建筑節(jié)能設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究

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引言

能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)的日益快速發(fā)展，世界各國對(duì)資源的依賴性越來越強(qiáng)。我國目前正處在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、城市化進(jìn)程、居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化階段，能源消費(fèi)快速增長，使得能源供需不平衡狀況日漸突出。我國人口眾多，人均資源較少，能源利用率低等原因，使我國的能源問題已迫在眉睫。由此可見，建筑節(jié)能與提高能源利用率，是我國城市建設(shè)發(fā)展中所面臨的重要課題。

1 我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析

1.1 資源利用率低，能耗較高

我國能源資源匱乏，建筑產(chǎn)業(yè)能源利用率低且浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致建筑能耗比重加大。建筑節(jié)能理念在我國興起時(shí)間較短，居民節(jié)能意識(shí)淡薄，一些規(guī)劃設(shè)計(jì)缺乏節(jié)能意識(shí)，進(jìn)一步加劇了能源消耗。

1.2 技術(shù)優(yōu)化缺乏體系化管理

建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)涉及各專業(yè)學(xué)科，交叉學(xué)科之間存在盲區(qū)，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容未進(jìn)行系統(tǒng)化整合，不能充分利用各專業(yè)技術(shù)，有待進(jìn)一步銜接與完善。

2 建筑節(jié)能的重要性

生態(tài)建筑學(xué)作為一門學(xué)科，發(fā)展至今約40年的歷史。生態(tài)建筑，即用生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)與思維方式解析建筑與環(huán)境之間的關(guān)系，通過對(duì)建筑及其所處環(huán)境的相關(guān)因素的組織、設(shè)計(jì)，使能源在建筑和環(huán)境中循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而獲得節(jié)能無污染的建筑環(huán)境。與之相關(guān)的概念有“綠色建筑”、“可持續(xù)發(fā)展建筑”等。

目前，我國建筑產(chǎn)業(yè)的粗放型發(fā)展模式制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，與此同時(shí)也影響了生態(tài)的平衡。隨著可持續(xù)理念逐漸的普及的日益普及，高效節(jié)能無污染的生態(tài)建筑不斷涌現(xiàn)。由于世界各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技水平，地理環(huán)境狀況等多重因素，導(dǎo)致生態(tài)建筑在各個(gè)國家應(yīng)用技術(shù)不同。由于生態(tài)建筑的前景可觀，大量學(xué)者專家進(jìn)行了研究并投入實(shí)踐，取得了一定成果，生態(tài)建筑理念的提出為建筑業(yè)的發(fā)展提供了新的思路。

3 生態(tài)建筑的能量利用

我國的建筑中需要的能量主要是電能和熱能，電能是市政線路供電，熱能是采暖所需的暖氣和做飯所需的煤氣、天然氣、或石油液化氣。電力來自水利或者火力核能發(fā)電，而火力發(fā)電需要耗費(fèi)大量的煤和天然氣，這些能源都是不可再生資源，而且這些能量在加工過程中產(chǎn)生大量的污染物，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和粉塵懸浮物等。

這些排放物嚴(yán)重破壞了我們的生存環(huán)境，由此可見，我們在建筑設(shè)計(jì)中，在節(jié)約使用不可再生資源的同時(shí)應(yīng)重視開發(fā)、利用新能源利用。目前，應(yīng)用于生態(tài)建筑中的可再生能源有風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿?，其中太陽能的?yīng)用最為廣泛，技術(shù)也較成熟。

4 生態(tài)建筑的保溫與隔熱

合理的建筑形體有利于生態(tài)建筑的節(jié)能，為了減小建筑體型系數(shù)，建筑物的造型宜簡潔、完整，盡量避免復(fù)雜的輪廓線。為減少建筑冬季室內(nèi)大量熱損失，設(shè)計(jì)中通常采用體形系數(shù)較小的形式，例如立方體。為最大限度的吸收太陽輻射熱能，建筑形體應(yīng)該在東南、西南方向暴露較大的面積。建筑外墻、屋面結(jié)構(gòu)等直接接觸室外的樓板，不需要采暖地下室上面的樓板、樓梯的隔墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)通過保溫驗(yàn)算，保證其不低于所在地區(qū)要求的最小傳熱阻。在嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑底層地面周邊一定范圍內(nèi)應(yīng)采取有效的保溫措施。

5 建筑的自然采光與通風(fēng)

在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮建筑的自然采光與通風(fēng)。生活中，一方面可利用先進(jìn)的技術(shù)手段將太陽能、風(fēng)能等自然能源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為建筑提供取暖、制冷和生活熱水等；另一方面必須強(qiáng)調(diào)自然通風(fēng)，自然通風(fēng)不消耗不可再生能源，而且有利于人體健康。由此可見，建筑師在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將建筑盡可能地與周圍氣候條件、地形、地質(zhì)狀況等自然條件有機(jī)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自然采光與通風(fēng)，減少人工照明與機(jī)械通風(fēng)，進(jìn)而減少能量的損耗。在熱帶地區(qū)，還應(yīng)注意主導(dǎo)風(fēng)向，同時(shí)配以可調(diào)節(jié)的百葉或氣窗控制室內(nèi)氣流，此外，建筑物進(jìn)深的控制也有利于自然采光、通風(fēng)。

6 建筑材料選擇

建筑工程中的材料費(fèi)用占工程總造價(jià)的比重較大，因此材料的選擇、使用及管理，對(duì)工程成本控制很大。合理的選擇建筑材料，對(duì)于節(jié)約建設(shè)成本，保證國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，具有重要的社會(huì)效益。目前，生態(tài)環(huán)境材料的定義仍在研究確定之中。其主要特征首先是節(jié)約資源和能源；其次是減少環(huán)境污染，避免溫室效應(yīng)；第三是容易回收和循環(huán)利用。生態(tài)建筑材料指在材料的生產(chǎn)、使用、廢棄和再生循環(huán)過程中以與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，滿足最少資源和能源消耗，最小或無環(huán)境污染，最佳使用性能，最高循環(huán)再利用的建筑材料。

建筑材料按分類方法包括結(jié)構(gòu)材料與功能材料，傳統(tǒng)材料與新型材料。結(jié)構(gòu)材料是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，制造受力構(gòu)件所用材料，結(jié)構(gòu)材料對(duì)物理或化學(xué)性能有一定的要求，如光澤、抗輻照、抗腐蝕、熱導(dǎo)率等。功能材料則主要是利用物質(zhì)的獨(dú)特物理、化學(xué)性質(zhì)或生物功能等而形成的一類材料。一種材料往往既是結(jié)構(gòu)材料又是功能材料，如鐵、銅、鋁等。傳統(tǒng)材料是指那些已經(jīng)成熟且在工業(yè)中已批量生產(chǎn)并大量應(yīng)用的材料，如鋼鐵、水泥、塑料等。這類材料由于其量大、產(chǎn)值高、涉及面廣泛，又是很多支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，所以又稱為基礎(chǔ)材料。新型材料是指那些正在發(fā)展，且具有優(yōu)異性能和應(yīng)用前景的一類材料。新型材料與傳統(tǒng)材料之間并沒有明顯的界限，傳統(tǒng)材料通過采用新技術(shù)，提高技術(shù)含量，提高性能，大幅度增加附加值而成為新型材料；新材料在經(jīng)過長期生產(chǎn)與應(yīng)用之后也就成為傳統(tǒng)材料。傳統(tǒng)材料是發(fā)展新材料和高技術(shù)的基礎(chǔ)，而新型材料又往往能推動(dòng)傳統(tǒng)材料的進(jìn)一步發(fā)展。

7 建筑節(jié)能措施與對(duì)策

7.1 建立健全建筑節(jié)能政策與法規(guī)

我們要通過制定建筑節(jié)能規(guī)劃，①建立以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策為主體的建筑節(jié)能政策體系，積極推動(dòng)供熱體制改革工作；②建立以《國務(wù)院建筑節(jié)能管理?xiàng)l例》為主體的建筑節(jié)能法規(guī)體系，加快建筑節(jié)能設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的編制工作；③建立有效的建筑節(jié)能行政監(jiān)管體系和運(yùn)轉(zhuǎn)高效的工作體系，加強(qiáng)對(duì)民用建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工過程中建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的市場監(jiān)管。

7.2 建立能耗統(tǒng)計(jì)制度

建筑能耗統(tǒng)計(jì)屬于能源統(tǒng)計(jì)范疇，目前，我國的能源統(tǒng)計(jì)主要是對(duì)工業(yè)能源的統(tǒng)計(jì)，建筑產(chǎn)業(yè)能耗的統(tǒng)計(jì)作為能源統(tǒng)計(jì)中的消費(fèi)環(huán)節(jié)，長期被分割混雜于能源消耗的各個(gè)領(lǐng)域。與此同時(shí)，我國的相關(guān)法律、法規(guī)對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)能耗統(tǒng)計(jì)其責(zé)任主體的相關(guān)責(zé)任沒有明確的法律規(guī)定，從而導(dǎo)致建筑能耗統(tǒng)計(jì)工作地可操作性不強(qiáng)。綜上可見，目前我國的能耗統(tǒng)計(jì)中，缺乏與建筑產(chǎn)業(yè)能耗統(tǒng)計(jì)相關(guān)的制度，不能保證相關(guān)決策部門及時(shí)準(zhǔn)確掌握建筑能耗信息。

7.3 加大科研力度

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，我們應(yīng)對(duì)科技力量進(jìn)行有效地整合，充分發(fā)揮各專業(yè)、相關(guān)學(xué)科及部門等高科技研究團(tuán)體，以增強(qiáng)建筑節(jié)能的科技含量，達(dá)到節(jié)能效果，提高建筑以及施工單位的節(jié)能意識(shí)，也有助于減少能源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)能源利用的健康發(fā)展。

7.4 建立渠道加強(qiáng)合作

充分利用國際資源，加強(qiáng)我國建筑產(chǎn)業(yè)節(jié)能和建設(shè)領(lǐng)域資源節(jié)約的技術(shù)與管理水平，在做好現(xiàn)有項(xiàng)目的基礎(chǔ)上繼續(xù)拓展合作領(lǐng)域，全面開展新的合作項(xiàng)目，以建筑節(jié)能為突破口，全面帶動(dòng)建設(shè)節(jié)能工作，逐步形成以綠色建筑為特征的建筑模式，并推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，包括可持續(xù)的城市基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)供應(yīng)體系等。

8 結(jié) 語

中國建筑業(yè)目前正處在由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)刻，建設(shè)生態(tài)建筑是建筑品質(zhì)提升的重要標(biāo)志，也是中國建筑業(yè)轉(zhuǎn)向可繼續(xù)發(fā)展的綠色道路的一個(gè)重要切入點(diǎn)。建設(shè)生態(tài)建筑意味著從建筑材料的生產(chǎn)建筑規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、建筑施工以及建成后使用管理的每個(gè)環(huán)節(jié)都將發(fā)生一系列以保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，促進(jìn)生態(tài)平衡為內(nèi)容的深刻變革。在某種程度上，這場變革將圍繞著生態(tài)建筑的興起而展開，在新世紀(jì)，中國建筑傳統(tǒng)的高能耗、高污染的老模式應(yīng)該有所改變，大力發(fā)展建設(shè)生態(tài)建筑是中國建筑發(fā)展的必由之路。

與此同時(shí)，建筑的發(fā)展不能以生態(tài)環(huán)境的破壞為代價(jià)，應(yīng)將優(yōu)先考慮生態(tài)環(huán)境。建筑設(shè)計(jì)師不僅要考慮建筑的形體美，還必須注重先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，從生態(tài)學(xué)的角度探索建筑的美，在努力創(chuàng)造人造環(huán)境與自然環(huán)境和諧的同時(shí)，創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的宜居建筑環(huán)境。