建筑設(shè)計與建筑節(jié)能

【摘 要】在建筑領(lǐng)域開展節(jié)能工作，是一項有利于節(jié)約資源，節(jié)省能耗，改善環(huán)境，提高人民生活水平，涉及重大公眾利益和國家可持續(xù)發(fā)展的偉大事業(yè)，勢在必行，而建筑設(shè)計是其中一個很重要的環(huán)節(jié)。建筑設(shè)計應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖聦崡l件比如地理環(huán)境、氣候條件，按照國家的節(jié)能政策和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在傳統(tǒng)民居中吸取營養(yǎng)，充分地利用地方材料，從建筑的整體及外部環(huán)境、單體設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)的整體及細(xì)部構(gòu)造設(shè)計等方面全方位進行節(jié)能設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；節(jié)能設(shè)計；建筑設(shè)計

1、建筑節(jié)能的涵義

全面的建筑節(jié)能，就是建筑全壽命過程中每一個環(huán)節(jié)節(jié)能的總和。是指建筑在選址、規(guī)劃、設(shè)計、建造和使用過程中，通過采用節(jié)能型的建筑材料、產(chǎn)品和設(shè)備，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強建筑物所使用的節(jié)能設(shè)備的運行管理，合理設(shè)計建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和管道系統(tǒng)的運行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。全面的建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，必須由國家立法、政府主導(dǎo)，對建筑節(jié)能作出全面的、明確的政策規(guī)定，并由政府相關(guān)部門按照國家的節(jié)能政策，制定全面的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；要真正做到全面的建筑節(jié)能，還須由設(shè)計、施工、各級監(jiān)督管理部門、開發(fā)商、運行管理部門、用戶等各個環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照國家的節(jié)能政策和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，全面地貫徹執(zhí)行各項節(jié)能措施，從而使每一位公民真正樹立起全面的建筑節(jié)能觀，將建筑節(jié)能真正落到實處

2、建筑設(shè)計中如何體現(xiàn)建筑節(jié)能技術(shù)

建筑節(jié)能體現(xiàn)在建筑施工的整個過程中，在建筑設(shè)計階段就要充分考慮到建筑的節(jié)能設(shè)計體現(xiàn)，讓整個建筑施工工藝向著節(jié)能的設(shè)計理念科學(xué)化構(gòu)建，由建筑物的構(gòu)造可知，建筑節(jié)能技術(shù)可從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑施工以及建筑材料三個方面開展。

2.1 充分考慮建設(shè)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境情況，合理規(guī)劃設(shè)計

在建筑規(guī)劃設(shè)計階段，要充分考慮建筑物的選址、建筑布局、建筑體型、間距、朝向、季風(fēng)風(fēng)向、水面和綠化配置等因素對建筑節(jié)能的影響。在規(guī)劃設(shè)計中，分析形成氣候的決定因素的影響情況，例如輻射因素、大氣因素、環(huán)境因素、和地理因素的影響，建筑的規(guī)劃設(shè)計要從改善城市環(huán)境和區(qū)域環(huán)境的角度出發(fā)，根據(jù)不同地區(qū)的地形及小氣候，合理規(guī)劃布置建筑群，盡量避免不利因素對建筑節(jié)能的影響。另外在規(guī)劃設(shè)計階段要充分考慮當(dāng)?shù)氐奶柲芾们闆r、季風(fēng)風(fēng)向、地形等自然因素的對其的影響，合理開發(fā)利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源，將建筑當(dāng)?shù)氐母鞣N環(huán)境和地理因素考慮在內(nèi)，制定出符合當(dāng)?shù)氐慕ㄖO(shè)計方案，并達到建筑節(jié)能的目的。

2.2建筑節(jié)能要合理布置建筑平面

建筑設(shè)計在建筑平面布置時，建筑物的朝向和日照間距是影響室內(nèi)冬季獲得太陽輻射熱最為關(guān)鍵的兩個因素，因此主要考慮這兩個關(guān)鍵因素對布置建筑平面的影響，如何在合理布置時體現(xiàn)建筑節(jié)能的特點。

較大的建筑間距可以使建筑物有充分的日照時間和良好的日照質(zhì)量，對建筑節(jié)能是非常有利的因素。但因當(dāng)前我國人口眾多導(dǎo)致的城市用地緊張，從節(jié)約建筑用地的角度出發(fā)，又希望建筑間距越小越好。為了在建筑設(shè)計中，合理解決這一矛盾。在總平面設(shè)計時，合理布置建筑物，使其達到有良好日照和較小間距的最優(yōu)組合。在建筑單體設(shè)計中，可以采用退層處理、降低層高等方法。這樣優(yōu)化組合不僅合理利用了土地，在建筑平面的設(shè)計中又充分考慮了日照對建筑節(jié)能的影響。

2.3 外墻節(jié)能設(shè)計

墻體是圍護結(jié)構(gòu)的主體也是建筑的主要組成部分，承擔(dān)著室內(nèi)外熱交換的作用。建筑節(jié)能的中的30%都是通過墻體保溫隔熱性能實現(xiàn)的。據(jù)分析，節(jié)能外墻與普通外墻室內(nèi)溫度差為4℃-6℃，所以在建筑節(jié)能的設(shè)計中外墻是絕對不能忽略的因素之一。

外墻具備承重、安全圍護以及保溫隔熱等功能，其中在考慮節(jié)能方面時，要選擇使用保溫隔熱性能較好的墻體材料進行施工。目前在工程中常常使用的墻體材料是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復(fù)合墻體。其中復(fù)合墻體使用的絕熱材料主要有巖棉、玻璃棉、聚苯乙稀、加氣混凝土等，復(fù)合墻體宜選用外墻外保溫，即采用連續(xù)外包的方式，在主體墻結(jié)構(gòu)外層粘接一層保溫材料，并在保溫材料外側(cè)用玻璃纖維網(wǎng)加強并涂刷粘結(jié)膠漿，隔斷其熱橋作用的混凝土梁或者柱起到“斷橋”的作用，從而降低耗能。由于此方法的效果明顯高于內(nèi)保溫，隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷完發(fā)展，外墻外保溫將成為建筑保溫節(jié)能形式的領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)。

除此之外，建筑物的體形系數(shù)也是墻體中出于節(jié)能考慮的因素之一?！睹裼媒ㄖ?jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中對體形系數(shù)的定義是：“建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值?！币虼藴p少建筑物體形系數(shù)，就是減少建筑物的表面積，減少外圍維護結(jié)構(gòu)面積，就做到了節(jié)能，換句話說體形系數(shù)越小，建筑物的節(jié)能就越有利。一般來說，體積大、體形簡單的建筑以及多層和高層建筑，體形系數(shù)較小，對節(jié)能較為有利。在設(shè)計時也常常將體形系數(shù)控制在0.3以內(nèi)。從熱傳遞方面分析，由于建筑物實墻的陽角內(nèi)層散熱面大，且交角處多半設(shè)置有熱橋作用的框架柱或者構(gòu)造柱，因此，該處是建筑物耗能較大的部位，如果將建筑物設(shè)計成圓柱形則減少了交角，有利于節(jié)能。所以從節(jié)能的角度考慮建筑物外形設(shè)計時，盡量保持外表面整齊，避免凹凸變化太多。 對于一些既有建筑物，可以通過在日照強烈的墻面種植植物來降低傳入室內(nèi)的熱源。除此之外植物還可以吸收粉塵和噪音，對于凈化空氣降低溫室效應(yīng)都有很好的作用。

2.4窗體節(jié)能設(shè)計的體現(xiàn)

窗在建筑中的主要起到采光、通風(fēng)和圍護的作用。在建筑設(shè)計中有資料表明，窗既是耗熱構(gòu)件，設(shè)計合理也可成為得熱構(gòu)件，因此，設(shè)計合理的窗體結(jié)構(gòu)以達到減少散熱增強得熱的目的已成為研究重點。影響窗體保溫的主要因素有以下幾種。

（1）窗體的大小與空調(diào)負(fù)荷有很大的關(guān)系，窗墻比需要選擇合適。在窗墻比的選擇上，應(yīng)區(qū)別不同的朝向。對南向窗，在選擇合適玻璃層數(shù)及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當(dāng)增加窗面積，充分利用太陽輻射熱；而對其他朝向的窗，應(yīng)在滿足居室采光環(huán)境質(zhì)量要求的條件下適當(dāng)減少開窗面積以降低熱耗。

（2）窗材料的選擇方面。對于窗框的選擇一般選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。對于玻璃的選擇一般選用選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃或中空玻璃，也可在普通玻璃上貼隔熱膜代替節(jié)能玻璃。對于窗的氣密性因素，要盡量選擇合適的窗用型材的規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量，減少開啟窗縫的寬度達到減少空氣滲透的目的。

（3）在窗體的建造時，窗體的構(gòu)造要符合磚砌復(fù)合墻的窗口過梁要做出槽口，以便聚苯板貼到窗邊，混凝土復(fù)合墻在門窗口四周也要留出槽口，沿槽口貼聚苯板；窗口下的內(nèi)外窗臺之間做一道保溫層，可避免窗口四周出現(xiàn)熱橋的現(xiàn)象。

3、建筑節(jié)能與新能源的結(jié)合應(yīng)用

3.1 太陽能的設(shè)計使用

太陽能作為一種免費、清潔、環(huán)保的可再生能源，近年逐步得到建筑節(jié)能領(lǐng)域的重視。在我國太陽能開發(fā)利用主要有兩方面：一方面是利用太陽能獲得熱能，比如太陽能熱水器就在民用住宅小區(qū)中廣范使用。使用太陽能熱水器在設(shè)計時要充分考慮熱水器和建筑的整體結(jié)合效果，統(tǒng)一安排擱置位置，處理好與外立面的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上還要在給排水方面進行周密的設(shè)計，除了保證熱水器與建筑達到視覺效果的完美，還要保證防水、管道布置等不出現(xiàn)問題。

另一方面，利用太陽能發(fā)電即應(yīng)用光伏效用原理，將太陽能輻射轉(zhuǎn)化為電能。這項技術(shù)在西方已經(jīng)取得了良好是應(yīng)用，但鑒于此項技術(shù)的成本偏高，在我國在高檔的住宅小區(qū)或者公共建筑設(shè)計中，可以采用此項技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)逐漸發(fā)展以及應(yīng)用經(jīng)驗的累計，在未來太陽能發(fā)電技術(shù)也會逐漸走入到普通住宅小區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計中去，在可持續(xù)發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮一份作用。

3.2 地?zé)豳Y源的設(shè)計使用

地?zé)豳Y源與太陽能、風(fēng)能及潮汐能合稱為“四大可再生資源”，相比較太陽能的使用，地?zé)豳Y源的使用具有地域的局限性，目前我國在部分中西部城市如西安、天津、滄州等擁有地?zé)豳Y源的城市，民用建筑設(shè)計中采用地源熱泵技術(shù)進行冬季采暖，其節(jié)能效果非常顯著。

總而言之，要想讓建筑設(shè)計真正實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保，就必須把節(jié)能與環(huán)保當(dāng)成建筑設(shè)計中的一項系統(tǒng)工程來抓。同時，每一位建筑設(shè)計人員都應(yīng)該在不違背設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，將節(jié)能與環(huán)保技術(shù)充分應(yīng)用于建筑設(shè)計的各個系統(tǒng)之中，再以有效的環(huán)保節(jié)能措施，以及對環(huán)保節(jié)能的大力宣傳，最終讓我國的建筑設(shè)計在環(huán)保節(jié)能方面能取得更大成效。

參考文獻：

[1]陳衛(wèi)國，EPS新型節(jié)能墻體外保溫材料，新型建筑材料，2005

[2]馬瑞彥，建筑節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展研究， 四川建材，2011

[3]張瑞敏，淺談建筑節(jié)能及其措施，山西建筑，2010