建筑節(jié)能措施在工程設(shè)計中的優(yōu)勢和注意事項

范志永

(遼寧省大連市建筑設(shè)計研究院有限公司，遼寧大連 116021)

眾所周知，能源危機(jī)，能源枯竭成為現(xiàn)階段中國乃至世界的難題，空氣污染、霧霾都市、溫室效應(yīng)等一系列名詞層出不窮，我們的生活環(huán)境以及空氣質(zhì)量大不如前，越來越糟糕。在這種歷史背景下，不同領(lǐng)域的各項舉措紛紛出臺。所以與我們息息相關(guān)的建筑節(jié)能也是其中一個不可忽略、非常重要的環(huán)節(jié)。作為建筑設(shè)計行業(yè)內(nèi)的一份子，結(jié)合具體項目以及所做過的一些工作，淺談一下建筑節(jié)能部分具體措施、新型建筑材料應(yīng)用等方面的優(yōu)勢與注意事項，希望能與大家共勉。

1 概念闡述

提到建筑節(jié)能，我們先提目前幾個比較熱的概念，如綠色建筑、“零能耗”建筑、有機(jī)建筑、生態(tài)建筑、低碳建筑等等，這些概念其實(shí)質(zhì)都是給建筑運(yùn)營降低能耗。本文所提到的“零能耗”建筑指不消耗任何常規(guī)能源(如煤、石油等)的建筑，主要依靠可再生能源(風(fēng)能、太陽能、生物能、地?zé)崮艿?，不再向大氣排放二氧化碳或至少相互收支平衡的建筑，是低碳建筑的升華。所謂的主動式和被動式都是以建筑這個載體而言，這里將建筑自身的外墻保溫、屋頂、地面、門窗等具體節(jié)能措施定義為建筑節(jié)能的被動模式;把這些以外的新能源利用、新技術(shù)應(yīng)用等統(tǒng)稱為建筑節(jié)能的主動模式，如太陽能、風(fēng)能的利用，中水處理系統(tǒng)、雨水收集、地源熱泵等等。

2 被動節(jié)能措施在工程設(shè)計中的優(yōu)勢

常用的被動式節(jié)能措施，筆者主要從以下五個方面進(jìn)行說明:

1)呼吸式玻璃幕墻。玻璃幕墻有單層和雙層玻璃兩種。雙層幕墻又稱熱通道幕墻、呼吸式幕墻、通風(fēng)式幕墻、節(jié)能幕墻等。具體可分為外循環(huán)式、內(nèi)循環(huán)式。呼吸式玻璃幕墻屬內(nèi)循環(huán)式幕墻系統(tǒng)，外層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材形成封閉狀態(tài)。內(nèi)層幕墻采用單層玻璃或單層鋁合金門窗，呈可開啟狀態(tài)。利用氣壓差、熱壓差、煙囪效應(yīng)或機(jī)械通風(fēng)的原理，空氣從樓板或地下的風(fēng)口進(jìn)入通道，經(jīng)上部排風(fēng)口進(jìn)入頂棚流動。由于進(jìn)風(fēng)為室內(nèi)空氣，所以通道內(nèi)空氣溫度與室內(nèi)溫度基本相同，可大大節(jié)省能源，通常配合機(jī)械設(shè)備和光電控制百葉卷簾或遮陽系統(tǒng)，造價相對較高，是建筑節(jié)能技術(shù)措施的重要舉措之一。

2)屋頂種植綠化。所謂的種植屋面是在建筑物、構(gòu)筑物等的屋頂、露臺、天臺、陽臺上進(jìn)行造園，種植樹木花卉的統(tǒng)稱，是一種脫離了地氣的種植技術(shù)。它不僅僅是綠地向空中發(fā)展，節(jié)約土地、開拓城市空間的有效辦法，也是建筑藝術(shù)與園林藝術(shù)的完美結(jié)合，在保護(hù)城市環(huán)境，提高人居環(huán)境質(zhì)量，建筑節(jié)能等方面更是起著不可忽視的作用。它的好處頗多，如可提高城市綠化覆蓋，創(chuàng)造空中景觀;吸附塵埃減少噪聲，改善環(huán)境質(zhì)量;減少城市熱島效應(yīng)，發(fā)揮生態(tài)功效;緩解雨水屋面溢流，減少排水壓力;有效保護(hù)屋面結(jié)構(gòu)，延長防水壽命;保持建筑冬暖夏涼，節(jié)約能源消耗，是建筑節(jié)能技術(shù)措施的重要舉措之一。

3)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能。隨著建筑材料的不斷更新和發(fā)展，建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)不斷降低，為建筑節(jié)能做出了巨大貢獻(xiàn)，從巖棉的0.045、苯板的0.042、擠塑板的0.030，到聚氨酯的0.025 再到STP 板的0.008，這些材料雖然在某些方面有一定的缺陷，但在綠色建筑節(jié)能方面起到了巨大的推動作用。使用導(dǎo)熱系數(shù)越低的建筑材料，對建筑節(jié)能越有利，但也有一些缺點(diǎn)，建筑密閉性好的同時，建筑本身的透氣性、呼吸性也變差了，這就是我們感覺現(xiàn)在的房子住起來不如過去的房子在某些方面感覺舒服，這一點(diǎn)有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

4)門窗的密閉保溫性能。上面提到建筑外保溫材料只是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的一部分，除了這部分之外就是建筑的門窗洞口的保溫性能?，F(xiàn)在的門窗從單層玻璃到雙層玻璃再到三層玻璃，從傳熱系數(shù)3.2 到2.7 再到2.2 甚至更低。但隨著門窗傳熱系數(shù)的降低整個造價不斷上升。但門窗的密閉保溫性能的好壞是建筑節(jié)能技術(shù)措施的重要舉措之一。

5)活動百葉遮陽處理。百葉的巧妙利用，一方面可與建筑立面結(jié)合，提高建筑立面視覺效果的同時也可降低建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)，尤其在東西向布局的建筑中，西曬是必須解決的重要課題?；顒邮酵庹陉柺亲韪籼栞椛涞牧己闷琳?，通常裝置安裝在開放式鋁板幕墻內(nèi)部，在室內(nèi)可控制百葉升降進(jìn)行合理遮陽，不用時百葉可上升進(jìn)入幕墻內(nèi)面。但這種裝置造價高，是建筑節(jié)能技術(shù)措施的重要舉措之一。

簡言之，在合理的經(jīng)濟(jì)效益以及合理的方案設(shè)計前提下，盡可能降低建筑本身的體型系數(shù)以及窗墻比，提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、門窗的保溫性能，在滿足建筑保溫材料防火的前提下盡可能選擇傳熱系數(shù)低的保溫材料或絕熱材料，有效的采用先進(jìn)技術(shù)，與建筑的各方面統(tǒng)籌結(jié)合。

3 主動節(jié)能措施在工程設(shè)計中的優(yōu)勢

常用的主動式節(jié)能措施，筆者主要從以下五個方面進(jìn)行說明:

1)太陽能集熱板。太陽能集熱器就是吸收太陽能輻射能并向工質(zhì)傳遞熱量的裝置。在我們的生活中，最常見的太陽能集熱器，就是平板太陽能集熱器與真空管太陽能集熱器兩種。平板集熱器，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、成本適宜，還具有承壓能力強(qiáng)、吸熱面積大等特點(diǎn)，最有利于實(shí)現(xiàn)太陽能系統(tǒng)與建筑結(jié)合;高效平板集熱器太陽能系統(tǒng)在同等面積前提下與真空管太陽能系統(tǒng)相比，可以提供更多生活熱水;國內(nèi)平板集熱器性能和質(zhì)量與國外的產(chǎn)品相比，仍存在一定差距。

2)風(fēng)能發(fā)電。把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是清潔、環(huán)境效益好;可再生，永不枯竭;基建周期短;裝機(jī)規(guī)模靈活。但缺點(diǎn)是噪聲，視覺污染;占用大片土地;不穩(wěn)定，不可控;目前成本仍然很高。在具體項目中，因地制宜的選擇風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模和位置，避免給生態(tài)環(huán)境帶來不良的影響。

3)雨水收集及中水處理系統(tǒng)。雨水收集系統(tǒng)是將雨水根據(jù)需求進(jìn)行收集后，處理達(dá)到符合設(shè)計使用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。目前多數(shù)由棄流過濾系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)組成。雨水收集的意義:可以達(dá)到節(jié)能減排，綠色環(huán)保，減少雨水的排放量，使干旱，緊急情況能有水可取。另外結(jié)合中水處理系統(tǒng)，它們共同構(gòu)成建筑節(jié)能減排的重要舉措。

4)地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用。地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(電能)，即可實(shí)現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。在冬季，把土壤中的熱量“取”出來，提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖;在夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來釋放到土壤中去，并且常年能保證地下溫度的均衡。地源熱泵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是屬可再生能源利用技術(shù)、環(huán)境效益顯著、一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣、空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低，缺點(diǎn)是一次性投入建設(shè)成本較高。

5)生物能源的應(yīng)用(沼氣)。生物能是潔凈新能源，有綠色能源之稱，它的最大特點(diǎn)是燃燒或使用后不造成環(huán)境污染，有利于維持生態(tài)平衡，并且可再生，其實(shí)質(zhì)屬于太陽能的分支，主要是以經(jīng)過光合作用后的植物為載體，經(jīng)過特殊技術(shù)將生物能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能或電能，是建筑節(jié)能技術(shù)措施的重要舉措之一。

4 節(jié)能措施在工程設(shè)計中的注意事項

在被動式節(jié)能措施中應(yīng)注意，主要集中在設(shè)計與施工的銜接問題上，往往設(shè)計是相對理想的狀態(tài)，而施工是具體的很實(shí)在的狀態(tài)，它們之間會給建筑節(jié)能措施大打折扣，如STP 板的施工是不能破壞保溫材料本身的，其內(nèi)部是真空狀態(tài)，一旦破壞則失去保溫作用，再如門窗洞口處的銜接問題，往往是最容易忽略的地方，穿越屋面或外墻的管道，都是被動建筑節(jié)能措施最容易被忽略的地方，這些細(xì)微之處，處處影響建筑節(jié)能的效率。

在主動式節(jié)能措施中應(yīng)注意，在不同的項目中應(yīng)依據(jù)具體情況適當(dāng)選擇，無論哪種措施，都會有優(yōu)勢和缺點(diǎn)，我們應(yīng)根據(jù)具體情況找到它們之間的黃金分割點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮前期投入與后期成本維護(hù)，以及今后使用效率等一系列問題，最大發(fā)揮其優(yōu)勢。如太陽能板的冬季問題，以及傾斜角度問題與表面積灰和采光效率之間的平衡問題;中水處理的經(jīng)濟(jì)問題，處理完后的水只能用于沖廁使用，單位價格還比自來水貴，如沒有優(yōu)惠的政策很難推廣使用;還有就是這些新技術(shù)在前幾年使用沒有什么大的問題，十幾年后的維護(hù)費(fèi)用和效率問題，這些都是值得我們深思的，需要進(jìn)一步解決的問題。

以上所總結(jié)的一些建筑技術(shù)措施，是針對不同項目類型、不同的地域特點(diǎn)以及其周邊的基礎(chǔ)資源等內(nèi)容，合理統(tǒng)籌、安全有效的使用相關(guān)建筑節(jié)能措施，避免產(chǎn)生得不償失的效果。綜上所述，隨著工業(yè)化的進(jìn)程與社會的發(fā)展，建筑節(jié)能的技術(shù)措施不僅僅局限于上述幾個方面或幾種類型;并且本文所探討建筑技術(shù)措施的一些優(yōu)勢和不足方面，希望能起到拋磚引玉的作用，能為目前建筑行業(yè)乃至整個社會的能源危機(jī)問題，盡綿薄之力。

［1］侯壬龍.綠色建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用研究［D］.北京:北京交通大學(xué)碩士論文，2012.

［2］薛一冰.可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［3］葉曉莉.零能耗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)［J］.建筑節(jié)能，2013(7) :131-132.