建筑设计中的节能方案设计分析

雷宏

摘要：建筑节能是一项综合性、全局性的策略，节能方案的选择和实施应该从建筑的全生命周期加以考虑。建筑设计从规划到建筑竣工后都应该关注运行能耗，以节能为导向，建筑与能源的整合设计策略是将能源的可持续利用意识融入建筑设计理念中，对建筑节能的实施和实践有积极的现实意义和实用价值。

关键词：可持续发展 节能减排 全生命周期 建筑规划 方案设计 节能措施 探讨

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

可持续发展已经成为当今世界的共识，节能减排应该成为任何一个负责任大国迫在眉睫的基本国策。《京都议定书》的签订和实施，为世界范围内的节能减排起到了表率作用，也是发达经济体为过去和现在依然占用世界大部分能源所做的补偿。然而，《京都议定书》的即将到期和后续协议迟迟不能签订，为世界环保工作的进一步开展蒙上了一层厚厚的阴影。这里固然与大多数国家首先考虑自身利益有关，更是与以美国为首的部分发达经济体企图推卸自身责任，逃避自己应尽的义务有直接的联系。

中国作为发展中国家的代表和领军人物，作为一个负责任的大国，在十一五和十二五这十年期间，大力推进节能减排工作，做出了比自身经济发展阶段更大的贡献，为世界范围内的节能减排工作做出了表率。随着十二五的结束，新的五年计划的展开，中国的节能工作也会更深一步开展，作为能源消耗大户的建筑行业，在十二五节能标准的基础上必将会有更进一步的要求。

建筑节能是一项综合性、全局性的策略，从规划选址到总体布局，从单体方案设计到各专业节能措施的相互配合，从施工、监理到建成投产后的使用维护，节能方案的选择和实施应该从建筑的全生命周期加以考虑。鉴于建筑节能的综合性、复杂性以及地域的独特性纷繁复杂，本文仅从建筑规划和方案设计的角度，提出几点节能措施，以期获得同行的参考和借鉴。

1 整体规划与建筑布局

我国的城市建设正处在高速发展之中，城市的面貌日新月异，新城建设和小区建设随处可见。在这些大规模的建设中，首先就面临着建筑选址的问题，一个项目的选址当然会涉及政治、经济、文化等诸多方面的因素，在这里仅从节能而不考虑其他方面的理想状态加以研究。在这种假设之下，选址的节能问题便成了一个与自然资源的整合问题，即建筑选址应该符合自然规律、尽量利用自然环境资源来创造适宜人类生活和使用的条件。其实早在两千多年以前，国内先贤们创立的“风水学”已经体现了建筑选址的节能因素。风——即是现代建筑学科中暖通专业研究的内容，当然，在两千多年前的中国，主要是针对自然通风的研究；水——即是现代建筑学科中给排水专业研究的内容，同样，在两千多年前，主要是研究自然水体和水系的走势，以及通过简单的改造加以引导，为我所用的原则。 拿目前的小区建设来说，我们就不宜将一个小区的选址布置在山谷、洼地、沟底等凹地里。首先，这样做影响了季风的通行，不利于室内的通风换气；其次冬季寒冷气流在凹地里会形成对建筑物的霜冻效应，而夏季形成的低气压将导致更加闷热的小气候。虽然我们现在的科技水平完全可以做到通过人为的手段来消除这些不利因素，但这样显然增大了建筑后期的维护使用费用，不利于节能。中国古代风水学在建筑选址的研究中积累了一些相当实用有效的经验，象“覆阴抱阳”、“背山面水”、“坐北朝南”等等都是古人在天人合一的思想指导下总结出来的，同时运用这些经验，建设了大量舒适宜人、风景优美、环境和谐的城市。我们今天掌握的知识和古人相比不可同日而语，更应该继承古人的节能精华，比古人做得更好！

从建筑学的角度上来说，建筑群的平面布局，宜采用错列式、斜列式及自由式等形式，而不宜采用不利于自然通风的周边式和并列式布局。竖向布局宜将较低的建筑布置在夏季迎风面的前端而不宜布置在中间，这样有利于季风的渗透。有条件时宜引入大陆风或山谷风以改善小区的夏季热环境，要尽量避开冬季北向风口地段。

2 单体建筑设计中的节能措施

建筑节能设计中，就单体建筑而言，节能的措施有很多，可以直接从节能材料和节能设备的选用等达到节能的效果。而从建筑方案设计的角度来说，大致可以从以下的几个方面来考虑。

2.1 复合界面对建筑节能的作用

建筑界面的本质意义就在于对有利和不利的气候要素进行选择与离析，类似于植物细胞壁对营养物质的选择通过性。对气候有利因素的“用”和对不利因素的“防”正是建筑节能的关键所在。

建筑界面在建筑上是划分不同空间领域的实体构成或媒介地带，即空间和实体的交界面。在早期大量的建筑中，我们通常将这一交界面设计为一个二维的交界面，比如单一的外墙、屋面、与大地相接的地面等等。而建筑复合界面主要是强调建筑与城市之间过渡性的那一层与自然环境和谐，又包含了人的活动在其间的复合性分界空间。从宏观上看，它仍然是整个城市的分割空间，是公共空间与私密空间的一层“二维表皮”。但从微观上看，它本身也是建筑空间的一部分，是由几个界面所构成的一个包含了人的活动的空间。因此，建筑复合界面相对于建筑界面而言，在对气候的用与防的作用上将有更多的可能性。所以在方案设计中，理性地运用复合界面的设计将对建筑节能有着重要的意义。

建筑复合界面的主要构成形态包括：柱廊空间、架空空间、阶台状空间、异型屋盖、玻璃体等。以下将就复合界面的几种构成形态在节能设计中的作用做简单的介绍。

(1) 柱廊空间——延续内外空间，使内外空间得以缓冲：通过对建筑界面的水平分解与垂直分解而形成复合界面。柱廊是建筑设计中经常使用的设计元素，古今中外各个历史时期的建筑几乎都有使用柱廊空间的例子，像古希腊的雅典卫城，中国的故宫建筑群，从哥特式建筑到现代建筑与后现代建筑，都可以看到柱廊的身影。柱廊又可分为围廊和局部柱廊，但其作用主要都体现在其作为室内微环境与室外大环境之间的缓冲区而对建筑产生的影响。通过对柱廊高度，宽度和深度的设计，可以控制阳光照射对建筑的作用；而柱廊本身所蕴涵的大气也有利于调节室内气候，延缓室内外热量的交换。

(2)架空空间——渗透内外环境，使内外空间得以流通，架空空间对建筑节能的影响是综合性的：首先，架空空间可以引入室外的绿化，增强建筑底部的空气流动，从而可以改善建筑周边的生态环境，通过这种对建筑界面的分离，形成复合环境调节小气候而达到节能的可能；其次，底部架空可以结合地形修建停车库，相对于地面停车和地下车库停车，架空停车库减少了土地的占用、土石方的开挖和照明通风的能耗，因而对节省资源和节约能源更为有利。

(3)阶台状空间——连接内外人流，使内外空间得以过渡：通过对建筑界面的重组而形成复合界面，主要包括台阶与各式平台。室外台阶的合理布局，能加强对人流的引导，最大程度减少电梯和扶梯的使用量及使用次数，节约建筑使用能耗。

(4)异型屋盖——统一内外界面，使内外空间得以转化：使建筑与环境隔而不分，是一种水平方向的建筑复合界面，有全遮盖式与半遮盖式。建筑的顶部是热量吸收和释放的重要部位，特别是对建筑顶层的用户有直接的影响。如何解决屋顶防晒和散热一直是建筑节能关注的重点。除了技术方面的手段，从方案设计的角度来说，最直接的方法就是异型屋盖的设计。首先，可以解决遮阳防晒的问题，它能够很大程度的阻挡阳光对屋顶的直接照射；其次，合理设计其形状，能促进其与屋顶围合空间内的气体流动，从而加强了屋顶的散热。在重庆大学虎溪校区二期学生公寓的设计中，我们采用的屋顶架空通风层就运用了异型屋盖这种复合界面（图1）。