探析建筑設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

王青

摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略越來越重要，對(duì)能源的節(jié)約也是越來越重視。本文從節(jié)能技術(shù)的重要意義出發(fā)，對(duì)節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并探討了它的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展；節(jié)能；建筑設(shè)計(jì)

1節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的意義

建筑節(jié)能技術(shù)可以在對(duì)建筑物的特性進(jìn)行全面模擬和分析的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑的能量消耗、室內(nèi)物理環(huán)境、建筑材料的選用、保溫設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、采光、日照、遮陽、噪聲與污染、綠化、空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)等諸多方面進(jìn)行分析，模擬出結(jié)果，然后將該結(jié)果運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。建筑節(jié)能技術(shù)是我國“十五”重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，在建筑界有著十分巨大的應(yīng)用前景。

1.1節(jié)能建筑是環(huán)境保護(hù)的需要

自工業(yè)社會(huì)以來，人口劇增、環(huán)境污染、自然資源被大量消耗和破壞已經(jīng)成為一個(gè)不爭的事實(shí)。崇尚技術(shù)的人類被生態(tài)危機(jī)的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)逼到了進(jìn)退維谷的境地。環(huán)境和發(fā)展正在成為全球所關(guān)注的焦點(diǎn)。同時(shí)，建筑設(shè)計(jì)盡管在圖形學(xué)、構(gòu)成學(xué)等方面都取得了重大的成果，但若從“可持續(xù)發(fā)展”的角度審視，它們大多是“高消耗”和“逆生態(tài)”的，現(xiàn)在應(yīng)用的能源主要是以煤炭、石油、天然氣為主的不可再生能源。這些能源在使用過程中會(huì)排放大量的有害物質(zhì)，造成大氣污染和生態(tài)環(huán)境的破壞。提倡建筑節(jié)能、減少污染物的排放能夠改善生存環(huán)境，提高生活質(zhì)量。

1.2節(jié)能建筑是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要

能源是人類生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展依賴于能源的發(fā)展。能源問題已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的問題，能源短缺成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。建筑從建材生產(chǎn)、建筑施工直到建筑物的使用無時(shí)無刻不在消耗著能源，在建筑設(shè)計(jì)中推廣節(jié)能技術(shù)勢在必行。

1.3建筑節(jié)能是提高人們生活水平的需要

隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們?cè)谧非蟾邮孢m的建筑生活環(huán)境。冬季取暖、夏季制冷都需要能源的供應(yīng)，而在當(dāng)前能源十分緊張的狀況下，節(jié)約建筑能耗就顯得尤為重要了。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是建立在滿足合理的舒適要求前提下，通過技術(shù)創(chuàng)新減少建筑能耗，提高能源的使用效率，滿足建筑節(jié)能要求。

2節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)當(dāng)中，歐美一些國家的建筑師就進(jìn)行了生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)嘗試。這些“生態(tài)住宅”在設(shè)計(jì)上一般都基于這樣的思路：利用覆土、溫室及通風(fēng)提供穩(wěn)定舒適的室內(nèi)氣候；利用風(fēng)能、太陽能等作為建筑的基本能源；生活垃圾用做燃料和肥料；利用植物提供富氧環(huán)境；收集雨水灌溉；污水處理等。直到現(xiàn)在，生態(tài)策略在越來越多的建筑設(shè)計(jì)中得到凸顯，被廣泛運(yùn)用。

總的來說，建筑節(jié)能技術(shù)可以分為兩大類：“主動(dòng)式技術(shù)”和“被動(dòng)式技術(shù)”。如“氣候建筑學(xué)”“生態(tài)建筑學(xué)”等利用建筑自身適應(yīng)自然條件而無須使用機(jī)械設(shè)備來節(jié)約能源的設(shè)計(jì)手法，這些設(shè)計(jì)理論和方法被人們統(tǒng)稱為“被動(dòng)式技術(shù)”。而相對(duì)應(yīng)的利用機(jī)械設(shè)備和外部能源輸入來控制改變環(huán)境狀況的技術(shù)則稱之為“主動(dòng)式技術(shù)”。

國外建筑的發(fā)展經(jīng)歷過三個(gè)階段：第一個(gè)階段是工業(yè)化階段，即大量解決人的住房問題；第二個(gè)階段是關(guān)注建筑性能和質(zhì)量的階段；現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)入第三個(gè)階段，即關(guān)注整個(gè)建筑與全人類環(huán)境之間的關(guān)系問題，也就是節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保這個(gè)階段。而中國剛剛跨過第一個(gè)階段，進(jìn)入第二個(gè)階段。現(xiàn)在要大力發(fā)展節(jié)能，希望把三個(gè)階段并成一步，三個(gè)階段一起做，不管是住宅建筑還是公共建筑空間環(huán)境，要為居住者創(chuàng)造有益于健康的環(huán)境，不但要提高居住者的身心健康，還應(yīng)該提高他們的社會(huì)環(huán)境健康和資源環(huán)境健康。發(fā)展節(jié)能的生態(tài)住宅，不僅能夠有效緩解我國當(dāng)前嚴(yán)峻的能源形勢，而且有利于整體環(huán)境質(zhì)量的提高。隨著社會(huì)的發(fā)展，居民空調(diào)的擁有量呈直線上升趨勢，城市“熱島”現(xiàn)象日益嚴(yán)重。通過建筑節(jié)能可以減少污染物的排放量，減輕大氣污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高建筑節(jié)能，還有利于提高居住質(zhì)量，降低住戶的使用成本。我國節(jié)能工作起步較晚，與發(fā)達(dá)國家相比，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。在節(jié)能建筑推廣中還存在以下幾方面的問題：政策不配套，缺乏激勵(lì)機(jī)制；建筑節(jié)能管理工作體制不順、監(jiān)管體系不健全，造成執(zhí)法不嚴(yán)、監(jiān)督不力；對(duì)建筑節(jié)能的投入太少；資金投入水平低下，建筑節(jié)能缺少基礎(chǔ)研究；建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不完善、不配套等。住宅是一個(gè)完整的整體產(chǎn)品，各個(gè)專業(yè)、各個(gè)部門要加以協(xié)調(diào)配合，共同保證合理的節(jié)能，達(dá)到節(jié)能要求?，F(xiàn)在大多建筑師為了要外觀，大量使用大面積的外墻和外飄窗，給節(jié)能制造了很多障礙。目前建筑市場真正的高舒適、低能耗建筑還極少，絕大多數(shù)建筑都是在利用各種名詞進(jìn)行操作，僅對(duì)一兩項(xiàng)高新技術(shù)進(jìn)行簡單的拼裝就標(biāo)榜自己是生態(tài)節(jié)能建筑。根據(jù)當(dāng)前中國的經(jīng)濟(jì)狀況，應(yīng)該提倡一種低成本、高效益的節(jié)能技術(shù)，即以建筑節(jié)能設(shè)計(jì)為主要手段，而非盲目花費(fèi)很大的人力、物力和財(cái)力。到目前為止，我國建筑節(jié)能工作領(lǐng)域和范圍得到了一定的擴(kuò)展，建成的節(jié)能建筑逐年增加。另外，太陽能和新能源在建筑上的應(yīng)用工作也進(jìn)展迅速。我國建筑節(jié)能是從采暖地區(qū)的居住建筑開始的，已經(jīng)在一些城市開展了建筑供熱計(jì)量收費(fèi)體制改革的試驗(yàn)，建造了一些公共建筑節(jié)能試點(diǎn)，并對(duì)既有住宅進(jìn)行了示范節(jié)能改造。

3節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的發(fā)展前景

3.1利用自然通風(fēng)技術(shù)

在進(jìn)行節(jié)能建筑選址時(shí)要考慮到，基于地風(fēng)資源除地區(qū)冬夏主導(dǎo)風(fēng)向、強(qiáng)度等因素外，還包括由特定地形引起的地形風(fēng)以及由周圍構(gòu)筑物引起的風(fēng)場變化。總體設(shè)計(jì)多依照基地上的太陽輻射和自然通風(fēng)情況來規(guī)劃建筑布局，設(shè)計(jì)室外場地。住宅選址在自然風(fēng)存在處，應(yīng)避免布置在夏季主導(dǎo)風(fēng)向的風(fēng)陰影區(qū)內(nèi)，可巧妙利用高大建筑物或地形遮擋冬季惡性風(fēng)流，呈“u”形布置的組團(tuán)式住宅開口應(yīng)面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，在呈行列式布置時(shí)，將住宅平面錯(cuò)開布置或與夏季主導(dǎo)風(fēng)向成40～50°布置。夏季主導(dǎo)風(fēng)迎風(fēng)面則布置低層住宅，以利于接受夏季主導(dǎo)風(fēng)。針對(duì)自然通風(fēng)進(jìn)行建筑整體設(shè)計(jì)，確定氣候和地塊的自然通風(fēng)潛力；預(yù)測自然通風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力，確定自然通風(fēng)方案；根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)選定通風(fēng)設(shè)備，確定通風(fēng)設(shè)備的安裝位置與大小；利用自然通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行節(jié)能建筑整體設(shè)計(jì)。

3.2利用傳統(tǒng)遮陽技術(shù)

利用傳統(tǒng)建筑遮陽技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能，必須在思想上回到不依賴主動(dòng)式技術(shù)的層面上來重視被動(dòng)式技術(shù)，這樣才能體會(huì)到建筑遮陽等被動(dòng)式技術(shù)的必要性。具體到方案設(shè)計(jì)的工作，應(yīng)該在設(shè)計(jì)初期就明確地把建筑的地域性作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，考慮建筑的遮陽問題，從整體布局和空間設(shè)計(jì)角度學(xué)習(xí)我國傳統(tǒng)建筑遮陽的做法。在對(duì)建筑遮陽因素要求較高的地區(qū)，如熱帶海洋性氣候地區(qū)或沙漠干旱氣候地區(qū)等進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到遮陽的效果，可參照以下設(shè)計(jì)措施：（1）減小建筑的東西向間距，通過相互的影子來減低外墻所吸收的熱能，或者可適當(dāng)利用傳統(tǒng)的院落布局模式進(jìn)行建筑間、建筑與院落的遮擋。（2）利用伸出的屋檐來避免陽光直射到垂直的墻壁及窗口上，要在現(xiàn)代建筑中推敲新的大屋檐遮陽板形式。（3）盡量選擇低層建筑，可以減少陽光的直射。（4）采用整體遮陽，利用巨大的遮陽構(gòu)件對(duì)建筑進(jìn)行整體遮陽。

3.3節(jié)能設(shè)計(jì)及高科技技術(shù)體系的應(yīng)用

（1）建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)包括外墻保溫構(gòu)造、熱橋阻斷技術(shù)、屋面保溫隔熱技術(shù)、地下室外墻及地面保溫技術(shù)、高效節(jié)能外窗及幕墻系統(tǒng)、窗墻面積比的控制、遮陽設(shè)施、自然通風(fēng)與采光的利用。

（2）建筑內(nèi)余熱，冷的回收利用。

（3）可再生綠色能源的利用：太陽能、淺層土壤熱能、地表水體熱能、風(fēng)能等。

（4）提高舒適度的其他技術(shù)：浮筑樓板技術(shù)、雙層架空地面系統(tǒng)、潔具同層后排水技術(shù)、中水處理及回用系統(tǒng)、智能樓宇自控系統(tǒng)等。

4結(jié)語

建筑設(shè)計(jì)雖然是一項(xiàng)含有藝術(shù)成分的技術(shù)工程，但技術(shù)才是其首要本質(zhì)。因此，在進(jìn)行建筑尤其是生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮建筑的功能和特點(diǎn)，以功能決定形式，而非追求視覺沖擊效果。有時(shí)，建筑藝術(shù)和技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)很好的融合。高新技術(shù)的運(yùn)用應(yīng)該系統(tǒng)考慮，各個(gè)單項(xiàng)技術(shù)之間要相互配合，有機(jī)運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)形成一個(gè)整體才會(huì)達(dá)到目的。同時(shí)，也只有針對(duì)性地選擇運(yùn)用，才會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。