建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑能耗的影響及分析

張軍肖

摘 要：近年來社會(huì)經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，城市規(guī)模逐漸擴(kuò)張，中國(guó)建筑業(yè)也在穩(wěn)步發(fā)展之中。與此同時(shí)建筑業(yè)也爆出新的問題：節(jié)能減排的環(huán)保設(shè)計(jì)問題。城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中，施工方在工程實(shí)施上注重節(jié)省成本效益，相關(guān)設(shè)計(jì)人員為了滿足核算指標(biāo)而減少對(duì)建筑節(jié)能環(huán)保措施的預(yù)算，使得建筑行業(yè)的節(jié)能消耗問題被嚴(yán)重忽略。我國(guó)建筑行業(yè)已經(jīng)逐漸意識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)自身的能源消耗會(huì)影響建筑整體壽命周期，從“節(jié)約成本”這一經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)理念慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)能高效型理念，提升建筑整體壽命周期的能源使用頻率。本篇文章闡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在能源消耗率影響的情況下，分析節(jié)約能耗體系在工程建筑中投入的必要性。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)能耗；節(jié)能減排設(shè)計(jì)；建筑工程節(jié)能消耗率

1 前言

建筑行的發(fā)展情勢(shì)日趨粗獷化，自然而然的造成很多節(jié)能資源嚴(yán)重浪費(fèi)。當(dāng)今社會(huì)能源使用緊張，人們已經(jīng)開始關(guān)注能源資源的浪費(fèi)問題，也逐漸意識(shí)到建筑行能源消耗對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重影響。對(duì)于此，相關(guān)部門要積極轉(zhuǎn)變?nèi)嗣袢罕姷膫鹘y(tǒng)觀念，采用各種高效率方式，例如提高建筑業(yè)規(guī)劃的完整性、增加對(duì)能源資源使用的頻率、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)能源的運(yùn)行、充分利用可再生資源等，在最大程度上減少能源資源消耗率，這一措施的實(shí)施是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必要。

2 綠色環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念重要性

綠色環(huán)保、節(jié)能減排是建筑業(yè)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)的主要思路，有著很重要的意義，可減少能源資源消耗率，提升建筑業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。隨著現(xiàn)代社會(huì)的加速發(fā)展，建筑業(yè)逐漸向低耗無污染的趨勢(shì)發(fā)展，人民更加重視建筑設(shè)計(jì)的環(huán)保性。建筑業(yè)服務(wù)的人群是人民群眾，強(qiáng)調(diào)以人為本的主觀思想，盡全力滿足人民群眾對(duì)建筑的使用需求。建筑業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念不但要達(dá)到綠色環(huán)保、節(jié)能減排，而且要考慮人民群眾的使用需求，要求施工設(shè)計(jì)人員權(quán)衡節(jié)約資源成本的投入和能源使用率，達(dá)到效果最優(yōu)化。

3 能源消耗影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素

能源資源的消耗可加快建筑業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)程，可以在建筑布局設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)建合理性等方面提升能源的使用率。支持著體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性從而盡可能壓縮能源的浪費(fèi)程度，提升對(duì)能源資源的使用率。尤其在建筑施工時(shí)，沒能將能源消耗問題重視起來，使得建筑行成為我國(guó)目前能源消耗最大產(chǎn)業(yè)之一。研究數(shù)據(jù)表明，在社會(huì)能源消耗率中，建筑行業(yè)占能源消耗的35%，在所有建筑實(shí)際工程中，大約九成又是高能源消耗建筑項(xiàng)目。提及建筑節(jié)能消耗問題只存在于水電供暖，卻忽略了建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能減排的重要作用。建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能減排是建筑行業(yè)節(jié)約能源的重要組成部分。

3.1 建筑材料的選擇

近幾年來相關(guān)部門對(duì)建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)謹(jǐn)，人民也逐漸提高保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，建筑業(yè)施工使用的材料好壞和施工產(chǎn)生的垃圾也給周圍生態(tài)環(huán)境帶來影響，因此人們開始致力于研發(fā)可再生性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保性強(qiáng)的施工材料。其中實(shí)施混凝土堆砌建筑形式給可再生性材料的使用給建筑設(shè)計(jì)施工增添了環(huán)保性，工業(yè)廢渣的處理和再利用是目前節(jié)能環(huán)保型社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。合理利用原材料或采取就地取材的方式也是對(duì)節(jié)能環(huán)保有利地選擇。例如印度搭建的竹屋、中國(guó)陜西的窯洞、福建本地的土樓等都是采用就地取材的方式，合理開采原材料并且減少建筑材料的交通運(yùn)輸，既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)的形式

不同形式建筑結(jié)構(gòu)影響能耗使用的主要因素為取暖資源能耗。這是因?yàn)楫?dāng)天氣逐漸轉(zhuǎn)冷的時(shí)候室內(nèi)外溫差要大于天氣炎熱時(shí)期的室內(nèi)外溫差。取暖資源能耗因建筑結(jié)構(gòu)形式不同所引起的導(dǎo)熱參數(shù)差距更大，在墻體內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的情況下，框架剪力墻體結(jié)構(gòu)能耗是最大的，磚土混凝結(jié)構(gòu)能耗率最低。影響墻體結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)熱性能的其他因素是窗戶與墻體的面積比例。窗戶和墻體面積比例與使用的保溫材料導(dǎo)熱參數(shù)變動(dòng)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)、磚土混凝結(jié)構(gòu)以及框架剪力墻的導(dǎo)熱性能都會(huì)受到不同程度影響。

3.3 建筑只對(duì)窗戶節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑外圍護(hù)欄構(gòu)造中，相對(duì)于墻體內(nèi)部和屋頂設(shè)計(jì)，門窗是節(jié)能保溫消耗的薄弱項(xiàng)目，其中通過門窗形成的冷熱風(fēng)滲透也是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)損耗的主要原因之一。因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員除了要控制適當(dāng)?shù)拇皯艉蛪w比例之外，還要對(duì)門窗的縫隙進(jìn)行密封處理。由于窗戶玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)大，所以加強(qiáng)對(duì)窗戶本身的節(jié)能設(shè)計(jì)也十分重要。可采用窗戶玻璃中間設(shè)計(jì)空氣間層的方式，密閉空氣層也能提升窗戶對(duì)建筑的保溫隔熱能力，這種做法經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

4 建筑結(jié)構(gòu)中環(huán)保理念的應(yīng)用

隨著當(dāng)今社會(huì)節(jié)能理念的不斷創(chuàng)新進(jìn)步，建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)的重點(diǎn)由傳統(tǒng)理念中減少施工材料到合理權(quán)衡成本投資回報(bào)對(duì)能源輸送過程的損失，再到當(dāng)下建筑結(jié)構(gòu)改造的節(jié)能減排設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)中以綠色環(huán)保為主的設(shè)計(jì)理念由施工單位研究并投入實(shí)踐，最終受益者是人民群眾。建筑業(yè)中這一環(huán)保設(shè)計(jì)理念已逐步應(yīng)用到現(xiàn)代建筑業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中。

4.1 建筑墻體的保溫

在20世紀(jì)中期，建筑業(yè)開始流行澆筑墻體外保溫體系的理念。經(jīng)過近100年的發(fā)展變化，相關(guān)人們?cè)O(shè)計(jì)保溫材料的技術(shù)越來越高并且在實(shí)際工程中對(duì)保溫材料的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)越來越成熟。建筑墻體的外保溫工程要根據(jù)建筑地周圍的氣候、溫差等因素而制定的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。建筑墻體外保溫設(shè)計(jì)體系在建筑業(yè)中被廣泛使用，不僅增強(qiáng)了住宅建筑整體舒適度，而且減少了建筑群自身能源資源消耗率；同時(shí)還與建筑本身圍護(hù)結(jié)構(gòu)相輔相成，增強(qiáng)了建筑墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外保溫隔熱性能，在很大程度上提高了冬季或夏季人們對(duì)空調(diào)能源的利用率。所以建筑墻體外保溫的投入對(duì)施工期間節(jié)能減排程度的高低起到很大影響。

4.2 鋼筋結(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)能減排的影響

近些年來社會(huì)在加快研發(fā)再生材料工藝技術(shù)的指導(dǎo)思想下，鋼筋結(jié)構(gòu)因?yàn)槠浠炷两Y(jié)構(gòu)特有的卓越性被廣泛應(yīng)用。鋼筋結(jié)構(gòu)不但組合形式靈活，更有抗震性能強(qiáng)、縮短工程周期、節(jié)省建筑能源成本等特點(diǎn)，提高我國(guó)鋼材使用率，并在很大程度上減少了建筑施工對(duì)環(huán)境造成的污染，提升了建筑垃圾的可重復(fù)使用率。鋼筋結(jié)構(gòu)提升了高能源使用率，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)輕盈、方便布置管線，空間布置多樣化等方面，給安裝智能化電子設(shè)備增添便利，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)也廣泛適用于智能建筑設(shè)計(jì)中，將結(jié)構(gòu)智能化發(fā)揮到極致。

4.3 預(yù)制裝配式系統(tǒng)在建筑業(yè)的應(yīng)用

相比較傳統(tǒng)式混凝土結(jié)構(gòu)施工工程，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)在很大程度上節(jié)省資源和能源使用率，降低工程期現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)環(huán)境的影響，減少施工垃圾，有利于工作人員掌控施工質(zhì)量和周期，使得建筑功能和建筑結(jié)構(gòu)性能得到提升，現(xiàn)在有很多家施工單位已經(jīng)將預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)用到建筑工程中。

5 結(jié)束語

建筑業(yè)中綠色環(huán)保、節(jié)能減排理念是建筑業(yè)設(shè)計(jì)工作的指導(dǎo)方針，截至目前仍舊處在穩(wěn)定發(fā)展階段，也是我國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)中可持續(xù)發(fā)展道路不可缺少的一部分。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)能減排是建筑節(jié)約能耗的重要組成，在建筑可使用壽命周期的角度出發(fā)，相關(guān)部門和人員要合理評(píng)價(jià)不同種類建筑材料及其結(jié)構(gòu)組成形式對(duì)結(jié)構(gòu)節(jié)約能耗和可持續(xù)建設(shè)的影響，用長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的眼光看待技術(shù)創(chuàng)新和材料創(chuàng)新，并投入實(shí)際應(yīng)用。作為建筑業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的一員，一定要明確自己肩上所承擔(dān)的重大責(zé)任和使命，必須盡全力將更好更新的節(jié)能材料和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到節(jié)能設(shè)計(jì)之中，大膽的進(jìn)行實(shí)踐和探索，不斷更新本身的思想理念，進(jìn)一步創(chuàng)造出更加經(jīng)濟(jì)舒適的建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)。

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