淺談我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析

馬征西

摘 要：在自上世紀(jì)70年代末開(kāi)始的全世界人口激增、全球工業(yè)不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步提高和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，能源短缺的情況已不容忽視，而作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的建筑業(yè)同樣面臨著新一輪的挑戰(zhàn)，建筑節(jié)能已成為建筑設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；新材料；新能源；可持續(xù)發(fā)展

1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

建筑節(jié)能是指在建筑物的規(guī)劃設(shè)計(jì)、新建、改造和使用過(guò)程中，執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)能型的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷劑熱系統(tǒng)效率，加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，利用可再生能源，在保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少供熱、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應(yīng)的能耗。

目前，我國(guó)建筑在我國(guó)的能耗中占社會(huì)總能耗的三分之一，如果建筑都采用節(jié)能措施，對(duì)能源的緊缺就可以起到有效的緩解，據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果新建建筑嚴(yán)格執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，逐步推行既有建筑的改造，到2020年，我國(guó)每年預(yù)計(jì)可以節(jié)約電4200億度，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.6億噸，減少二氧化碳等溫室氣體排放8.46億噸，可見(jiàn)建筑節(jié)能的意義非常重大，是非常必要的。

2 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。建筑節(jié)能不是建筑某一個(gè)方面的節(jié)能，而是在設(shè)計(jì)中要綜合考慮建筑整體的節(jié)能，不但包括建筑材料的節(jié)能，還包括施工過(guò)程的節(jié)能以及建筑整體性能的節(jié)能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮建筑所在地的具體情況，如地理位置、地形、地貌、氣候、天氣、陽(yáng)光、布局朝向以及建筑自身的樓高、層高、材料等，使建筑的外圍維護(hù)構(gòu)件保溫隔熱性能能夠充分發(fā)揮出來(lái)，還要對(duì)建筑進(jìn)行必要的綠化措施和園林經(jīng)管建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能措施的綜合利用，使建筑的日常使用能夠最大限度的減少能量的消耗，達(dá)到建筑節(jié)能的期待效果。

在國(guó)家建筑節(jié)能規(guī)范中，明確規(guī)定了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則，即與氣候相適應(yīng)的原則、整體性原則、綜合性原則、性能性原則，同時(shí)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法中還提出了以下幾個(gè)問(wèn)題，即通風(fēng)換氣與建筑朝向、體形系數(shù)、窗墻面積比、外窗及陽(yáng)臺(tái)門(mén)氣密性指標(biāo)圍護(hù)結(jié)構(gòu)個(gè)部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、節(jié)能綜合指標(biāo)等。所以筆者認(rèn)為，要達(dá)到建筑節(jié)能的目的應(yīng)該考慮如下方面。

2.1 建筑整體和外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑整體和外部環(huán)境設(shè)計(jì)是在分析建筑周?chē)鷼夂颦h(huán)境條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)選址、規(guī)劃、外部環(huán)境和體型朝向等設(shè)計(jì)，使建筑獲得一個(gè)良好的外部微氣候環(huán)境，達(dá)到節(jié)能的目的。

首先，選址要盡量符合自然的發(fā)展規(guī)律，盡可能利用天然的環(huán)境創(chuàng)造適宜人類(lèi)生活的環(huán)境。比如選址在避風(fēng)和向陽(yáng)的地方，使建筑能夠充分利用冬日的陽(yáng)光和夏天的蔭涼，同時(shí)建筑自身對(duì)于周?chē)呀?jīng)存在的植被、動(dòng)物、土壤等的危害要達(dá)到最小化。其次，建筑物的朝向與節(jié)能也有很大關(guān)系，南北朝向建筑物的耗能是最低的，在中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中就明確規(guī)定：建筑物朝向宜采用南北或接近南北向，主要房間宜避開(kāi)冬季主導(dǎo)風(fēng)向。為了達(dá)到節(jié)能的目的，若其他條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能的首選長(zhǎng)方形，朝向朝南，盡量避免東西方向。同樣，建筑適當(dāng)間距可使建筑物得到極佳日照質(zhì)量以及相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的日照，非常有利于建筑節(jié)能。但在設(shè)計(jì)中要處理好節(jié)約土地資源和建筑間距的關(guān)系，所以在平面設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須將建筑物合理布置，達(dá)到較小間距和良好日照的最好組合。如濟(jì)南的太陽(yáng)樹(shù)國(guó)際公寓采用了一系列的節(jié)能科技措施及歐洲成熟的建筑技術(shù)，建造“恒溫恒濕”高舒適度低能耗的新型生態(tài)高科技公寓。該建筑項(xiàng)目以小高層板樓為主，其規(guī)劃設(shè)計(jì)充分考慮基地自然地形和周邊整體自然環(huán)境，營(yíng)造出一個(gè)現(xiàn)代時(shí)尚和生態(tài)科技相結(jié)合的高尚住區(qū)。

2.2 建筑物墻體的節(jié)能設(shè)計(jì)

為建立適合資源節(jié)約和環(huán)保的經(jīng)濟(jì)模式發(fā)展的良好基礎(chǔ)，我國(guó)實(shí)施了一系列能極大推動(dòng)建筑墻體節(jié)能和建筑墻體節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境政策。早在2005年國(guó)家就強(qiáng)制規(guī)定，必須通過(guò)改善建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱性能，提高供暖、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備、系統(tǒng)的能效比等措施，在保證相同的室內(nèi)熱環(huán)境舒適參數(shù)條件下，全面有效的大幅降低建筑能耗。墻體是建筑物的主體結(jié)構(gòu)，墻體的節(jié)能直接關(guān)系到建筑的整體能耗，而外墻體的保溫節(jié)能是建筑節(jié)能的重點(diǎn)。所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮其保溫設(shè)計(jì)問(wèn)題，外墻體保溫技術(shù)又分為外保溫、內(nèi)保溫和自保溫三種，在實(shí)際的外墻保溫工程中，面層開(kāi)裂問(wèn)題較為嚴(yán)重，成為較多的建筑通病之一，防裂是墻體保溫體系要解決的關(guān)鍵技術(shù)。外墻外保溫是將保溫隔熱材料置于外墻外側(cè)，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)墻體受到保護(hù)，但在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮采用合適的保溫材料和合理的構(gòu)造措施，因?yàn)橐坏w保溫層保護(hù)層開(kāi)裂，墻體保溫性能將發(fā)生很大改變，非但滿足不了設(shè)計(jì)的節(jié)能要求，甚至危及墻體安全。

2.3 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中充分利用太陽(yáng)能

目前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中新能源的利用已提到議事日程，而太陽(yáng)能的利用就是其中非常重要的一項(xiàng)。我國(guó)具有豐富的太陽(yáng)能資源，太陽(yáng)能以其清潔、儲(chǔ)量巨大、成本低、無(wú)地域限制和能源質(zhì)量高等眾多優(yōu)點(diǎn)成為可再生能源利用的首選資源，在現(xiàn)代節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中加強(qiáng)太陽(yáng)能的利用是實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。太陽(yáng)能可以為建筑供暖、供熱水、供電，甚至能夠提供建筑物全部的能量。所以，太陽(yáng)能與建筑結(jié)合有著極大的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。比如太陽(yáng)能熱水器，是利用集熱器吸收陽(yáng)光，并將光能轉(zhuǎn)化為熱能，再通過(guò)熱水儲(chǔ)備裝置將熱水儲(chǔ)備起來(lái)。而要使太陽(yáng)能熱水器真正與建筑有機(jī)結(jié)合在一起，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮把它作為建筑的一個(gè)組成部分，使其與建筑達(dá)成完美統(tǒng)一。如世界第一高樓著名的迪拜塔，沒(méi)有廢水，沒(méi)有排放物，不需要外部能量，采用了一個(gè)尖頂形狀的建筑利用置于樓頂?shù)?24個(gè)日光反射裝置，將陽(yáng)光聚焦于中央接收器。塔內(nèi)還有咖啡廳和觀景臺(tái)，全部是由大樓自身產(chǎn)生的太陽(yáng)能供電。除此之外，剩余電量還提供給附近的迪拜扎比爾公園。

2.4 建筑節(jié)能中自然通風(fēng)的運(yùn)用

利用自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境改善和建筑節(jié)能降耗是當(dāng)今建筑普遍采取的一項(xiàng)改革建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的技術(shù)。在國(guó)外，自然通風(fēng)技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多地運(yùn)用到建筑節(jié)能工作中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲地區(qū)利用自然通風(fēng)，每年可減少約三成的建筑能耗。因此建筑在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)當(dāng)充分考慮自然通風(fēng)環(huán)節(jié)，尤其是新民居設(shè)計(jì)，不僅要關(guān)注自然通風(fēng)技術(shù)，更要把這一傳統(tǒng)技術(shù)與當(dāng)?shù)氐乩須夂蛱卣骱蜌夂蛞蛩氐冉Y(jié)合起來(lái)，提出多層次的、全面的和適宜的建筑技術(shù)，體現(xiàn)出“氣候決定建筑”的設(shè)計(jì)理念。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮幾個(gè)方面的問(wèn)題：首先要考慮建筑體型與建筑群布局的設(shè)計(jì)。第二要注重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開(kāi)口設(shè)計(jì)。第三“穿堂風(fēng)”是自然通風(fēng)中效果最好的方式，所以要講究“穿堂風(fēng)”的組織。第四在建筑設(shè)計(jì)中形成豎井空間，以加速氣流流動(dòng)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。第五要重視屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)。第六盡可能選用雙層玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。如北京朝林酒店的設(shè)計(jì)是采用分散式新風(fēng)系統(tǒng)，將過(guò)去集中的送風(fēng)口分散開(kāi)，使室外空氣從房間下部各方位緩慢流入室內(nèi)，舊空氣從上部溢出，整個(gè)室內(nèi)充滿了由新鮮空氣形成的“新風(fēng)湖”。在采用這種新風(fēng)系統(tǒng)的房間中，分散式新風(fēng)系統(tǒng)能夠?qū)⑼獠凯h(huán)境的變化直接傳達(dá)到室內(nèi)使工作者能直接呼吸到室外的新鮮空氣，滿足了人們對(duì)自然界感知的心理需求。諸如此類(lèi)的設(shè)計(jì)都是值得設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)和借鑒的。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，建筑節(jié)能是全球性能源危機(jī)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然需要，同時(shí)建筑節(jié)能技術(shù)在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用方式和潛能也非常巨大。建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)勢(shì)在必行，作為建筑行業(yè)的一員，任重而道遠(yuǎn)，在今后的學(xué)習(xí)和工作實(shí)踐中，一定要大力提倡建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，使我國(guó)的建筑事業(yè)能夠快速、可持續(xù)的發(fā)展。