淺談建筑節(jié)能在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

陳棟

山東圣凱建筑設(shè)計咨詢有限公司 山東 煙臺 264001

引言

最近幾年來，城市化建設(shè)與發(fā)展速度變得日益加快，在這樣的一種背景下，增加了資源消耗量。建筑行業(yè)作為我國經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的一個重要組成部分，有著較大的能源消耗，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，我國建筑行業(yè)的資源消耗量可以達到總消耗量的一半左右，所以正是因為如此，加強建筑節(jié)能設(shè)計的推廣與落實就顯得很有必要。

1 綠色建筑與節(jié)能建筑設(shè)計的內(nèi)涵

綠色建筑可以被稱為可持續(xù)發(fā)展建筑，還可以被稱為節(jié)能環(huán)保建筑。這種建筑最大的特點是，能夠在建筑的生命周期之內(nèi)，最大限度地實現(xiàn)節(jié)材、節(jié)水、減低環(huán)境污染等目標，同時還能夠為居住人員提供更加舒適健康的生活環(huán)境。這種建筑技術(shù)是在20世紀60年代出現(xiàn)的，主要目的是給人們提供更加安全、綠色、健康的居住環(huán)境與工作空間，同時還能夠有效降低環(huán)境污染問題，并且相應(yīng)地提高資源的利用率。這也說明了綠色建筑是一個能夠充分利用自然資源，并且對環(huán)境沒有任何危害，也不會破壞自然生態(tài)平衡的建筑，同時還是一種把人與建筑以及自然完美結(jié)合在一起的全新理念。綠色節(jié)能建筑不僅具有綠色建筑的所有特征，還能夠真正實現(xiàn)節(jié)約資源與節(jié)約能源等效果。這也就說明了綠色節(jié)能建筑不僅涉及污染排放、能源消耗、室內(nèi)環(huán)境等物理因素，還涉及一些管理手段、經(jīng)濟效益、建筑規(guī)劃等人文社會因素。除此之外，綠色節(jié)能建筑設(shè)計還是一種全新的設(shè)計理念，在設(shè)計當(dāng)中特別強調(diào)施工時應(yīng)該使用本地材料，只有這樣，才能夠更好地符合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，從而更好地體現(xiàn)地域文化特點。隨著資源問題越來越嚴重，綠色建筑設(shè)計已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑設(shè)計的主要發(fā)展方向之一，并且在建筑設(shè)計的各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[1]。

2 建筑節(jié)能設(shè)計的發(fā)展方向分析

2.1 建筑結(jié)構(gòu)體系進一步優(yōu)化

從承重材料標準這一角度來看，可以將我國建筑結(jié)構(gòu)體系劃分為鋼筋混合結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及木質(zhì)結(jié)構(gòu)等，所以在對建筑結(jié)構(gòu)體系進行設(shè)計優(yōu)化時，需要充分考慮到不同建筑結(jié)構(gòu)體系，采用合理有效的設(shè)計方法。例如：以鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計為例，先要對結(jié)構(gòu)平面布置方案進行優(yōu)化，確保其方案的科學(xué)合理性和有效性，從而來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)成本的降低。

2.2 合理規(guī)劃區(qū)域能源

所謂的區(qū)域能源，簡單來說指的就是一個區(qū)域內(nèi)的建筑群，通過合理利用好區(qū)域內(nèi)部的能源，以此來達到節(jié)能減排的這一理想目標效果。所以這就要求相關(guān)人員需要做好建筑整體的規(guī)劃工作，并將相關(guān)節(jié)能設(shè)備合理配置好。

2.3 對住宅外門窗進行節(jié)能設(shè)計

針對門窗，可以說是建筑藝術(shù)的一種表現(xiàn)形式，其主要發(fā)揮的就是通風(fēng)采光功能。從現(xiàn)代建筑門窗設(shè)計中我們可以看到，其面積設(shè)計的較大，為了進一步擴大通風(fēng)采光面積，提高建筑藝術(shù)效果，有些建筑會采用全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。而門窗面積的擴大，對密室性和保溫性的要求標準變得更高，并為節(jié)能設(shè)計帶來了一定難度。所以對于門窗節(jié)能設(shè)計的發(fā)展，主要可以從兩個方面來看：①加大對更高保溫隔熱性能材料的研制和推廣應(yīng)用。②采用合理有效方法措施來實現(xiàn)門窗密實性的進一步提高。

2.4 氣候適應(yīng)性設(shè)計優(yōu)化

經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，氣候可以說是影響建筑工程施工的一個重要因素，若建筑結(jié)構(gòu)與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境不相符合，那么在短時間內(nèi)則會造成結(jié)構(gòu)的損壞，直接影響到建筑工程的使用壽命。所以作為設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的這一過程中，必須要將當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境充分考慮到其中，然后通過綜合考量，最后確定好最為合理有效的方案設(shè)計。①針對建筑施工材料，盡量要選用性價比較高的，這樣在一定程度上能夠?qū)夂颦h(huán)境問題所帶來的不利影響做到有效減少。②設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的這一過程中，需要將綠色環(huán)保理念貫穿落實到其中，以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)對氣候環(huán)境適應(yīng)能力的進一步提高，將建筑結(jié)構(gòu)整體的功能價值充分發(fā)揮出來[2]。

3 做好建筑節(jié)能設(shè)計的重要性分析

3.1 滿足國家經(jīng)濟發(fā)展的實際需要

針對國家經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展，離不開能源的支持。但是就目前來看，無論是我國能源生產(chǎn)總值的增長，還是能源產(chǎn)值都凸顯得過于滯后，嚴重限制我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。所以正是因為如此，必須要做好建筑節(jié)能設(shè)計，通過降低建筑能源消耗，以促進我國經(jīng)濟的更快更好發(fā)展。

3.2 滿足環(huán)境保護的實際需要

從我國當(dāng)前建筑工程建設(shè)中我們可以看到，其中使用大量水泥和鋼筋等材料，在實際施工開展這一過程中不僅會造成一定能源消耗，同時還會產(chǎn)生大量廢棄物，嚴重污染到空氣，其中最具有代表性的就是霧霾的出現(xiàn)，直接威脅到人們的身體健康。

3.3 滿足國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實際需要

在國家社會經(jīng)濟快速發(fā)展的這一過程中所帶來的資源消耗和環(huán)境污染問題日益嚴重，在這種情況下，人們的能源節(jié)約和環(huán)境保護意識逐漸增加，我國提出了可持續(xù)發(fā)展這一戰(zhàn)略，其主要目的就是為了提高能源的利用效率。從建筑設(shè)計這一角度來看，必須要將節(jié)能設(shè)計貫穿落實到實際當(dāng)中，將建筑能源浪費情況的出現(xiàn)做到有效減少，以達到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所提出的實際要求[3]。

4 節(jié)能設(shè)計在建筑設(shè)計中的有效應(yīng)用

4.1 完成建筑物的整體布局設(shè)計

節(jié)能設(shè)計需要融入整體的建筑設(shè)計中去，這樣才可以實現(xiàn)整體的建筑節(jié)能設(shè)計布局。設(shè)計人員在進行建筑外部環(huán)境設(shè)計時，需要盡可能地利用當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境優(yōu)勢，比如在透風(fēng)且光照充足的地方建設(shè)建筑物，這樣可以充分利用太陽能、風(fēng)能等可再生資源，從而減少建筑內(nèi)部的電能使用，達到節(jié)能的效果。因此，設(shè)計人員必須認真勘查建筑物所在地的氣候條件，清晰掌握當(dāng)?shù)氐墓庹铡⑼L(fēng)情況，只有這樣，才可以最大限度地利用自然資源，合理實現(xiàn)建筑節(jié)能環(huán)保的目標。

除了可以通過自然資源開展節(jié)能設(shè)計之外，設(shè)計人員還可以通過合理節(jié)省土地使用來達到節(jié)能的目標。例如，采取科學(xué)方式縮減建筑物間的距離可以起到節(jié)約土地使用面積的方式，提升土地資源的利用率，同時保證建筑物的質(zhì)量。與此同時，在開展建筑物內(nèi)部空間設(shè)計時，可以充分利用地下空間面積，比如將機房、超市、儲藏室等都布局在地下，這樣可以提升建筑物的內(nèi)部空間使用率。另外，居住用房可以考慮設(shè)計全開放式的客廳、廚房，這樣在提升居住房屋的使用空間的同時，內(nèi)部通風(fēng)和采光效果也得到了提升。除此之外，還可以考慮采取并列式或平行式的物件布局方式，提升內(nèi)部空間的使用效率。

4.2 建筑材料的節(jié)能設(shè)計

4.2.1 屋面的節(jié)能設(shè)計。屋面的節(jié)能設(shè)計是建筑物整體節(jié)能設(shè)計非常重要的一個環(huán)節(jié)。以往開展的屋面節(jié)能設(shè)計，通常是在屋面上安裝一層保溫層。而采用的施工材料多為吸水性能差的防水材料，起到防滲漏的作用。這種保溫材料因其密度小、設(shè)計簡單，從而得到廣泛使用，但是這種材料也存在弊端。保溫層材料的質(zhì)量受其厚度制約，材料保溫效果好，則其厚度就越大，耗費成本就越多。但是采用屋面綠化的節(jié)能設(shè)計方式，通過綠化起到降低熱島效應(yīng)，實現(xiàn)屋面隔熱保溫的作用，從而不僅解決了居民的保溫要求，還能夠增加城市綠化面積，降低建筑成本開支。

4.2.2 外門窗節(jié)能設(shè)計。在建筑能耗耗損中，外門窗屬于能耗損失最多的位置，在整體能耗散失中占據(jù)了很大的比例。因此，設(shè)計人員在進行該部位設(shè)計時，需要在確保外門窗的功能基礎(chǔ)上，較大程度地降低外門窗的開口面積，以達到降低能耗的效果。由于目前并未設(shè)置統(tǒng)一的外門窗節(jié)能材料選擇標準，所以設(shè)計人員需要結(jié)合建筑物當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r確定適宜的建筑材料。例如，北方氣候偏冷，外門窗材料選擇時多采用塑鋼材料門窗，這種材料能夠規(guī)避金屬窗的冷橋現(xiàn)象發(fā)生。如果建筑物位于四季氣候較為顯著的地區(qū)，那么在選擇材料時，多推薦使用鍍膜玻璃和中空玻璃，這兩種材料能夠適應(yīng)四季冷熱交替的氣候條件?？傮w來說，設(shè)計人員在進行外門窗節(jié)能設(shè)計過程中，需要綜合多種因素考慮，選擇適宜的外門窗材料進行建筑設(shè)計，既能滿足居住使用需求，也起到節(jié)能環(huán)保的目的[4]。

4.2.3 圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計。由于建筑圍護結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到建筑物的保溫效果，因此設(shè)計人員在進行節(jié)能設(shè)計時需要關(guān)注圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計。建筑圍護結(jié)構(gòu)對建筑物墻體的隔熱保溫效果起著決定性作用，直接關(guān)系到節(jié)能設(shè)計的實施效果。因此，在開展外圍機構(gòu)的節(jié)能設(shè)計時，需要科學(xué)合理地選擇保溫技術(shù)以及所使用的節(jié)能材料。通常情況下，目前采取的墻體保溫節(jié)能技術(shù)多是外墻保溫技術(shù)，分為外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和外墻自保溫三類技術(shù)類型。另外，在墻體的材料選擇方面通常也是使用具備吸熱性能的材料，保溫材料的技術(shù)更新需要設(shè)計人員實時關(guān)注。由此可以看出，墻外保溫節(jié)能技術(shù)是一項非常重要的節(jié)能技術(shù)。

4.3 合理使用再生資源和新能源

節(jié)能設(shè)計的核心是科學(xué)合理地運用新能源和可再生資源，實現(xiàn)建筑物節(jié)能環(huán)保的效果。因此，設(shè)計人員需要結(jié)合建筑物所在地的自然環(huán)境情況，將可以使用的資源充分運用到建筑設(shè)計中去，不僅需要將普遍使用的太陽能、風(fēng)能等充分利用起來，還需要考慮其他的節(jié)能資源，如潮汐能等等。新能源是建筑節(jié)能設(shè)計中至關(guān)重要的構(gòu)成內(nèi)容，太陽能和風(fēng)能當(dāng)前已普遍應(yīng)用于建筑中。例如，太陽能可以提供加熱供暖，建筑內(nèi)的洗浴熱水供應(yīng)大部分都是由太陽能提供的。而風(fēng)可以代替煤炭用于電力供應(yīng)，從而起到節(jié)省資源保護環(huán)境的作用。另外，一些新能源也已經(jīng)用于建筑節(jié)能設(shè)計中。作為綠色環(huán)保的新型能源，一方面可以降低建筑內(nèi)部的污染程度，從而有利于維護居民的身體健康，另一方面新能源的投入使用，一定程度上緩解了可再生資源的供應(yīng)緊張狀況，從而推動了節(jié)能設(shè)計在建筑設(shè)計中的使用開展，也進一步提高了人們的環(huán)保節(jié)能意識。通過在建筑設(shè)計過程中引入可再生資源和新能源，也為居民創(chuàng)造了節(jié)能環(huán)保的舒適居住環(huán)境。

4.4 合理使用水資源和冷暖資源

在人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫降闹T多資源里，水資源是十分關(guān)鍵的一項資源。因此，在進行建筑設(shè)計過程中，設(shè)計人員需用針對水資源進行科學(xué)合理的節(jié)能設(shè)計，盡可能減少水資源的浪費。例如，設(shè)計人員可以在進行節(jié)能設(shè)計時，將污水回收系統(tǒng)融入建筑設(shè)計里，將生活污水、廢水統(tǒng)一收集起來，采取污水凈化措施，從而實現(xiàn)污水廢水再利用。除此之外，設(shè)計人員還可以考慮增加人工濕地的設(shè)計，將生活污水排放到人工濕地，不僅解決了污水處理問題，也為城市增加了一片綠植，保護了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。設(shè)計人員在充分利用水資源的同時，還需要綜合考慮冷暖資源的科學(xué)合理使用。由于現(xiàn)在居民大多采取冷暖空調(diào)進行溫度調(diào)節(jié)，通常是白天晚上都在使用空調(diào)，這在一定程度上造成了電能資源的耗費。所以，設(shè)計人員可以在進行節(jié)能設(shè)計時，將建筑智能化使用引入到設(shè)計方案中，實現(xiàn)智能化控制建筑內(nèi)部問題，保持室溫穩(wěn)定在適宜溫度狀態(tài)[5]。

5 結(jié)束語

由以上分析可知，目前在建筑節(jié)能設(shè)計實際開展過程中，仍然存在一些制約節(jié)能設(shè)計實施的影響方面。因此，設(shè)計人員在開展建筑節(jié)能設(shè)計過程中，需要綜合建筑物所在地的氣候、環(huán)境、人文風(fēng)俗習(xí)慣等多方面進行考慮分析，安排好節(jié)能環(huán)保需求的建筑材料、建筑布局設(shè)計以及可再生資源、新能源等的利用，在實際運用中真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。