建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中節(jié)能建筑設(shè)計(jì)

文/中建二局第三建筑工程有限公司 徐 歡 曹 浩 陳 浩

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑行業(yè)發(fā)展和運(yùn)行能耗占我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行體系中整體能耗的30%以上。通過節(jié)能建筑設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用，可降低建筑物能耗水平，減少建筑工程施工和實(shí)際應(yīng)用中的資源浪費(fèi)，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的綠色節(jié)能發(fā)展提供支撐。

1 節(jié)能建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 環(huán)保性

節(jié)能建筑設(shè)計(jì)雖然追求節(jié)能水平的提升，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中需重視建筑整體的環(huán)保性，即在施工和后續(xù)運(yùn)營(yíng)過程中，堅(jiān)持“以人為本”的理念，將建筑主體使用者的身心健康放在更重要的位置。為滿足環(huán)保性，設(shè)計(jì)人員需對(duì)建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、裝飾、給排水及電氣系統(tǒng)等進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，強(qiáng)化綠色建筑材料的使用，盡量控制工程建設(shè)中的碳排放量。在設(shè)計(jì)方案中還需減少工程施工及后續(xù)使用對(duì)周邊環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處。

1.2 節(jié)能性

節(jié)能性是節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)途徑如下。

1）通過系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，尤其是通過電能系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能耗全面降低，盡量規(guī)避無(wú)功損耗，從而提升能源利用率。

2）通過新型節(jié)能材料的應(yīng)用，滿足工程建筑節(jié)能要求。

3）將節(jié)能體系優(yōu)化與成本控制相結(jié)合，降低建筑物在實(shí)際應(yīng)用過程中的使用成本，實(shí)現(xiàn)建筑工程經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。

1.3 宜居性

宜居性是節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的重要目的。從規(guī)劃設(shè)計(jì)角度出發(fā)，需做好整體采光、溫控、保溫設(shè)計(jì)等，提升建筑工程的應(yīng)用效果。在滿足建筑工程居住及商務(wù)功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)安全性、宜居性，以更好地提升居民生活品質(zhì)。

2 節(jié)能建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 門窗

在現(xiàn)有建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中，由于材料應(yīng)用、結(jié)構(gòu)特征等客觀因素影響，使門窗成為能源損失的重要影響因素。因此在對(duì)門窗部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須從保溫效果、密封性能、安全防護(hù)和外形設(shè)計(jì)等方面同時(shí)入手，構(gòu)建完善的節(jié)能設(shè)計(jì)體系。在進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)時(shí)，要在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度基礎(chǔ)上，選擇新型門窗材料。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還可通過優(yōu)化密封性，降低空氣流通對(duì)節(jié)能效果的影響。安全防護(hù)和外形設(shè)計(jì)是在滿足保溫和密封設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)防護(hù)圍欄和防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)安全性能、穩(wěn)定性能和美觀度的統(tǒng)一（見圖1）。

圖1 垂直遮陽(yáng)

2.2 機(jī)電設(shè)備

機(jī)電設(shè)備是建筑主體保持正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，也是節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)需明確建筑主體正常運(yùn)行所需要的機(jī)電設(shè)備容量、能耗和線路布置情況，利用BIM平臺(tái)對(duì)各設(shè)計(jì)要素進(jìn)行優(yōu)化。確保機(jī)電設(shè)備整體實(shí)現(xiàn)高水平自動(dòng)化運(yùn)行，在滿足建筑內(nèi)部性能要求基礎(chǔ)上，通過自動(dòng)化控制關(guān)停不必要的設(shè)備，減少無(wú)效運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的能耗浪費(fèi)。從機(jī)電設(shè)計(jì)原則出發(fā)，選擇合適的機(jī)電設(shè)備，避免設(shè)備參數(shù)和能耗供給能力不均衡。

2.3 給排水系統(tǒng)

在現(xiàn)代建筑體系中，給排水系統(tǒng)對(duì)建筑主體使用的人性化具有直接影響，良好的給排水節(jié)能設(shè)計(jì)能在實(shí)現(xiàn)資源合理應(yīng)用基礎(chǔ)上，更好地滿足公眾群體生活需求。

1）優(yōu)化給排水管線布置 結(jié)合工程主體情況，利用BIM技術(shù)中的碰撞功能，修正管線布置方位。

2）強(qiáng)化新型給排水管道材料的應(yīng)用 在確保管道運(yùn)行質(zhì)量和安全的前提下，減少工程施工總量和材料用量，提升運(yùn)行成本控制水平。

3）強(qiáng)化水資源回收利用設(shè)計(jì)，利用雨水收集系統(tǒng)，將排水管道與建筑物綠化銜接，通過雨水收集與中水處理，實(shí)現(xiàn)水資源高效回收利用。

2.4 溫控系統(tǒng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平提升，建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中溫控設(shè)計(jì)逐漸占據(jù)重要位置。在溫控設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的利用水平，強(qiáng)化對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能和地下水熱能的利用，通過整體性設(shè)計(jì)，將此類能源導(dǎo)入實(shí)際應(yīng)用中，減少對(duì)電力能源及市政熱水的需求。在進(jìn)行溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)強(qiáng)化溫控系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平，尤其在智能控制系統(tǒng)高速發(fā)展的情形下，通過感知設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建筑物主體溫控設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，有效避免溫控系統(tǒng)長(zhǎng)期無(wú)效運(yùn)轉(zhuǎn)造成的能耗增加。同時(shí)，在設(shè)計(jì)方案中，可通過保溫層及相關(guān)材料的優(yōu)化，降低內(nèi)外部能量傳遞導(dǎo)致的能耗損失。

2.5 通風(fēng)系統(tǒng)

在城市化水平不斷提升的背景下，建筑規(guī)劃面臨的重要問題是樓層密度不斷增加，樓間距逐漸縮小，但實(shí)際應(yīng)用的風(fēng)能水平不斷降低。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置和智能傳感系統(tǒng)裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化控制，使通風(fēng)系統(tǒng)可根據(jù)季節(jié)變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。將通風(fēng)系統(tǒng)導(dǎo)入智能建筑整體運(yùn)行體系，通過采集關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)通風(fēng)效果運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以此達(dá)到內(nèi)部空氣質(zhì)量提升、通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行損耗降低的目的，不斷提升建筑主體的舒適度。

2.6 采光

在設(shè)計(jì)方案中，通過門窗區(qū)域優(yōu)化、內(nèi)部墻面涂料設(shè)計(jì)及太陽(yáng)能利用等，提升光照利用水平。在采光節(jié)能設(shè)計(jì)中，還需強(qiáng)化采光區(qū)域影響分析、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性設(shè)計(jì)，避免因設(shè)計(jì)方案不合理造成施工變更等問題。

3 節(jié)能建筑設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 強(qiáng)化建筑整體安全性

節(jié)能設(shè)計(jì)的根本目的是降低建筑主體在建設(shè)和使用過程中的能耗水平，但此種設(shè)計(jì)優(yōu)化必然以建筑整體安全性為基本前提。在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方案中，涉及新型材料應(yīng)用、新型設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，在各方因素考慮不足時(shí)，將對(duì)建筑整體安全造成影響。建筑整體安全性控制需從以下方面著手。

1）控制材料使用的安全性，對(duì)于新型材料，需在綜合考慮其性能基礎(chǔ)上，考慮其在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況，避免片面追求節(jié)能效果而選擇不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。

2）將接地設(shè)計(jì)、防雷設(shè)計(jì)和外部安全防護(hù)設(shè)計(jì)等國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)置于節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用之上，在滿足規(guī)范要求基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3）科學(xué)分析節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用帶來的安全隱患和內(nèi)部運(yùn)行沖突問題，避免由于某方面節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，導(dǎo)致對(duì)建筑主體其他方面的安全性能造成負(fù)面影響。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益相統(tǒng)一

節(jié)能建筑設(shè)計(jì)更追求社會(huì)效益，可減少建筑主體運(yùn)行時(shí)的能源消耗，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。但對(duì)于建設(shè)單位而言，其更側(cè)重于成本控制要求和經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)，如果由于過多使用節(jié)能技術(shù)而造成整體施工成本大幅上升，同樣也失去節(jié)能建筑設(shè)計(jì)工作開展的意義。在目前技術(shù)水平下，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)更多屬于新型應(yīng)用技術(shù)，在其應(yīng)用范圍未得以較好推廣的情形下，必然存在成本升高問題。對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員而言，須綜合考慮技術(shù)推廣應(yīng)用的綜合成本，在成本控制、施工工藝和節(jié)能效果之間達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。避免由于片面追求節(jié)能技術(shù)應(yīng)用而出現(xiàn)投資成本過大、施工周期過長(zhǎng)等問題。

3.3 以新型技術(shù)提升設(shè)計(jì)水平

當(dāng)前，在設(shè)計(jì)工作中，BIM技術(shù)應(yīng)用已達(dá)到較高水平，通過將節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)所需材料導(dǎo)入平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，利用3D視角對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行還原，利用平臺(tái)所具有的碰撞功能對(duì)設(shè)計(jì)方案中不合理的環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，并實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的優(yōu)化，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和控制。通過BIM平臺(tái)還能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與施工、招投標(biāo)及監(jiān)理工作的銜接，從而更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理的優(yōu)化，有效提升設(shè)計(jì)方案應(yīng)用水平，為建筑施工節(jié)能奠定良好基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能建筑是未來發(fā)展的基本趨勢(shì)，設(shè)計(jì)人員必須革新工作理念，提升節(jié)能建筑設(shè)計(jì)水平，在提升建筑主體使用安全性、舒適性基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。