現(xiàn)代建筑中關(guān)于節(jié)能設計的研究策略

摘要：在低碳、綠色建筑發(fā)展背景之下，建筑節(jié)能成為了社會經(jīng)濟可持續(xù)化發(fā)展的重要內(nèi)容，建筑設計中的節(jié)能設計成為了人們關(guān)注的焦點，尤其是隨著我國城市化進程的腳步加快，建設節(jié)能設計的比重將繼續(xù)提升，鑒于我國能源供應不足和環(huán)境保護任務迫切的情況下，建筑施工單位要快速推進建筑的節(jié)能設計工作，關(guān)注影響建筑節(jié)能設計的相關(guān)因素，篩選影響較大的建筑節(jié)能指標，并加以分析和研究，從而提出相應的解決對策。本文將主要就現(xiàn)代建筑中關(guān)于節(jié)能設計的研究方法進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑；節(jié)能設計；研究；策略

中圖分類號：TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）03-0284-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.157

Abstract： under the background of low-carbon， green building development， building energy conservation has become an important content of sustainable social and economic development， energy saving design in architectural design has become the focus of attention， especially with our city urbanization accelerated the pace of building energy-saving design， the proportion will continue to improve， in view of Chinas energy insufficient supply and environmental protection under the urgent situation， the construction units to promote energy-saving building design work fast， concerned about the impact of factors related to the design of building energy saving， building energy-saving effect of the high index screening， and analysis and research， and put forward corresponding countermeasures. In this paper， the main research methods of modern building energy saving design

Key words： modern architecture； energy-saving design； research； strategy

隨著人類文明的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境在人類科技、經(jīng)濟高速發(fā)展中遭到嚴重破壞，生態(tài)環(huán)境危機一次又一次地向人類敲響警鐘。由此人類提出了關(guān)于“節(jié)能”的環(huán)境保護理念，在各個領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛實施，建筑方面也不能獨善其身，在建筑工程中采用節(jié)能技術(shù)，就是應對環(huán)境問題的有力方案。節(jié)能設計既是關(guān)于控制論，同時也是一個系統(tǒng)論的問題。在建筑業(yè)，工程已經(jīng)由最開始建筑設施利用率最大化轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄖ獫M足人類對于適用、美觀等多樣化的需求，也是社會可持續(xù)發(fā)展的需求。

1 建筑節(jié)能的概念和意義

建筑節(jié)能是落實以人為本，全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展觀，減輕環(huán)境污染，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的重要舉措。建筑行業(yè)中產(chǎn)生的能耗主要是在建筑和使用過程中的總消耗，在這個總消耗領(lǐng)域之內(nèi)，主要是通風、采暖、空調(diào)的能耗，它們占據(jù)建筑能耗的絕大部分比例。為了應對能源危機，需要在建筑領(lǐng)域節(jié)約能源和資源，要推行建筑節(jié)能，要在建材環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)、存放環(huán)節(jié)等部分，實現(xiàn)能源的節(jié)約，注重對建筑節(jié)能的設計，避免“短命建筑”，充分利用建筑圍護結(jié)構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)資源的最大化應用。建筑節(jié)能在現(xiàn)代化城市進程中的重大意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 保護大氣環(huán)境，節(jié)約能源

建筑行業(yè)中的建造能耗和使用能耗之中，溫室氣體的排放量較大，一些居住性建筑中的空調(diào)所產(chǎn)生的二氧化硫其他污染物，嚴重影響了大氣的變化，產(chǎn)生了較為強烈的溫室效應，因而，在對建筑節(jié)能設計的過程中，要盡量減少大氣污染物的排放，改善和優(yōu)化大氣環(huán)境。

1.2 推進社會經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展

建筑所消耗的能源占用比例較大，如果對建筑能耗加以有效的設計控制，則可以極大地提升能源利用率，減少資源浪費，推動社會經(jīng)濟持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.3 居民生活質(zhì)量改善的內(nèi)在需求

在人們生活水平不斷上升的態(tài)勢下，適宜的建筑環(huán)境已經(jīng)成為人們內(nèi)在的需求，為了滿足人們的舒適性需求，要通過建筑節(jié)能設計，改善室內(nèi)的環(huán)境，減少冬季采暖、夏季空調(diào)的能耗狀態(tài)，從而實現(xiàn)宜居、節(jié)能的生活環(huán)境。

2 影響建筑節(jié)能設計的主要因素

我國正處在發(fā)展中階段，隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高，城市化進程腳步加速，我國的建筑物數(shù)量大幅增長，據(jù)不完全統(tǒng)計，每年新建房屋面積可達17—18億平方米，已經(jīng)超過所有發(fā)達國家建筑的綜合。我國提倡全面建設小康社會，建筑行業(yè)發(fā)展更是如火如荼，相應的建筑能耗也越來越大，包括采暖、空調(diào)、熱水供應、照明、炊事、電梯和家用電器等方面的能耗是非常大的，大約占建筑總能耗的百分之七十。而在我國目前統(tǒng)計在內(nèi)的400億建筑面積內(nèi)，僅僅有百分之一的為節(jié)能型建筑，而建筑圍護結(jié)構(gòu)和采暖空調(diào)系統(tǒng)均屬于高耗能系統(tǒng)，每年浪費的大量能源。下面筆者將簡單分析影響建筑節(jié)能的幾個因素。

2.1 建筑體型系數(shù)對建筑節(jié)能的影響

2.1.1 建筑平面布局因素

在現(xiàn)代建筑設計之中，人們崇尚和欣賞具有立體層次感的建筑凸凹變化設計，這與人們的審美能力提升有關(guān)，而在現(xiàn)代建筑設計的過程中，基本的前提是對建筑平面的功能性劃分，由于建筑平面設計的不同要求，需要考慮對建筑節(jié)能的影響，在建筑平面布局因素之中，建筑面寬、建筑進深、建筑高度的因素，都對建筑節(jié)能設計產(chǎn)生較為重要的影響，在平面布局不同的狀態(tài)下，建筑節(jié)能設計要選用不同的保溫材料，在產(chǎn)生不同的傳熱系數(shù)的條件下，加以設計。[1]

在這個影響因素之中，要最大程度地減小圍護結(jié)構(gòu)的表面積F與建筑體積V之間的比值，避免建筑體型系數(shù)過大而導致傳熱系數(shù)過高的現(xiàn)象，在建筑高度相等的情況下，建筑外表面積越小，其能耗也越小，建筑體型系數(shù)越小就對建筑節(jié)能設計最為有利，而且，正方形平面的建筑體型系數(shù)最小，而L型和凹形的建筑平面體型系數(shù)最大，由此可見，建筑平面的凹凸多變狀態(tài)，會對建筑節(jié)能設計產(chǎn)生不同的影響。

2.1.2 建筑長度及進深的影響因素

建筑長度和進深影響到建筑節(jié)能設計中的采光設計、通風設計等基本功能，在建筑面積一定的前提下，要選取建筑長度為15米-20米的長度，在這個長度設計之下，可以實現(xiàn)最為有利的建筑體型系數(shù)控制，實現(xiàn)建筑節(jié)能設計。同時，還可以在建筑進深長度一定的前提下，增加建筑單元的個數(shù)，從而減小建筑體型系數(shù)。

2.1.3 建筑高度影響因素

選取一定數(shù)值的建筑高度，要考慮建造成本以及節(jié)能設計的要求，而且還要考慮在建筑高度降低的條件下，建筑結(jié)構(gòu)的剛性會大幅度地增加，建筑高度的增加會導致建筑的體型系數(shù)減小，當建筑層高增加的條件下，對建筑體型系數(shù)的影響越小。這可以由以下柱形圖加以表示。

2.2 建筑朝向?qū)ㄖ?jié)能的影響因素

建筑朝向要注重日照采光和建筑節(jié)能設計，如：建筑為南北朝向時，耗熱量較少，日照采光也較多，這樣，可以使人們充分享受到太陽的自然熱能的照射溫度。建筑朝向影響節(jié)能設計的主要考慮方面，有以下幾點：（1）確保建筑的夏季通風以及冬季免受北風的吹襲；（2）合理利用地形條件，在住宅用地規(guī)劃之下進行節(jié)約用地。（3）要符合建筑群體的組合設計要求。

2.3 建筑開窗形式對建筑節(jié)能的影響因素

建筑的墻壁或屋面開的洞口，可以增加建筑室內(nèi)的采光和通風情況，由于不同的開窗會產(chǎn)生不同的傳熱系數(shù)，如：開窗形式、窗的建筑材質(zhì)等，因而，要合理設計建筑外圍護結(jié)構(gòu)的窗戶的節(jié)能計算。

3 建筑節(jié)能設計的實施策略

3.1 合理控制建筑體型系數(shù)

在依照不同地區(qū)制定的相關(guān)規(guī)范，進行建筑設計，這是一個硬性指標，可以通過以下幾種措施進行節(jié)能設計：其一，減少建筑長度，加大建筑進深；其二：增加建筑層高。這兩種方法都可以有效地控制建筑體型系數(shù)。其三：建筑平面的凹凸設計變化不要太多，這是由于平面結(jié)構(gòu)變化過多、不規(guī)則設計越復雜，越會導致建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)與大氣之間的接觸面積增加，從而減小建筑的傳熱系數(shù)。因而，要注重建筑平面的平整、簡潔設計，這樣，利于建筑節(jié)能。通常來說，建筑的體型系數(shù)應當控制在0.3左右，可以通過適當?shù)恼{(diào)整，減少耗熱量指標，如：可以通過調(diào)整外墻、屋頂?shù)葒o墻的材料方式；可以通過增加圍護結(jié)構(gòu)的厚度方法等，這樣，可以有效地將建筑的耗熱量指標控制在額度之內(nèi)。[2]

3.2 合理設計建筑朝向

建筑朝向的建筑節(jié)能設計，要充分考慮建筑的得熱量和空氣滲透耗熱量，選取合適的設計，以提高太陽輻射量，充分利用太陽的熱能，節(jié)約其他資源，主要采用以下方式加以節(jié)能：可以采用錯落式設計的方式，利用山墻之間的空隙，最大程度地提高日照水平；采用點式和點式住宅組合的設計，利用空隙爭取最大程度的日照。

3.3 建筑開窗節(jié)能設計策略

建筑外圍護結(jié)構(gòu)的開窗節(jié)能設計也是需要考慮的方面，由于建筑的窗墻比越大，那么建筑的外圍護結(jié)構(gòu)的保溫薄弱部位越多，因而，需要嚴格地控制窗墻面積比，這樣，才能最大程度地實現(xiàn)建筑節(jié)能的設計目標。比如厚度為30mm的擠塑聚苯板，保溫位置為倒置，傳熱系數(shù)為0.79，熱惰性指標為0.96，而厚度為50mm的泡沫玻璃，保溫位置為倒置，傳熱系數(shù)為0.96，熱惰性指標為3.44.根據(jù)建筑物的具體情況，選擇合理的開窗形式是很有必要的。

3.4 提高總能源利用效率

從一次能源轉(zhuǎn)換到建筑設備系統(tǒng)使用的終端能源的過程中，能源的損失是很大的。因此，建筑節(jié)能設計應該從應該開采、處理、運送、儲存、分配到終端使用的全過程進行綜合評價，才能全面反映能源利用效率對環(huán)境的影響，并據(jù)此有效設計合理的節(jié)能方案。比如針對建筑中空調(diào)、熱水器、洗衣機等設備，可以采用二代能源系統(tǒng)，充分利用不同品味熱能，最大化的利用能源。

3.5 充分利用新能源

新能源在建筑節(jié)能方面有著十分廣泛的應用。一般認為新能源是太陽能、地熱能、風能、生物質(zhì)能等。太陽能可以用來發(fā)電，在其歐美一些發(fā)達國家建立的試驗性太陽能大電站，可以將太陽能熱發(fā)電商業(yè)化，太陽能光伏發(fā)電也已經(jīng)開始研究和應用，不全統(tǒng)計，世界已經(jīng)有書萬臺光伏水泵開始運行。[3]

4 結(jié)束語

總之，建筑節(jié)能設計是當前房地產(chǎn)行業(yè)的方向，在可持續(xù)發(fā)展的總規(guī)劃之下，要關(guān)注影響建筑節(jié)能的各種因素，減少能源消耗較大的問題，從建筑體型系數(shù)、建筑朝向、建筑外圍護結(jié)構(gòu)等方面，推進建筑的綠色、節(jié)能發(fā)展。

參考文獻

[1]祁會祥.談綠色建筑和建筑節(jié)能設計[J].山西建筑，2014，（32）：198-200.

[2]王亮，潘佳庚.基于綠色建筑理念的嚴寒地區(qū)辦公建筑節(jié)能設計與實踐[J].吉林建筑大學學報，2014，（06）：63-66.

[3]王策.基于綠色建筑節(jié)能設計的幾點思考[J].科技風，2014，（01）：157+159.

收稿日期：2017-05-04

作者簡介：卿鵬（1975-），男，碩士研究生，高級工程師，研究方向為建筑設計。