建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及相關(guān)問題探討

摘 要：在能源危機(jī)席卷世界的今天，能源消費(fèi)正以驚人的速度增長(zhǎng)，節(jié)能成了全世界都普遍關(guān)注的問題。在我國(guó)，建筑是能源消耗的大戶，尤其是高層建筑，必須加快進(jìn)行高能建筑的節(jié)能工作，深入高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)研究。本文探討了建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及相關(guān)設(shè)計(jì)的問題，分析了高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的影響因素及設(shè)計(jì)方法。包括整體規(guī)劃的節(jié)能方法、單體設(shè)計(jì)的節(jié)能措施、選材。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；現(xiàn)狀；影響因素；整體規(guī)劃；節(jié)能措施

前 言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國(guó)工業(yè)發(fā)展進(jìn)程已經(jīng)進(jìn)入到工業(yè)化中期，即重工業(yè)階段。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又大大促進(jìn)了中國(guó)城市化的進(jìn)程，居民收入的快速增加，居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)性升級(jí)，房屋和汽車消費(fèi)高速增長(zhǎng)，房地產(chǎn)和汽車工業(yè)空前繁榮。但是高消耗、高污染、低效率的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式?jīng)]有得更好的解決。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球能源消耗有將近40%是消耗在建筑上，是當(dāng)之無愧的耗能大戶。我國(guó)的建筑耗能占全國(guó)能源消費(fèi)重量的三分之一左右，而且呈上升趨勢(shì)。因此，為了貫徹實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，高層建筑節(jié)能工作刻不容緩，要從建筑設(shè)計(jì)的理念和方法入手，提高建筑利用能源的效率，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。

1 建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的問題

建筑節(jié)能具體是指在設(shè)計(jì)、建設(shè)和使用建筑物的過程中，使用節(jié)能型的材料和技術(shù)，提高空調(diào)系統(tǒng)的效率，提高隔熱性和采暖供熱的效果，在滿足室內(nèi)熱環(huán)境需求的前提下，減少供熱、照明、空調(diào)制冷制熱及熱水供應(yīng)的能耗[1]。

我國(guó)的建筑耗能現(xiàn)狀不容樂觀，高耗能的建筑比例大，加劇能源危機(jī)。建筑能耗總量不斷增加，占能源總消耗的大約三分之一，比改革開放前上升了一半，并且隨著城市化的加快和人們可支配收入的不斷增加，我國(guó)的建筑耗能比例還會(huì)繼續(xù)上升，甚至?xí)^發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，將會(huì)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)70年代已經(jīng)開始了建筑節(jié)能技術(shù)的研究，并且取得了不錯(cuò)的效果，我們國(guó)家的建筑節(jié)能工作沒有取得應(yīng)有的成效，需要進(jìn)一步加大資金投入、人才投入來研究建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，否則會(huì)使能源緊缺的局面繼續(xù)惡化。

隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高層建筑層出不窮，其中的問題也日益凸顯。主要表現(xiàn)在：在設(shè)計(jì)時(shí)為了盡可能利用空間和無限制地追求外觀立面效果，忽視了技能設(shè)計(jì)，樓層比較高、建筑體形及外表面積比較大、建筑之間密集、相互遮擋、采光差、不通風(fēng)等，降低了建筑使用的質(zhì)量，同時(shí)也導(dǎo)致在建設(shè)與使用的過程中耗能比較大，沒有達(dá)到節(jié)能的效果。

2 高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的影響因素及設(shè)計(jì)方法分析

2.1 高層建筑的整體規(guī)劃對(duì)節(jié)能的影響

高層建筑的整體規(guī)劃對(duì)建筑與建筑物周圍環(huán)境的影響很大，如何根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，有效利用自然資源來進(jìn)行建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，直接決定了該高層建筑的節(jié)能效果。如何將高層建筑的整體規(guī)劃與節(jié)能減排聯(lián)系在一起，主要從以下三個(gè)方面入手：

2.1.1 優(yōu)化建筑位置

高層建筑在選擇建設(shè)位置時(shí)進(jìn)行綜合考慮，將自然環(huán)境因素考慮進(jìn)去，比如場(chǎng)地的方位、風(fēng)向風(fēng)速以及水土植被等。雖說現(xiàn)在很多的高層建筑都在城市規(guī)劃的調(diào)控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過規(guī)劃設(shè)計(jì)來提高節(jié)能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設(shè)施布置在公共走廊中；選址時(shí)盡量利用現(xiàn)有的公共設(shè)施管網(wǎng)，這種合并能降低場(chǎng)地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場(chǎng)地市政設(shè)施走廊應(yīng)該沿著曾經(jīng)受到干擾的地區(qū)或新修的道路或人行構(gòu)筑物集中的地方，減少不必要的場(chǎng)地清理和挖溝，維修起來也比較方便[2]。

2.1.2 利用外界氣流來組織自然通風(fēng)

為了減少空調(diào)制冷的帶來的能源消耗，改善室內(nèi)空氣環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)才充分利用外界的氣流來設(shè)計(jì)自然通風(fēng)。自然通風(fēng)要通過建筑外面的風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)，因此需要一個(gè)比較理想的外部，根據(jù)各城市不同的風(fēng)向來進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如，建筑的小立面應(yīng)該面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，而大立面則應(yīng)該面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這樣的朝向設(shè)計(jì)能夠是建筑表面有足夠的風(fēng)壓，通過建筑的窗口形成對(duì)流。另外，還應(yīng)該注意建筑的道路、景觀或其他附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來引導(dǎo)風(fēng)向。

2.1.3 合理規(guī)劃園林綠化，利用植被進(jìn)行氣候調(diào)節(jié)

目前很多高層建筑都在建筑的樓頂設(shè)計(jì)花園或水池，一方面是為了美化建筑環(huán)境，另一方面也實(shí)現(xiàn)了利用植被調(diào)節(jié)微氣候的目標(biāo)。當(dāng)夏季太陽比較強(qiáng)烈的時(shí)候，綠色植物可以有效減低它們所遮擋墻體的溫度，立面綠化也使得建筑外表的溫度比街道要低，而當(dāng)冬天的時(shí)候，又可以有效減少熱量的流失。綠色植物可以減少地面的熱反射，給人帶來舒適感，同時(shí)能夠有助于改善建筑周圍的微氣候。

2.2 高層建筑單體節(jié)能設(shè)計(jì)分析

2.2.1 建筑體形設(shè)計(jì)

建筑體形設(shè)計(jì)的合理與否直接影響了該建筑空調(diào)節(jié)能的效果，因此，要合理設(shè)置建筑體形設(shè)計(jì)的參數(shù)。體形系數(shù)是建筑體形設(shè)計(jì)參數(shù)的重要內(nèi)容，但是體形系數(shù)并不是越小越好，因?yàn)轶w形系數(shù)與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、平面布局、建筑造型以及采光通風(fēng)等都有比較緊密的聯(lián)系，如果體形系數(shù)太小，對(duì)建筑平面設(shè)計(jì)會(huì)有影響，無法發(fā)揮建筑師的創(chuàng)造能力，建筑也難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。建筑體形的設(shè)計(jì)要尋找一個(gè)最佳的節(jié)能體系系數(shù)，比如，矩形建筑的最佳節(jié)能體形系數(shù)與建筑物的平面長(zhǎng)寬比、建筑熱工特性及當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，而與建筑物的體量、層高無關(guān)[3]。

2.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

提高建筑圍護(hù)機(jī)構(gòu)的隔熱保溫的能力，能夠提高建筑的節(jié)能效率。在不同地區(qū)不同的氣候條件下，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也有所不同。例如，對(duì)于夏季比較熱的地區(qū)，要求外圍護(hù)的設(shè)計(jì)既要滿足必須的日照，又要能起到隔熱的效果，對(duì)于冬季比較寒冷地區(qū)，則要求外圍護(hù)的設(shè)計(jì)既要滿足必須的日照，又要能起到保溫的效果。這就要求，外墻的材料具備隔熱保溫的性能，或者設(shè)計(jì)成雙層空間。

2.2.3 內(nèi)部空間設(shè)計(jì)

建筑功能設(shè)計(jì)時(shí)可以合理選擇開敞式空間，它強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的充分滲透融合，擴(kuò)大視野，通風(fēng)效果好，能提供更多的室內(nèi)外景觀。并且采用這種空間設(shè)計(jì)方式，具有靈活性，可以根據(jù)需要調(diào)整室內(nèi)的布置。但是這種空間設(shè)計(jì)方式需要根據(jù)建筑的實(shí)際空間情況來設(shè)計(jì)，也可設(shè)計(jì)成熱緩沖邊庭、中庭及室內(nèi)花園等，有效改善室內(nèi)的氣候。敞式空間有利有弊，對(duì)空調(diào)來說不節(jié)能。

2.3 節(jié)能設(shè)計(jì)要選用合理的節(jié)能材料

2.3.1 蓄熱材料的選用

蓄熱材料主要用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，蓄熱材料可以延緩室外溫度對(duì)室內(nèi)溫度的影響，讓室內(nèi)的溫度比較穩(wěn)定。例如，冬天室外的溫度一般會(huì)低于室內(nèi)，這時(shí)蓄熱材料會(huì)阻止室內(nèi)溫度向外流失，從而保證了室內(nèi)的溫度環(huán)境。

2.3.2 隔熱材料的選用

隔熱材料是一種能夠熱絕緣材料，能夠阻滯熱量傳遞。其中很重要的一種材料就是玻璃材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隔熱材料領(lǐng)域相繼出現(xiàn)了吸熱玻璃、低輻射玻璃、熱反射玻璃以及調(diào)光玻璃等等。將這些玻璃組合成復(fù)合的構(gòu)造形式，比如吸熱中空玻璃、低輻射中空玻璃、熱反射中空玻璃等等，可以大幅度提高門窗的保溫隔熱效果[4]。

3 結(jié) 語

隨著建筑節(jié)能研究與實(shí)踐的不斷深入，建筑節(jié)能的方法得到了不斷的改革，節(jié)能的理念也更加深入人心，建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)涵也得到了不斷的延伸和豐富，中國(guó)的建筑節(jié)能工作取得了一定的效果。建筑節(jié)能是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要的目標(biāo)，建筑節(jié)能工作復(fù)雜而艱巨，它涉及到了政府、企業(yè)甚至普通市民，它的實(shí)現(xiàn)需要各方面的努力，政府應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)的監(jiān)督；作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)從規(guī)劃到建筑單體及材料的選擇，都應(yīng)綜合考慮，努力提高提高建筑的節(jié)能能力，不但節(jié)省了使用成本，也改善了使用的環(huán)境，從而提高了生活的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]袁海生.高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J].建筑與規(guī)劃設(shè)計(jì).2012，2（14）：36～37.

[2]康力偉.高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)策探討[J].2011，5（8）：275.