浅谈高校建筑的节能设计

建筑节能 2019年7月第16卷总第326期

浅谈高校建筑的节能设计

王亚晨

（武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 430070）

摘要：在现代社会经济发展新阶段下，我国建筑经济的发展十分迅猛，伴随着各类建筑数量的迅速增多，建筑耗能形式也越来

越严峻。近年来，我国高校校园规模不断扩张，教学建筑的耗能水平不断上升，推动生态节能建筑的发展已经迫在眉睫。本文对教学建筑能耗特点及存在问题进行分析，并进一步提出改善措施，希望对高校教学建筑节能设计有一定帮助。关键词：教学建筑；节能设计［中图分类号］ TU201.5 ［文献标识码］ A

Talking About Energy-Saving Design of University Buildings

Wang Yachen

(School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei 430070, China）

Abstract: In the new stage of modern social and economic development, the development of China’s construction economy is also rapid, with rapid increase in the number of various types of buildings, which puts more pressure on the energy consumption forms of the buildings. In recent years, the scale of university campuses in China has been expanding, and the energy consumption level of teaching buildings has been rising. It is urgent to promote ecological energy-saving buildings. In this paper, the characteristics and problems of energy consumption in teaching buildings are analyzed, and improvement measures are put forward. It is hoped that this paper can provide some guidance for the energy-saving design of teaching buildings in colleges and universities.Key words: teaching building; energy-saving design

1节能教学建筑设计的意义

高校肩负着人才培养、文化传承、科学研究和社会服务的重任，而教学建筑作为校园的主体建筑，在校园面积中占了很大的比重，是整个教育事业的物质载体，由于环境的舒适度对于学生的身心健康、学习效率都有很大的影响，所以教学建筑在为学生提供完善的教学条件的同时，也需要考虑采光、通风、温度对学生舒适性体验的影响。目前，教学建筑主要通过大面积使用人工照明、风扇或空调来改善舒适度，伴随而来的是大量的能源消耗和资源浪费。教学建

同筑的节能设计不仅能为学生提供良好舒适的学习环境[1]，

时也符合国家的可持续发展战略。综上所述，节能教学建筑设计对我国高校良性发展具有很大的促进意义。建筑朝向会使建筑整体获得的太阳辐射热和建筑自身的通风状况存在差异。为了使教学建筑有更好的自然采光条件，很多教学建筑采用坐北朝南的布局方式，避免在夏季受到过大的辐射，同时在冬季获得更长的日照时间，在进行住宅建筑的朝向设计时，应对教学建筑的区位和功能等进行详细调研。了解建筑所处地区的主导风向和日照情况，综合考量并选取最佳的朝向。

此外还应根据建筑所处的气候区域，考虑夏季暖流、冬季寒流的影响程度，调整建筑朝向，注重建筑的通风性设计，其对建筑的节能和人体的舒适度有着十分重要的作用。

3.1.2建筑间距的选择

有研究指出楼体与风向入射角保持在30°~60°的通风效果最佳，科学地调整建筑间的布局和间距，能够避免前排建筑对后排建筑的过分遮挡，在满足光照需求的同时可适当缩小建筑间距，增加建筑密度，提高土地利用率。

同时还应该根据各地纬度区域太阳辐射角度的不同，根据实际情况调整建筑间距，如建筑处在高纬度地区，由于太阳辐射角度大，间距应适当增大，反之则应减小建筑间距，保证建筑在冬至日获得不少于2小时日照时长的良好日照环境。

3.1.3建筑群体布局的选择

建筑群的合理布局能够增大后排建筑受到的风压，增强通风效果，减少室内的异味，在冬季还能获得充足光照，降低建筑内部的热损失，适合学生休息交往，融洽友情，为开展师生活动提供空间条件。目前高校中的布局形式主要以行列式和院落式为主，行列式通过改变建筑的面宽、进深、高度，对建筑群进行错列排布，能够使大部分房间获得良好的通风与日照。院落式利用连廊将两栋或多栋建

2教学建筑能耗损失与问题

根据调查，有80％左右的能耗产生在建筑运营过程

中，其中60％~70％的能耗用于建筑的外围护体系中，因此加强建筑构造的保温隔热性能，可以有效地降低能耗。此外影响能耗的主要因素还有空调开启时间、窗墙比、室内人员数、空调设置温度等。

需要注意的是，在教学建筑设计过程中，由于建筑布局或形态的不合理，容易产生自然采光和通风不足，导致建筑需要增加人工照明、电扇或空调的使用，造成了不必要的能源浪费[2,3]。

3节能工艺在教学建筑中的运用

3.1综合权衡的建筑布局设计3.1.1建筑朝向的选择

在构思整体建筑时，首先必须考虑建筑朝向，不同的

作者简历：王亚晨（1999-），男，本科在读。研究方向：土木工程。

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筑进行连接，形成中心院落空间，更适用于严寒地区抵御风寒，减少冬季建筑的热损失。高校应结合自身环境情况进行合理布局，以达到最佳的节能效果。3.2综合考虑的建筑形态与空间设计3.2.1建筑形态的节能设计

在建筑设计时，往往过分追求建筑造型，从而忽视了节能效果。由于教学建筑对采光通风要求较高，应尽量选择长方形的建筑平面形式，合理控制建筑物所包围的体积与室外大气接触的外表面积的比值，降低体形系数，这样不仅有利于控制建筑与外界环境热交换中产生的能量损失，还可以提升学生在室内的舒适度和学习体验。

同时还应在施工过程中采用不同的工艺，对建筑形态进行优化，如根据使用需要，对建筑形体进行挖减，形成中庭或天井，利于建筑的通风和美观。合理的建筑开口可以增强太阳日照强度，改善通风效果对于提升学生学习效率有着很大的影响。同时还可以运用出挑、倒置、扭转等工艺对建筑节能、功能、造型等多方面进行改善，在美化建筑造型的同时达到最佳的节能效果。3.2.2建筑空间的节能设计

在教学建筑空间设计的过程中，首先要对空间功能进行划分，根据空间使用性质的不同，合理进行布局。例如将普通教室设置在南北朝向，以便于增强通风效果，提升教室内的空气质量，由于卫生间平均停留时间较短、应将卫生间放在东西向最冷的位置，展览空间应放在采光通风的最佳位置。由于教学建筑不仅作为教学空间，同时肩负多种使用任务，针对不同的建筑功能空间，使用的舒适性和要求也不相同，所以应根据要求合理规划建筑空间。

此外，还可以通过设计中庭空间来改善室内环境，在楼体内部设置庭院空间，并采用一些室外公共空间的布置手法和特征，如在教学楼内部设置羽毛球场地，不仅为师生提供了运动场地，同时可以增加学生在课间的娱乐，减轻学生因高强度课程而带来的疲劳感。中庭空间不仅是教学建筑中的交通场所，还可以用于展示、交流、娱乐、宣传等功能，为师生提供了多功能的公共空间，更好地提升了教学空间品质，有利于学生身心的全面发展。3.3建筑构造的节能设计3.3.1墙体节能设计

墙体的能耗占整个围护结构总散热量的27%~30％，对墙体的材料、保温方式进行改造，能够有效地提高太阳能的利用率来降低能耗，是实现建筑节能的主要方式。教学建筑墙体以冬季保温为主要目的，兼顾夏季隔热，有较频繁的使用需求，故选择外保温技术，延长建筑物的寿命，消除冷凝现象，还能有效减少建筑结构的热桥。同时由于各地气候、经济条件和施工水平的差异，还应选择不同的材料。另外可以在墙体外部进行绿化设计，不仅能增强建筑物的美观度，而且有很好的保温隔热作用。3.3.2门窗节能设计

教学建筑对采光的需求极高，难免导致窗口尺寸较大，很容易造成能耗损失，窗户的玻璃可以选择真空或中空双层玻璃，双侧玻璃间形成的空气隔离层能够降低空气的导热系数，增加中空玻璃的传热阻，提高外窗保温性能。

城市建筑

还需有效控制窗墙比，减少不必要的窗口面积，同时优化

门窗材料、提高门窗气密性，增强保温隔热效果。在条件允许的情况下，可使用断热桥型铝合金窗框，同时在门窗框接缝处利用密封条和减压槽提高窗户的气密性。除此之外，还要从门窗本身持久耐用、绿色环保、通风隔音、美观大气、综合成本等方面综合考虑，对门窗进一步优化设计，在满足光照需求的同时，最大限度减少建筑耗能。3.3.3屋面节能设计

屋面是建筑物接受太阳辐射的主要部位，也是造成室内冷热损失的主要路径之一，屋面的热工性能影响着室内舒适度和建筑耗能，教学建筑可通过优化屋面构造改善屋面的热工性能。例如采用倒置式屋面，将防水层放在保温隔热层下面，避免防水层直接受到阳光紫外线的照射，防止防水层因热应力产生温差变形而出现裂纹或裂缝，大大延长了使用年限，节约造价的同时，充分发挥了保温隔热层的节能作用，还可以根据实际情况，选择坡屋面、双层通风屋面、蓄水屋面、外保温屋面等改善通风隔热问题，提高屋面的节能效果。3.3.4地面节能设计

地面也是建筑中直接承受荷载的部分。由于教学建筑中流动人员较多，地面需要有一定的坚固性、防火性，以应对日常的摩擦、冲洗。但是地面的保温往往在设计中遭到忽视，导致地表易结露或产生冻脚现象，提高地面的热工性能，对学生的舒适度会有很大的改善。所以地面保温是节能设计中不可忽视的一部分。3.3.5建筑遮阳节能设计

进行教学建筑节能设计时，利用建筑遮阳设施，调节太阳光线照入室内的程度，为教学提供充足、均匀的光照。最直接的方法是在室内设置百叶窗或者垂直窗帘等活动式遮阳工具，不仅价格相对便宜，教师和学生还可以根据使用需求进行自由调节。也可以根据校园经济条件，增设更加智能的现代遮阳工具，如智能窗帘、可调节色系的遮挡布、智能升降板等。通过智能程序增强遮阳流程的一体化，在人力的同时，能够全方面地调节室内光环境。

4结语

高校应结合实际，综合分析教学建筑的能耗损失情况，在建筑布局设计、建筑形态与空间设计、建筑构造设计的过程中，充分运用节能理念。在进行教学建筑节能建设的同时，保障良好的采光通风和舒适的室内温度，为学生的全面发展提供物质基础,在保证建筑实用性的前提下实现建筑节能。

参考文献

[1] 苗馨馨．酒泉高校教学建筑节能设计策略研究[D]．兰州

理工大学，2018．

[2] 李相超，姜伟，褚忠伟．浅谈倒置式屋面实际应用中的优

缺点[J]．建材与装饰，2018（08）：1．

[3] 陈鹏．重庆高校教学建筑节能设计策略研究[D]．重庆大

学，2016．

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