節(jié)能設(shè)計(jì)在民用建筑設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用

摘 要：近年來，我國居民對(duì)居住環(huán)境提出了越來越高的要求。因此，應(yīng)在民用建筑中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，以提高民用建筑的能效。基于此，探究節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用現(xiàn)狀、意義以及應(yīng)用原則，分析影響節(jié)能設(shè)計(jì)的因素以及節(jié)能設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的問題，提出節(jié)能設(shè)計(jì)在民用建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計(jì)；民用建筑設(shè)計(jì)；能源消耗

中圖分類號(hào)：TU201.5 " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2022）10-0089-03

1 節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國大力宣傳綠色、環(huán)保、耗能少的可持續(xù)發(fā)展理念，這使得節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)入了廣大設(shè)計(jì)人員的視線中。節(jié)能設(shè)計(jì)在我國起步較晚，導(dǎo)致部分民用建筑的節(jié)能效率較低。如果我國的節(jié)能設(shè)計(jì)水平得到提升，民用建筑的耗能將減少，有利于改善民用建筑的周邊環(huán)境、緩解我國的能源壓力。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

2.1 改善周邊環(huán)境

設(shè)計(jì)人員在民用建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)更為關(guān)注建筑和周邊環(huán)境的融合程度，盡力讓建筑和周邊環(huán)境形成一個(gè)整體，有助于降低建筑對(duì)周邊環(huán)境的負(fù)面影響，可提升建筑的綜合效益。建筑的通風(fēng)方式、采光方式等都會(huì)影響周邊環(huán)境，因此，應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)理念的設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量使用自然通風(fēng)、自然采光等方式，將其他通風(fēng)方式和采光方式的負(fù)面影響降至最低。

2.2 節(jié)約資源

節(jié)能設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是減少建筑消耗的資源和能源，促使建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高保護(hù)環(huán)境的效率。在設(shè)計(jì)民用建筑的過程中，設(shè)計(jì)人員需堅(jiān)持節(jié)能設(shè)計(jì)理念，采用各種手段降低建筑對(duì)不可再生能源和資源的消耗，通過增加可再生能源的使用比例、設(shè)置生活污水回收設(shè)施，以減少不可再生能源的消耗、提高資源利用率。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則

3.1 因地制宜

在民用建筑的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)堅(jiān)持因地制宜的原則，根據(jù)民用建筑本身的情況以及周邊環(huán)境采取合適的節(jié)能措施。同傳統(tǒng)設(shè)計(jì)比較，落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)有可能耗費(fèi)更多資金，因此為避免施工單位以及業(yè)主排斥，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取最適合民用建筑的節(jié)能方式，以減少落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)所耗費(fèi)的成本，并使得民用建筑的節(jié)能效率達(dá)到較高水平。

3.2 科學(xué)選擇建筑所在地

民用建筑的節(jié)能效率與建筑地址存在一定關(guān)系。如果建筑處于迎風(fēng)處，在夏季較為涼爽，則可減少建筑內(nèi)居民對(duì)空調(diào)的使用，進(jìn)而減少居民對(duì)電力的使用，有利于減緩當(dāng)?shù)氐哪茉磯毫?。此外，舒適的周邊環(huán)境可讓居民保持心情愉悅，有利于居民的身心健康。

3.3 選擇合適的材料

民用建筑的節(jié)能效果同材料存在較大關(guān)系，某些建筑材料具有較強(qiáng)的保溫性能，如果在建設(shè)中大量使用，就可以增強(qiáng)建筑整體的保溫性能，避免居民在冬季開啟保暖設(shè)備，有效減少居民在保暖方面的能源消耗。民用建筑設(shè)計(jì)人員選擇材料時(shí)，需注意節(jié)能材料是否同時(shí)具有高效性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性以及材料本身的質(zhì)量。某些材料雖然具備一定的經(jīng)濟(jì)性，但是質(zhì)量無法達(dá)到業(yè)主、施工單位及國家相關(guān)部門的要求，不屬于合格的建筑材料。一些材料盡管具有出色的節(jié)能性，大量使用可使節(jié)能效率達(dá)到極高水平，但是經(jīng)濟(jì)性不佳，令施工單位的成本大幅度上升，迫使施工單位壓縮其他方面的資金以購買節(jié)能材料。因此，設(shè)計(jì)人員不可只考慮節(jié)能材料的某一性質(zhì)，而是要結(jié)合施工單位的資金和成本要求以及國家相關(guān)部門的規(guī)定等選擇材料。

3.4 堅(jiān)持本土化設(shè)計(jì)

本土化設(shè)計(jì)指的是在設(shè)計(jì)時(shí)考慮建筑所在城市的建設(shè)習(xí)慣和生活方式，在建筑中融入當(dāng)?shù)亟ㄖ奶攸c(diǎn)，滿足當(dāng)?shù)鼐用竦纳钚枰Ｒ恍┰O(shè)計(jì)人員未堅(jiān)持本土化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致建筑無法滿足居民的生活需求，引發(fā)居民的不滿，無法獲得居民的認(rèn)同。此外，設(shè)計(jì)人員需迎合當(dāng)?shù)鼐用竦膶徝佬枰黾咏ㄖ拿栏小?/p>

4 影響節(jié)能設(shè)計(jì)的因素

影響節(jié)能設(shè)計(jì)的主要因素有可再生能源的利用技術(shù)、資源的利用效率、設(shè)計(jì)人員的能力以及節(jié)能設(shè)計(jì)的成本。

在政府的大力支持下，我國的可再生能源利用技術(shù)發(fā)展極快，目前我國的多個(gè)省區(qū)都已經(jīng)建設(shè)了大量的風(fēng)力發(fā)電站、太陽能發(fā)電站以及水力發(fā)電站，我國的可再生能源利用技術(shù)處于較高水平。

在資源的利用效率方面，我國雖已發(fā)展了多項(xiàng)技術(shù)，但是某些技術(shù)并未得到充分應(yīng)用，導(dǎo)致某些可回收資源的利用效率相對(duì)較低。如果設(shè)計(jì)人員在民用建筑設(shè)計(jì)中加入可回收資源利用技術(shù)，必定可提高建筑對(duì)資源的利用率。

在設(shè)計(jì)人員的能力方面，因我國的節(jié)能設(shè)計(jì)起步時(shí)間晚，發(fā)展時(shí)間相對(duì)短暫，許多民用建筑的設(shè)計(jì)人員都未曾接受關(guān)于節(jié)能設(shè)計(jì)的培訓(xùn)，某些設(shè)計(jì)人員甚至不了解節(jié)能設(shè)計(jì)的理念，對(duì)這一理念產(chǎn)生輕視，認(rèn)為這一理念對(duì)于建筑業(yè)未來的發(fā)展沒有影響。在節(jié)能設(shè)計(jì)的成本方面，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)需要耗費(fèi)民用建筑設(shè)計(jì)人員的大量精力，一些設(shè)計(jì)單位更傾向于讓設(shè)計(jì)人員完成多項(xiàng)工作，而不是將精力耗費(fèi)在某一項(xiàng)工作上。此外，某些施工單位的資金條件有限，落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)有可能加重其經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

所以，我國的節(jié)能設(shè)計(jì)水平有待進(jìn)一步提高。

5 節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用中存在的問題

5.1 能源消耗較大

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平快速提高的大背景下，我國部分居民的經(jīng)濟(jì)條件也步入了快速上升的狀態(tài)。在經(jīng)濟(jì)條件上升后，居民就開始提高對(duì)建筑質(zhì)量和性能的要求。為滿足這一部分居民對(duì)于建筑的要求，設(shè)計(jì)單位以及施工單位在設(shè)計(jì)和建設(shè)的過程中耗費(fèi)了大量能源。我國面臨的能源壓力較大，有時(shí)候會(huì)發(fā)生能源短缺的情況，導(dǎo)致工廠停止生產(chǎn)、居民無法正常生活，因此，需使用有效舉措減少能源在設(shè)計(jì)和建設(shè)中的消耗。

5.2 節(jié)能方式落后

某些設(shè)計(jì)單位和施工單位意識(shí)到應(yīng)用節(jié)能舉措的重要性，在民用建筑設(shè)計(jì)中添加了節(jié)能設(shè)計(jì)并落實(shí)。但由于我國節(jié)能設(shè)計(jì)起步晚，節(jié)能設(shè)計(jì)水平較低，節(jié)能舉措的應(yīng)用水平不高，某些設(shè)計(jì)人員的節(jié)能設(shè)計(jì)在理論上可行，施工單位經(jīng)過實(shí)踐后才發(fā)現(xiàn)不具備可行性，或者可行性較低、節(jié)能效果不佳。此外，某些設(shè)計(jì)人員未意識(shí)到可以在某些方面采取節(jié)能舉措。以供暖方面為例，部分北方民用建筑采用煤炭進(jìn)行供暖，在煤炭尚未燃燒完全時(shí)就被丟棄，導(dǎo)致煤炭資源被浪費(fèi)。煤炭屬于不可再生資源，如果浪費(fèi)率過高，不利于我國的長遠(yuǎn)發(fā)展。為提高煤炭的利用率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)添加某些使煤炭充分燃燒的設(shè)備，或者采取某些讓煤炭得到充分利用的舉措，最大程度減少民用建筑中的煤炭資源浪費(fèi)。

6 節(jié)能設(shè)計(jì)在民用建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

6.1 改進(jìn)建筑物的布局設(shè)計(jì)

當(dāng)前我國的人口已超過14億人，多數(shù)人口聚集在東部地區(qū)和中部地區(qū)，我國東部城市和中部城市的土地資源極為緊張。改進(jìn)建筑的布局設(shè)計(jì)，不僅是為了節(jié)省建筑本身所消耗的能源，還是為了提升土地資源的利用率。想要節(jié)約土地資源，應(yīng)縮小民用建筑之間的距離，并且增加民用建筑的高度，使得一棟民用建筑能夠容納更多居民。但民用建筑之間的距離過小，不利于建筑物的自然通風(fēng)、自然采光等。民用建筑的設(shè)計(jì)人員應(yīng)在節(jié)約土地資源和確保自然風(fēng)、自然光之間取得平衡，不偏向某一方面。

設(shè)計(jì)人員為建筑物選擇建設(shè)區(qū)域時(shí)，不應(yīng)選擇人口密度過高、高層建筑物過于集中的區(qū)域，而應(yīng)選擇人口密度適中、高層建筑物尚不密集、光照和自然風(fēng)充足的區(qū)域，只有在滿足這3個(gè)條件的區(qū)域進(jìn)行建設(shè)，才可確保民用建筑獲得足夠的自然光以及自然風(fēng)，讓設(shè)計(jì)人員得以利用自然光、自然風(fēng)設(shè)計(jì)節(jié)能措施[1]。當(dāng)自然風(fēng)、自然光得以充分利用時(shí)，建筑物內(nèi)的居民會(huì)主動(dòng)降低電燈、電扇、空調(diào)等電器的使用率，進(jìn)而減少了建筑物的電力消耗。

進(jìn)行布局設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蜻M(jìn)行了解，并根據(jù)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，再確定建筑物的布局，保證多棟建筑物都可得到足夠的光照以及空氣流動(dòng)。某些設(shè)計(jì)人員輕視了高層建筑物對(duì)于光照的影響，將高層建筑物布置在中層建筑物和低層建筑物的前方，使得中層建筑物和底層建筑物的光照減少[2]。為避免高層建筑物對(duì)其他建筑物造成過多影響，應(yīng)將高層建筑物布置在中層建筑物和低層建筑物的后方，讓中層建筑物和低層建筑物處于迎風(fēng)面接收更多的光照。

6.2 優(yōu)化建筑物的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.2.1 調(diào)整建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全開放式的客廳、廚房可以讓自然光源順暢進(jìn)入室內(nèi)。某些建筑物的客廳窗戶和廚房窗戶過小，即使室外晴空萬里，室內(nèi)也處于陰暗的狀態(tài)，令人無法看清室內(nèi)景象，必須使用照明設(shè)備，進(jìn)而加大建筑物的能源消耗。

6.2.2 安裝自然光照明系統(tǒng)

設(shè)計(jì)人員可在建筑物外部設(shè)置采光設(shè)施，在內(nèi)部設(shè)置自然光照明系統(tǒng)。外部的采光設(shè)施用于收集自然光源，當(dāng)收集工作完畢后，讓光能進(jìn)入自然光照明系統(tǒng)，通過光導(dǎo)裝置對(duì)光能進(jìn)行強(qiáng)化，再通過漫射器利用自然光，確保室內(nèi)光線長時(shí)間處于充足的狀態(tài)。

6.2.3 安裝節(jié)能燈

在建筑物內(nèi)部的公共部分，設(shè)計(jì)人員可設(shè)置節(jié)能電感鎮(zhèn)流器、電子變壓器等，并通過無功補(bǔ)償燈具減少能源的消耗。此外，設(shè)計(jì)人員還可選擇安裝光控?zé)艋蚵暱責(zé)魷p少能耗。在戶外，應(yīng)優(yōu)先安裝光控?zé)?，夏季天空的昏暗時(shí)間較晚，如果于18：00開啟小區(qū)內(nèi)的路燈，則會(huì)增加能源的無謂消耗。安裝光控?zé)艉?，燈具根?jù)天色的昏暗程度決定是否要開啟，有利于減少居民小區(qū)的能源使用。而在建筑物的樓道部分，應(yīng)優(yōu)先安裝聲控?zé)簦?dāng)居民進(jìn)入樓道后再開啟燈具，避免燈具長時(shí)間開啟，消耗過多能源[3]。在居民的私人空間部分，應(yīng)優(yōu)先安裝調(diào)光開關(guān)，依據(jù)居民對(duì)光照的需要調(diào)整燈具亮度，在節(jié)約能源的同時(shí)，也滿足了不同居民對(duì)于室內(nèi)光照的要求。

6.3 調(diào)整屋面設(shè)計(jì)

在民用建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)中，屋面節(jié)能設(shè)計(jì)是不可或缺的一部分。如果未進(jìn)行屋面節(jié)能設(shè)計(jì)，建筑物的散熱效率將提高，冬季時(shí)建筑物需耗費(fèi)更多能源進(jìn)行供暖。我國傳統(tǒng)的屋面節(jié)能設(shè)計(jì)，通常是在屋面設(shè)置保溫層。為避免雨水滲漏，一般采用具備防水性能的材料。此類材料的保溫能力同厚度有關(guān)，即厚度越大、保溫效果越好，然而，在保溫效果提升的同時(shí)，耗費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本也在上升[4]。如果采取屋面綠化的方式，利用綠化削弱熱島效應(yīng)，使得屋面不僅可在夏季隔絕外界的熱度，還可在冬季保留室內(nèi)的熱量，不僅滿足了建筑物內(nèi)居民的保溫需要、隔熱需要，降低民用建筑的在供暖方面和降溫方面的消耗，而且可令城市綠化面積增加，減少建設(shè)單位在屋面施工上的經(jīng)濟(jì)成本。

6.4 調(diào)整外門窗設(shè)計(jì)

在民用建筑物的各個(gè)位置中，外門窗為能耗損失最大的位置。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)關(guān)注外門窗的設(shè)計(jì)，在確保自然光源、空氣流動(dòng)以及外門窗基本功能的前提下，減少外門窗的開口面積，降低外門窗的能耗損失比例。不僅外門窗的樣式會(huì)對(duì)能耗損失造成影響，材料也會(huì)對(duì)能耗損失產(chǎn)生影響。當(dāng)前我國相關(guān)部門并未明確外門窗節(jié)能材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員需依據(jù)建筑所在城市的氣候選擇建筑材料。當(dāng)建筑處于冬季氣溫較低的北方地區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇塑鋼材料制作外門窗，以避免冷橋現(xiàn)象。

6.5 調(diào)整建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)民用建筑的保溫效果具有直接影響，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，適當(dāng)借鑒國外建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。保溫技術(shù)和材料關(guān)系著圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入了解當(dāng)?shù)貧夂?，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選擇合適的保溫技術(shù)與材料，使節(jié)能效果最大化[5]。目前常用的保溫節(jié)能技術(shù)可分為外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫、外墻自保溫這3類，而用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫材料通常具有吸熱的性質(zhì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)長期關(guān)注保溫技術(shù)和材料，以便為建筑物選擇最合適的技術(shù)及材料。

6.6 加強(qiáng)對(duì)可再生能源的利用

民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為利用可再生能源，減少不可再生能源的使用。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合民用建筑所在城市的情況利用可再生能源，如果民用建筑處于光照較為充足的城市，可通過太陽能吸收裝置進(jìn)行熱水加熱，為建筑物內(nèi)的居民提供熱水，在冬季為居民供暖，減少煤炭消耗，以及安裝太陽能路燈，在夜晚為居民提供照明。

6.7 加強(qiáng)對(duì)水資源的利用

我國部分城市的地下水位不斷下降，對(duì)農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水以及居民用水都造成威脅，因此，我國有必要提高淡水資源的利用率。民用建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)設(shè)置污水回收系統(tǒng)、污水凈化系統(tǒng)以及污水利用系統(tǒng)，對(duì)生活污水進(jìn)行收集、處理，處理后的生活污水可用于綠化或道路沖洗。

7 結(jié)語

綜上所述，節(jié)能設(shè)計(jì)水平受到可再生能源的利用水平、資源利用效率、設(shè)計(jì)者的能力和節(jié)能設(shè)計(jì)的成本等的影響。我國節(jié)能設(shè)計(jì)整體能力較弱，節(jié)能設(shè)計(jì)成本較高，導(dǎo)致能耗大、節(jié)能方法落后的問題，使得民用建筑節(jié)能效果較差。因此，需要提高節(jié)能效果的設(shè)計(jì)師應(yīng)該改進(jìn)布局設(shè)計(jì)、加強(qiáng)能源和水資源的利用等來提升節(jié)能設(shè)計(jì)效果。

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