建筑节能设计及其应用研究

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引言

能源是经济社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础。随着经济的日益快速发展，世界各国对资源的依赖性越来越强。我国目前正处在经济结构、城市化进程、居民消费结构发生显著变化阶段，能源消费快速增长，使得能源供需不平衡状况日渐突出。我国人口众多，人均资源较少，能源利用率低等原因，使我国的能源问题已迫在眉睫。由此可见，建筑节能与提高能源利用率，是我国城市建设发展中所面临的重要课题。

1 我国建筑节能现状分析

1.1 资源利用率低，能耗较高

我国能源资源匮乏，建筑产业能源利用率低且浪费严重，导致建筑能耗比重加大。建筑节能理念在我国兴起时间较短，居民节能意识淡薄，一些规划设计缺乏节能意识，进一步加剧了能源消耗。

1.2 技术优化缺乏体系化管理

建筑节能产业涉及各专业学科，交叉学科之间存在盲区，其相关标准技术内容未进行系统化整合，不能充分利用各专业技术，有待进一步衔接与完善。

2 建筑节能的重要性

生态建筑学作为一门学科，发展至今约40年的历史。生态建筑，即用生态学的观点与思维方式解析建筑与环境之间的关系，通过对建筑及其所处环境的相关因素的组织、设计，使能源在建筑和环境中循环转换，从而获得节能无污染的建筑环境。与之相关的概念有“绿色建筑”、“可持续发展建筑”等。

目前，我国建筑产业的粗放型发展模式制约了经济发展，与此同时也影响了生态的平衡。随着可持续理念逐渐的普及的日益普及，高效节能无污染的生态建筑不断涌现。由于世界各国的经济发展与科技水平，地理环境状况等多重因素，导致生态建筑在各个国家应用技术不同。由于生态建筑的前景可观，大量学者专家进行了研究并投入实践，取得了一定成果，生态建筑理念的提出为建筑业的发展提供了新的思路。

3 生态建筑的能量利用

我国的建筑中需要的能量主要是电能和热能，电能是市政线路供电，热能是采暖所需的暖气和做饭所需的煤气、天然气、或石油液化气。电力来自水利或者火力核能发电，而火力发电需要耗费大量的煤和天然气，这些能源都是不可再生资源，而且这些能量在加工过程中产生大量的污染物，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和粉尘悬浮物等。

这些排放物严重破坏了我们的生存环境，由此可见，我们在建筑设计中，在节约使用不可再生资源的同时应重视开发、利用新能源利用。目前，应用于生态建筑中的可再生能源有风能、太阳能、地热能等，其中太阳能的应用最为广泛，技术也较成熟。

4 生态建筑的保温与隔热

合理的建筑形体有利于生态建筑的节能，为了减小建筑体型系数，建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。为减少建筑冬季室内大量热损失，设计中通常采用体形系数较小的形式，例如立方体。为最大限度的吸收太阳辐射热能，建筑形体应该在东南、西南方向暴露较大的面积。建筑外墙、屋面结构等直接接触室外的楼板，不需要采暖地下室上面的楼板、楼梯的隔墙等围护结构应通过保温验算，保证其不低于所在地区要求的最小传热阻。在严寒地区居住建筑底层地面周边一定范围内应采取有效的保温措施。

5 建筑的自然采光与通风

在进行建筑节能设计时，要充分考虑建筑的自然采光与通风。生活中，一方面可利用先进的技术手段将太阳能、风能等自然能源进行转化，为建筑提供取暖、制冷和生活热水等；另一方面必须强调自然通风，自然通风不消耗不可再生能源，而且有利于人体健康。由此可见，建筑师在进行建筑节能设计时，应将建筑尽可能地与周围气候条件、地形、地质状况等自然条件有机相互结合，实现自然采光与通风，减少人工照明与机械通风，进而减少能量的损耗。在热带地区，还应注意主导风向，同时配以可调节的百叶或气窗控制室内气流，此外，建筑物进深的控制也有利于自然采光、通风。

6 建筑材料选择

建筑工程中的材料费用占工程总造价的比重较大，因此材料的选择、使用及管理，对工程成本控制很大。合理的选择建筑材料，对于节约建设成本，保证国民经济的健康发展，具有重要的社会效益。目前，生态环境材料的定义仍在研究确定之中。其主要特征首先是节约资源和能源；其次是减少环境污染，避免温室效应；第三是容易回收和循环利用。生态建筑材料指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调，满足最少资源和能源消耗，最小或无环境污染，最佳使用性能，最高循环再利用的建筑材料。

建筑材料按分类方法包括结构材料与功能材料，传统材料与新型材料。结构材料是以力学性能为基础，制造受力构件所用材料，结构材料对物理或化学性能有一定的要求，如光泽、抗辐照、抗腐蚀、热导率等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为基础材料。新型材料是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。

7 建筑节能措施与对策

7.1 建立健全建筑节能政策与法规

我们要通过制定建筑节能规划，①建立以经济激励政策为主体的建筑节能政策体系，积极推动供热体制改革工作；②建立以《国务院建筑节能管理条例》为主体的建筑节能法规体系，加快建筑节能设计、竣工验收标准的编制工作；③建立有效的建筑节能行政监管体系和运转高效的工作体系，加强对民用建筑工程项目设计、施工过程中建筑节能标准执行的市场监管。

7.2 建立能耗统计制度

建筑能耗统计属于能源统计范畴，目前，我国的能源统计主要是对工业能源的统计，建筑产业能耗的统计作为能源统计中的消费环节，长期被分割混杂于能源消耗的各个领域。与此同时，我国的相关法律、法规对建筑产业能耗统计其责任主体的相关责任没有明确的法律规定，从而导致建筑能耗统计工作地可操作性不强。综上可见，目前我国的能耗统计中，缺乏与建筑产业能耗统计相关的制度，不能保证相关决策部门及时准确掌握建筑能耗信息。

7.3 加大科研力度

科学技术是第一生产力，我们应对科技力量进行有效地整合，充分发挥各专业、相关学科及部门等高科技研究团体，以增强建筑节能的科技含量，达到节能效果，提高建筑以及施工单位的节能意识，也有助于减少能源的消耗，从而实现能源利用的健康发展。

7.4 建立渠道加强合作

充分利用国际资源，加强我国建筑产业节能和建设领域资源节约的技术与管理水平，在做好现有项目的基础上继续拓展合作领域，全面开展新的合作项目，以建筑节能为突破口，全面带动建设节能工作，逐步形成以绿色建筑为特征的建筑模式，并推动城乡建设的可持续发展，包括可持续的城市基础设施服务供应体系等。

8 结 语

中国建筑业目前正处在由数量型向质量型转变的关键时刻，建设生态建筑是建筑品质提升的重要标志，也是中国建筑业转向可继续发展的绿色道路的一个重要切入点。建设生态建筑意味着从建筑材料的生产建筑规划、建筑设计、建筑施工以及建成后使用管理的每个环节都将发生一系列以保护环境，节约资源，促进生态平衡为内容的深刻变革。在某种程度上，这场变革将围绕着生态建筑的兴起而展开，在新世纪，中国建筑传统的高能耗、高污染的老模式应该有所改变，大力发展建设生态建筑是中国建筑发展的必由之路。

与此同时，建筑的发展不能以生态环境的破坏为代价，应将优先考虑生态环境。建筑设计师不仅要考虑建筑的形体美，还必须注重先进科学技术的应用，从生态学的角度探索建筑的美，在努力创造人造环境与自然环境和谐的同时，创造一个可持续发展的宜居建筑环境。