摘要：世界范围内，传统三大能源煤炭、石油、天然气日趋枯竭，而我国能源问题更加严重，表现在能源结构不合理，仍以煤炭为主，约占75%，每年耗煤量超过13亿吨；能源终端利用率比发达国家低约10%，特别是建筑总能耗达到了能源消耗量的45%，绝大部分都属于高能耗建筑，庞大的建筑能耗，已成为国民经济发展的巨大负担。本文根据我公司多年节能设计经验，分析了前线保障点从整体到局部的节能设计理念，并提出两条了今后的改进方向。
关键词：保障点 建筑 节能设计
中图分类号：TE08 文献标识码： A
1.总图规划的节能设计
1.1 选址及环境
油区地处寒冷地区，前线保障点的选址与油田站场的位置及周边环境密切相关，其站址通常选择在靠近油区、向阳、背风、系统配套可依托的场地，场址选择还会受到环境等多种因素的制约。在站址确定后，首先要研究其微气候特征，通过合理的外部环境设计，改善既有的微气候环境，创造建筑节能的有利环境，常用的主要方法有：①在建筑周围布置树木、植被，既能有效地遮挡风沙、净化空气，还能遮阳、降噪；②创造人工自然环境，如在建筑附近设置水面，利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等作用。
建筑物的朝向对太阳辐射得热量和空气渗透耗热量都有影响，所以选择合理的建筑朝向是节能建筑在总平面布置中首先要考虑的问题。在其他条件相同的情况下，东西向建筑的传热耗热量要比南北向的高5%左右，建筑物的主立面朝向冬季主导风向，就会使空气渗透量增加。因此，建筑物主立面朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间宜避开冬季主导风向。影响建筑朝向的因素还有很多，如地理纬度、地段环境、局部气候特征等，通常油区最佳朝向范围宜为南偏东30度到南偏西30度之间。
在保障点总平面布置中，如图1，主要建筑物――综合楼的朝向综合考虑了现场情况，将居住部分布置在最佳朝向范围内，尽量避免东西向，这样可以满足在冬季获得足够的日照，夏季能利用自然通风，从而达到节能的目的。建筑物朝向选择应综合考虑以下因素：
1）冬季应有适量的阳光射入室内；
2）炎热季节应避免阳光射入居室和建筑外墙；
3）考虑冬季和夏季的主导风向，夏季应组织良好通风，冬季避免冷风吹袭；
4）充分利用地形节约用地。
图1 总平面布置图
1.3 总图布置与节能
总图布置的单体形式对节能起到了重要作用。在总平面规划中，如图1，我们将综合楼设计成“L”型的半围合空间，可以将背面布置在冬季的主导风向，正面可以有效获得采光和日照；半围合空间没有完全封闭，有利于夏季组织自然通风。
2.建筑单体的节能设计
2.1建筑平面的节能设计
2.1.1建筑长度与节能
2.1.3建筑平面布局与节能
建筑平面布局不仅对建筑功能的合理使用及提高室内热舒适度有着决定性的影响，对于建筑节能亦有很大作用。由于人们对不同房间的使用要求及在其中的活动状况各不相同，因此，对不同房间室内热环境的需求也各异。在小规模的保障点设计中，根据办公、住宿、活动、就餐区等有不同的热环境需求，将住宿和办公这两种热环境质量要求高的房间相对集中布置，设置于日照充沛的区域；对热环境要求次高的活动区作为过渡；将餐厨、主副食库等对热环境要求不高的集中布置在平面的东侧。这样做既有利于采暖设计对不同区域的分级控制，又可使对热环境质量要求较高的房间最大限度的利用太阳辐射，减少供热能耗，实现节能。
图2 热环境区域图
2.2 建筑体型设计与节能
从节能的角度讲，建筑节能设计应基于以下原理：应使南墙面吸收的辐射热量为最大， 且尽可能地大于其向外散失的热量，以将这部分热量用于补偿建筑的热净负荷。建筑体型对节能的影响，主要有以下因素：
2.2.1控制体型系数
表1 建筑体型系数一览表
2.2.2最低耗能体型
所谓最低耗能体型，是指建筑的各方面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型。一般来讲，当各面的平均有效传热系数不同时， 传热系数相对较小面、且具有较大面积的体型是最佳体型； 而当各面的平均传热系数相同时，体型系数最小的体型是最佳体型，从表1的建筑体型系数计算表可以看出，规模越大（建筑面积大）的保障点建筑能耗越小。
2.2.3控制表面面积系数
2.2.4控制长宽比
对正南朝向来说，一般是长宽比愈大得热也愈多。随着朝向的变化，其得热量会逐渐减少。当偏角达到67°时，各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。而当偏角为90°时，则长宽比越大，得热越少。
表2 保障点建筑长宽比
从上表可以看出，保障点（100人的保障点除外）偏角0?的长宽比大于90?的，因此，在总平面摆放时，重点控制好偏角，主要房间正南向布置为宜。
3.建筑维护结构的节能设计
建筑物的能耗是由其围护结构的冷风渗透和热传导两方面造成的。建筑的围护结构主要指墙体、屋面、窗户（玻璃幕墙）、外遮阳设施等。房屋内外的热流方向在冬季和夏季截然不同，但都要求外围护结构具有绝热的性能，使流出或流入的热量减少。为了降低建筑能耗，在减少建筑物冬季空气渗透耗热量和夏季空气渗透得热量的前提下，尽量利用太阳辐射得热和建筑物内部得热。建筑的围护结构直接影响民用建筑的能耗，据调查，围护结构的耗热量占建筑采暖热耗的1/3以上。因此，对于建筑物来说，节能的主要途径是：应从墙、门、窗、顶等围护结构着手，通过对围护结构的节能设计，减少其能量散失，更好地满足保温、隔热、采光、通风等各种需求。
3.1外墙的节能
墙体是建筑的主体部分，是建筑室内外热交换的主要介质，如果建筑节能了50%，其中大约25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。节能外墙与普通外墙比较，室内温度可相差4～10度，因此，墙体的节能设计是不容忽视的。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外，还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料。保障点外墙设计成复合保温墙体，即保温材料与粘土多孔砖结合，施工工艺采用墙体外保温做法，使保温材料连续，有效阻止混凝土梁、柱的热桥作用，产生“断桥”效果，达到预期的节能降耗。如表3所示，通过节能计算，采用复合保温墙体，使各类型保障点外墙平均传热系数控制在0.45以下，从而有效提高了墙体的节能效果。
表3 保障点建筑外墙平均热工参数计算
3.2 屋面的节能
表4 保障点建筑屋面平均热工参数计算
3.3 窗的节能
门、窗是薄壁的轻质构体，由玻璃、型材组成，是耗热的薄弱环节，相对墙体而言，门、窗的保温隔热性能很差，大量的热量通过窗户双向流动。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物夏季降温及冬季保温能耗的50%以上，所以改善其绝热性能是节能的重点。门窗缝隙是冷风渗透的主要通道，为了减少能耗，可选用气密窗、中空玻璃、塑钢门窗、密闭保温性能好的防盗门来达到节能效果。
3.3.1窗墙比、 玻璃层数及朝向
鉴于提高门、窗的热工性能成本高，在围护结构的节能设计中不能单纯依靠提高门、窗的热工性能指标，还必须区别不同朝向控制窗、墙的比例，更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，协调好外观美化和节能之间的关系。
有资料表明：南向窗户的窗墙比增加时，单层窗节能率下降，而双层钢窗却上升。这说明南向双层窗的辐射得热量大于窗的热耗，使南向窗成为得热构件。东向和北向的单层窗节能率随窗墙比增加而下降，而双层窗也随窗墙比的增加而略有增加。同时还应考虑，窗户成为得热或耗热构件， 还与建筑所在地区气候有关。例如在长春，既使采用双层窗也依然是耗热构件。
进行窗的设计，应根据地区的不同，选择层数不同的窗户构件，使其在本地区尽可能成为得热构件。在窗墙比的选择上，应区别不同的朝向。对南向窗户，在选择合适层数及采取有效措施以减少热耗的前提下，可适当增加窗户面积，充分利用太阳辐射热；而对其他朝向的窗户，应在满足居室采光环境质量要求的条件下，适当减少开窗面积以降低热耗。
表5 保障点建筑窗墙比一览表 从表5中可以看出，保障点东向、西向、北向的窗墙比低于南向，并且，都控制在限值范围之内，通过采用塑钢双层窗和选择气密性等级高的门窗，使其传热系数仅为1.9，有效的实现的门窗的节能。
3.3.2附加物对窗节能效果的影响
保温窗帘和保温板对减少夜间窗的热耗起着重要的作用。虽然窗帘不属于建筑设计内容，但建设单位在配置时，宜选用保温窗帘达到更好的节能效果。
阳台在冬季对窗接受太阳辐射有一定的遮挡， 遮挡的程度取决于阳台的挑出长度和朝向。南向阳台挑出长度大于 0.5m之后，节能率是下降的，而东向阳台的挑出长度则对节能率影响不大。在保障点设计中，采取设置上人屋面的方式，解决楼层居住人员的户外需求和晾晒功能，不设置阳台，以避免对南向窗户的遮挡。
4.节能设计体会
4.1屋面节能措施
屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分，节能措施的根本就是增加屋面的热阻，近年来主要节能措施有：①采用坡屋顶；②加强屋面保温；③根据需要；设置保温隔热屋面（架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面等）。 在此三种里面我们通常采用第二种措施，较少采用第三种措施，应该说，忽视了第一种措施，下面简单就第一种措施进一步分析：
在城市建设和居住小区开发中，坡面屋顶应用较多。运用各种不同色彩、不同坡度的屋顶形成了建筑风格多样化，一方面，不仅满足了人们不断提高的审美情趣需求，另一方面，坡面屋顶有良好的保温隔热性能，又能避免因温度变化过大，导致屋面结构产生较大变形引起的顶层墙体开裂，提高了建筑物的抗震能力，从而保证了墙身的整体性。据调查，坡屋顶与平屋顶的顶层房间，室内温度可相差5℃左右。这就表明在室内热环境相同时，坡屋顶建筑的使用能耗比平屋顶节省。因而，单从建筑节能的角度看，应提倡采用坡面屋顶，但可以进行经济分析后确定。
4.2其他节能措施
4.2.1温度阻尼区的设置
为了保证主要使用房间（或热环境质量要求较高的分区）的室内热环境，可在该热环境区与温度很低的室外空间之间，结合使用情况设置各式各样的温度阻尼区，这些阻尼区就象是一道“热闸”，不但可使房间外墙的传热损失减少40%～50%，而且大大减少了房间的冷风渗透，从而减少了建筑的渗透热损失。设于南向的温度阻尼区可当作附加日光间来使用，是冬季减少耗热的一个有效措施。
4.2.2建筑物围护结构细部的节能
1）热桥部位采取可靠的保温与“断桥”措施；
2）出挑构件及附墙部件，如与室外接触的楼板有挑板阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；
3）门框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵。
这些节能措施，在今后的工作中视工程需要而进行设计。总之，节能工作是一项具体而庞大的工作，需要全社会共同关注，共同努力。通过保障点的节能设计，使我们对节能的探索更进了一步，对油气田每年建设较大数量的保障点，在有效降低能耗和提高室内热环境方面起到了重要作用，也为今后节能设计积累了经验。
