試論現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)

龔 馨

(武漢東藝建筑設(shè)計(jì)有限公司， 湖北 武漢 430000)

試論現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)

龔 馨

(武漢東藝建筑設(shè)計(jì)有限公司， 湖北 武漢 430000)

環(huán)境危機(jī)和能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，建筑行業(yè)屬于高能耗產(chǎn)業(yè)，而且會(huì)在建設(shè)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成一定破壞，因此，在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中越來(lái)越注重節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)。本文將對(duì)現(xiàn)代建筑的節(jié)能性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討，主要分析了節(jié)能材料在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，包括因地制宜、循環(huán)利用和超前性設(shè)計(jì)等，在此基礎(chǔ)上，探討了建筑的單體節(jié)能設(shè)計(jì)、屋頂、墻體、門窗設(shè)計(jì)，以及綜合環(huán)境設(shè)計(jì)和清潔能源的設(shè)計(jì)與利用等。

現(xiàn)代建筑；設(shè)計(jì)方案；節(jié)能性設(shè)計(jì)；節(jié)能材料

0 前言

建筑物在其建設(shè)和使用的過(guò)程中，會(huì)消耗大量能源，特別是建筑的使用過(guò)程。由于建筑的使用壽命較長(zhǎng)，其使用過(guò)程產(chǎn)生的能耗遠(yuǎn)高于建筑的施工過(guò)程。因此，節(jié)能設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中具有重要地位，是設(shè)計(jì)師們必須關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)節(jié)能材料的利用以及自然環(huán)境的利用，可以有效降低在建筑使用過(guò)程中產(chǎn)生的采光、通風(fēng)等方面的能耗，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 建筑材料選用的節(jié)能性設(shè)計(jì)

（一）因地制宜選擇節(jié)能材料

建筑物在建設(shè)過(guò)程中，需要使用大量建筑材料，包括鋼筋混凝土材料、管道材料、裝飾裝修材料等。許多大型建材從采購(gòu)到運(yùn)輸過(guò)程中，需要消耗大量的人力、物理進(jìn)行材料維護(hù)等工作，同時(shí)還要做好材料進(jìn)場(chǎng)后的放置管理。在整個(gè)過(guò)程中，材料的運(yùn)輸過(guò)程是其能耗較高的部分，采用因地制宜的材料采購(gòu)原則，可以有效降低運(yùn)輸過(guò)程的能耗，同時(shí)也有利于降低工程建設(shè)成本。另一方面，本地生產(chǎn)的建筑材料通常更符合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點(diǎn)，在建筑工程中的應(yīng)用有利于提升建筑的節(jié)能性[1]。

（二）確保節(jié)能材料的自身性能，注重對(duì)材料的回收利用

多數(shù)建筑材料的使用壽命較長(zhǎng)，而且隨著使用時(shí)間的推移，其性能和功能會(huì)有所下降。一些綠色節(jié)能材料在功能完好的情況下，可以發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的作用，但是如果其自身結(jié)構(gòu)遭到破壞，可能會(huì)喪失部分節(jié)能功能，特別是一些材料在報(bào)廢后可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)綠色節(jié)能材料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，確保其在全壽命周期內(nèi)能夠符合相關(guān)節(jié)能性標(biāo)準(zhǔn)。而且材料結(jié)束使用后，要對(duì)其進(jìn)行回收再利用，或?qū)ζ溥M(jìn)行講解處理，避免給環(huán)境造成污染。充分利用可回收再利用的節(jié)能材料可以進(jìn)一步降低建筑建設(shè)成本。

（三）節(jié)能材料的設(shè)計(jì)和利用應(yīng)具有一定的超前性

國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)研究起步較晚，相應(yīng)的，節(jié)能材料的研發(fā)和應(yīng)用也落后于發(fā)達(dá)國(guó)家水平，在建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)方面還處于實(shí)踐探索階段，需要逐漸積累經(jīng)驗(yàn)。在這種情況下，建筑節(jié)能材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用應(yīng)具有一定的超前性，積極借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)性價(jià)比較高的節(jié)能材料，提升現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)建筑的節(jié)能性設(shè)計(jì)水平。同時(shí)，引進(jìn)先進(jìn)材料也可以為國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究提供借鑒和參考，促使建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平的整體提升，有利于促進(jìn)國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

2 現(xiàn)代建筑功能結(jié)構(gòu)的節(jié)能性設(shè)計(jì)

（一）單體建筑的節(jié)能性設(shè)計(jì)

單體建筑的節(jié)能性是指建筑本身的節(jié)能性，主要從建筑的外形、高度、外表面積等方面進(jìn)行考慮，通過(guò)建筑自身結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)能的效果。建筑外形對(duì)建筑與外界自然環(huán)境的熱交換有直接影響，在相同環(huán)境條件和同等體積下，表面積越大的建筑散熱量也越大，因此，會(huì)造成較為嚴(yán)重的能量損失，不利于對(duì)自然熱的充分利用。因此，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)降低體型系數(shù)的大小，控制建筑物自身的能量流失速度，提高建筑的節(jié)能性。相關(guān)研究表明，建筑的體型系數(shù)降低0.01，可以使耗熱量降低2.5%左右。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)減小建筑結(jié)構(gòu)的面寬或加大進(jìn)深等方式，對(duì)其盡心控制，將體型系數(shù)降低到0.30以下。

（二）建筑屋頂?shù)墓?jié)能性設(shè)計(jì)

屋頂是受陽(yáng)光直接照射的部分，容易使頂層房間的溫度明顯升高，因此，要在設(shè)計(jì)時(shí)采取隔熱措施或架設(shè)通風(fēng)層，加強(qiáng)頂層的熱調(diào)節(jié)能力。在屋頂加設(shè)隔熱層的作用是吸收向室內(nèi)傳導(dǎo)的太陽(yáng)輻射熱，可以使屋面溫度升高，與周圍環(huán)境形成溫差，可以將吸收到的熱量散發(fā)到周圍空氣中。還可以采用倒置式屋頂，在防水層上設(shè)置保溫材料，避免防水層受陽(yáng)光曝曬。隨著城市綠化建設(shè)的不斷深入，在屋頂種植綠色植被已成為一種常用的節(jié)能設(shè)計(jì)方法。在屋頂上種植植物不僅可以起到遮陽(yáng)的作用，還能通過(guò)植物的呼吸作用起到凈化空氣的效果。但是植物在屋頂種植扎根較淺，在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下不適用此方法。

（三）建筑墻體的節(jié)能性設(shè)計(jì)

墻體是建筑物的主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)墻體進(jìn)行保溫隔熱設(shè)計(jì)，并采用新型材料，提升建筑墻體的綜合性能。目前相關(guān)規(guī)定已明確禁止黏土磚在建筑外墻中的使用，強(qiáng)調(diào)外墻設(shè)計(jì)的節(jié)能性要求。可以使用復(fù)合墻滿足墻體節(jié)能設(shè)計(jì)要求，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為承重墻，并填入保溫隔熱材料。隨著節(jié)能材料的快速發(fā)展，節(jié)能墻體類型越來(lái)越多，包括加氣混凝土墻、頁(yè)巖多孔磚、內(nèi)保溫復(fù)合墻、夾心復(fù)合墻等。這些新型墻體結(jié)構(gòu)都可以明顯改善建筑外墻的保溫隔熱能力，目前已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。

（四）建筑窗體的節(jié)能性設(shè)計(jì)

建筑的窗體結(jié)構(gòu)是建筑進(jìn)行采光和通風(fēng)的主要結(jié)構(gòu)，也可以起到一定的維護(hù)作用，合理的窗體設(shè)計(jì)可以使建筑對(duì)自然能源的利用顯著提升。在設(shè)計(jì)時(shí)主要需要關(guān)注窗體材料的熱阻、大小、與門的相對(duì)位置和開(kāi)啟方式等。窗體大小的設(shè)計(jì)主要通過(guò)窗墻比進(jìn)行控制，南向窗戶可以適當(dāng)增加其面積大小，提高房屋的采光性能，其他朝向的窗戶則應(yīng)該適當(dāng)減小面積，從而降低熱量消耗。可以通過(guò)使用氣密條等材料，提高窗體氣密性。

（五）建筑環(huán)境和自然資源的綜合利用

對(duì)建筑周圍自然環(huán)境資源的充分利用，可以有效降低建筑在使用過(guò)程中產(chǎn)生的能耗。主要從建筑選址、朝向設(shè)計(jì)和樓間距設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行考慮。在進(jìn)行建筑選址時(shí)，用充分考察建設(shè)地點(diǎn)的地質(zhì)、水文環(huán)境等，并對(duì)其近50年的自然災(zāi)害情況進(jìn)行了解，謹(jǐn)慎決定選址地點(diǎn)。在朝向設(shè)計(jì)上，南北朝向設(shè)計(jì)可以提高建筑對(duì)自然能源的利用率，同時(shí)還要考慮當(dāng)?shù)氐募撅L(fēng)風(fēng)向。在建筑樓梯間距的設(shè)計(jì)上，要充分考慮日照時(shí)間和質(zhì)量，雖然目前城市用地越來(lái)越緊張，有必要適當(dāng)縮小建筑間距，但不能影響建筑的基本采光和通風(fēng)需求。通過(guò)對(duì)建筑布局的合理設(shè)計(jì)，充分利用自然資源，降低建筑在采光、通風(fēng)等方面的額外能耗。

（一）新型清潔能源的合理利用

現(xiàn)代節(jié)能建筑越來(lái)越注重對(duì)新型清潔能源的使用，特別是太陽(yáng)能和地?zé)崮堋Ｌ?yáng)能的使用分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式，主動(dòng)使用時(shí)通過(guò)加設(shè)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為人們生活所需的電能和熱能等，目前這一技術(shù)已經(jīng)較為成熟。被動(dòng)使用則是通過(guò)建筑的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)，增加對(duì)太能能的利用率。地?zé)崮艿睦檬峭ㄟ^(guò)地源熱泵，將地層深處的熱能轉(zhuǎn)化為人們?nèi)粘Ｊ褂玫臒崮埽梢越档蛯?duì)化石燃料的需求。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)社會(huì)發(fā)展的客觀需要，對(duì)環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約具有重要意義。通過(guò)使用綠色建材，在其使用的全壽命周期內(nèi)做到安全無(wú)污染和回收利用，可以有效降低建筑生產(chǎn)及使用對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞。通過(guò)綜合利用各種節(jié)能設(shè)計(jì)方法，可以降低建筑能耗，環(huán)節(jié)能源危機(jī)。因此，在現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須高度重視節(jié)能設(shè)計(jì)，靈活運(yùn)用技能設(shè)計(jì)方法，承擔(dān)起社會(huì)責(zé)任義務(wù)。[1]甄蘭平,邰惠鑫. 面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方法研究[J]. 建筑學(xué)報(bào),2003,03：56-57.

[2]孫加鵬. 試論建筑平面體形設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題[J]. 科技與企業(yè),2013,11：227.

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