試析建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

石京太

(陜西省麟游縣村鎮(zhèn)建設(shè)管理站，陜西 麟游 721500)

近些年，隨著現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)高度、籌劃面積、空間體系的逐步擴(kuò)大，相應(yīng)的能源消耗在城市總體消耗中的比重也隨之增加，為充分滿足當(dāng)代人群、消費(fèi)者的多元化需求，建筑工程項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)越發(fā)注重環(huán)保、節(jié)能問題。對(duì)此，實(shí)際建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，其主要是針對(duì)建筑實(shí)體結(jié)構(gòu)的布局、位置、環(huán)境、朝向、功能等多個(gè)方面分別進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，或是應(yīng)用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)，以此增強(qiáng)建筑自身的保溫性、隔熱性、密閉性，并降低、減少不必要的能源浪費(fèi)與消耗。本文針對(duì)建筑項(xiàng)目的節(jié)能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，具體闡述了多項(xiàng)內(nèi)容及方法。

1 建筑實(shí)體結(jié)構(gòu)的調(diào)整、優(yōu)化

1)建筑表面積系數(shù)的調(diào)整、控制:建筑項(xiàng)目的節(jié)能設(shè)計(jì)，可通過調(diào)整、控制建筑的表面積系數(shù)來獲取更長、更多的日照輻射，以降低建筑內(nèi)部熱量消耗、電能消耗。對(duì)此，應(yīng)盡量減小建筑的表面積系數(shù)，并設(shè)計(jì)成長方形的體系結(jié)構(gòu)，將實(shí)體結(jié)構(gòu)的長軸朝向東西方向。

2)對(duì)于外圍結(jié)構(gòu)能量損失的控制:實(shí)體建筑的外圍結(jié)構(gòu)主要包括門、窗、屋頂、外墻，在實(shí)際進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，可通過直接應(yīng)用經(jīng)濟(jì)、高效的節(jié)能材料，以增設(shè)“隔斷層”的方式來提高、增強(qiáng)建筑外圍結(jié)構(gòu)的密閉性、保溫隔熱性。對(duì)此，實(shí)體建筑的門、窗設(shè)計(jì)，可直接選用目前國內(nèi)建材市場(chǎng)上已批量生產(chǎn)、銷售的鋁木復(fù)合型材、UPVC塑料型材、鋁合金斷熱型材、鋼塑整體擠出型材等節(jié)能產(chǎn)品;建筑外墻的設(shè)計(jì)，可采用復(fù)合型墻體結(jié)構(gòu)，其主要是通過有機(jī)融合鋼筋混凝土、保溫隔熱材料、塊體材料，并將其作為整個(gè)建筑的承重結(jié)構(gòu)，或是直接在框架結(jié)構(gòu)中摻加、引用薄壁保溫隔熱材料，以此達(dá)到節(jié)能效果;建筑屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)，主要是考慮頂面結(jié)構(gòu)的保溫性能，在防水層的下方增設(shè)一道保溫隔熱層，可通過選擇、使用導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較小的輕質(zhì)材料，或應(yīng)用通風(fēng)技術(shù)、太陽能集熱技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3)建筑形體系數(shù)的調(diào)整、優(yōu)化:建筑物的形體系數(shù)主要是指實(shí)體結(jié)構(gòu)外露于大氣環(huán)境的表面積與體積之間的比值，從節(jié)能角度來看，表面積越小，相應(yīng)的建筑外圍結(jié)構(gòu)的熱量損失也就越小。對(duì)此，建筑形體系數(shù)的調(diào)整，應(yīng)建立在能夠滿足項(xiàng)目美觀、樣式、創(chuàng)造性等多方面的要求，倘若一味的縮小形體系數(shù)，將導(dǎo)致實(shí)體建筑平面布置的困難。因此，建筑項(xiàng)目的形體設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量減少不必要的外部凹凸結(jié)構(gòu)、整體形式簡(jiǎn)單化，并綜合考慮項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件、氣候特點(diǎn)、輻射強(qiáng)度等實(shí)際情況，可分別通過減少外圍立面數(shù)量;減小建筑實(shí)體的面寬、加大進(jìn)深;增加設(shè)計(jì)層高、層數(shù)等方式來控制建筑的形體系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)整體上的節(jié)能。

4)實(shí)體建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì):對(duì)于實(shí)體建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì)，不僅需要充分考慮到建筑各個(gè)組成部分的功能要求，同時(shí)也涵蓋了門窗、外墻體、屋頂、樓板等具體結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)，由此才能同時(shí)滿足百姓、業(yè)主對(duì)建筑內(nèi)部空間環(huán)境的舒適度要求、節(jié)能要求。對(duì)此，建筑屋頂?shù)膬?nèi)庭設(shè)計(jì)采用由雙層玻璃組建而成的采光頂，以此抵御、降低其周邊自然環(huán)境對(duì)建筑頂層室內(nèi)空間的影響;對(duì)于吊頂設(shè)計(jì)，可充分利用物理、光學(xué)原理，將其設(shè)計(jì)成折線形，通過折射、反射建筑外部的光線、光源，來降低空間照明的能耗;對(duì)于樓層板的設(shè)計(jì)，可將整個(gè)建筑的循環(huán)水管設(shè)置在樓板處的裝修空間內(nèi)，充分利用日常生活中的冷、熱水供應(yīng)來降低、提高室內(nèi)溫度。

2 建筑外圍結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計(jì)與節(jié)能措施

1)建筑頂層屋面的保溫隔熱設(shè)計(jì):對(duì)于建筑頂層屋面的設(shè)計(jì)，若要進(jìn)一步提高其保溫、隔熱性能，可直接選擇使用蓄熱系數(shù)較大、導(dǎo)熱系數(shù)小的建筑材料，考慮到頂層屋面的荷載，不宜選用密度較大的材料。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮項(xiàng)目的熱工要求與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理確定保溫隔熱層的厚度、排列順序，也可將憎水性材料設(shè)置在防水層上方。另外，也可將建筑的屋頂設(shè)計(jì)成坡狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)選用珍珠巖保溫芯板、噴涂泡沫等新型節(jié)能建材，并將頂層屋面的裝飾面層設(shè)定為非金屬淺暗色，可有效反射65%左右的日照輻射，大幅降低了建筑能耗。

2)建筑墻體的保溫隔熱設(shè)計(jì):對(duì)于建筑墻體的節(jié)能設(shè)計(jì)，目前較為常用的技術(shù)措施有兩種，即外墻外保溫技術(shù)、外墻內(nèi)保溫技術(shù)，兩種方法都有著各自的優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)，但總體而言主要是利用保溫、隔熱性能較強(qiáng)的材料，依附于建筑墻體的內(nèi)外，對(duì)于后期使用期間的養(yǎng)護(hù)、維修均有著一定的要求。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮抗風(fēng)壓、溫濕性變化、水密性等多方面要求，盡量減少施工縫、避免墻體裂縫，并針對(duì)穿墻套管、邊角處、門窗洞口等結(jié)構(gòu)部位，分別采取相應(yīng)的密封措施，以此降低能耗、減少室內(nèi)空間的熱量流失。

3)建筑外窗的節(jié)能設(shè)計(jì):就實(shí)體建筑的外圍結(jié)構(gòu)而言，外窗的材質(zhì)、厚度、面積等多個(gè)方面，均會(huì)影響到室內(nèi)照明、采暖、空調(diào)系統(tǒng)的能耗。對(duì)此，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于窗口面積的確定，應(yīng)綜合考慮建筑項(xiàng)目的地理位置、室內(nèi)采光要求、四季日照率以及窗口材料、遮擋措施等實(shí)際情況，通過先行確認(rèn)外窗結(jié)構(gòu)的失熱、得熱效果，再具體權(quán)衡窗口面積的大小。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)我國有關(guān)的住宅節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，將南向的窗、墻面積比控制在0.35以內(nèi);北向窗、墻之間的面積比應(yīng)控制在0.25以內(nèi);西向、東向的窗墻面積比則需要設(shè)定在0.30以內(nèi)。值得注意的是，對(duì)于一些冬季日照率較高的城市、地區(qū)，建筑外窗的設(shè)計(jì)，不僅可以將其三層以上、南向的窗口面積適當(dāng)擴(kuò)大，同時(shí)可直接采用節(jié)能窗設(shè)計(jì)，由此才能獲得更多的日照輻射，以此減少室內(nèi)空間的采暖、照明能耗。此外，作為一種能夠有效控制日照輻射的方法、措施，可通過在建筑的室內(nèi)空間增設(shè)遮陽系統(tǒng)來達(dá)到節(jié)能作用，其主要是利用遮陽百葉板、窗簾、保溫蓋板等構(gòu)造設(shè)施，阻隔外窗口處的日照光線，并可以針對(duì)不同的季節(jié)、時(shí)段作出靈活調(diào)整，但卻與建筑的室內(nèi)通風(fēng)存在一定的矛盾，從而就需要在窗口、幕墻的遮陽設(shè)計(jì)中加以權(quán)衡。

3 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的技術(shù)措施

3.1 建材的選擇

對(duì)于建材的選擇，從工程設(shè)計(jì)的角度來考慮，可通過直接選用國內(nèi)建材市場(chǎng)上可供挑選、購買的新型節(jié)能材料，而綜合考慮建筑項(xiàng)目的節(jié)能、環(huán)保問題的話，可進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)建筑垃圾的回收、使用，其主要是針對(duì)已拆除或正處于施工建設(shè)中的廢棄粗料、磚石瓦塊、混凝土料進(jìn)行仔細(xì)篩選，結(jié)合自身施工的實(shí)際需求，有針對(duì)性的加以選擇。除此之外，也可利用有關(guān)的節(jié)能技術(shù)與工藝來進(jìn)行施工，例如:加氣混凝土砌塊、低輻射膜玻璃、混凝土空心砌塊、中空玻璃等。

3.2 推廣應(yīng)用太陽能技術(shù)

作為一種綠色、環(huán)保、節(jié)能的新型技術(shù)，太陽能技術(shù)在我國建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用可追溯到20世紀(jì)70年代，而隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)、科技的飛速發(fā)展，太陽能技術(shù)已演化出多種形式，根據(jù)實(shí)際需求與建筑結(jié)構(gòu)的不同，可靈活應(yīng)用相應(yīng)的吸收式制冷技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)、熱水器技術(shù)。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，可針對(duì)屋頂、電氣系統(tǒng)等多種組成結(jié)構(gòu)，通過有機(jī)結(jié)合多元化的太陽能技術(shù)與建筑屋頂、電氣系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，直接為建筑的室內(nèi)空間提供熱水、輸送涼風(fēng)并實(shí)現(xiàn)采暖、用電等使用功能，可大幅降低建筑整體的用能消耗，而這也是我國宏觀調(diào)控、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的必然選擇與方向。

3.3 建筑室內(nèi)功能系統(tǒng)的節(jié)能改造

1)建筑電氣設(shè)備的選擇。

室內(nèi)電氣系統(tǒng)的能源消耗在建筑整體能耗中占有絕對(duì)比例。對(duì)此，在實(shí)際的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目整體的功能要求，盡可能的選擇配備變頻裝置的電氣設(shè)備，由此可以靈活調(diào)整、有效控制電氣系統(tǒng)的電壓、電能，以此減少、降低不必要的電能消耗。

2)新型節(jié)能照明設(shè)施的應(yīng)用。

在建筑內(nèi)部的整個(gè)電氣系統(tǒng)中，照明設(shè)施所消耗的電能占有很大部分比例。對(duì)此，可通過推廣使用專用的節(jié)能燈具與光、聲控自熄開關(guān)來降低、減少不必要的能耗及損失，相較于以往傳統(tǒng)的白熾燈，新型節(jié)能燈具不僅有著5倍以上的使用壽命、3.5倍以上的光效，同時(shí)也可節(jié)省80%的電能消耗。

3)空調(diào)系統(tǒng)。

對(duì)于建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與改造，可直接選用能效系數(shù)、能效比相對(duì)較高的節(jié)能空調(diào)器，同時(shí)將其設(shè)置在背光區(qū)域，并保證進(jìn)風(fēng)口附近不留有任何雜物、障礙物，以此提高空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少電能浪費(fèi)、熱量流失。另外，也可通過有機(jī)結(jié)合建筑的外圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來間接降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，節(jié)約建筑的電能消耗。

4)室內(nèi)照度、光度的優(yōu)化調(diào)整。

為更好的利用建筑外窗處的自然光源，在實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可將建筑室內(nèi)的墻面、窗臺(tái)、走廊地面、頂棚的裝飾面設(shè)計(jì)成淺色調(diào)，同時(shí)利用木質(zhì)造型、深色石材來勾勒線條，從而能夠有效反射、折射窗口處的日照光線，以此減少照明系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間及要求，達(dá)到節(jié)能的目的。

5)提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。

建筑供電系統(tǒng)的運(yùn)行，直接關(guān)系著室內(nèi)空調(diào)、照明等多種功能、設(shè)備的使用，而這也是建筑能耗的重要組成部分。對(duì)此，應(yīng)在供配電系統(tǒng)中加裝無功補(bǔ)償裝置，不僅能夠直接提高整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)、運(yùn)行效率，同時(shí)也可將線路上的電壓、電流控制在合理范圍以內(nèi)，以此減少不必要的浪費(fèi)、損失。需要注意的是，無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用會(huì)降低供配電系統(tǒng)的運(yùn)行電流，由此即可以適當(dāng)減小電力線路導(dǎo)線的截面面積或電器容量。

4 結(jié)語

我國在大力發(fā)展科技、經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，也在不斷消耗著不可再生資源，而隨著國民知識(shí)水平的逐步提高，低碳經(jīng)濟(jì)必然會(huì)成為我國宏觀調(diào)控、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的核心目標(biāo)。對(duì)此，建筑項(xiàng)目的節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅能夠有效提高建筑產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也可更好的滿足現(xiàn)代人群的多樣化需求，有關(guān)的設(shè)計(jì)、技術(shù)人員應(yīng)給予足夠的重視，更多的去學(xué)習(xí)、研發(fā)新的節(jié)能技術(shù)，以促進(jìn)建筑項(xiàng)目的長期發(fā)展。

［1］范亞明，李興友，付祥釗.建筑節(jié)能途徑和實(shí)施措施綜述［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(5):36-38.

［2］續(xù)振艷，郭漢丁，任邵明.我國建筑節(jié)能實(shí)踐過程與改進(jìn)措施［J］.建筑節(jié)能，2008(8):70-71.

［3］竇 媛，郭漢丁，葛繼紅，等.國內(nèi)外建筑節(jié)能實(shí)施過程管理實(shí)踐研究分析［J］.建筑節(jié)能，2009(11):39-40.

［4］唐慶君，王 松.建筑低碳節(jié)能設(shè)計(jì)的意義和措施——以航天某所科研樓設(shè)計(jì)為例［J］.建筑節(jié)能，2012(1):16-19.

［5］黃志玉，李文杰，佘渝娟.城市住宅建筑節(jié)能措施影響因素分析——基于重慶市的調(diào)查［J］.建筑經(jīng)濟(jì)，2011(7):23-24.

［6］王 慧.關(guān)于建筑節(jié)能的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)的幾點(diǎn)思考［J］.商情(教育經(jīng)濟(jì)研究)，2008(5):43-44.

［7］曾寧燕，汪 恒，時(shí) 紅，等.關(guān)于“低碳”節(jié)能節(jié)地建筑設(shè)計(jì)的幾個(gè)理念和做法:以百度大廈設(shè)計(jì)為例［J］.建筑創(chuàng)作，2010(3):20-21.

［8］陳琦琛.在杭州西溪濕地綜合館設(shè)計(jì)競(jìng)賽中“低碳與節(jié)能”技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.建筑節(jié)能，2010(10):37-38.