探析建筑設計節能技術的應用

王青

摘要：隨著我國社會經濟的不斷發展，可持續發展的戰略越來越重要，對能源的節約也是越來越重視。本文從節能技術的重要意義出發，對節能技術在建筑設計中的應用現狀進行了分析，并探討了它的發展前景。

關鍵詞：可持續發展；節能；建筑設計

1節能技術在建筑設計中的意義

建筑節能技術可以在對建筑物的特性進行全面模擬和分析的基礎上，對建筑的能量消耗、室內物理環境、建筑材料的選用、保溫設計、環境設計、采光、日照、遮陽、噪聲與污染、綠化、空調與通風系統等諸多方面進行分析，模擬出結果，然后將該結果運用到設計中。建筑節能技術是我國“十五”重點發展的技術，在建筑界有著十分巨大的應用前景。

1.1節能建筑是環境保護的需要

自工業社會以來，人口劇增、環境污染、自然資源被大量消耗和破壞已經成為一個不爭的事實。崇尚技術的人類被生態危機的嚴酷現實逼到了進退維谷的境地。環境和發展正在成為全球所關注的焦點。同時，建筑設計盡管在圖形學、構成學等方面都取得了重大的成果，但若從“可持續發展”的角度審視，它們大多是“高消耗”和“逆生態”的，現在應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排放大量的有害物質，造成大氣污染和生態環境的破壞。提倡建筑節能、減少污染物的排放能夠改善生存環境，提高生活質量。

1.2節能建筑是經濟發展的需要

能源是人類生存與發展的基礎，經濟發展依賴于能源的發展。能源問題已經成為全世界共同關注的問題，能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。建筑從建材生產、建筑施工直到建筑物的使用無時無刻不在消耗著能源，在建筑設計中推廣節能技術勢在必行。

1.3建筑節能是提高人們生活水平的需要

隨著現代化建設的發展和人們生活水平的不斷提高，人們在追求更加舒適的建筑生活環境。冬季取暖、夏季制冷都需要能源的供應，而在當前能源十分緊張的狀況下，節約建筑能耗就顯得尤為重要了。建筑節能設計是建立在滿足合理的舒適要求前提下，通過技術創新減少建筑能耗，提高能源的使用效率，滿足建筑節能要求。

2節能設計的應用現狀

早在20世紀70年代的能源危機當中，歐美一些國家的建筑師就進行了生態建筑的設計嘗試。這些“生態住宅”在設計上一般都基于這樣的思路：利用覆土、溫室及通風提供穩定舒適的室內氣候；利用風能、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境；收集雨水灌溉；污水處理等。直到現在，生態策略在越來越多的建筑設計中得到凸顯，被廣泛運用。

總的來說，建筑節能技術可以分為兩大類：“主動式技術”和“被動式技術”。如“氣候建筑學”“生態建筑學”等利用建筑自身適應自然條件而無須使用機械設備來節約能源的設計手法，這些設計理論和方法被人們統稱為“被動式技術”。而相對應的利用機械設備和外部能源輸入來控制改變環境狀況的技術則稱之為“主動式技術”。

國外建筑的發展經歷過三個階段：第一個階段是工業化階段，即大量解決人的住房問題；第二個階段是關注建筑性能和質量的階段；現在發達國家已經進入第三個階段，即關注整個建筑與全人類環境之間的關系問題，也就是節能、生態、環保這個階段。而中國剛剛跨過第一個階段，進入第二個階段。現在要大力發展節能，希望把三個階段并成一步，三個階段一起做，不管是住宅建筑還是公共建筑空間環境，要為居住者創造有益于健康的環境，不但要提高居住者的身心健康，還應該提高他們的社會環境健康和資源環境健康。發展節能的生態住宅，不僅能夠有效緩解我國當前嚴峻的能源形勢，而且有利于整體環境質量的提高。隨著社會的發展，居民空調的擁有量呈直線上升趨勢，城市“熱島”現象日益嚴重。通過建筑節能可以減少污染物的排放量，減輕大氣污染，保護生態環境和提高建筑節能，還有利于提高居住質量，降低住戶的使用成本。我國節能工作起步較晚，與發達國家相比，能源浪費十分嚴重。在節能建筑推廣中還存在以下幾方面的問題：政策不配套，缺乏激勵機制；建筑節能管理工作體制不順、監管體系不健全，造成執法不嚴、監督不力；對建筑節能的投入太少；資金投入水平低下，建筑節能缺少基礎研究；建筑節能標準不完善、不配套等。住宅是一個完整的整體產品，各個專業、各個部門要加以協調配合，共同保證合理的節能，達到節能要求。現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，絕大多數建筑都是在利用各種名詞進行操作，僅對一兩項高新技術進行簡單的拼裝就標榜自己是生態節能建筑。根據當前中國的經濟狀況，應該提倡一種低成本、高效益的節能技術，即以建筑節能設計為主要手段，而非盲目花費很大的人力、物力和財力。到目前為止，我國建筑節能工作領域和范圍得到了一定的擴展，建成的節能建筑逐年增加。另外，太陽能和新能源在建筑上的應用工作也進展迅速。我國建筑節能是從采暖地區的居住建筑開始的，已經在一些城市開展了建筑供熱計量收費體制改革的試驗，建造了一些公共建筑節能試點，并對既有住宅進行了示范節能改造。

3節能技術在建筑設計中的發展前景

3.1利用自然通風技術

在進行節能建筑選址時要考慮到，基于地風資源除地區冬夏主導風向、強度等因素外，還包括由特定地形引起的地形風以及由周圍構筑物引起的風場變化。總體設計多依照基地上的太陽輻射和自然通風情況來規劃建筑布局，設計室外場地。住宅選址在自然風存在處，應避免布置在夏季主導風向的風陰影區內，可巧妙利用高大建筑物或地形遮擋冬季惡性風流，呈“u”形布置的組團式住宅開口應面向夏季主導風向，在呈行列式布置時，將住宅平面錯開布置或與夏季主導風向成40～50°布置。夏季主導風迎風面則布置低層住宅，以利于接受夏季主導風。針對自然通風進行建筑整體設計，確定氣候和地塊的自然通風潛力；預測自然通風的驅動力，確定自然通風方案；根據設計要求和設計參數選定通風設備，確定通風設備的安裝位置與大小；利用自然通風技術進行節能建筑整體設計。

3.2利用傳統遮陽技術

利用傳統建筑遮陽技術，要實現建筑的節能，必須在思想上回到不依賴主動式技術的層面上來重視被動式技術，這樣才能體會到建筑遮陽等被動式技術的必要性。具體到方案設計的工作，應該在設計初期就明確地把建筑的地域性作為設計基礎，考慮建筑的遮陽問題，從整體布局和空間設計角度學習我國傳統建筑遮陽的做法。在對建筑遮陽因素要求較高的地區，如熱帶海洋性氣候地區或沙漠干旱氣候地區等進行建筑節能設計時，為了達到遮陽的效果，可參照以下設計措施：（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，或者可適當利用傳統的院落布局模式進行建筑間、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，利用巨大的遮陽構件對建筑進行整體遮陽。

3.3節能設計及高科技技術體系的應用

（1）建筑外圍護結構的節能設計包括外墻保溫構造、熱橋阻斷技術、屋面保溫隔熱技術、地下室外墻及地面保溫技術、高效節能外窗及幕墻系統、窗墻面積比的控制、遮陽設施、自然通風與采光的利用。

（2）建筑內余熱，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、風能等。

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

4結語

建筑設計雖然是一項含有藝術成分的技術工程，但技術才是其首要本質。因此，在進行建筑尤其是生態節能建筑設計時，應充分考慮建筑的功能和特點，以功能決定形式，而非追求視覺沖擊效果。有時，建筑藝術和技術可以實現很好的融合。高新技術的運用應該系統考慮，各個單項技術之間要相互配合，有機運用各項技術形成一個整體才會達到目的。同時，也只有針對性地選擇運用，才會達到事半功倍的效果。