建筑热环境与建筑节能设计

李波 李晶晶

摘要：本文通过研究影响建筑热环境的要素，了解到了室内及室外热环境的主要组成因素及影响因素建筑设计者需要在设计过程中选择合适的方法降低建筑的能耗，这样不仅可以节能，还能够满足居住者人体的热舒适度。

关键词: 热环境，建筑节能

中图分类号： TE08文献标识码： A

我国建筑节能水平和国际先进水平相比，差距越拉越大，为了减小和国际领先水平的差距，建成低耗能建筑，就要求设计人员了解建筑热环境的影响因素，从而设计出节能建筑。

1 建筑热环境

建筑物的特殊结构把人们的空间分成了两部分--生活（室内）、工作（室外）。以此类推，建筑热环境也被分成了两部分--室内及室外热环境。影响室外热环境的因素是日积月累的太阳辐射、温度、湿度、风雪、雷电等，影响室内热环境的因素主要有屋内的湿度、温度、生活中产生的热量及水。

2 室内热环境的构成要素及影响

人对建筑环境的要求，最基本的一条就是室内热环境的舒适性。室内热环境是否舒适，主要表象就是冷热感。这种冷热感取决于人体向周围环境散发的热量和人体新陈代谢过程中产生的热量之间的关系。如果让散热量和产热量保持一个相对平衡的状态，那么，这种环境对人体的健康和舒适性都是至关重要的。这种平衡状态，即使在外界环境有较大变化的情况下，也能使体内核心组织的温度波动很小。为了使室内环境达到这种热平衡，我们就要了解影响室内热环境的各种环境因素，这些因素主要包括空气温度、平均辐射温度、空气流速和空气湿度四个方面。

3 建筑热环境的室外影响因素

在设计建筑围护结构时，要想达到满意的室内热环境，就必须熟悉作用在其上的各种室外热作用。室外热环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热物理量的总称。在研究人体热舒适感及建筑设计时，涉及的主要气候要素有: 太阳辐射、对天空的长波辐射、空气温度和湿度、风及雨雪等。这些要素是相互联系的，共同影响着建筑的设计和节能

4 建筑能耗分析与节能设计

4． 1 建筑采暖

在冬季，居住建筑室内温度一般要求达到 18 ℃，甚至较高的要求要达到 20 ℃。为了保证室内温度达到要求，就要不断的向房间内提供热量。由于冬季室外温度较低，建筑物会通过围护结构从室内向室外散失热量，所以，为了保证室内舒适的温度，在采暖地区需设置采暖设备，并配有适当的通风换气设备。建筑物能够吸收并得到的热量我们称之为建筑物的总得热。建筑物的总得热经分析可知由以下几个部分组成: 70% ～ 75% 为采暖设备提供的热量; 15%～20%为太阳能热量，通过窗户和建筑物围护结构传递给室内; 8% ～12% 为建筑物内部得热，这部分包括家电和人体散热、照明散热和炊事散热等。建筑物在得热的过程中同时也会散失热量，热量散失渠道主要有: 70% ～80% 为建筑物围护结构散热，20%～ 30% 为门窗缝隙的空气渗透耗热量。采暖设计时，一般的民用建筑和工业建筑，这些产生热量很少的建筑，在进行供热负荷计算时一般只考虑由门窗等缝隙或孔洞进入到室内的冷空气的耗热量和建筑围护结构的传热耗热量。经过以上分析，在建筑物采暖设计过程中要想达到节能的目的，需要采取以下几种措施:(1) 为了减少空气渗透耗热量，需要提高建筑物门窗的严密性; (2) 为了减少传热耗热量，需要加强建筑物外围护结构的保温，并尽量减小建筑物外表面积; (3) 尽量利用太阳辐射得热。总之，在尽量减少建筑物总失热量的同时努力提高建筑物的得热，最终达到节约供热量的目的。

4． 2 建筑空调

夏季空调降温建筑的室温允许波动范围为 ±2 ℃。在夏季空调建筑的总得热来自于以下几个环节: (1) 太阳的辐射。太阳的辐射可以直接通过窗户进入到室内形成热量，另外，太阳辐射还可以通过外墙和屋面吸收最终传入到室内;( 2) 室内外温差传热。这个环节主要是通过建筑物门窗形成空气渗透换热; (3) 建筑内部产生的热量。主要包括家电及照明，人体的散热和炊事过程中产生的热量。这些建筑物总得热，一部分被内部围护结构所吸收和暂时储存，其余的均构成了空调负荷。为了达到空调系统的节能，就要抑制室内产生热量，抑制热量进入到室内，同时要促进室内的热吸收，促进热量向室外散去。抑制辐射热进入室内需要考虑透射传入、反射传入和受热面的条件等。对于透射传入，最好设障碍物，而对各种不同的情况，可以采取不同的方法。为了促进导热散热，要考虑到当室外温度低于室内温度时，室内的热就会通过建筑构件由室内向室外传导。为了冷却建筑物，就要促进这种热传导。受太阳辐射的建筑部位外侧，温度一般都很高。但这些热在凉爽的春秋季节，可以通过受不到阳光照射的外围护结构的阴影部位向室外导热。

5 建筑设计对室内热环境的影响

建筑物的外形主要受到其所在地区环境的影响，并且建筑外形也在不断的进步与创新。在另一种层面上讲建筑物是气候的产物，建筑物是人们为了应对环境改变而创造的。设计师在设计之初可以通过以下方法起到调节建筑热环境的作用:建筑物的方向、建筑物结构的形状、建筑材料的好坏、建筑物与其所在环境的整体设计等，做好上面这些有助于保障建筑与自然的和谐关系。

5.1 整体及外部环境设计

为了创造舒适的室内热环境，在建筑物外部环境设计时就要先创造良好的条件，这也是为了整体建筑节能做考虑。所以在建筑的选址、规划以及形体和朝向等方面，都要进行周密的考虑。对于建筑选址，要考虑到当地的土质、水质及气候、地形等，还要综合考虑周围现有的环境条件。这些因素的优劣直接决定着建筑物所选位置微气候环境是否适宜。除了要考虑周围微气候环境要适宜建筑物的建设，还要考虑建筑物建成后是否会影响到现有的周围生态环境，要保证建筑物建成后在整个生命周期中不使周围的微气候环境遭到破坏，这样才能保证生态环境的平衡。对于建筑物的形体设计，要使其适应周围微气候环境，做到合理设计。在建筑的规划布局上，为了保证在无风的条件下也能够使建筑物形成自然通风，就要使建筑物的向阳面和背阴面的气压存在压差。另外，可以在建筑物的外形设计上增加风洞，能够让自然风在风洞中回旋，使建筑物达到良好的通风效果。

5.2 建筑的单体设计

建筑的单体设计，可以有效的利用和改善微气候环境。当建筑物的朝向和位置确定以后，其所处的外部微气候环境就已经基本确定下来了。所以此时若想改善室内微气候环境，就要在建筑单体设计时稍加考虑。比如，可以通过改变建筑物的结构设计和建筑物分隔空间的设计来达到改善室内微气候环境的目的。也可以考虑选用一些新型的建筑材料和设备，从而达到充分利用建筑外部气候环境条件来影响室内环境的目的。建筑的体形和平面设计都会对室内热环境和节能效果产生影响。其体形的控制参数为体形系数。体形系数可以用单位体积所具有的外露面积来表示。在其他条件相同的情况下，体积相同的建筑物，外露面积越小，热损耗也越少。控制建筑物的体形系数，无论对于减少冬季失热还是夏季得热都是有利的。同样大小的建筑平面面积，由于其平面布局的不同，其外露面积可以相差悬殊，从而影响到建筑热损失。建筑构造设计主要包括建筑围护结构的保温、隔热措施及其解决防潮、防结露、防冷热桥等问题的设计方法。而其中外墙由于占全部建筑围护结构的 60%以上，通过外墙的耗热量约占建筑物全部耗热量的 40%，因此，提高外墙的保温、隔热性能改善室内热环境及建筑节能具有重要意义。

参考文献:

［1］ 刘加平． 建筑创作中的节能设计［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2012．

［2］ 白艳丽． 暖通空调系统节能浅析［J］． 科技信息，2008( 1) :15-16．

［3］ 旷春贵． 论暖通空调系统节能［J］． 现代商贸工业，2011( 15) :32．