建筑工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)策略

郭興隆 貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司

1 前言

自20世紀(jì)20年代開始，工業(yè)化的發(fā)展讓世界各國(guó)的能源消耗問題不斷加大，這種情況導(dǎo)致的各種氣候異常以及環(huán)境破壞等問題也逐漸影響了人們的生活。人們開始逐漸意識(shí)到了節(jié)能環(huán)保的重要意義，并將節(jié)能環(huán)保觀念滲透到了生產(chǎn)生活中。通過以往的相關(guān)研究可知，在世界范圍內(nèi)，建筑工程造成的能源消耗在總能源消耗中所占比例很大。基于此，在進(jìn)行建筑工程的建設(shè)過程中，相關(guān)單位一定要充分注重其節(jié)能效果，通過合理的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)措施來確保其節(jié)能性。這樣才更加有利于建筑工程行業(yè)與資源環(huán)境之間的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

2 工程概況

本次所研究的節(jié)能建筑工程是某夏熱冬冷地區(qū)的一座節(jié)能型建筑。該工程用地總面積是2491.38m2，建筑總面積是7980m2，地上13層，地下1層，是一座節(jié)能型的民用住宅建筑。該節(jié)能建筑工程項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是為居民打造一個(gè)舒適、高效且健康的居住空間。本文便是對(duì)該建筑工程中的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

3 節(jié)能建筑設(shè)計(jì)概述

通過我國(guó)目前的建筑工程發(fā)展與能源消耗情況來看，建筑的節(jié)能化發(fā)展是一個(gè)必然的發(fā)展方向，因此在當(dāng)今建筑工程設(shè)計(jì)中，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)也開始備受社會(huì)的關(guān)注與重視。在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該全面分析建筑規(guī)劃區(qū)域、單體建筑與群體建筑、建筑朝向、建筑間距、風(fēng)向、太陽(yáng)輻射以及建筑外部空間環(huán)境等的各項(xiàng)內(nèi)容，然后以此為依據(jù)，根據(jù)氣候設(shè)計(jì)以及節(jié)能設(shè)計(jì)中的基本方法來進(jìn)行節(jié)能建筑工程的合理設(shè)計(jì)。

在我國(guó)，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展階段共有三個(gè)，第一是對(duì)節(jié)能的強(qiáng)調(diào)，在這一階段中，節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)僅僅考慮其節(jié)能效果，并不過多考慮其舒適性；第二是對(duì)能源保持的強(qiáng)調(diào)，也就是降低建筑工程中的各種能量損失，在保障基本舒適性的基礎(chǔ)上盡量節(jié)約能源；第三是能源利用率的強(qiáng)調(diào)，讓能源得到高效、主動(dòng)的應(yīng)用，并盡最大限度確保建筑工程的舒適性[1]。目前，第三種節(jié)能建筑設(shè)計(jì)理念已經(jīng)在我國(guó)得到了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用。

通過進(jìn)一步的研究與分析發(fā)現(xiàn)，在建筑工程的設(shè)計(jì)中，其能耗問題的主要影響因素有三個(gè)，第一是圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面，比如門窗等。第二是生活方式方面，比如用戶的開窗時(shí)間。第三是設(shè)備系統(tǒng)方面，比如空調(diào)開啟時(shí)間。具體設(shè)計(jì)中，因?yàn)椴煌貐^(qū)的氣候、建筑類型不同，所以其節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，綜合上述三個(gè)方面的科學(xué)分析，以此來實(shí)現(xiàn)節(jié)能建筑的合理設(shè)計(jì)。

4 節(jié)能建筑設(shè)計(jì)分析

4.1 建筑選址與布局規(guī)劃

在對(duì)節(jié)能建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，良好的選址是確保后續(xù)設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵。具體選址中，應(yīng)充分考慮到地形、環(huán)境、交通以及經(jīng)濟(jì)等的各個(gè)方面，并通過合理的布局規(guī)劃來為整體建筑工程營(yíng)造出一個(gè)良好的微氣候環(huán)境，比如冬季里的自然采光和夏季里的自然通風(fēng)等。

在本次節(jié)能建筑工程的選址與布局規(guī)劃中，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

第一，讓建筑和山體之間保持適當(dāng)距離，對(duì)建筑工程的冬季和夏季日照加以平衡，并對(duì)其冷熱符合加以合理控制。

第二，因本次節(jié)能建筑工程項(xiàng)目地處西北向冬季季風(fēng)區(qū)域，所以在具體布局中，應(yīng)盡量借助于地形和遮擋物等來實(shí)現(xiàn)冷氣流的有效規(guī)避，以此來降低建筑熱負(fù)荷。

第三，因本次節(jié)能建筑工程臨湖建立，室外具有較大的風(fēng)速，所以本次節(jié)能設(shè)計(jì)中特進(jìn)行了葫蘆柱圍欄設(shè)計(jì)，使其空間舒適度需求得以良好滿足。圖1為葫蘆柱圍欄實(shí)拍圖。

圖1 葫蘆柱圍欄實(shí)拍圖

4.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中，最為主要的熱工性能影響因素就是其圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是確保建筑節(jié)能效果的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。因?yàn)楸敬嗡O(shè)計(jì)的節(jié)能建筑地處夏熱冬冷地區(qū)，所以具體設(shè)計(jì)中，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工特性應(yīng)參考表1限值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 本次工程項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工特性設(shè)計(jì)參考限值

圖2是本次節(jié)能建筑工程的外墻結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 本次節(jié)能建筑工程外墻結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

對(duì)于首層地面，在防潮設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用的是塑料薄膜形式的防潮層、水泥砂漿形式的防潮層，以此來保障其防潮隔熱效果。對(duì)于屋面，在設(shè)計(jì)中，為達(dá)到噪音削弱、雨水收集和空氣凈化目標(biāo)，特將其設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單種植形式，這樣便可在營(yíng)造周邊小氣候的基礎(chǔ)上發(fā)揮出節(jié)能環(huán)保作用[2]。通過后期的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其熱工性能限制要求完全符合。

4.3 自然通風(fēng)與采光設(shè)計(jì)

首先是窗戶設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)中，窗戶為塑鋼加中空雙層玻璃形式，其傳熱系數(shù)是2.7W/（m2·K），氣密性是6級(jí)，南側(cè)窗墻面積比是0.45；東西兩側(cè)窗墻面積比是0.35；北側(cè)窗墻面積比是0.4。其次是外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)中，應(yīng)用的是可調(diào)節(jié)形式的活動(dòng)百葉遮陽(yáng)系統(tǒng)，在百葉開啟時(shí)，可將自然風(fēng)引入，降低建筑散熱。最后是熱壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中，東西兩側(cè)外墻分別進(jìn)行了活動(dòng)百葉窗的設(shè)計(jì)，可通過其開啟與關(guān)閉來進(jìn)行通風(fēng)控制。

4.4 空調(diào)和生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

首先是空調(diào)設(shè)計(jì)，在本次節(jié)能建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)自然資源的充分利用，特選擇了湖水熱泵空調(diào)系統(tǒng)。通過調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，該工程所在地的湖水冬季溫度在6℃~10℃之間，夏季溫度在14℃~15℃之間。而在常規(guī)形式的水源泵主機(jī)中，水源一側(cè)的工況額定值是15℃，考慮到實(shí)際情況與實(shí)際需求，在具體設(shè)計(jì)中，便應(yīng)用了非常規(guī)形式的水源熱泵主機(jī)，并將夏季里的工況水溫額定值設(shè)置為17℃，冬季里的工況水溫額定值設(shè)置為8℃，以此來確?？照{(diào)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行溫度，并達(dá)到良好的節(jié)能效果[3]。

其次是生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在本次項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)有著豐富的太陽(yáng)能資源，因此在具體設(shè)計(jì)中，春季的生活熱水主要通過太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)供應(yīng)；冬季的生活熱水主要通過空調(diào)供熱水在冷凝器中的換熱供應(yīng)；如遇到特殊天氣，則生活熱水由上述兩種方式相互切換供應(yīng)。

4.5 給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在本次節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中，如果給水水箱處于充滿狀態(tài)，可通過自身重力為水龍頭供水，以此來實(shí)現(xiàn)水泵能耗的合理節(jié)約。為達(dá)到更好的節(jié)能效果，本次所應(yīng)用的水龍頭以及衛(wèi)生器具均為節(jié)水型。在本次節(jié)能設(shè)計(jì)中，出于對(duì)雨水收集以及中水處理方面的考慮，特在地面上進(jìn)行了檢查井的設(shè)計(jì)，當(dāng)屋頂上的雨水匯集到這個(gè)檢查井之后，便會(huì)進(jìn)入雨污水沉砂井內(nèi)，然后再通過過濾和沉淀等的工藝進(jìn)行處理[4]。在完成了雨水的初步處理之后，便可通過地表徑流的形式使其進(jìn)入到建筑附近的湖水中。

5 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)今，節(jié)能建筑工程設(shè)計(jì)已經(jīng)成為建筑工程行業(yè)發(fā)展的必然方向。而在本次所研究的某建筑工程節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中，通過物業(yè)調(diào)查顯示，每一年的總能耗可在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上降低270W/（m2·K），碳排放量可在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上降低312835kg，具有非常顯著的節(jié)能環(huán)保效果。由此可見，科學(xué)的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)將會(huì)讓建筑工程能耗及其碳排放量得以顯著降低，在確保建筑工程應(yīng)用效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源與環(huán)境的良好保護(hù)。