素之一。因此，窗户的保温隔热设计必须予以足够的重视。首先应控制窗面积，其次要考虑窗户本身的保温性能。窗、透明幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面，一是窗的热工性能影响到夏季空调室内外温差传热；另外就是窗和幕墙的透明材料受太阳辐射影响而造成的建筑室内的得热。因此，不宜在建筑立面上大面积应用玻璃幕墙。
夏季在南方水平面太阳辐射强度可高达1000W/m2以上，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。应采取适当遮阳措施，防止直射阳光的不利影响。在设计遮阳时可以把遮阳做成永久性或临时性的遮阳装置。永久性的即是在窗口设置各种形式的遮阳板；临时性的即是在窗口设置轻便的窗帘、各种金属或塑料百叶等。
玻璃等透明材料本身的热工性能虽然很差，但近年来这些行业的技术发展很快，镀膜玻璃、中空玻璃等产品丰富多彩，用这些高性能玻璃组成幕墙的技术也已经很成熟，如采用Low-E中空玻璃和“断热桥”型材龙骨或双层皮通风式幕墙完全可以把玻璃幕墙的传热系数由普通单层玻璃的6.0W/（m2K）以上降到1.5W/（m2K）。遮阳措施也可以采用各种热反射玻璃和镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜玻璃等。
4 结语
综上所述，公共设施节能设施的设计对于应对当前的能源危机是非常有意义的，在进行公共建筑的节能设计时，首先要根据具体情况做好规划和设计方案，然后进一步采用一些常用的节能设计措施，以实现公共建筑的可持续发展的目标。
参考文献
[1]徐彩霞.公共建筑的节能设计探讨[J].科技资讯, 2008.
[2]曾宇光.公共建筑围护结构节能设计在实际工程中的应用[J].科技情报开发与经济, 2008.