試論建筑設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能

王瓊瑆 朱曉姣

【摘 要】當(dāng)前不少地方建筑設(shè)計(jì)追求奢華成風(fēng)，不考慮規(guī)劃建筑的自然地理環(huán)境與實(shí)際情況，大量使用遠(yuǎn)距離的高檔原料（包括進(jìn)口原料），造成建筑能源和建筑材料的浪費(fèi)，導(dǎo)致了建筑能耗的成倍增長(zhǎng)。建筑節(jié)能正是針對(duì)這一現(xiàn)象所提出的設(shè)計(jì)理念，本文介紹了節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，并從節(jié)能建筑設(shè)計(jì)原則和方法角度論述了建筑設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；建筑節(jié)能；設(shè)計(jì)原則；綠化

前言

節(jié)能建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的全生命周期內(nèi)，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量的建筑。節(jié)能建筑設(shè)計(jì)是以降低能耗為目標(biāo)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中主要通過(guò)空間的合理布置、構(gòu)造及圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采光設(shè)計(jì)、日照設(shè)計(jì)、暖通節(jié)能、擴(kuò)大綠化等綜合措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能，為人們創(chuàng)造良好的居住與工作環(huán)境。

一、節(jié)能建筑設(shè)計(jì)原則

1、節(jié)約能源

對(duì)自然材料的使用以不破壞自然環(huán)境為宜，采用新型環(huán)保材料和可循環(huán)利用的材料；按“環(huán)境承載容量”的原則建立建筑過(guò)程的“共同體”；實(shí)用、耐久、抗老化，將近期建設(shè)與長(zhǎng)久使用有機(jī)結(jié)合；運(yùn)用傳統(tǒng)的“低”技術(shù)手段是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要途徑；運(yùn)用現(xiàn)代科技技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)建筑人工空間環(huán)境和使用條件的改善是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)不可缺少的方法。

2、回歸自然

綠色建筑外部要強(qiáng)調(diào)與周邊環(huán)境相融合，和諧一致、動(dòng)靜互補(bǔ)，做到保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。舒適和健康的生活環(huán)境：建筑內(nèi)部不使用對(duì)人體有害的建筑材料和裝修材料。室內(nèi)空氣清新，溫、濕度適當(dāng)，使居住者感覺(jué)良好，身心健康。

3、注建筑的全壽命周期

建筑從最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)到隨后的建造、運(yùn)行、改造及至最終拆除，形成了一個(gè)全壽命周期。若考慮到建筑的構(gòu)成材料，這一周期還應(yīng)前溯至原材料的開采、運(yùn)輸和加工過(guò)程，向后追溯到建筑廢棄、拆毀后的垃圾處理等全過(guò)程。關(guān)注建筑的全壽命周期就意味著，不僅要在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段充分考慮并利用環(huán)境因素，還要確保施工過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響降至最低，且在運(yùn)行階段能為人們提供健康、舒適、低耗、無(wú)害的空間，并將拆除過(guò)程對(duì)環(huán)境的危害降到最低。

4、不照搬盲從

節(jié)能建筑應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)的是要因地制宜，從實(shí)際出發(fā)，不能照搬盲從。我國(guó)的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)存在一種很普遍的現(xiàn)象。很多設(shè)計(jì)者喜歡照搬西方的現(xiàn)成設(shè)計(jì)，認(rèn)為西方的就是好的。殊不知，西方發(fā)達(dá)國(guó)家與我國(guó)的建筑模式很不相同。節(jié)能建筑設(shè)計(jì)也應(yīng)該講究地域性特點(diǎn)。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)及其他地域條件，最大限度地利用自然采光、自然通風(fēng)、被動(dòng)式集熱和制冷，從而減少因采光、通風(fēng)、供暖、空調(diào)所導(dǎo)致的能耗和污染。

二、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

（一）建筑節(jié)能設(shè)計(jì)缺乏“節(jié)能”意識(shí)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)缺乏“節(jié)能”意識(shí)。近年來(lái)，國(guó)家推動(dòng)建筑節(jié)能工作的力度加大，相關(guān)人員對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的接受需要一定的過(guò)程。對(duì)于大多數(shù)的設(shè)計(jì)人員，基本上還處于應(yīng)付節(jié)能審查的階段，主動(dòng)利用“節(jié)能”概念從規(guī)劃和建筑方案開始進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的還不多。更有甚者，往往忽略了建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)。殊不知，設(shè)計(jì)是源頭，從設(shè)計(jì)入手，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、方法和技術(shù)措施，可以降低建筑的節(jié)能投資，減少能源消耗。當(dāng)然，在節(jié)能設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的、有效的節(jié)能措施例如自然通風(fēng)、建筑遮陽(yáng)也應(yīng)被重視和采用，如果片面強(qiáng)調(diào)節(jié)能的高科技，不重視低成本的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，就會(huì)造成節(jié)能昂貴的印象。而昂貴的設(shè)計(jì)在將來(lái)的施工中很可能被改變，使得最后建筑達(dá)不到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）建筑材料選用不當(dāng)

以前建筑不注重材料的選擇。采用傳統(tǒng)的鋁合金窗氣密性，水密性均較差，而且大多選用單層平板玻璃，其保溫隔熱性能相當(dāng)差。裝飾材料選用不當(dāng)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)建筑物的通透性，而不顧及人的感覺(jué)與周圍環(huán)境的關(guān)系，從而導(dǎo)致室內(nèi)的保溫隔熱性能急劇降低；如采用封閉空間，缺少必要的開窗，導(dǎo)致室內(nèi)空氣流通不暢，而過(guò)分利用空調(diào)改善室內(nèi)環(huán)境。

（三）過(guò)分強(qiáng)調(diào)建筑物多變的外立面造型

建筑構(gòu)件截面尺寸過(guò)于瑣碎以及缺少必要的構(gòu)造措施，從而形成大量的“冷橋（熱橋）”部位。過(guò)分強(qiáng)調(diào)建筑物多變的外立面造型，勢(shì)必造成過(guò)多的裝飾構(gòu)件突出于主體結(jié)構(gòu)之外，而這些游離于主體之外的界面構(gòu)件，多數(shù)為傳熱系數(shù)高、熱容小的材料。這些部分的構(gòu)造措施成敗，直接決定了整個(gè)建筑的節(jié)能效果。

三、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法

（一）平面布局

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)所涉及自然地理環(huán)境、規(guī)劃中建筑群體的朝向、體形、間距、高低及道路網(wǎng)的布局，廣場(chǎng)綠地的分布等都會(huì)影響規(guī)劃區(qū)的微氣候，影響建筑的日照和通風(fēng)，由此影響到建筑的耗能。建筑布局優(yōu)化設(shè)計(jì)要充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境因素、氣候特征、建筑功能、居民行為活動(dòng)特點(diǎn)等因素，從布局、朝向、 間距、冬季主導(dǎo)風(fēng)向、太陽(yáng)輻射及建筑外部環(huán)境構(gòu)成等方面進(jìn)行考慮。

到了冬季，北方的太陽(yáng)日照高度角比較低，每天的有效日照時(shí)間比較短，由于日照要求，建筑的間距比較大，只要戶型設(shè)計(jì)合理，通風(fēng)問(wèn)題就迎刃而解了。日照問(wèn)題主要反映在建筑間距與朝向上，所以北方的建筑間距比較大，朝向以南向和東南向?yàn)橹鳎季忠话惚容^單一，只能通過(guò)樓高來(lái)調(diào)整間距和采用點(diǎn)式住宅來(lái)點(diǎn)綴小區(qū)的手法。由于間距比較大，所以宅間環(huán)境一般比較好，綠地比例較高，容積率也較南方要小。

南方建筑考慮更多的是通風(fēng)問(wèn)題，由于夏天炎熱，如果通風(fēng)不暢是難以忍受的，雖然空調(diào)可以緩解酷暑，可是它也會(huì)帶來(lái)所謂的空調(diào)病等副作用。南方由于所處的地理位置更接近赤道，太陽(yáng)高度角比較大，象深圳這樣的城市，太陽(yáng)幾乎可以達(dá)到建筑的任一個(gè)朝向上。日照間距很小，朝向基本可以不考慮，這與北方的設(shè)計(jì)理念正好相反，建筑的空間布局圍合感更好，便于形成相對(duì)獨(dú)立的組團(tuán)，且空間布局靈活，可以布置任意朝向的住宅。但是由于宅間綠地比較小，要想做出比較大的綠地就必須犧牲一部分用地來(lái)特意設(shè)計(jì)，這需要開發(fā)商具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光及雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，并有好的買方市場(chǎng)相配合。這是一般開發(fā)商不想看到的，所以就出現(xiàn)了底層架空的手法，增加了綠地的相互聯(lián)系，既解決了通風(fēng)又減小了空間的壓抑感。北方有些小區(qū)也采用這種手法，這似乎有些不必要，并且還帶來(lái)管理與節(jié)能上的問(wèn)題，除非遇到特殊的問(wèn)題需要解決。

（二）建筑保溫節(jié)能設(shè)計(jì)

1、嚴(yán)寒地區(qū)分布

根據(jù)JGJ126——2000《外墻飾面磚工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》及J 23——2000附錄A建筑氣候區(qū)劃指標(biāo)規(guī)定：Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ 區(qū)日平均氣溫≤5℃達(dá)90天以上。這些地區(qū)地區(qū)覆蓋我國(guó)北方及西部大部分土地，屬于我國(guó)北方寒冷地區(qū)，是主要冬季采暖區(qū)，采暖周期長(zhǎng)，是建筑節(jié)能重點(diǎn)地區(qū)。

外墻外保溫系統(tǒng)所用材料包括：基層處理材料（基層增強(qiáng)劑及修補(bǔ)砂漿）、膠黏劑（黏聚苯板膠）、聚苯板（EPS）、抹面膠（聚合物砂漿）、耐堿玻璃纖維涂塑網(wǎng)格布及各種飾面材料等。

2、夏熱冬暖地區(qū)

夏熱冬暖地區(qū)位于我國(guó)南部，包括廣東大部、廣西大部、福建南部、海南以及香港、澳門與臺(tái)灣。夏熱冬暖地區(qū)氣候炎熱，除少數(shù)天氣較為寒冷外基本可以不用采暖。其獨(dú)特的氣候特點(diǎn)，決定了建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)以防熱、遮陽(yáng)為主。《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）

規(guī)定，夏熱冬暖地區(qū)外墻K≤1.5W/（m2·K），屋頂K≤0.90W/（m2·K）；《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 75-2003）規(guī)定，外墻K≤2.0W/（m2·K），屋頂K≤1.0W/（m2·K）。

在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)保溫構(gòu)造層，形成復(fù)合外墻。常用的節(jié)能墻材分為復(fù)合外墻和單一外墻兩大類。復(fù)合外墻包括外保溫、內(nèi)保溫、夾心復(fù)合外墻三類。單一材料復(fù)合外墻包括加氣混凝土砌塊磚墻、空心磚磚墻等。一般認(rèn)為外墻外保溫比內(nèi)保溫效果好。值得注意的是附加保溫（隔熱構(gòu)造層的墻體），不同材料之間應(yīng)采取增強(qiáng)粘接、防脫落、防開裂等措施，防止由于保溫材料的構(gòu)造措施不當(dāng)而產(chǎn)生新的質(zhì)量通病，采用外保溫板材的外墻還需謹(jǐn)慎黏貼面磚、石材。

3、夏熱冬冷地區(qū)

夏熱冬冷地區(qū)的范圍，大體上是指長(zhǎng)江中下游地區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，室內(nèi)自然環(huán)境條件惡劣。以重慶市為例，其氣候特征是夏季悶熱，日照強(qiáng)烈，靜風(fēng)率高。例如，太陽(yáng)直射屋頂時(shí)屋頂表面溫度可以達(dá)到60！以上，空氣相對(duì)濕度可達(dá)到80%以上；冬季陰冷潮濕，日照嚴(yán)重不足，部分地區(qū)日照率僅為13%。

出于經(jīng)濟(jì)和施工便利方面的考慮，目前夏熱冬冷地區(qū)多采用內(nèi)保溫構(gòu)造這一形式?，F(xiàn)在民居大多以坡屋頂為主，從隔熱保溫角度，平屋頂有平均厚度7.5mm左右的找坡層，而坡屋頂沒(méi)有。找坡層對(duì)屋頂?shù)母魺嵝阅苡幸欢ㄓ绊?，沒(méi)有找坡層的屋頂其熱阻較低，惰性指標(biāo)下降，其總衰減倍數(shù)也有所下降。無(wú)論是平屋頂還是坡屋頂，外墻外保溫材料大部分都可用于屋頂隔熱保溫中，只是隔熱保溫要求更高。

（三）全壽命周期建筑材料使用

建筑材料全壽命周期經(jīng)濟(jì)性就是指建筑材料從生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、施工、使用到回收全壽命過(guò)程的總體經(jīng)濟(jì)效益，用最低的經(jīng)濟(jì)成本達(dá)到預(yù)期的功能。自重輕材料、高性能材料以及地產(chǎn)材料是目前的發(fā)展趨勢(shì)。

1、自重輕材料

自重輕材料優(yōu)點(diǎn)很多，由于其自重輕使得材料生產(chǎn)工廠化程度高，并且運(yùn)輸成本低、建造速度快、清潔施工，從全壽命期角度來(lái)看具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。例如，輕鋼建筑結(jié)構(gòu)材料具有如下特點(diǎn)：1） 構(gòu)造簡(jiǎn)單，材料單一。2） 自重輕。3） 工期短。4） 可以滿足多種生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。5） 綠色環(huán)保輕鋼建筑結(jié)構(gòu)屬于環(huán)保性、節(jié)能性產(chǎn)品，廠房可以搬遷，材料可以回收。

2、地產(chǎn)材料

地產(chǎn)材料是考慮到經(jīng)濟(jì)性要求，各地方根據(jù)自身實(shí)際資源情況選擇適合的建筑材料。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格，結(jié)合項(xiàng)目所在地的本土材料來(lái)考慮建筑設(shè)計(jì)，可以大大節(jié)省在異地購(gòu)買材料所花費(fèi)的資金。例如，天然石材就是一種應(yīng)用廣泛可就地取材的建筑材料。天然石材是最古老的土木工程材料之一。天然石材具有很高的抗壓強(qiáng)度，良好的耐磨性和耐久性，經(jīng)加工后表面美觀富于裝飾性，資源分布廣，蘊(yùn)藏量豐富，便于就地取材，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代建筑工程的主要裝飾材料之一。天然石材應(yīng)用于建筑時(shí)，還應(yīng)注意減少不必要的裝飾性構(gòu)建，在滿足建筑功能的前提下，節(jié)約材料。在這一點(diǎn)上，其他應(yīng)用于裝飾性構(gòu)件的材料也適用。

3、高性能的建筑材料

高性能材料的特點(diǎn)是在多種材料性能方面更為優(yōu)越，使用時(shí)間更長(zhǎng)，功能更為強(qiáng)大，大幅度提高了材料的綜合經(jīng)濟(jì)效益。使用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)、高耐久性的混凝土，并考慮功能變動(dòng)的靈活性，以延長(zhǎng)建筑全壽命周期。

四、結(jié)束語(yǔ)

可持續(xù)發(fā)展觀是當(dāng)今時(shí)代的主體，可持續(xù)性的生態(tài)發(fā)展觀已經(jīng)深入到生活中的方方面面。因此，在今后建筑設(shè)計(jì)中必然會(huì)將節(jié)能理念融入其中，盡快建設(shè)綠色節(jié)能建筑項(xiàng)目，盡可能利用基地周圍的自然條件，提高資源利用率；盡可能利用再生資源和節(jié)能新技術(shù)；采用節(jié)能建材；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，從而提高人們生活和工作環(huán)境的質(zhì)量。

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