建筑節能工程的系統分析及設計方法研究

張 晶

(河北農業大學城鄉建設學院，河北 保定 071001)

建筑節能工程的系統分析及設計方法研究

張 晶

(河北農業大學城鄉建設學院，河北 保定 071001)

對建筑節能工程的地域性以及組織性進行了系統分析，依據建筑工程系統設計內容，提出了設計方法，同時結合節能工程在保溫隔熱及通風中的應用實例，很好地證明了建筑節能工程的可行性。

建筑節能，地域性，組織性，設計方法

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

1 建筑節能工程的系統分析

1.1 建筑節能工程地域性的系統分析

“地域”是指在氣候特點、地理條件和傳統文化等方面擁有顯著的相似性及連續性的區域。地域性建筑能夠響應所在地的自然條件包括氣候、地形及地貌等，并且能夠結合所在地的建筑技術及材料能源，同時能夠兼顧所在地的歷史傳統與建筑文化，與其他區域相比較擁有明顯的特異性及經濟性。

1)適宜性。建筑節能工程適宜技術是建筑節能工程適應于現代環境發展而出現的，它包括三個方面，即：適應自然環境、適應社會經濟發展及適應人的需求。

建筑節能工程適宜技術具有層次性，即根據技術難度和經濟含量來進行劃分，其技術包括低、中和高三個層次。首先，低技術表示適宜發展比較落后區域且規模較小的建筑節能工程的傳統技術，具有適應當地氣候與環境的特點；其次，中間技術表示能夠反映該區整體的技術水平并且適應社會發展水平的常規技術，比如太陽能技術；最后，高技術表示運用科學新技術和人工智能及集成網絡的技術。這三個技術層次沒有落后先進的分別，只是反映社會發展的各不同階段及地區之間的不同，建筑節能工程的適宜技術是傳統與現代技術的有機結合，反映了隨社會發展的不同階段及技術的集成性。

2)統一性。建筑節能工程地域性包括自然和社會地域性的統一及科學性和經驗性的統一。結合自然生態及社會文化，實現建筑節能技術和自然、社會及人之間的有機融合。建筑節能工程設計時考慮氣候和環境等因素，體現了對自然生態的尊重和對能源資源合理運用的科學性。同時，建筑節能是一種社會活動，需要全社會成員參加，受到對技術認識水平和生活習慣等因素的影響，需要有一定的經驗性。

3)集成性。建筑節能工程是創新和傳承統一協調發展的結果，在區域環境及氣候一定的情況下，根據集成發展形態構筑建筑節能工程，實現建筑節能工程創新和傳承的集成性。

地域性是建筑節能工程系統性的主要表現，其發展符合系統性原則，主要體現在自然和社會地域性的統一及科學性和經驗性的統一、創新和傳承的集成性。

1.2 建筑節能工程組織性的系統分析

所謂自組織性是指在不需外部命令的情況下，能夠自動生成特定順序結構的過程。建筑節能工程組織性包括相干性和協同性。

1)相干性。相干性是指建筑節能系統在各因素及各因素、各因素及整體和系統及環境間廣泛存在的相互制約及關聯的關系。建筑節能工程相干性包括空間相干性與時間相干性，空間相干性表示建筑節能系統在結構和功能上相互作用及影響的性質；時間相干性表示在建筑節能系統壽命周期內的各個時段相互作用及影響的性質。相干性是建筑節能系統性能的一個重要體現，通過持續的適應調節過程，逐漸向高級有序化發展，生成具有自組織及自適應性的獨特系統功能。

2)協同性。協同性是指在一定條件下，系統中各關鍵因素之間連接、協調合作和同步的關系。它著重于系統發展的整體性以及各要素間的協調性等。

建筑節能工程系統中互相制約及聯系的關系包含于各構成部分之間、構成部分和系統之間以及構成部分中每個子因素之間，相干性和協同性最終將一致歸于建筑節能工程的系統性。

2 建筑節能工程系統設計

2.1 建筑節能工程系統設計內容

建筑節能工程系統設計是根據工程理念而開展的智力和思維活動，是系統總體策劃和全面落實之間的一個關鍵步驟。其基本特點包括創造性、選擇性、復雜性以及妥協性等，設計過程中將會牽涉到很多約束條件，設計人員要對多種方案進行選擇，在目標和約束條件互相沖突的情況下進行協調與權衡。

2.2 建筑節能工程系統設計過程

建筑節能工程系統設計過程見圖1。

2.3 建筑節能工程系統設計方法

建筑工程設計是使建筑符合節能設計標準進而實現節能的保障。設計主要表現是：第一，追求完成其本身對能耗需要的下降；第二，增加可再生能源的使用強度。其設計流程見圖2。

3 實例分析

保溫隔熱及通風均為建筑節能工程系統的重要方法，均符合適宜性原則，同時表現出建筑節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)經濟適宜性，結合建筑物用途，針對晝間使用與晝夜應用的建筑的隔熱要求是有差異的。在建筑工程外圍護構造中，屋頂與西墻對隔熱效果的需求是很高的；屋頂是建筑外圍護構造中夜間天空輻射散熱最強的，因此屋頂的保溫工作也是相當重要的。

例如，辦公樓是晝間使用的建筑，要求屋頂的延遲時間大約為6 h，使得其內表面產生最高溫度的時間在工作人員下班之后即19點左右。

2)環境適宜性，建筑保溫隔熱工程設計方案要依據不同地區的氣候環境特征進行選擇，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，特別是對漫長的嚴寒的冬季的持續保溫。

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

3.2 建筑通風工程的適宜性

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

4 結語

通過對建筑節能工程的系統分析，包括地域性分析和自組織性分析，進而引出了建筑節能工程系統設計方法，并結合實例工程對保溫隔熱及通風工程系統進行了分析。針對建筑節能問題，分別從科學認識和實踐的角度進行了分析，從而說明了建筑節能工程系統的科學性及可行性。

[1] 于 芳.上海地區住宅建筑節能窗設計技術探討[D].上海：同濟大學,2008.

[2] 柳 楊.淺析日本在建筑節能領域的研究及成效[J].上海節能,2010(11):17-20.

[3] 發達國家建筑節能政策分析[J].聚氨酯,2009(3):30-31.

[4] 涂逢祥,王慶一.我國建筑節能現狀及發展[J].新型建筑材料,2004(7):40-42.

[5] 江 億.中國建筑能耗現狀及節能途徑分析[J].新建筑,2008(2):4-7.

[6] 張 莉,李 堯,朱玉明.暖通空調節能設計分析[J].山西建筑,2010，36(9):185-187.

[7] 南亞平,王 萍.淺談住宅建筑節能設計[J].山西建筑,2007，33(25):263，274.

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

A