生态建筑第三版：建筑节能的三个层面

图8-4所示为实现建筑节能的三个层面。第一层面是指在建筑的场址选择和规划阶段考虑节能，包括场地设计和建筑群体总体布局。这一层次对于建筑节能的影响最大，这一层面的决策会影响以后的各个层面。第二层面是指在建筑的设计阶段考虑节能，包括通过单体建筑的朝向和体型选择、被动式自然能源利用等手段减少建筑采暖、降温和采光等方面的能耗需求。这一阶段的决策失当最终会使建筑机械设备耗能成倍增加。第三层面是建筑外围护结构节能和机械设备系统本身节能。

在建筑设计中，只有综合考虑了以上三个层面的节能策略和措施，才能产生舒适、经济、节能的生态可持续建筑。不幸的是，由于技术的进步，大多数规划师、建筑师有关前两个层面的建筑节能意识淡薄了，而将责任完全推给了工程师们，依赖他们在第三层面上进行节能。例如，在酷热或严寒地区设计带有大片玻璃窗的建筑，使工程师们不得不采用吞噬大量能源的采暖或降温设备来创造舒适的室内热环境。

图8-4　建筑节能的三个层面(www.xing528.com)

事实上，第一层面的节能措施，是建筑节能的根本前提和保证，而第二层面的节能措施，也是建筑节能的关键所在。通过第一和第二层面的综合设计，有时可以使建筑完全不使用机械设备系统，即使是在必须使用机械设备的情况下，也可轻而易举地使其规模及投资降低50%，甚至90%。当然，第三层面的措施也不能忽视。当以上三个层面成为节能设计不可分割的组成部分时，建筑物在各个方面将变得更为协调。例如，由于建筑对机械和能源的需求减少，可以节省投资；由于采用被动式设计，建筑环境可以更加舒适；此外，可将花费在机械设备上的投资转移到建筑元素上，使建筑形式更加丰富有趣，因为不同于被隐藏起来的机械设备，像遮阳板这样的建筑构件对室外视觉效果而言是有相当大的审美价值的。表8-2示出了不同层面节能需要考虑的主要因素。关于前两个层面，第3章、第4章和第5章已有述及，本章主要从建筑外围护结构热工节能以及在设备系统中主动地利用可再生能源节能加以介绍。

表8-2　建筑节能三个层面考虑的典型问题

建筑外围护结构主要由外门窗、外墙和屋顶构成。窗在建筑上的作用是多方面的，除需要满足视觉的联系、采光、通风、日照及建筑造型等功能要求外，作为围护结构的一部分应同样具有保温隔热、得热或散热的作用。因此，外窗的大小、形式、材料和构造需兼顾各方面的要求，以取得整体的最佳效果。目前，窗仍是保温能力最差的部件，主要原因是窗框、窗樘、窗玻璃等的热阻太小，此外经缝隙渗透的冷风使热损失进一步增加。在寒冷地区，窗户的设计还要考虑冬季日照与避风问题；在炎热地区，还要考虑夏季遮阳和通风问题。在我国北方，通过外墙耗散的热量常占25%左右；在我国南方，通过外窗的得热量是引起空调负荷的重要原因。改善墙体的保温隔热性能，在北方将明显提高建筑的节能效果。外墙节能技术可分为外墙复合保温隔热技术、单一材料保温隔热技术、外墙通风遮阳防热技术等。复合保温隔热技术是在承重外墙上附加保温隔热材料，以增加其总热阻。单一材料保温隔热技术是指外墙由单一材料或构造组成，它既承重又保温隔热。外墙通风遮阳防热技术是指在炎热地区对外墙进行通风遮阴，以促进外墙散热和减少建筑外表面太阳辐射得热。屋面对于炎热地区防热来讲，尤其重要，因其受太阳辐射时间最长，数量最大。