建筑工程師中級(jí)職稱論文建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能的探討

　　摘要：在“低碳”經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)下，建筑節(jié)能已成為建筑發(fā)展的新方向。本文立足于設(shè)計(jì)的角度，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及與新能源結(jié)合使用三個(gè)方面綜合考慮，提出了建筑節(jié)能的技術(shù)思路和應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì),建筑節(jié)能,建筑職稱論文發(fā)表,應(yīng)用

　　隨著經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，建筑耗能過快增長(zhǎng)的問題逐漸暴露出來，在2012年8月7日召開的“可持續(xù)發(fā)展與能源效率媒體論壇”上中國工程院院士、清華大學(xué)建筑學(xué)院副院長(zhǎng)江憶就曾指出：“2000年到2010年建筑面積從277億平方米增長(zhǎng)到453億平方米，全國建筑總能耗從2.89億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)到6.77億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而我國建筑用能的上限僅為10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。”因此，設(shè)計(jì)、建設(shè)節(jié)能型建筑將是未來建筑的一個(gè)趨勢(shì)，也是城鎮(zhèn)化建設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)，本文基于此背景下，對(duì)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中節(jié)能應(yīng)用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能應(yīng)用、以及與新能源結(jié)合三方面進(jìn)行了探討。

　　1 建筑節(jié)能在規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從朝向、日照、主導(dǎo)風(fēng)向、樓間距等因素考慮節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用。比如：

　　我國所處位置受太陽高度角和方位角變化規(guī)律的影響，朝南向可在夏季減少太陽輻射，冬季增加太陽輻射，同時(shí)朝南向也利于夏季形成穿堂風(fēng)，冬季避開西北風(fēng)，因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，盡量將客廳、主臥室等住戶長(zhǎng)期活動(dòng)的空間設(shè)置朝南位置，以節(jié)約空調(diào)和采暖的消耗。將廚房、衛(wèi)生間、樓梯或者電梯設(shè)計(jì)成朝北向，遮擋日照直接照射，避免冬季西北風(fēng)灌入。

　　我國冬季的主導(dǎo)風(fēng)向是西北風(fēng)，在總平面設(shè)計(jì)時(shí)盡量將門窗洞口避開迎風(fēng)面，以減少冷風(fēng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的滲透。特別是在嚴(yán)寒和寒冷的地區(qū)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)該考慮避開冬季的主導(dǎo)風(fēng)向，同時(shí)也要考慮多利用日照。住宅小區(qū)樓間距應(yīng)在滿足規(guī)范的日照間距的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)脑黾樱@樣有利于小區(qū)內(nèi)空氣流通，降低建筑能耗。

　　2 建筑節(jié)能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　2.1 外墻節(jié)能設(shè)計(jì)

　　墻體是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體也是建筑的主要組成部分，承擔(dān)著室內(nèi)外熱交換的作用。建筑節(jié)能的中的30%都是通過墻體保溫隔熱性能實(shí)現(xiàn)的。據(jù)分析，節(jié)能外墻與普通外墻室內(nèi)溫度差為4℃-6℃，所以在建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)中外墻是絕對(duì)不能忽略的因素之一。

　　外墻具備承重、安全圍護(hù)以及保溫隔熱等功能，其中在考慮節(jié)能方面時(shí)，要選擇使用保溫隔熱性能較好的墻體材料進(jìn)行施工。目前在工程中常常使用的墻體材料是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復(fù)合墻體。其中復(fù)合墻體使用的絕熱材料主要有巖棉、玻璃棉、聚苯乙稀、加氣混凝土等，復(fù)合墻體宜選用外墻外保溫，即采用連續(xù)外包的方式，在主體墻結(jié)構(gòu)外層粘接一層保溫材料，并在保溫材料外側(cè)用玻璃纖維網(wǎng)加強(qiáng)并涂刷粘結(jié)膠漿，隔斷其熱橋作用的混凝土梁或者柱起到“斷橋”的作用，從而降低耗能。由于此方法的效果明顯高于內(nèi)保溫，隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷完發(fā)展，外墻外保溫將成為建筑保溫節(jié)能形式的領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)。

　　除此之外，建筑物的體形系數(shù)也是墻體中出于節(jié)能考慮的因素之一。《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)體形系數(shù)的定義是：“建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。”因此減少建筑物體形系數(shù)，就是減少建筑物的表面積，減少外圍維護(hù)結(jié)構(gòu)面積，就做到了節(jié)能，換句話說體形系數(shù)越小，建筑物的節(jié)能就越有利。一般來說，體積大、體形簡(jiǎn)單的建筑以及多層和高層建筑，體形系數(shù)較小，對(duì)節(jié)能較為有利。在設(shè)計(jì)時(shí)也常常將體形系數(shù)控制在0.3以內(nèi)。從熱傳遞方面分析，由于建筑物實(shí)墻的陽角內(nèi)層散熱面大，且交角處多半設(shè)置有熱橋作用的框架柱或者構(gòu)造柱，因此，該處是建筑物耗能較大的部位，如果將建筑物設(shè)計(jì)成圓柱形則減少了交角，有利于節(jié)能。所以從節(jié)能的角度考慮建筑物外形設(shè)計(jì)時(shí)，盡量保持外表面整齊，避免凹凸變化太多。

　　對(duì)于一些既有建筑物，可以通過在日照強(qiáng)烈的墻面種植植物來降低傳入室內(nèi)的熱源。除此之外植物還可以吸收粉塵和噪音，對(duì)于凈化空氣降低溫室效應(yīng)都有很好的作用。

　　2.2 屋面節(jié)能設(shè)計(jì)

　　屋面是接受太陽輻射最長(zhǎng)的部位，它所采取的保溫隔熱措施對(duì)于建筑整體節(jié)能也很重要。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小、蓄熱系數(shù)大、吸水率較小的保溫隔熱材料。建議采用倒置式屋面將保溫材料設(shè)于防水層上，可有效防止傳統(tǒng)屋面構(gòu)造中防水層容易老化從而影響保溫隔熱效果的問題。屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔, 以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。

　　同墻體節(jié)能的方法一樣，可以采用屋頂種植花卉植物等方法。由于土壤在吸水飽和后會(huì)形成一層憎水膜，有利于屋面的防水，而且土壤導(dǎo)熱性能差，不隨大氣氣溫驟升或驟降而大幅波動(dòng)，在阻擋熱源的同時(shí)，降低溫室氣體排放，即達(dá)到保溫隔熱節(jié)能的效果又起到了美好環(huán)境的作用。

　　2.3 門窗節(jié)能設(shè)計(jì)

　　門窗即使太陽輻射吸熱部位，又是主要的散熱部位，因此在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，合理設(shè)置門窗也是重點(diǎn)考慮的因素之一。設(shè)計(jì)時(shí)在保證采光通風(fēng)的條件下，盡量減小門窗洞口的面積，選用氣密性高、保溫性好的材質(zhì)，減少冷風(fēng)滲透以及門窗的熱傳遞。第一是控制窗墻比，一般住宅設(shè)計(jì)盡量避免落地窗的設(shè)計(jì)，對(duì)于方向不同，窗戶的設(shè)計(jì)方式也不同，減少西北方向的立面窗戶的面積。第二是提高門窗的氣密性，選擇好的窗體材料。對(duì)于外窗部位設(shè)計(jì)時(shí)，窗框與門窗洞口之間的縫隙采用保溫材料填實(shí)，不得采用水泥砂漿。設(shè)計(jì)選用合適的窗型和門窗配件，減少窗框的外露面積，采用保溫隔熱性能好的玻璃。目前設(shè)計(jì)中多采用斷橋隔熱鋁合金窗框或者塑鋼窗框，對(duì)于玻璃的選用則多采用中空玻璃窗。另外，對(duì)于面朝南向的窗戶在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用凹式設(shè)計(jì)，外加遮陽板，這樣可以起到遮陽的效果。

　　3 建筑節(jié)能與新能源的結(jié)合應(yīng)用

　　3.1 太陽能的設(shè)計(jì)使用

　　太陽能作為一種免費(fèi)、清潔、環(huán)保的可再生能源，近年逐步得到建筑節(jié)能領(lǐng)域的重視。在我國太陽能開發(fā)利用主要有兩方面：一方面是利用太陽能獲得熱能，比如太陽能熱水器就在民用住宅小區(qū)中廣范使用。使用太陽能熱水器在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮熱水器和建筑的整體結(jié)合效果，統(tǒng)一安排擱置位置，處理好與外立面的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上還要在給排水方面進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)，除了保證熱水器與建筑達(dá)到視覺效果的完美，還要保證防水、管道布置等不出現(xiàn)問題。另一方面，利用太陽能發(fā)電即應(yīng)用光伏效用原理，將太陽能輻射轉(zhuǎn)化為電能。這項(xiàng)技術(shù)在西方已經(jīng)取得了良好是應(yīng)用，但鑒于此項(xiàng)技術(shù)的成本偏高，在我國在高檔的住宅小區(qū)或者公共建筑設(shè)計(jì)中，可以采用此項(xiàng)技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)逐漸發(fā)展以及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的累計(jì)，在未來太陽能發(fā)電技術(shù)也會(huì)逐漸走入到普通住宅小區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中去，并將作為今后輔助建筑能源的重要形式之一，在可持續(xù)發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮一份作用。

　　3.2 地?zé)豳Y源的設(shè)計(jì)使用

　　地?zé)豳Y源與太陽能、風(fēng)能及潮汐能合稱為“四大可再生資源”，相比較太陽能的使用，地?zé)豳Y源的使用具有地域的局限性，目前我國在部分中西部城市如西安、天津、滄州等擁有地?zé)豳Y源的城市，民用建筑設(shè)計(jì)中采用地源熱泵技術(shù)進(jìn)行冬季采暖，其節(jié)能效果非常顯著。

　　節(jié)約資源是我國的一項(xiàng)基本國策，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展生態(tài)建筑既是對(duì)節(jié)約資源這項(xiàng)基本國策的貫徹也是對(duì)科學(xué)發(fā)展觀的反映。目前我國嚴(yán)峻的資源消耗形式，使得建筑節(jié)能刻不容緩，推行節(jié)能型建筑不僅有利于資源合理使用而且節(jié)約經(jīng)濟(jì)。作為建筑設(shè)計(jì)師，更應(yīng)該在建筑設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)該樹立節(jié)能的意識(shí)，從不同方面，參照建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)節(jié)能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用建筑實(shí)體所處的環(huán)境條件，充分挖掘節(jié)能的潛力，確保資源節(jié)約，降低耗能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1吳芝葉.建筑節(jié)能在居住建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2011(16):213-214

　　[2]劉子昂.探究建筑設(shè)計(jì)中的建筑節(jié)能措施[J].黑龍江科技信息,2012(28):267

　　[3]劉增峰.淺談建筑節(jié)能和建筑設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),22009(25):50