試論建筑節(jié)能與建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)

劉洪洋

吉林省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院 吉林 130011

【摘 要】在“加快我國城鎮(zhèn)化建設(shè)”和世界“低碳、發(fā)展”大的時(shí)代背景下，建筑節(jié)能理念已經(jīng)在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中有了舉足輕重的作用。為了最大限度的降低能源消耗，不但需要建筑設(shè)計(jì)師大膽創(chuàng)新，同時(shí)還需要相關(guān)部門嚴(yán)把建筑節(jié)能設(shè)計(jì)關(guān)。在不影響建筑物質(zhì)量和功能性的前提下，努力創(chuàng)造出低成本高效益的節(jié)能型建筑。本文對(duì)建筑節(jié)能與建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】建筑；節(jié)能；規(guī)劃設(shè)計(jì)；措施

社會(huì)的持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要理念，在全社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化、科技的建設(shè)和發(fā)展中，都能夠體現(xiàn)出越來越多的建設(shè)措施和方法符合于這一理念。建筑行業(yè)是與人們生活息息相關(guān)的，在其建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)劃中引入節(jié)能設(shè)計(jì)的理念，是對(duì)可持續(xù)發(fā)展的一種體現(xiàn)，是社會(huì)科學(xué)發(fā)展的前提條件和基本要求

一、建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)建筑節(jié)能的影響

1、設(shè)計(jì)方案影響工程建造直接能源消耗

在工程設(shè)計(jì)中，其建筑和結(jié)構(gòu)方案的選擇對(duì)建筑的直接能耗有較大影響，如建筑方案中的平面布置為內(nèi)廊式還是外廊式、進(jìn)深與開間的確定、立面形式的選擇、層高與層數(shù)的確定、基礎(chǔ)類型選用、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、分析問題。中國住宅建設(shè)用鋼平均每平方米55 kg，比發(fā)達(dá)國家高出10—25%，水泥用量為221.5kg，每立方米混凝土比發(fā)達(dá)國家要多消耗80kg水泥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在滿足同樣功能的條件下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)，可降低工程建造直接能源消耗5-10%，甚至可達(dá)l0—20%。

2、設(shè)計(jì)方案影響建成后使用的能耗

建筑是牽涉到很多專業(yè)的復(fù)合體，并且完整的建筑節(jié)能工作包括了從最初的規(guī)劃、方案到設(shè)計(jì)、施工，以及多年的運(yùn)營使用，直至最后拆除重建的全生命周期過程。但以往只注重直接建造成本的降低，輕運(yùn)營階段能耗的使用情況。從住宅使用過程中的資源消耗看，與發(fā)達(dá)國家相比，我國住宅使用能耗為相同技術(shù)條件下發(fā)達(dá)國家的2—3倍?，F(xiàn)在必須用全壽命周期的節(jié)能理念對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即以較低的壽命周期能耗實(shí)現(xiàn)必要的功能，獲得豐厚的壽命周期經(jīng)濟(jì)效益。在方案設(shè)計(jì)當(dāng)中，建筑師需要對(duì)建筑的方位、體形、朝向進(jìn)行優(yōu)化，必須要為充分利用自然風(fēng)、陽光等自然資源創(chuàng)造條件。同時(shí)，也必須對(duì)建筑材料優(yōu)化；外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設(shè)計(jì)等都需要量化與優(yōu)化；窗墻比需要以節(jié)能和居住舒適度為前提進(jìn)行優(yōu)化。從方案設(shè)計(jì)開始到初步設(shè)計(jì)，工程師需要根據(jù)不斷調(diào)整的設(shè)計(jì)方案模擬量化建筑的能耗情況、計(jì)算空調(diào)和采暖設(shè)備的裝機(jī)功率，比對(duì)各種影響因素，最后向客戶提供最佳的設(shè)計(jì)方案。例如，在空調(diào)與采暖設(shè)備的市場上，各種品牌、各種型號(hào)使消費(fèi)者眼花繚亂。空調(diào)設(shè)備有空氣源熱泵、地源熱泵、風(fēng)機(jī)盤管、地板采暖、輻射制冷、采暖系統(tǒng)、戶室中央空調(diào)、變頻機(jī)組、水系統(tǒng)、冷媒系統(tǒng)等等。這些空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用大不相同，那么通過模擬量化，計(jì)算出初投資的費(fèi)用、每年的耗能量、能源費(fèi)用，消費(fèi)者或者項(xiàng)目開發(fā)者就可以很容易地做出正確的決定。

二、建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的建筑節(jié)能措施

1、建筑整體的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑整體的外部環(huán)境是整體規(guī)劃之中的重點(diǎn)和關(guān)鍵，因此在設(shè)計(jì)整體和外部環(huán)境的時(shí)候，建筑師應(yīng)與能源分析專家、環(huán)境學(xué)家、設(shè)備師和結(jié)構(gòu)師協(xié)商，在整體設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)自然環(huán)境的特點(diǎn)，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)規(guī)劃。由于建筑物的不可移動(dòng)性和固定性，可以創(chuàng)造有利于節(jié)能的人工環(huán)境，在保證建筑物質(zhì)量和功能性的前提下，適當(dāng)平衡和調(diào)整人工環(huán)境和自然環(huán)境，達(dá)到節(jié)能的設(shè)計(jì)要求。提倡建筑節(jié)能首先應(yīng)該從規(guī)劃節(jié)能方面著手，規(guī)劃節(jié)能對(duì)于居住建筑尤為重要。太陽輻射和風(fēng)流是影響建筑周邊氣候環(huán)境及建筑整體舒適性最重要的兩個(gè)因素。因此，規(guī)劃節(jié)能的主要方向是降低太陽輻射、增強(qiáng)建筑的空氣流通性，所以建筑的朝向、間距以及建筑之間的排列組合是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先，建筑的主要朝向應(yīng)順應(yīng)當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，以便空氣流通，增加居住的舒適性。作為南北朝向的建筑物，在夏季所受到的太陽輻射比東西朝向的建筑物要多，可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量；在冬季來臨時(shí)，建筑物受到的太陽輻射剛好與夏季相反恰好節(jié)約了建筑保溫取暖方面所需的能源消耗。另外居住建筑群的組合應(yīng)充分考慮整體的節(jié)能效果，以有利于居住區(qū)內(nèi)的自然通風(fēng)，因此居住建筑的間距可在滿足當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門的規(guī)定間距基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，因?yàn)檫^近的建筑間距會(huì)減少建筑物與空氣之間的熱交換，不利于節(jié)能的理念和居住的舒適性，因此規(guī)劃師應(yīng)在整體設(shè)計(jì)中合理安排，優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)監(jiān)管部門在施工過程中要實(shí)行有效的監(jiān)管。

2、單體規(guī)劃模塊的節(jié)能設(shè)計(jì)

除了建筑整體的外部環(huán)境外，建筑設(shè)計(jì)朝向?qū)ㄖ?jié)能的影響也非常大，因此在設(shè)計(jì)中要充分考慮到太陽輻射及風(fēng)向?qū)ㄖ锏挠绊懀ㄖ锏某驊?yīng)以節(jié)能為前提，增加建筑物在冬季所吸收的太陽輻射，減少在夏季所受的太陽輻射，在季節(jié)上減少了制冷和采暖的成本，達(dá)到了節(jié)能的要求。此外朝向的設(shè)計(jì)還應(yīng)注重空氣流，從以往的建筑物節(jié)能經(jīng)驗(yàn)來看，南向是適合我國各地的最佳朝向，但由于建筑設(shè)計(jì)時(shí)受多方面因素的考慮和制約，無法全部采用南向，因此因地制宜合理確定建筑朝向，是最實(shí)用和恰當(dāng)?shù)倪x擇。另外建筑體形系數(shù)是節(jié)能建筑設(shè)計(jì)特別要重視的問題。在具體的設(shè)計(jì)過程中要合理確立建筑物造型，盡量減少凹凸面和外圍護(hù)面積，避免外形過于復(fù)雜導(dǎo)致體形系數(shù)增大。給體形系數(shù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，以減少建筑能源損耗，達(dá)到節(jié)能目的。建筑師應(yīng)對(duì)空間進(jìn)行合理的安排劃分，在保障保溫取暖、空氣流通性、充足光源等條件的前提下，合理設(shè)計(jì)，最好可南北通透，使空間達(dá)到節(jié)能舒適的要求。另外屋面和外門窗方面也可進(jìn)行充分的節(jié)能設(shè)計(jì)，屋面節(jié)能可通過加設(shè)隔熱保溫層、通風(fēng)層或采用種植隔熱屋頂?shù)确绞?，也可采用坡型屋頂，利用閣樓來通風(fēng)散熱。通過隔熱保溫層阻擋屋面吸收的太陽熱輻射向室內(nèi)傳導(dǎo)，架空型屋頂遮陽板阻隔太陽熱輻射，并把所吸收熱量通過通風(fēng)空氣間層轉(zhuǎn)移到空氣中。在屋頂上種一些植物遮擋太陽熱輻射，并實(shí)現(xiàn)太陽熱輻射的資源性轉(zhuǎn)化。外門窗系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)：外門窗作為建筑物最容易吸收和損失熱量、熱感應(yīng)最敏感的部位，其保溫性能和密封性能是墻體失熱損失的5～6倍，因此是節(jié)能的重中之重。為了減少外門窗的能源損耗，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，通過提高門窗的密封性、采用合理的窗墻面積比例、增加窗玻璃的層數(shù)、采用百葉窗等措施來提高門窗的保溫和隔熱性能。

3、 建筑物部位節(jié)能

建筑部位節(jié)能設(shè)計(jì)要求在滿足其作為建筑各部分應(yīng)有功能的要求的基礎(chǔ)上盡可能在設(shè)計(jì)造型、選用材料等方面進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到建筑節(jié)能目的。建筑部位節(jié)能最為重要的方面是在材料的選擇上，選擇建筑材料時(shí)在保證功能質(zhì)量的前提下，應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、健康的三個(gè)基本原則?，F(xiàn)今的建材市場中出現(xiàn)了各種各樣的高科技節(jié)能環(huán)保材料，這樣的材料應(yīng)該更多地運(yùn)用在建筑中。例如高科技保溫材料、環(huán)保防水類材料可以多多用在建筑外墻和屋頂?shù)慕ㄔO(shè)中，可以更好的保溫防水防潮，增加居住舒適性。另外新型透光玻璃用在建筑門窗中可以增強(qiáng)透光效果同時(shí)減少熱量傳輸，活動(dòng)遮陽板則可以更好的調(diào)節(jié)室內(nèi)光照度。這些新型材料可以在保證建材基本功能的同時(shí)幫助節(jié)能，達(dá)到建筑節(jié)能效果。

綜上所述，建筑節(jié)能是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它不僅關(guān)系到建筑物的質(zhì)量，還影響到建筑工程綜合效益的實(shí)現(xiàn)，甚至影響到社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

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