建筑土建工程設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的探究

摘 要：深入探討了建筑土建工程設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及其重要性，詳細(xì)分析節(jié)能技術(shù)在減少環(huán)境影響、提升能效和成本效益以及增強(qiáng)居住舒適度方面的作用。著重討論具體的改造措施，包括外墻和外窗改造、保溫模式與材料選擇、屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)以及暖通空調(diào)和照明系統(tǒng)的現(xiàn)代化改進(jìn)。這些措施不僅能顯著提高建筑物的能源效率，還增強(qiáng)了建筑物的功能性和舒適度。通過(guò)這些節(jié)能技術(shù)的綜合應(yīng)用，有效地降低了建筑對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

關(guān)鍵詞：建筑土建；工程設(shè)計(jì)；節(jié)能技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU201.5" " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2024）06-0091-03

0 引言

在全球氣候變化和資源緊缺的背景下，建筑行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用已成為解決這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵路徑之一。有效的節(jié)能措施能夠顯著降低建筑的能源消耗和環(huán)境影響，提高建筑的經(jīng)濟(jì)性和居住者的舒適度。因此，探索和實(shí)施高效的節(jié)能技術(shù)，不僅是建筑設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐的需求，也是對(duì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的積極響應(yīng)。

1 建筑土建工程設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的重要性

1.1 減少環(huán)境影響

建筑土建工程設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的重要性在于其對(duì)減少環(huán)境影響的顯著貢獻(xiàn)。隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展理念的重視日益增強(qiáng)，建筑領(lǐng)域能源消耗和溫室氣體成為全社會(huì)能源消耗和溫室氣體排放的重要組成部分，也是節(jié)能減排改革的重點(diǎn)，承擔(dān)著重要的環(huán)保責(zé)任。

節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，如高效絕熱材料的使用、智能建筑管理系統(tǒng)的集成，以及太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的利用，能直接減少建筑在運(yùn)營(yíng)階段的能源需求。這些技術(shù)的應(yīng)用可有效減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)對(duì)材料的選擇和利用效率提出了更高的要求，應(yīng)積極使用可回收和環(huán)保的建筑材料，進(jìn)一步減少建筑生命周期中的碳足跡。這些措施不僅反映出對(duì)當(dāng)前環(huán)境挑戰(zhàn)的積極響應(yīng)，也預(yù)示著建筑行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，即追求與自然環(huán)境的和諧共存，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙贏。

1.2 提升能效和成本效益

節(jié)能技術(shù)在建筑土建工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可顯著提升能效，進(jìn)而帶來(lái)顯著的成本效益。建筑能效的提升主要通過(guò)減少能源需求和優(yōu)化能源使用實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)高效的絕熱材料和被動(dòng)設(shè)計(jì)減少對(duì)加熱和制冷的需求。應(yīng)用如光伏系統(tǒng)、地?zé)岜玫瓤稍偕茉醇夹g(shù)，可減少對(duì)外部電網(wǎng)的依賴。

在運(yùn)營(yíng)階段，節(jié)能建筑的維護(hù)和能源成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)建筑，長(zhǎng)期而言，這意味著顯著的經(jīng)濟(jì)節(jié)省。智能化的建筑管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控能源消耗，進(jìn)一步優(yōu)化能源使用效率，確保設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備壽命并減少維修成本。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅能減少環(huán)境足跡，還能提高資產(chǎn)價(jià)值，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著能效標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，高能效的建筑將成為市場(chǎng)的優(yōu)先選擇，為投資者帶來(lái)長(zhǎng)期穩(wěn)定的回報(bào)[1]。

1.3 增強(qiáng)居住舒適度

在建筑土建工程設(shè)計(jì)中融入節(jié)能技術(shù)，不僅能提高能效和經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是能顯著增強(qiáng)居住舒適度。舒適度的提升源自對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的綜合考慮，包括溫度、濕度、空氣質(zhì)量和自然光的優(yōu)化。例如，通過(guò)使用高效隔熱材料和精確的溫控系統(tǒng)，可以在冬季保持恒溫，夏季則有效防止室外熱量滲透，從而在不同季節(jié)都能提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。

先進(jìn)的通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣流通，保證空氣新鮮度，減少室內(nèi)污染物的積聚。此外，通過(guò)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，如采用導(dǎo)光管采光系統(tǒng)，可以充分利用自然光照，創(chuàng)造明亮而舒適的室內(nèi)空間。

2 建筑土建工程節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 外墻節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑土建工程設(shè)計(jì)中，外墻節(jié)能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的關(guān)鍵措施之一。外墻作為建筑物的主要保溫結(jié)構(gòu)，其性能直接影響著建筑內(nèi)部的能源消耗。現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)中，外墻節(jié)能設(shè)計(jì)主要包括新型保溫材料選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

材料的選擇至關(guān)重要。傳統(tǒng)建筑材料磚和混凝土其導(dǎo)熱系數(shù)高、保溫性能差，可采用導(dǎo)熱系數(shù)低的材料替代，如泡沫混凝土、聚苯乙烯泡沫板、礦物棉等。這些材料輕質(zhì)、高強(qiáng)，而且具有良好的隔熱性能，能有效減少熱量通過(guò)外墻的傳遞。除選擇合適的材料外，還可以通過(guò)添加額外的保溫層或在外墻表面施加特殊的涂料來(lái)進(jìn)一步提高其保溫效果。例如，反射性涂料可以反射太陽(yáng)光線，減少建筑物吸收的熱量。

外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是提高節(jié)能效率的關(guān)鍵。采用夾芯保溫墻體系統(tǒng)，可利用空氣層或保溫材料形成有效的熱阻隔，大幅度降低熱量的傳遞。采用優(yōu)化門窗材料、改善窗墻比、提高墻體氣密性能等級(jí)等措施提升保溫效果。在外墻節(jié)能設(shè)計(jì)中，還需考慮到建筑物的整體美觀性和環(huán)境適應(yīng)性。外墻的色彩和紋理應(yīng)與周圍環(huán)境融合，考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇適合的材料和結(jié)構(gòu)[2]。

2.2 保溫模式、材料選擇

在建筑土建工程設(shè)計(jì)中，保溫模式的選擇和材料的應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果具有決定性作用。保溫模式的設(shè)計(jì)需要基于建筑物的地理位置、氣候特點(diǎn)以及使用功能來(lái)定制。例如，在寒冷地區(qū)，重點(diǎn)應(yīng)放在防止熱量流失上，而在炎熱地區(qū)，則需考慮如何阻擋外部熱量進(jìn)入建筑內(nèi)部。

設(shè)計(jì)實(shí)踐中，常采用被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)保溫節(jié)能目標(biāo)。這種設(shè)計(jì)通過(guò)建筑物本身結(jié)構(gòu)和布局的優(yōu)化，可最大限度地減少外部能源的需求。例如，通過(guò)合理的窗戶定位和大小控制，最大化利用自然光源，減少人工照明，同時(shí)通過(guò)合理的窗戶朝向和遮陽(yáng)設(shè)施來(lái)降低夏季的太陽(yáng)輻射熱量進(jìn)入。利用建筑物的熱質(zhì)量可以平衡室內(nèi)外溫差，減少能源消耗。在這一模式中，建筑物的形態(tài)、朝向、內(nèi)部布局和外部環(huán)境等都被綜合考慮，以達(dá)到自然調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的效果。

現(xiàn)代建筑節(jié)能材料的發(fā)展已經(jīng)能夠提供多種高效的保溫和隔熱解決方案。例如，使用高熱阻、低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，如聚苯乙烯、聚氨酯泡沫等，可以有效地隔斷熱流。這些材料不僅在保溫性能上卓越，還具有輕質(zhì)、易加工和耐久性好的特點(diǎn)。除傳統(tǒng)的板材，還有噴涂泡沫和吹填纖維等形式，可以適用于不同形狀和空間的需求。

在材料的應(yīng)用上，不僅要考慮其保溫性能，還要考慮其環(huán)境友好性和可持續(xù)性，如使用可回收材料可減少生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。對(duì)于特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如濕度較高的地區(qū)，選擇具有防潮、防霉性能的保溫材料同樣重要。通過(guò)這些細(xì)致而全面地考慮，保溫模式和材料的選擇能夠在保證建筑物舒適度和實(shí)用性的同時(shí)，有效地降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2.3 外窗節(jié)能設(shè)計(jì)

外窗的節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑節(jié)能中扮演著關(guān)鍵角色，因?yàn)榇皯羰墙ㄖ餆崃繐p失和獲得的主要途徑之一。研究表明，傳統(tǒng)單層玻璃窗戶會(huì)導(dǎo)致建筑物熱量損失的25%～30%。因此，外窗節(jié)能設(shè)計(jì)以提高其保溫和隔熱性能，是降低能耗的有效途徑。

雙層或三層玻璃的使用是提高窗戶熱效率的重要手段。這些玻璃之間的空氣層或惰性氣體層（如氬氣）可顯著降低熱傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)更好的隔熱效果。例如，與傳統(tǒng)單層玻璃相比，雙層玻璃可以減少約50%的熱量損失。低輻射（Low-E）涂層的應(yīng)用能進(jìn)一步提高窗戶的保溫性能。

除玻璃本身的改造外，窗框的材料和設(shè)計(jì)也是提高外窗節(jié)能效果的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)木質(zhì)、金屬窗框在保溫性能上效果較差。節(jié)能窗戶采用隔熱斷橋技術(shù)和熱絕緣材料，如PVC或復(fù)合材料制成的窗框，可有效降低熱橋效應(yīng)。這些材料具有更好的熱阻性能，能顯著減少熱量通過(guò)窗框的傳遞。

窗戶的密封性能也至關(guān)重要。采用高質(zhì)量的密封條和多點(diǎn)鎖閉系統(tǒng)可以有效防止冷熱空氣的交換，進(jìn)一步提高窗戶的整體節(jié)能效果。通過(guò)外窗的系統(tǒng)性節(jié)能措施，可顯著地提升能效，數(shù)據(jù)顯示，節(jié)能窗戶的應(yīng)用可減少整體能源消耗高達(dá)15%～20%，對(duì)于提升建筑物的整體節(jié)能性能具有重要意義[3]。

2.4 屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)

屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。屋頂是建筑物的重要組成部分，其直接與室外環(huán)境相接觸，其保溫性能對(duì)室內(nèi)溫度和能耗有著顯著影響。屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)中，一般采用在屋面建筑層中設(shè)置保溫層的方式達(dá)到保溫隔熱的目的。保溫材料一般采用聚苯乙烯泡沫塑料板、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料等高熱阻值材料，此種材料具有蜂窩狀或多孔結(jié)構(gòu)，其內(nèi)氣體相互隔離，從而減少了氣體的對(duì)流傳熱，達(dá)到了較高的保溫效果。

屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)還包括現(xiàn)代技術(shù)和設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用，如綠色屋頂和屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。綠色屋頂，即種植屋面，可以利用植物的光合作用、葉面的蒸騰作用、對(duì)太陽(yáng)能輻射的遮擋作用，能有效降低屋頂內(nèi)表面溫度，減少屋面熱傳遞，改善室內(nèi)熱環(huán)境。

屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑物能源需求的自給自足。通過(guò)在屋頂安裝太陽(yáng)能光伏板，不僅可以利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電力，還能減少屋頂對(duì)太陽(yáng)輻射的直接吸收，降低建筑內(nèi)部的冷卻負(fù)荷。現(xiàn)代技術(shù)和設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用提升了建筑的節(jié)能效率，也賦予建筑新的生態(tài)功能，符合可持續(xù)發(fā)展的理念[4]。

2.5 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)于提高建筑節(jié)能效率至關(guān)重要。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)功能單一，消耗大量能源，效率受到環(huán)境溫度、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)的多種因素影響。因此，采用暖通空調(diào)系統(tǒng)可有效降低能耗和提高能效。

暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)采用高效能的空調(diào)設(shè)備，包括安裝節(jié)能型空調(diào)機(jī)組、高效率熱交換器。例如，變頻技術(shù)的應(yīng)用使得空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)調(diào)節(jié)功率，大幅提高能源使用效率。智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境和使用模式，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和通風(fēng)，確保系統(tǒng)以最佳狀態(tài)運(yùn)行，減少不必要的能源浪費(fèi)。智能控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析能源消耗數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)先進(jìn)的通風(fēng)系統(tǒng)能改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，還能降低能源消耗。先進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)使用熱回收通風(fēng)系統(tǒng)可以回收排出空氣中的熱量，用于預(yù)熱或預(yù)冷新鮮空氣，從而減少加熱或制冷的能源需求。其配備高效能的過(guò)濾器和控制系統(tǒng)，提供更好的舒適度和空氣質(zhì)量。系統(tǒng)具有良好的密封性和隔熱性，可以減少熱量的流失，確保系統(tǒng)高效率運(yùn)行。在暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布局，確保各部分協(xié)同工作，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。暖通空調(diào)系統(tǒng)的采用，可以顯著提高建筑的能源使用效率，同時(shí)提供更為舒適和健康的居住、工作環(huán)境。

2.6 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能工程中的一個(gè)重要方面，特別是在降低能耗和提升照明效率方面。照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)可分為節(jié)能燈具的選擇、照明設(shè)計(jì)、照明系統(tǒng)的智能化3大部分。

2.6.1 節(jié)能燈具的選擇

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)如白熾燈或鹵素?zé)簦斩鹊汀⒛芎拇蟆６鳯ED燈具與其相比有多個(gè)優(yōu)勢(shì)：能量轉(zhuǎn)換效率高、能耗低、壽命長(zhǎng)且發(fā)熱量低。這意味著采用LED燈具不僅能減少電能消耗，也能降低空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，從而進(jìn)一步降低能源損耗。合理的照明設(shè)計(jì)可以確保光線均勻分布，避免過(guò)度照明和暗區(qū)，從而提高照明效果同時(shí)降低能耗。例如，通過(guò)分區(qū)控制和場(chǎng)景設(shè)定，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整照明強(qiáng)度，減少能源損耗。

2.6.2 照明系統(tǒng)的智能化

通過(guò)安裝感應(yīng)器和控制系統(tǒng)，如光線傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器，可以實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)調(diào)節(jié)。例如，光線傳感器可以根據(jù)自然光的強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)照明，以保持恒定的光環(huán)境，而運(yùn)動(dòng)傳感器則可以在無(wú)人時(shí)自動(dòng)關(guān)閉或減弱照明，從而大大減少無(wú)效的能源消耗。利用智能控制系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理照明設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)故障，進(jìn)一步提高照明系統(tǒng)的效率和壽命[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

在建筑土建工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，探究和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)已成為提升建筑性能、降低對(duì)環(huán)境影響的關(guān)鍵途徑。從提高建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)和門窗的保溫性能，到采用先進(jìn)的暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，每一項(xiàng)技術(shù)的采用都對(duì)減少能源消耗、提升居住舒適度以及增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義。這些技術(shù)的融合和創(chuàng)新不僅能反映建筑設(shè)計(jì)的前沿趨勢(shì)，也是對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念的實(shí)踐。在未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，建筑土建工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展和深化，為創(chuàng)造更加高效、環(huán)保、舒適的生活空間貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉潤(rùn)文，焦萬(wàn)榮，夏龍成.節(jié)能施工技術(shù)在建筑土建工程中的應(yīng)用思考[J].四川建材，2023，49（4）：8-10.

[2] 趙志紅.居住建筑采暖節(jié)能技術(shù)研究[J].建材與裝飾，2019 （33）：78-79.

[3] 王春楊.綠色施工的實(shí)踐與展望[J].施工企業(yè)管理，2022（6）： 61-63.

[4] 李國(guó)福.土建工程中綠色節(jié)能施工新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用實(shí)踐[J].中國(guó)建筑裝飾裝修，2022（8）：74-76.

[5] 陳業(yè).建筑工程綠色節(jié)能施工技術(shù)研究[J].中國(guó)住宅設(shè)施， 2021（9）：7-8.