建筑設(shè)計中節(jié)能設(shè)計問題分析

趙佳

（太原中晉建筑設(shè)計事務(wù)所有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年來，環(huán)保理念已經(jīng)滲透到建筑領(lǐng)域內(nèi)，此由催生出節(jié)能建筑設(shè)計、節(jié)能施工技術(shù)、節(jié)能施工材料等一系列有別于傳統(tǒng)建筑模式的新生事物，有效促動了建筑行業(yè)向前發(fā)展。然而，當(dāng)建筑設(shè)計師在開展建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，時常暴露出一些亟待的問題，導(dǎo)致設(shè)計方案質(zhì)量難以滿足節(jié)能建設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，有必要針對那些常見的建筑節(jié)能設(shè)計問題及其解決對策進(jìn)行相關(guān)探索與研究，從根本上促進(jìn)節(jié)能建筑設(shè)計質(zhì)量的提升。

1 建筑節(jié)能設(shè)計的內(nèi)涵

節(jié)能建筑是指在滿足建筑物正常使用功能的基礎(chǔ)之上，在建筑施工過程中采用各種節(jié)能措施，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)及所屬設(shè)備在運轉(zhuǎn)效率、物理性能、資源再利用等方面的整體提升，達(dá)到最大限度降低建筑使用能耗的目的。由此看來，要想建行出節(jié)能建筑，必須從工程設(shè)計階段開始，就是要融入相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計手段，方可確保在后續(xù)建筑施工以及建筑物全生命周期均均具有較高的節(jié)能效益。比如，在建筑物節(jié)能設(shè)計中，設(shè)計師結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地理環(huán)境以及建筑節(jié)能要求構(gòu)思設(shè)計方案，還需要針對施工區(qū)域周邊環(huán)境、采風(fēng)、通風(fēng)等因素進(jìn)行綜合考慮，確保建筑設(shè)計方案具備較高的節(jié)能環(huán)保性及科學(xué)合理性[1]。

2 建筑節(jié)能設(shè)計的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比，建筑節(jié)能設(shè)計具有以下優(yōu)勢：①降低能源消耗。通過建筑節(jié)能設(shè)計，可以大幅降低建筑施工過程中以及日后使用過程中所造成的能源消耗，這對于日漸嚴(yán)峻的能源緊缺問題無疑具有極大的緩解作用。尤其近年來，我國建筑工程數(shù)量、施工規(guī)模均較以往實現(xiàn)了大幅提升，如果絕大多數(shù)工程項目都能夠采用節(jié)能建筑設(shè)計，勢必能夠有效緩解建筑工程對生態(tài)環(huán)境所造成的破壞，這對于促進(jìn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義[2]。②提高居住質(zhì)量。當(dāng)前，人們?yōu)榱颂嵘幼】臻g的舒適度，會長時間使用電燈、空調(diào)、暖風(fēng)、風(fēng)扇等電器設(shè)備，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)采光、溫度、濕度、通風(fēng)效果等目的。但是，在使用這種家用電器的過程中，不僅會消耗大量電能，還會造成一定程度的空氣污染，非常不符合節(jié)能環(huán)保理念。如果在建筑設(shè)計中融入節(jié)能設(shè)計，可以使室內(nèi)采光、通風(fēng)以及保溫保暖效果得到極大的優(yōu)化，從而給人們創(chuàng)造一個自然舒適、節(jié)能環(huán)保的居住環(huán)境。③降低環(huán)境污染。傳統(tǒng)建筑施工過程和日后使用過程中，所使用電能、水資源都是采用傳統(tǒng)方式供給，例如采用火力發(fā)電、抽取地下水等。這樣不僅會消耗大量自然資源，還會施工區(qū)域?qū)χ苓叺纳鷳B(tài)環(huán)境造成較大程度的污染與破壞。如果采用建筑節(jié)能設(shè)計，可以使用太陽能、風(fēng)能等清潔能源替代傳統(tǒng)能源，在保證建筑工程順利完工、建筑物正常使用的同時，減少施工過程以及建筑長期使用過程中對于周邊環(huán)境所造成的不良影響[3]。

3 我國房屋建筑節(jié)能設(shè)計中存在的幾點問題

3.1 節(jié)能建筑普及率低

在當(dāng)前的建筑設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)，節(jié)能建筑設(shè)計的普及率還相對較低。其主要原因在于建筑單位和建筑設(shè)計師的思想觀念更新不夠及時，或者不夠徹底。導(dǎo)致在實際設(shè)計環(huán)節(jié)中，只關(guān)注建筑面積、空間功能、結(jié)構(gòu)應(yīng)用、外觀效果及舒適程度等因素，忽略了房屋建筑施工工藝、施工材料的節(jié)能環(huán)保效益。另外，還有一些建筑項目為了盡快開工，追趕工期或者壓縮建造成本，在房屋建筑設(shè)計方案當(dāng)中沒有體現(xiàn)出節(jié)能設(shè)計理念。這樣的建筑設(shè)計方案看似不存在明顯缺陷，卻違背了“可持續(xù)發(fā)展”“生態(tài)環(huán)保”“綠色發(fā)展”等新型建筑理念，不僅會在建筑施工過程中造成巨大的能耗消耗，難以實現(xiàn)成本控制目標(biāo)，還會在市場營銷階段，難以被廣大消費者所認(rèn)可。另外，有些建筑設(shè)計師自身能夠水平有限，即使想開展節(jié)能設(shè)計，也會受到個人設(shè)計水平的限制，導(dǎo)致設(shè)計效果不佳，設(shè)計方案沒有通過。上述問題的存在，導(dǎo)致在建筑領(lǐng)域內(nèi)節(jié)能設(shè)計的普及率難度獲得大幅提升。

3.2 節(jié)能材料利用率低

近些年來，在我國建材市場上涌現(xiàn)出大量具有節(jié)能環(huán)保特性的新型建筑材料。但是，由于受到一些因素的限制，致使這些節(jié)能的材料的使用率并不高。其原因可以歸結(jié)為以下兩點：①節(jié)能材料宣傳推廣工作不到位。目前，雖然有大量新型節(jié)能環(huán)保建筑材料相繼上市，比如有些節(jié)能材料利用新能源、可再生材料、環(huán)保材料等原料制成，具有節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性、耐用性等諸多優(yōu)勢。但是，由于與之相關(guān)的宣傳推廣工作不到位，致使新材料的優(yōu)勢性能無法被建筑設(shè)計師所熟悉和認(rèn)可，從而在選擇建材品種時，難以做出準(zhǔn)確判斷，甚至?xí)斐膳袛嗍д`。不僅無法達(dá)到節(jié)能建筑效果，還容易造成資金浪費。②建筑設(shè)計師不了解新型材料性能。當(dāng)前的節(jié)能環(huán)保材料更新速度可以用日新月異來形容。在建材市場上，具有節(jié)能功效的建材種類繁多，有些建材看似同類、同質(zhì)、同價位，但在節(jié)能效果上卻大不相同。一旦建筑設(shè)計師的設(shè)計理念不夠先進(jìn)，或者對于新鮮事物缺乏學(xué)習(xí)意識和敏感度，將無法及時掌握建材市場的最新動態(tài)，對于各類節(jié)能材料更是缺少辨別能力。有些設(shè)計師雖然可以保證所選用的施工材料具有較好的節(jié)能環(huán)保特性，卻難以保證其性價比。還有一些建筑設(shè)計師為了保證設(shè)計方案的安全可靠性，最終還是選擇了傳統(tǒng)材料。由于以上問題的存在，在很大程度上阻礙了節(jié)保材料在建筑領(lǐng)域內(nèi)的推廣使用，更限制了節(jié)能建筑設(shè)計水平的提升。

3.3 不關(guān)注施工環(huán)境問題

目前，很多建筑設(shè)計師在進(jìn)行工程設(shè)計時，只將關(guān)注點放在建筑結(jié)構(gòu)的合理性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性等方面，而對于施工過程中可能發(fā)生的環(huán)境污染、能源浪費等問題卻缺少前提預(yù)判，最終極有可能導(dǎo)致在施工過程中造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源消耗問題。例如，有些建筑設(shè)計師為了追求設(shè)計效果圖的美觀性與時尚感，采用了一些美觀但不具實用價值的建筑材料，不僅加大了建筑工程造價成本，這些材料在現(xiàn)場加工及安裝階段，還對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境造成較大污染。不僅如此，在設(shè)計方案中對于施工過程中所造成的污染問題還缺少必要的防治措施，嚴(yán)重違背了節(jié)能建筑設(shè)計理念及相關(guān)要求。

4 建筑設(shè)計中節(jié)能設(shè)計問題的解決對策

4.1 提高節(jié)能建筑設(shè)計的普及率

業(yè)主單位負(fù)責(zé)人在與建筑設(shè)計師進(jìn)行初步交流時，要闡明開展節(jié)能設(shè)計這一訴求，為后續(xù)設(shè)計工作指明方向；建筑設(shè)計師作為開展節(jié)能建筑設(shè)計的主體，必須盡快更新自身設(shè)計理念，熟練掌握各種節(jié)能設(shè)計手法，本著整體性、環(huán)保性設(shè)計、可持續(xù)性設(shè)計原則，將各種節(jié)能設(shè)計手法合理運用到工程設(shè)計方案當(dāng)中。比如，利用清潔能量替代傳統(tǒng)能源，利用可降解、可再生等新型建材替代傳統(tǒng)建材的應(yīng)用；在針對室內(nèi)空間、門窗搭配、采光效果、通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，融入節(jié)能設(shè)計手法，確保自然光、自然通風(fēng)效果等資源的最大化利用，為人們提供一個自然舒適、節(jié)能環(huán)保的良好環(huán)境；在選用施工技術(shù)時，要以最大限度減少建筑垃圾、廢棄物，降低施工污染為目標(biāo)，針對施工過程中可能造成的污染問題進(jìn)行提前預(yù)判，并且出臺相應(yīng)的防范措施，力爭最大限度減少施工過程對周邊環(huán)境所造成的污染與破壞，為建筑物后續(xù)使用創(chuàng)造有利條件。對于建筑設(shè)計師而言，必須具備較高的自主學(xué)習(xí)意識、創(chuàng)新實踐能力與探索專研精神，對于建筑行業(yè)內(nèi)的新知識、新動態(tài)與新事物保持較高的敏感度，確保自身設(shè)計理念、設(shè)計水平緊跟時代發(fā)展節(jié)奏，努力成為一名優(yōu)秀的節(jié)能建筑設(shè)計人才[4]。

4.2 提高節(jié)能環(huán)保技術(shù)利用率

4.2.1 墻體自保溫技術(shù)

此項技術(shù)是在建筑墻體外保溫技術(shù)的基礎(chǔ)之上，研發(fā)出一種建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外保溫技術(shù)。運用此項技術(shù)，可有效避免傳統(tǒng)建筑外墻結(jié)構(gòu)開裂、滲漏、脫落等問題。墻體自保溫之所具備如此優(yōu)良性能，主要因為其施工材料自身帶有一定的保溫隔熱性能。與傳統(tǒng)墻體保溫材料相比，其節(jié)能率高達(dá)到50%~65%。此外，還具有較強(qiáng)的防火性、附著力，而且施工簡單方便，使用壽命較長，無須后續(xù)保養(yǎng)修護(hù)，施工成本較低[5]。

4.2.2 新型層面技術(shù)

近些年來，涌現(xiàn)出很多具有節(jié)能效果的新型屋面施工技術(shù)，比如架空隔熱式屋面、種植屋面、太陽能屋面等等。架空隔熱屋面是事先使用混凝土或燒結(jié)黏土形成的一個薄型制品，將其籠罩在屋面防水層上，并形成一定高度的空間，再利用空氣的流動性達(dá)到散熱、隔熱效果。在夏熱冬冷的地區(qū)，或者酷熱多雨的夏季，此類屋面具有非常顯著的節(jié)能性。種植屋面是在屋面防水層上鋪上一定厚度的土層、鋸末、蛭石等疏松質(zhì)料，再栽培一些易生長植物，進(jìn)而發(fā)揮出屋面的隔熱保溫效果，如圖1 所示。另外，此類屋面還可將屋頂裝飾成一個小型庭院或者花園，同時發(fā)揮隔熱保溫、裝飾美化、凈化空氣等多重作用。太陽能屋面最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在節(jié)能效果佳、成本低、技術(shù)成熟穩(wěn)定等多個方面，因為太陽能作為一種無窮無盡，源源不斷的清潔能源已經(jīng)節(jié)能屋面設(shè)計的首選，國家為此也推出了太陽能屋頂計劃[6]。

圖1 種植屋面結(jié)構(gòu)

4.2.3 門窗節(jié)能設(shè)計

首先，通過運用新型門窗邊框質(zhì)料、中空玻璃均可以起到有效的隔熱和保溫效果；其次，通過對窗墻比進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，同樣可以起到非常理想的保溫、隔熱、采光、通風(fēng)等作用。同時，由于窗戶是建筑熱損耗最大的部位，所以在開展節(jié)能建筑設(shè)計時，要在不影響室內(nèi)外能將效果、美觀程度的前提下，適當(dāng)減少窗戶面積。這樣既可以發(fā)揮出窗戶的基本作用，又可以達(dá)到節(jié)能目的，體現(xiàn)出節(jié)能建筑設(shè)計的核心價值[7]。

4.2.4 節(jié)能節(jié)水設(shè)計

目前，有大量適用于建筑工程的節(jié)能電氣、節(jié)水設(shè)備、衛(wèi)生潔具相繼上市，比如感應(yīng)式水龍頭、阻燃電纜等等。運用這些新材料與新設(shè)備，可同時提高建筑物的經(jīng)濟(jì)節(jié)能性與安全性可靠性[8]。

4.3 降低施工過程中環(huán)境污染

首先，建筑設(shè)計師要嚴(yán)格遵循節(jié)能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，采用適合的施工工藝，在滿足工程建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度提高施工效率，降低機(jī)械設(shè)備、水電資源的使用量。其次，為了充分保證節(jié)能建筑設(shè)計方案的科學(xué)合理性與節(jié)能環(huán)保效益，建議建筑設(shè)計師利用BIM 針對整個施工過程進(jìn)行三維效果仿真模擬[9]。這樣一方面可以提高設(shè)計方案質(zhì)量，另一方面可以提前發(fā)現(xiàn)施工過程中會產(chǎn)生哪些污染問題，進(jìn)而有針對性地采取防范措施，如圖2 所示，利用BIM 技術(shù)通風(fēng)模擬這一功能，針對建筑布局的風(fēng)場變化，避免風(fēng)漏斗、漩渦流等不利影響進(jìn)行模擬分析，以此來保證建筑布局的合理性。必要時，針對設(shè)計稿進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將污染程度降至最低，體現(xiàn)出可持續(xù)設(shè)計理念。最后，在工程設(shè)計階段，可進(jìn)入一些施工現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控手段，針對施工區(qū)域內(nèi)的粉塵指數(shù)、噪聲指標(biāo)、空氣質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)測。一旦某個監(jiān)測數(shù)據(jù)超出允許范圍，立即啟動環(huán)境治理方案，針對污染范圍、污染程度進(jìn)行有效控制，以免對周邊環(huán)境造成過大影響[10]。

圖2 BIM 漩渦流效果

5 結(jié)語

現(xiàn)如今，要想打造出真正意義上的節(jié)能建筑，需要在工程設(shè)計環(huán)節(jié)中融入節(jié)能設(shè)計理念，并且在一些細(xì)節(jié)之處融入節(jié)能設(shè)計手法。只有這樣，才能最大限度提高建筑設(shè)計方案的節(jié)能環(huán)保價值。對此，需要當(dāng)代建筑設(shè)計師結(jié)合建筑節(jié)能設(shè)計需求，將各種節(jié)能設(shè)計手法、先進(jìn)技術(shù)和新型建材合理運用到工程設(shè)計當(dāng)中，確保設(shè)計質(zhì)量及節(jié)能效果獲得顯著提升。