建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)方法研究

張 晶

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，河北 保定 071001)

建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)方法研究

張 晶

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，河北 保定 071001)

對(duì)建筑節(jié)能工程的地域性以及組織性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，依據(jù)建筑工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出了設(shè)計(jì)方法，同時(shí)結(jié)合節(jié)能工程在保溫隔熱及通風(fēng)中的應(yīng)用實(shí)例，很好地證明了建筑節(jié)能工程的可行性。

建筑節(jié)能，地域性，組織性，設(shè)計(jì)方法

商業(yè)和住宅建筑占到全球能源總消耗的33%左右，建筑工程的節(jié)能問題已然成為全國重點(diǎn)關(guān)心的問題之一。在建筑工程的能源消耗中，國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，則其所占的比重也就不相同，其中經(jīng)濟(jì)水平發(fā)達(dá)的國家所占比例接近4/5，而發(fā)展中國家約占23%。然而，建筑能耗增長最快的不是發(fā)達(dá)國家而是發(fā)展中國家。因此，發(fā)展建筑節(jié)能工程有著非常重要的意義。

1 建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)分析

1.1 建筑節(jié)能工程地域性的系統(tǒng)分析

“地域”是指在氣候特點(diǎn)、地理?xiàng)l件和傳統(tǒng)文化等方面擁有顯著的相似性及連續(xù)性的區(qū)域。地域性建筑能夠響應(yīng)所在地的自然條件包括氣候、地形及地貌等，并且能夠結(jié)合所在地的建筑技術(shù)及材料能源，同時(shí)能夠兼顧所在地的歷史傳統(tǒng)與建筑文化，與其他區(qū)域相比較擁有明顯的特異性及經(jīng)濟(jì)性。

1)適宜性。建筑節(jié)能工程適宜技術(shù)是建筑節(jié)能工程適應(yīng)于現(xiàn)代環(huán)境發(fā)展而出現(xiàn)的，它包括三個(gè)方面，即：適應(yīng)自然環(huán)境、適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及適應(yīng)人的需求。

建筑節(jié)能工程適宜技術(shù)具有層次性，即根據(jù)技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)含量來進(jìn)行劃分，其技術(shù)包括低、中和高三個(gè)層次。首先，低技術(shù)表示適宜發(fā)展比較落后區(qū)域且規(guī)模較小的建筑節(jié)能工程的傳統(tǒng)技術(shù)，具有適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚺c環(huán)境的特點(diǎn)；其次，中間技術(shù)表示能夠反映該區(qū)整體的技術(shù)水平并且適應(yīng)社會(huì)發(fā)展水平的常規(guī)技術(shù)，比如太陽能技術(shù)；最后，高技術(shù)表示運(yùn)用科學(xué)新技術(shù)和人工智能及集成網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。這三個(gè)技術(shù)層次沒有落后先進(jìn)的分別，只是反映社會(huì)發(fā)展的各不同階段及地區(qū)之間的不同，建筑節(jié)能工程的適宜技術(shù)是傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，反映了隨社會(huì)發(fā)展的不同階段及技術(shù)的集成性。

2)統(tǒng)一性。建筑節(jié)能工程地域性包括自然和社會(huì)地域性的統(tǒng)一及科學(xué)性和經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)一。結(jié)合自然生態(tài)及社會(huì)文化，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能技術(shù)和自然、社會(huì)及人之間的有機(jī)融合。建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)時(shí)考慮氣候和環(huán)境等因素，體現(xiàn)了對(duì)自然生態(tài)的尊重和對(duì)能源資源合理運(yùn)用的科學(xué)性。同時(shí)，建筑節(jié)能是一種社會(huì)活動(dòng)，需要全社會(huì)成員參加，受到對(duì)技術(shù)認(rèn)識(shí)水平和生活習(xí)慣等因素的影響，需要有一定的經(jīng)驗(yàn)性。

3)集成性。建筑節(jié)能工程是創(chuàng)新和傳承統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果，在區(qū)域環(huán)境及氣候一定的情況下，根據(jù)集成發(fā)展形態(tài)構(gòu)筑建筑節(jié)能工程，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能工程創(chuàng)新和傳承的集成性。

地域性是建筑節(jié)能工程系統(tǒng)性的主要表現(xiàn)，其發(fā)展符合系統(tǒng)性原則，主要體現(xiàn)在自然和社會(huì)地域性的統(tǒng)一及科學(xué)性和經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)一、創(chuàng)新和傳承的集成性。

1.2 建筑節(jié)能工程組織性的系統(tǒng)分析

所謂自組織性是指在不需外部命令的情況下，能夠自動(dòng)生成特定順序結(jié)構(gòu)的過程。建筑節(jié)能工程組織性包括相干性和協(xié)同性。

1)相干性。相干性是指建筑節(jié)能系統(tǒng)在各因素及各因素、各因素及整體和系統(tǒng)及環(huán)境間廣泛存在的相互制約及關(guān)聯(lián)的關(guān)系。建筑節(jié)能工程相干性包括空間相干性與時(shí)間相干性，空間相干性表示建筑節(jié)能系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上相互作用及影響的性質(zhì)；時(shí)間相干性表示在建筑節(jié)能系統(tǒng)壽命周期內(nèi)的各個(gè)時(shí)段相互作用及影響的性質(zhì)。相干性是建筑節(jié)能系統(tǒng)性能的一個(gè)重要體現(xiàn)，通過持續(xù)的適應(yīng)調(diào)節(jié)過程，逐漸向高級(jí)有序化發(fā)展，生成具有自組織及自適應(yīng)性的獨(dú)特系統(tǒng)功能。

2)協(xié)同性。協(xié)同性是指在一定條件下，系統(tǒng)中各關(guān)鍵因素之間連接、協(xié)調(diào)合作和同步的關(guān)系。它著重于系統(tǒng)發(fā)展的整體性以及各要素間的協(xié)調(diào)性等。

建筑節(jié)能工程系統(tǒng)中互相制約及聯(lián)系的關(guān)系包含于各構(gòu)成部分之間、構(gòu)成部分和系統(tǒng)之間以及構(gòu)成部分中每個(gè)子因素之間，相干性和協(xié)同性最終將一致歸于建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)性。

2 建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)工程理念而開展的智力和思維活動(dòng)，是系統(tǒng)總體策劃和全面落實(shí)之間的一個(gè)關(guān)鍵步驟。其基本特點(diǎn)包括創(chuàng)造性、選擇性、復(fù)雜性以及妥協(xié)性等，設(shè)計(jì)過程中將會(huì)牽涉到很多約束條件，設(shè)計(jì)人員要對(duì)多種方案進(jìn)行選擇，在目標(biāo)和約束條件互相沖突的情況下進(jìn)行協(xié)調(diào)與權(quán)衡。

2.2 建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程見圖1。

2.3 建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

建筑工程設(shè)計(jì)是使建筑符合節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的保障。設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)是：第一，追求完成其本身對(duì)能耗需要的下降；第二，增加可再生能源的使用強(qiáng)度。其設(shè)計(jì)流程見圖2。

3 實(shí)例分析

保溫隔熱及通風(fēng)均為建筑節(jié)能工程系統(tǒng)的重要方法，均符合適宜性原則，同時(shí)表現(xiàn)出建筑節(jié)能工程的地域性與自組織性。

3.1 建筑保溫隔熱工程的適宜性

1)經(jīng)濟(jì)適宜性，結(jié)合建筑物用途，針對(duì)晝間使用與晝夜應(yīng)用的建筑的隔熱要求是有差異的。在建筑工程外圍護(hù)構(gòu)造中，屋頂與西墻對(duì)隔熱效果的需求是很高的；屋頂是建筑外圍護(hù)構(gòu)造中夜間天空輻射散熱最強(qiáng)的，因此屋頂?shù)谋毓ぷ饕彩窍喈?dāng)重要的。

例如，辦公樓是晝間使用的建筑，要求屋頂?shù)难舆t時(shí)間大約為6 h，使得其內(nèi)表面產(chǎn)生最高溫度的時(shí)間在工作人員下班之后即19點(diǎn)左右。

2)環(huán)境適宜性，建筑保溫隔熱工程設(shè)計(jì)方案要依據(jù)不同地區(qū)的氣候環(huán)境特征進(jìn)行選擇，既要考慮到夏季白天的隔熱效果，也要注重冬季的保溫要求，特別是對(duì)漫長的嚴(yán)寒的冬季的持續(xù)保溫。

3)人性化適宜性，在考慮建筑實(shí)體安全性的前提下，根據(jù)不同的人文背景可以加入各式的人性化設(shè)計(jì)。例如在保證建筑門窗安全性能和經(jīng)濟(jì)性能的基礎(chǔ)上可以添加一些時(shí)下流行的中國元素，以使門窗在具有使用性能的同時(shí)兼具藝術(shù)性能。

3.2 建筑通風(fēng)工程的適宜性

建筑通風(fēng)在不同的季節(jié)，不同的地區(qū)，甚至在同一地區(qū)的不同建筑實(shí)體里都有可能采取不同的通風(fēng)策略。根據(jù)不同的通風(fēng)目的，可以將建筑通風(fēng)分為衛(wèi)生及熱舒適兩種，其中，又可以按照建筑的使用時(shí)間將熱舒適通風(fēng)分為間接性通風(fēng)及季節(jié)性通風(fēng)。以夏熱冬冷地區(qū)為例，在我國的一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，生產(chǎn)力水平以及人民的物質(zhì)生活水平都處于比較低的水平，住宅圍護(hù)功能差，隔熱措施簡陋，這就使得即使在午后室內(nèi)溫度也高于室外，這種情況就需要全天引入室外流動(dòng)空氣以降低室溫；而在生產(chǎn)力水平以及物質(zhì)生活水平都比較高的城市，居住環(huán)境有著根本性的不同，一方面起居室與廚房、衛(wèi)生間等的分開使室內(nèi)溫度源得到有效控制，另一方面建筑的圍護(hù)功能好，隔熱措施嚴(yán)謹(jǐn)，因此室內(nèi)溫度尤其是午后的時(shí)間段內(nèi)明顯低于外界，這時(shí)通風(fēng)可以有效的利用室外空氣溫度高的特點(diǎn)提高室內(nèi)溫度。

4 結(jié)語

通過對(duì)建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)分析，包括地域性分析和自組織性分析，進(jìn)而引出了建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合實(shí)例工程對(duì)保溫隔熱及通風(fēng)工程系統(tǒng)進(jìn)行了分析。針對(duì)建筑節(jié)能問題，分別從科學(xué)認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的角度進(jìn)行了分析，從而說明了建筑節(jié)能工程系統(tǒng)的科學(xué)性及可行性。

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Research on the system analysis and design method of building energy saving engineering

Zhang Jing

(CollegeofUrbanandRuralConstruction,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071001,China)

This paper analyzes the regional and organization of building energy saving engineering, and put forwards the design method according to the design content of the building engineering system. This paper also gives an example of energy saving engineering in insulation and ventilation, proves the feasibility of building energy saving engineering.

building energy saving, locality, organization, design method

2015-05-25

張 晶(1994- )，女，在讀本科生

1009-6825(2015)22-0189-02

TU201.5

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