對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的探討

王福華

提要我國(guó)是能源短缺的國(guó)家,但建筑能耗卻是同等氣候條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的2～3倍,高能耗不利于建筑可持續(xù)性發(fā)展。本文提出建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略,以充分促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞:建筑;建筑能耗;節(jié)能設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TU-9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

建筑作為人工自然產(chǎn)品,是人類自身應(yīng)變自然環(huán)境氣候的一種延伸手段。建筑發(fā)揮著氣候“過(guò)濾器”的角色,通過(guò)利用和防御自然界各種氣候因素,為人類創(chuàng)造出良好的室內(nèi)氣候條件。隨著現(xiàn)代技術(shù)水平的提高,人類有時(shí)過(guò)分地依賴人工設(shè)備技術(shù)力量,以期實(shí)現(xiàn)更高的室內(nèi)熱舒適度,結(jié)果導(dǎo)致高能耗和自然生態(tài)的破壞。我國(guó)是能源短缺的國(guó)家,但建筑能耗卻是同等氣候條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的2～3倍。高能耗不利于建筑業(yè)可持續(xù)性發(fā)展,需要我們重新研究節(jié)能設(shè)計(jì)策略,充分挖掘建筑節(jié)能的潛能。智能化建筑首先要達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)和良好的居住舒適度,其次才是家具的智能化和安全保衛(wèi)的智能化。實(shí)際上,智能化建筑不一定就是豪華的,但它必須是低能耗的。美國(guó)有些智能化建筑造價(jià)比普通建筑還低15%,因?yàn)樗鼈冏非蠛侠淼慕Y(jié)構(gòu),講究實(shí)用功能和外觀的簡(jiǎn)潔,利用了可回收材料,而不追求豪華裝飾。還可以充分利用地?zé)岜眉夹g(shù),如冰島等國(guó)家,建房子時(shí)先在地上打兩個(gè)洞,通過(guò)電泵將地下水循環(huán)起來(lái),為整座房子供熱;在丹麥等國(guó)家,由于地處海邊,太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用條件得天獨(dú)厚,使用熱泵技術(shù)時(shí)結(jié)合風(fēng)能與太陽(yáng)能,用風(fēng)能與太陽(yáng)能來(lái)帶動(dòng)電泵就可以做到“零能耗”。所以,建筑節(jié)能不僅是建筑本身的節(jié)能,而且由城市的綜合環(huán)境、氣候條件、總體布局;建筑物的形體變化、朝向;外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱的性能;門窗質(zhì)量等許多綜合性因素構(gòu)成,因此建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計(jì)者重視。

一、主管部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的監(jiān)控

為保證建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行,開(kāi)始可由政府主管部門來(lái)強(qiáng)制執(zhí)行,通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能成果進(jìn)行全面審查后方可實(shí)施。政府主管部門不僅需在技術(shù)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合方面做出努力,而且還需要政府以技術(shù)法規(guī)的形式提出必須嚴(yán)格控制的最基本的技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)要求、功能要求,可以導(dǎo)則、指南、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)類技術(shù)文件予以體現(xiàn)。利用主管部門的職能,總結(jié)推廣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、公布合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及考核指標(biāo),為優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)行提供良好服務(wù)。建筑節(jié)能技術(shù)新規(guī)范逐步從控制單項(xiàng)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)(如外墻、外窗和屋頂)的最低保溫隔熱指標(biāo),轉(zhuǎn)化為控制建筑物的實(shí)際能耗。新建建筑必須出具建造耗材經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑熱損失計(jì)算結(jié)果,特別是建筑外圍結(jié)構(gòu)熱損失計(jì)算結(jié)果。建筑能耗總量(包括供暖、通風(fēng)和熱水供應(yīng))和建造能耗值只有滿足其對(duì)應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)才被允許開(kāi)工及竣工驗(yàn)收。在竣工時(shí),建筑開(kāi)發(fā)商必須出具相關(guān)部門的一份“能源消耗證明”,證明清楚地列出該住宅每年的能耗及節(jié)能等級(jí)。

二、以政策扶持拉動(dòng)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

國(guó)家制定節(jié)能政策,并要求以多樣化的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)等扶持舉措,形成推動(dòng)建筑節(jié)能的市場(chǎng)機(jī)制,推進(jìn)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的推廣。對(duì)建造節(jié)能建筑產(chǎn)品的,要根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后節(jié)能程度給予政策和資金支持,減免稅費(fèi)等優(yōu)惠措施,并可建立評(píng)價(jià)機(jī)制,對(duì)因建造節(jié)能建筑而超支部分資金,國(guó)家應(yīng)給予無(wú)償免息貸款或獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,使建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)以行政手段為主轉(zhuǎn)向以經(jīng)濟(jì)手段為主。

三、合理群體規(guī)劃布局

設(shè)計(jì)中要充分考慮夏季有利的主導(dǎo)風(fēng)向(通風(fēng)致涼)和避免冬季不利的主導(dǎo)風(fēng)向(避風(fēng)保暖),綜合考慮采光、通風(fēng)、保溫和防曬等因素,合理安排群體布局和建筑朝向。如南京屬典型的夏熱冬冷地區(qū),又具有大陸性氣候特征,夏季炎熱多東南風(fēng)、冬季寒冷多西北風(fēng),在進(jìn)行小區(qū)群體布局時(shí),一般將小體量的低層、獨(dú)立式住宅放在南面,大體量的高層住宅放在最北面,可以最大限度地滿足夏季自然通風(fēng)和冬季阻擋不利的西北風(fēng)的需要。

四、外墻體的隔熱保溫與遮陽(yáng)

目前,我國(guó)正提倡新型復(fù)合墻體自保溫系統(tǒng)和外隔熱保溫技術(shù),外保溫的優(yōu)點(diǎn):建筑室內(nèi)溫度受室外溫度波動(dòng)影響小,有利于主體結(jié)構(gòu)保護(hù)和避免熱(冷)橋的產(chǎn)生。常用的建筑外墻保溫材料有保溫砂漿、聚苯板、聚氨酯和墻體自保溫四大體系。其中,保溫砂漿和聚苯板市場(chǎng)占有率較大,但保溫性能較差;聚氨酯保溫性能較好,但傳統(tǒng)的聚氨酯硬泡板材不適用于復(fù)雜立面墻體保溫。市場(chǎng)新出現(xiàn)的聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡噴涂保溫材料(如安健能全水基軟發(fā)泡聚氨酯),具有良好的保溫性和憎水性,方便施工,適用于設(shè)計(jì)各種復(fù)雜的外墻體保溫和無(wú)接縫施工。外墻體遮陽(yáng),主要用于熱工性能要求更高的墻面,在保溫層外側(cè)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)支撐體系,干掛板材(如陶土板),可以遮擋夏季陽(yáng)光直接輻射到墻體,同時(shí)后側(cè)流動(dòng)的空氣層能迅速帶走熱量,起到很好的遮陽(yáng)隔熱效果。

五、探尋節(jié)能的綠色建筑材料

建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能直接關(guān)系到室內(nèi)環(huán)境的熱穩(wěn)定性和舒適性,對(duì)降低建筑能耗起著至關(guān)重要的作用。國(guó)內(nèi)目前通行的做法是在外維護(hù)結(jié)構(gòu)完成后再在上面附加保溫層,以改善熱工性能。這種方法雖然可以達(dá)到一定的效果,但各種高效保溫材料價(jià)格不菲,而且其生產(chǎn)加工過(guò)程也會(huì)大量消耗各種能源。因此,建筑節(jié)能不應(yīng)當(dāng)只著眼于建筑建成后在使用過(guò)程中的能耗,還應(yīng)當(dāng)從整體系統(tǒng)的觀念出發(fā),關(guān)注建筑全壽命周期的能源消耗。從這個(gè)角度出發(fā),建筑材料就不但要有出色的保溫隔熱性能,其加工生產(chǎn)過(guò)程也應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單易行,節(jié)省能源。位于美國(guó)加州霍普蘭德山谷中的太陽(yáng)生活中心創(chuàng)造性地利用稻草垛作為墻體材料。其具體做法是先將稻草加壓打捆,再把它們砌成墻體,然后在墻體上噴涂一種8～10cm的土質(zhì)護(hù)面灰來(lái)代替水泥砂漿。完成后的墻體不但具有良好的保溫隔熱性能,而且兼有較強(qiáng)的防火性,并且無(wú)毒無(wú)害。無(wú)獨(dú)有偶,美國(guó)建筑師塞繆爾·默克比設(shè)計(jì)的布賴恩特住宅也采用了類似的墻體做法,只是具體構(gòu)造略有不同。需要指出的是,這棟面積為79m2的住宅是建筑師無(wú)償為美國(guó)阿拉巴馬州黑爾縣的一對(duì)貧困黑人夫婦而設(shè)計(jì)的,項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)全部靠募捐籌集,十分有限。建成后的布賴恩特住宅在各方面都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,并深受使用者的喜愛(ài),他們給這座房子起了一個(gè)有趣的綽號(hào)——“干草捆住宅”。

建筑節(jié)能研究是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。在我國(guó)現(xiàn)階段,主要提倡運(yùn)用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的簡(jiǎn)單節(jié)能技術(shù)為主,切不可為片面追求低能耗目標(biāo)而不顧經(jīng)濟(jì)成本,大量使用節(jié)能新技術(shù)。同時(shí)注重太陽(yáng)能、風(fēng)能、地能等可再生自然能技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā),降低可再生能源的利用成本,逐步從大城市與經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)地區(qū)向全國(guó)推廣運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑節(jié)能既定目標(biāo)。

(作者單位:南陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)研究院)

主要參考文獻(xiàn):

[1]宋德萱.節(jié)能建筑設(shè)計(jì)與技術(shù).上海:同濟(jì)大學(xué)出版社.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部建筑節(jié)能辦公室.夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[3]汪芳.查爾斯·柯里亞.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.