探討建筑環(huán)境與設(shè)備工程節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

張丁元

(恒大地產(chǎn)山西公司，山西 太原 030000)

隨著全球能源危機(jī)的加劇和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，節(jié)能設(shè)計(jì)已成為建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域亟待解決的重要課題。建筑環(huán)境與設(shè)備工程的節(jié)能設(shè)計(jì)不僅可以降低能源消耗、減少溫室氣體排放，還可以改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，提高人們的生活品質(zhì)。因此，在建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域開展有效的節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

1 節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性和目的

建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性和目的主要有以下5點(diǎn)：1)資源節(jié)約，建筑工程消耗大量的能源和原材料，通過(guò)節(jié)能設(shè)計(jì)可以減少能源和原材料的使用，從而實(shí)現(xiàn)資源的有效利用和節(jié)約；2)環(huán)境保護(hù)，建筑工程對(duì)環(huán)境的影響很大，如能源消耗、廢水排放等。節(jié)能設(shè)計(jì)可以降低建筑對(duì)環(huán)境的負(fù)荷，減少溫室氣體排放，改善空氣質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；3)減少能源消耗，建筑是能源消耗的重要領(lǐng)域，節(jié)能設(shè)計(jì)可以通過(guò)提高建筑的絕熱性能、采用高效設(shè)備和系統(tǒng)等措施，降低能源消耗，減少碳排放，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；4)提高舒適性，節(jié)能設(shè)計(jì)注重建筑外墻隔熱、采光、通風(fēng)等方面，可以改善室內(nèi)的舒適性，提高居住者的生活品質(zhì)；5)降低運(yùn)營(yíng)成本，節(jié)能設(shè)計(jì)不僅可以減少建筑的能源消耗，還可以降低建筑的運(yùn)營(yíng)成本，包括能耗花費(fèi)、維護(hù)費(fèi)用等，對(duì)業(yè)主和使用者都是經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。

2 建筑環(huán)境與設(shè)備工程中存在的節(jié)能問(wèn)題

在建筑環(huán)境與設(shè)備工程中，存在一些常見的節(jié)能問(wèn)題，包括：1)熱量損失，建筑外墻、屋頂、窗戶等部位的隔熱性能不足，導(dǎo)致冬季室內(nèi)熱量流失，夏季室外熱量進(jìn)入，增加了空調(diào)和供暖系統(tǒng)的負(fù)荷；2)高能耗設(shè)備使用，一些舊式建筑和設(shè)備使用能效較低的設(shè)備，如老舊的空調(diào)系統(tǒng)、照明設(shè)備等，導(dǎo)致能源浪費(fèi)和能耗過(guò)高；3)通風(fēng)不良，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，無(wú)法有效地進(jìn)行室內(nèi)空氣流通和換氣，導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，需要依賴空調(diào)系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，增加了能源消耗；4)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠佳，照明設(shè)備選擇不合理，使用能效低下的燈具，未采用智能照明系統(tǒng)進(jìn)行光線的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，造成了能源浪費(fèi)；5)水資源浪費(fèi)，一些建筑在給水、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在問(wèn)題，如漏水、流量過(guò)大、沒(méi)有采用節(jié)水設(shè)備等，導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)；6)建筑與環(huán)境不協(xié)調(diào)，建筑設(shè)計(jì)和周邊環(huán)境的結(jié)合不夠緊密，未充分利用自然條件，如陽(yáng)光、風(fēng)力等，來(lái)進(jìn)行被動(dòng)地控制室內(nèi)溫度和照明；7)缺乏能源管理措施，缺乏有效的能源監(jiān)測(cè)和管理措施，未進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力和改進(jìn)的空間。

3 建筑環(huán)境與設(shè)備工程節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

3.1 建筑外觀設(shè)計(jì)

在建筑環(huán)境與設(shè)備工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，建筑外觀設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的要點(diǎn)。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ鈮Σ牧虾徒Y(jié)構(gòu)，可以提高建筑的隔熱性能，有效減少熱量傳輸以降低能耗。一種有效的做法是采用雙層玻璃和絕緣材料等技術(shù)手段來(lái)改善建筑外墻的隔熱性能。雙層玻璃能夠在一定程度上阻擋熱量的傳輸，減少室內(nèi)外溫度的傳導(dǎo)，從而降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗[1]。同時(shí)，使用絕緣材料作為外墻的隔熱層，能夠有效地減少熱量的損失，增加建筑的保溫效果。此外，還可以選擇具有較高反射率的外墻材料，如高反射涂料或瓦片，能夠減少太陽(yáng)輻射的吸收，降低建筑內(nèi)部的溫度，進(jìn)而減少冷卻負(fù)荷和空調(diào)能耗。

3.2 采光與照明設(shè)計(jì)

合理運(yùn)用自然光是減少人工照明使用的有效方法，可以最大限度地利用自然采光，減少能源消耗。首先，在建筑設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮建筑朝向和窗戶的布置。優(yōu)化建筑立面設(shè)計(jì)，增加窗戶面積，開敞的建筑布局能夠更好地利用自然光線，減少對(duì)人工照明的依賴。其次，選擇適當(dāng)?shù)拇皯舨牧虾筒Ａь愋鸵彩顷P(guān)鍵。使用高透光性的窗戶材料，并采用雙層或多層低輻射率玻璃，可以減少熱量傳輸和紫外線的穿透，提供良好的采光效果的同時(shí)，減少能量損失。在照明系統(tǒng)方面，選擇高效節(jié)能的燈具是非常重要的。LED燈具是目前最常用的節(jié)能燈具之一，具有長(zhǎng)壽命、高亮度、低能耗等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)使用LED燈具來(lái)取代傳統(tǒng)的白熾燈或熒光燈，能顯著降低照明系統(tǒng)的能耗。此外，應(yīng)用智能控制系統(tǒng)進(jìn)行光線調(diào)節(jié)和管理也是非常關(guān)鍵的一步。通過(guò)傳感器和自動(dòng)化控制技術(shù)，智能照明系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)燈光亮度和開關(guān)，實(shí)現(xiàn)按需供給，避免不必要的能源浪費(fèi)[2]。因此，在采光與照明設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該注重合理運(yùn)用自然光，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化建筑立面和窗戶布置，選擇高透光性的窗戶材料和玻璃類型。在照明系統(tǒng)方面，選擇高效節(jié)能的燈具，應(yīng)用智能控制系統(tǒng)進(jìn)行光線調(diào)節(jié)和管理。

3.3 通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)

在建筑環(huán)境與設(shè)備工程的節(jié)能設(shè)計(jì)中，通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)起著重要的作用。首先，設(shè)計(jì)合理的通風(fēng)系統(tǒng)是非常重要的。通過(guò)合理設(shè)置通風(fēng)口和排風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)和對(duì)流，可以有效地引入新鮮空氣，排除室內(nèi)污濁空氣，保證良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量。此外，可考慮利用通風(fēng)塔、風(fēng)扇等輔助設(shè)備來(lái)增強(qiáng)通風(fēng)效果。其次，選擇高效節(jié)能的空調(diào)設(shè)備也是關(guān)鍵。例如，采用能效比較高的變頻空調(diào)系統(tǒng)，能夠根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷或制熱的能力，減少能源浪費(fèi)。同時(shí)，應(yīng)確?？照{(diào)設(shè)備的維護(hù)和清潔，定期清洗過(guò)濾器及冷凝器，以保證其正常運(yùn)行和高效能。再次，結(jié)合智能控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度和濕度的調(diào)控也是非常重要的。通過(guò)傳感器和自動(dòng)化控制技術(shù)，智能控制系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫濕度，并根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)設(shè)備[3]。例如，在低需求時(shí)降低制冷或制熱的負(fù)荷，適度提高溫度或降低濕度，以降低能源消耗。此外，還可以考慮利用夜間自然通風(fēng)和蓄冷蓄熱系統(tǒng)等技術(shù)手段。夜間通風(fēng)可以利用較低的室外溫度進(jìn)行室內(nèi)空氣的替換，減少白天空調(diào)設(shè)備的使用；而蓄冷蓄熱系統(tǒng)可以在低峰時(shí)段制冷或制熱，并在高峰時(shí)段釋放，以減少能源消耗。因此，在通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)合理的通風(fēng)系統(tǒng)，采用高效節(jié)能的空調(diào)設(shè)備，并結(jié)合智能控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度和濕度的調(diào)控。同時(shí)，可考慮利用夜間通風(fēng)和蓄冷蓄熱系統(tǒng)等技術(shù)手段來(lái)降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3.4 水資源管理

首先，采用節(jié)水設(shè)備是降低供水量和廢水排放的有效手段。例如，使用低流量廁所可以顯著減少每次沖水所需的用水量，采用節(jié)水龍頭和淋浴噴頭可以控制水流量，從而降低用水量。此外，在園林綠化中可選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻闹参?，并配備水分傳感器和自?dòng)灌溉系統(tǒng)，以避免水資源的浪費(fèi)。其次，需要合理規(guī)劃排水系統(tǒng)，防止漏水和浪費(fèi)。確保排水管道設(shè)計(jì)合理，排水設(shè)施完善，并定期檢查和維護(hù)。通過(guò)采用雨水收集系統(tǒng)和生態(tài)處理裝置，可以實(shí)現(xiàn)雨水的回用和處理，減輕對(duì)城市供水系統(tǒng)的壓力[4]。此外，還應(yīng)加強(qiáng)水資源管理和監(jiān)測(cè)。建立水表計(jì)量管理系統(tǒng)，對(duì)建筑物的用水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，加強(qiáng)水資源利用效率的宣傳和教育，提高員工和居民的節(jié)水意識(shí)，鼓勵(lì)大家積極參與節(jié)水行動(dòng)。最后，應(yīng)注重水資源管理與能源管理的協(xié)調(diào)。例如，可采用余熱回收技術(shù)將廢水中的熱能回收利用，為建筑提供熱水或進(jìn)行其他能量回收，實(shí)現(xiàn)水能源的綜合利用。因此，在水資源管理中，我們應(yīng)采用節(jié)水設(shè)備，如低流量廁所、節(jié)水龍頭等，減少供水量和廢水排放。合理規(guī)劃排水系統(tǒng)，防止漏水和浪費(fèi)。加強(qiáng)水資源管理和監(jiān)測(cè)，并提高節(jié)水意識(shí)。同時(shí)，注重水資源管理與能源管理的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)水能源的綜合利用。這些措施將有助于降低水資源消耗和浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的目標(biāo)。

3.5 能源監(jiān)測(cè)與管理

首先，安裝能源監(jiān)測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理的基礎(chǔ)。通過(guò)安裝電力、燃?xì)?、水等能源?jì)量設(shè)備，可以對(duì)建筑的能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。這些設(shè)備可以記錄能源消耗的詳細(xì)信息，包括用電量、用水量、用氣量等。同時(shí)，還可以結(jié)合軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)能源消耗情況進(jìn)行評(píng)估和比較。其次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與節(jié)能潛力是節(jié)能管理的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)能源數(shù)據(jù)的分析，可以識(shí)別出能源消耗的高峰時(shí)段、高耗能設(shè)備或系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)的問(wèn)題和潛在的節(jié)能機(jī)會(huì)。例如，發(fā)現(xiàn)某個(gè)區(qū)域的用電量異常升高，可能意味著設(shè)備故障或不良運(yùn)行，及時(shí)修復(fù)或調(diào)整設(shè)備，以減少能源損耗。然后，制定合理的能源管理策略是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的重要措施?；谀茉幢O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，可以制定相應(yīng)的節(jié)能措施和管理計(jì)劃。例如，調(diào)整設(shè)備的使用時(shí)間和溫度設(shè)定，優(yōu)化設(shè)備的控制策略，實(shí)施能效改造項(xiàng)目等[5]。此外，還可以通過(guò)員工培訓(xùn)和意識(shí)宣傳，引導(dǎo)大家節(jié)約能源，形成良好的能源管理習(xí)慣。另外，建立能源管理系統(tǒng)也是非常重要的。這種系統(tǒng)可以集成能源監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)分析軟件、智能控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的全面管理和控制。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，可以及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化能源消耗效率，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)節(jié)能效果，為決策者提供有針對(duì)性的參考。因此，在能源監(jiān)測(cè)與管理中，我們應(yīng)該安裝能源監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)建筑能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與節(jié)能潛力，制定合理的能源管理策略。建立能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的全面管理和控制。這些舉措有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，減少能源浪費(fèi)，并為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3.6 建筑與環(huán)境的融合

首先，考慮建筑與周邊環(huán)境的關(guān)系是節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在規(guī)劃和設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，需要充分了解周圍的自然條件，如日照、風(fēng)力、氣溫等。通過(guò)分析這些環(huán)境因素，可以確定建筑能源利用的潛力和限制，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮建筑與環(huán)境之間的相互作用。其次，被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)是有效利用自然條件的關(guān)鍵。通過(guò)合理規(guī)劃建筑布局和立面設(shè)計(jì)，可以最大限度地利用自然光線和氣流，減少對(duì)人工能源的依賴。例如，合理設(shè)置窗戶和采光井，以增加室內(nèi)自然光照，減少人工照明的使用。又如，在建筑外墻設(shè)計(jì)中采用保溫材料和隔熱層，降低室內(nèi)與室外的熱量交換，減少空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷。此外，減少陰影效應(yīng)是提高建筑能源利用效率的重要手段。建筑的陰影效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)光照不足，增加人工照明的使用；同時(shí)，也會(huì)影響室內(nèi)溫度分布，增加供暖和冷卻的能耗。因此，在建筑布局和立面設(shè)計(jì)中，應(yīng)該合理安排建筑物之間的距離和高度，避免不必要的陰影效應(yīng)。最后，通過(guò)科學(xué)的建筑技術(shù)和材料選擇，進(jìn)一步提高建筑與環(huán)境的融合效果。例如，采用高效的隔熱、保溫材料，改善建筑的熱工性能；選擇低能耗的建筑設(shè)備和系統(tǒng)，提高能源利用效率；利用可再生能源技術(shù)，如太陽(yáng)能電池板、地源熱泵等，實(shí)現(xiàn)建筑能源的自給自足。因此，在建筑環(huán)境與設(shè)備工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該考慮建筑與周邊環(huán)境的關(guān)系，充分利用自然條件進(jìn)行被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)。合理規(guī)劃建筑布局，減少陰影效應(yīng)，提高建筑的能源利用效率。采用科學(xué)的建筑技術(shù)和材料選擇，進(jìn)一步提高建筑與環(huán)境的融合效果。這些舉措有助于減少能源消耗，提高建筑能效，并促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

4 建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)的建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)將更加注重被動(dòng)式設(shè)計(jì)、應(yīng)用高效節(jié)能技術(shù)、推廣綠色建筑認(rèn)證、全生命周期節(jié)能設(shè)計(jì)，并追求能源效益和舒適性的平衡，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。具體表現(xiàn)為：1)被動(dòng)式設(shè)計(jì)的應(yīng)用，被動(dòng)式設(shè)計(jì)是利用建筑自身的形狀、材料和環(huán)境條件來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的策略，如建筑朝向、采光設(shè)計(jì)、隔熱材料等。未來(lái)的節(jié)能設(shè)計(jì)將更加注重被動(dòng)式設(shè)計(jì)的應(yīng)用，充分利用自然資源和環(huán)境，減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的依賴；2)高效節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展，高效節(jié)能技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。這包括利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉?，以及高效的建筑材料、設(shè)備和系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)也將得到進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更精確、自動(dòng)化的能源管理和控制；3)綠色建筑認(rèn)證的普及，綠色建筑認(rèn)證已經(jīng)成為評(píng)估建筑節(jié)能性能的重要標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)將會(huì)更加普及和強(qiáng)調(diào)。例如LEED(領(lǐng)導(dǎo)能源與環(huán)境設(shè)計(jì))認(rèn)證、BREEAM(建筑研究所環(huán)境評(píng)估方法)認(rèn)證等，將在建筑工程中起到引領(lǐng)和規(guī)范的作用，促進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展；4)全生命周期節(jié)能設(shè)計(jì)，未來(lái)的節(jié)能設(shè)計(jì)將不僅關(guān)注建筑使用階段的節(jié)能，還將考慮建筑的全生命周期能源消耗。從建筑設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)到拆除，綜合考慮各環(huán)節(jié)的能源效益，尋找最優(yōu)的節(jié)能方案；5)人性化與舒適性的平衡，節(jié)能設(shè)計(jì)不僅要追求能源的高效利用，還要注重人性化和舒適性的平衡。未來(lái)的節(jié)能設(shè)計(jì)將更注重建筑內(nèi)部環(huán)境的質(zhì)量和舒適度，提供良好的照明、通風(fēng)、溫濕度控制等條件，讓用戶在節(jié)能的同時(shí)享受舒適的室內(nèi)環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程的節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探討，揭示了其在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排目標(biāo)中的重要作用。在今后的發(fā)展中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)科研力量，探索新的技術(shù)手段和策略，以提升建筑環(huán)境與設(shè)備工程節(jié)能設(shè)計(jì)的效果。同時(shí)，在政府、企業(yè)和個(gè)人的共同努力下，積極推行節(jié)能設(shè)計(jì)，減少能源浪費(fèi)，才能實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為未來(lái)創(chuàng)造更加宜居和環(huán)保的建筑環(huán)境。