建筑节能理论与应用分析

在全球可持续发展的大环境中，中国可持续发展战略的实施已经迫在眉睫，可持续发展战略在建筑行业中主要体现为“绿色建筑”、“节能建筑”等，从中国开始实施建筑节能以来，国家对这方面的理论研究非常重视，不管从实践上还是理论上都获得了比较大的成就，对未来建筑节能发展具有十分重要的指导性意义。基于此，笔者结合自己多年来在建筑节能领域中的工作经验，从不同角度针对建筑节能展开理论分析，相信一定可以为大家带来一些启示。

1我国建筑节能的现状分析

我国建筑节能工作从20世纪80年代开始正式开展，全国人口中北方地区供暖人口总数占到了13.6%，在全国房屋面积中集中供暖建筑总面积占到了50%左右，平均每年北方地区需要3~6个月的供暖，按照北方供暖的实际情况来看，冬季一个季度的煤消耗量达到了1.3亿t，在全国每年的总能耗中占到了1/10左右，在社会能源消耗中占到了1/5左右，由此来看，我国建筑节能工作应该将北方地区的能源消耗作为工作重点。现阶段我国建筑节能工作采用分阶段、分步骤的方法。我们姑且将我国北方地区建筑节能工作为例，建筑节能主要进行了以下三个阶段的工作：①以上世纪80年代初期的建筑能耗问题为依据，1996年在采暖建筑中进行了节能设计，能耗降低了30%左右；②在第一阶段的成绩基础上提升50%左右的节能率；③从2005年开始，全新设计所有的采暖建筑，以第一阶段为基础提升66%的节能能耗水平。通常情况下复合墙体的传热过程非常不稳定，其传热过程主要包括墙体吸热、导热及散热的过程。这里需要对非稳态导热进行分析，在分析导热问题时会用到很多不同的方法，主要可以利用模拟与实现求解法、数值求解法及解析求解法等，其中解析求解法充分利用了数学中的解析方法，通过导热微分方程构成定解问题来求解。而数值求解方法充分利用离散温度场概念，取代了导热韦方程，通过数值计算方法展开推到，获得的结果为系列离散温度数值。这里需要说明的是，有限差分法包括数值积分求解法。吐过出现了导热相关问题，不能利用数值及解析求解法进行解析，这时通常应该选择模拟实验解析法，其可靠性和实用性都比较高。此外，传统建筑墙体在导热解析时往往非常复杂，需要对非稳态导热问题进行详细的分析。

2建筑节能的具体应用

2.1技术节能措施

2.1.1门窗节能门窗的开动改变了室内温度变化，这是节能保温中的薄弱环节。据相关研究显示，门窗散发的热损失在室内整体热损失中达到了40%的比例，要想将门窗保温工作做好，就应该从提高材料保温性能、增加门窗层数及控制窗墙比例等方面着手，有效利用这些措施可以提高门窗的保温性能和气密性。同时，在选用门窗玻璃时，应选用对红外线具有吸收作用的玻璃材料，例如含有氧化亚铁的吸热材料玻璃，灰色与青铜色是常见的颜色。2.1.2屋顶节能与传统屋顶相比现在建筑屋顶增添了很多特点，可以减少屋顶的吸热量，同时在热量传递上也具有一定优势，大大减少了热量传递。同时还结合屋顶优势研发出了太阳能屋顶结构，合理选择保温屋顶形式非常重要，同时还要注意选择屋顶的颜色和材料，尽量避免选择自相矛盾的材料，并注意保温层设置过程中应注意有效热能的散发，这样有效避免热量传递的减少。2.1.3墙体节能近年来随着社会的不断发展，我们可以发现不同材料组合成的墙体保温效果比较好，目前已经在建筑墙体应用中占据主导性位置，同时更多体现出高科技特色的墙体也得到了快速发展，双层玻璃幕墙、透明绝热墙等开始得到了广泛应用。（1）保温外墙体设计目前使用比较广泛的保温外墙体主要有两种：单一材料墙体与复合材料墙体，砖墙结构是目前我们最常见的一种材料维护结构，在施工过程中为了使节能效果得到提高，必须降低粘土砖的应用，尽量多使用空心砌块结构。（2）透明绝热墙这种墙体的应用目前已经非常普遍，它主要是由外墙和绝热材料复合成的，与特隆布墙相比其优势在于透明热阻墙共有两层空气层，加上其本身的材料就固有一定的热阻，可以使室内的温度始终保持在一定程度上。（3）双层玻璃幕墙目前这种墙体在现代建筑设计中应用的情况也越来越多，很多人将其称作“可以呼吸的皮肤”。这种墙体具有很多种类，两层和三层是比较常用的，每个玻璃幕墙中间都会留出一定宽度的通风道，便于空气流通，同时这种墙体中的百叶可以灵活调整，控制起来非常方便。（4）绿化墙体通常情况下我们将建筑物外表面覆盖的攀藤植物或者爬墙植物称作绿化墙体，这些落叶植物的设置不仅可以削弱夏季的日照，还能提高冬季建筑的保温性能。通常情况下适合用作绿化墙体的植物有爬山虎、凌霄、扶芳藤等，其中，爬山虎是最常用的一种绿化墙体。

2.2通过建筑物与环境关系的改善优化建筑节能设计

2.2.1利用建筑周围环境来改善气流条件在建筑设计之前应对当地环境进行调查研究，并充分利用当地的自然条件对建筑朝向与间距、主导风向等方面的关系进行处理（如图1），设计人员应充分利用空间沟通等方法，将绿化、住宅、道路等充分结合起来，使绿地、道路等为住宅提供空气流动服务，保证居民的身心健康。2.2.2利用水域、绿化带来调节气温水域和绿化带不仅可以为人们带来视觉上的享受，同时还能对空气湿度、通风质量等方面进行改善，这些方面的改善对城市热岛效应的减弱非常重要，同时还能使住宅外围护结构的热工性能得到改善。绿化带的设置不仅可以吸收夏季的热量，植物根部还能充分吸收水分，起到调节湿度和气温的作用。2.2.3对遮阳设施进行合理设置为了达到反射、遮阳等目的，最好在建筑物向阳的外立面或者在采光屋顶上安装这样设置，这样一来就可以结合具体的时间和需求来随时对其进行调控。

2.3不断完善建筑节能措施

①应该对现有的建筑节能方面的相关法规进行完善，这样建筑节能工作才能做到有法可依；②应加强政府相关部门的引导，并适当采取一些经济上的奖励性措施，进一步推广节能建筑，不断推出优惠性的节能措施；③在节能建筑方面做好宣传，通过广泛的宣传使人们树立起节能建筑意识，同时注意在各行各业中进行宣传，使全社会都能树立起节能意识，使我国整体节能技术水平得到提高。

从现阶段我国节能建筑的应用效果来看，仍需要鼓励和引导建筑节能的发展，将建筑节能技术应用在实践中。随着社会经济的不断发展，我国城市化建设步伐越来越快，建筑节能任重道远，我们应该充分认识到建筑节能是低碳经济与可持续发展战略中的一项大事，同时意识到这是世界建筑发展的主要潮流。总之，只有进一步落实建筑节能政策，同时推广建筑节能技术的应用，并注意加大建筑节能方面的宣传与教育，使人民树立节能意识，这样才能使建筑节能尽快得到发展，达到发达国家建筑节能的水平。