当代居住建筑的节能控制方法分析

黄佩斯

摘要：居住建筑的节能控制方法是将控制论方法引入居住建筑节能设计所产生的一种节能方法，要求在空间维度和时间纬度两个层面上对节能进行系统控制。居住建筑节能控制方法是一个方法体系，是实现节能的重要环节，应该尽快得到推广应用。

关键词：居住建筑；节能技术；控制方法

0前言

近几年来，许多国家都出现了能源危机，我国的能源短缺问题日益严重，然而建筑节能是建筑设计实践中贯彻可持续发展的重要内容，建筑节能设计及研究已成为目前关注的焦点。目前，我国的建筑节能设计绝大部分停留在对体形系数的控制、外墙保温材料种类及厚度的确定、窗墙比的控制上，仅凭这三点来概括建筑节能设计是不充分的、片面的。建筑作为一个复杂的系统，社会、环境、人等因素都是动态的变量，每一个变量的变化都会影响系统及系统内部各要素间的关系，因此一些学者尝试将研究一般动态系统的控制学引入建筑节能的研究中，提出建筑节能动态化控制的思路。本文以居住建筑为切入点探讨建筑节能的控制方法。

1 居住建筑节能设计现状

近年来，国内建筑及房地产业得到了飞速发展，大量的建筑竣工并投入使用。据有关数据显示，我国当前房屋总量及房屋在建规模已是世界第一，目前全国房屋总量已有400 多亿平方米，房屋在建规模也超过所有国家。然而，现有房屋总量中，真正意义上的节能建筑还不到1%。更为严峻的是，近几年全国城镇新建建筑中，能够达到节能建筑标准的仍然较低。而在广大农村，能够达到节能建筑标准的房屋就更是凤毛麟角，少之又少。

伴随着建筑与房产业飞速发展，建筑节能设计及相关产业也得到飞速发展。目前，人们对建筑节能的标准与规范、新节能材料的开发应用等方面都比较重视，也取得了丰硕的成果。但建筑本身的复杂性决定了建筑节能设计在执行中出现了很多问题。现在的建筑节能设计在实际操作中，一般是建筑设计完成后进行节能计算，选择适当的保温材料及规格以确保其符合相关的规范。这样的节能设计针对建筑这个复杂的系统而言是片面的、僵化的。随着建筑节能设计研究的不断深化，一些学者意识到“环境”因素、“人”因素的变化对于建筑的影响是深远的，忽视这些动态变化的因素而简单地将建筑节能设计归于几个条款、几个公式是不够的。因此，今天更多的学者试图寻找到一种方法能够从宏观的、整体的高度全面地把握建筑节能设计。

2 居住建筑节能控制方法

建筑是个复杂的系统。正如吴良镛先生在《人居环境科学导论》一书中提出的：“人类聚居是一个综合体，与之相关的学科可归纳为五个基本方面：经济学、社会科学、政治行政学、技术学科和文化学科。”从建筑节能的角度来讲，建筑包括了环境、建筑、人三个主要组成元素，他们相互作用，形成了建筑系统的内部主要组织形式。

建筑节能控制方法正是基于这一思想提出的。建筑学中控制的含义是“在整个建筑系统中，从‘环境因素或‘人因素的变化出发，考察对‘建筑因素的影响，从而实现对整个系统的控制，并使建筑系统表现出来的整体功能满足人的要求”。这里的控制包含两个层面的含义：①空间维度方面：面对不同地域自然环境的差异性，应采取不同的控制策略。比如炎热气候地区与寒冷气候地区对建筑的材料、形式等的要求就不一样。同样山地与水边的环境是完全不同的，对建筑的要求也是不同的，因而要针对不同的空间地点，建筑系统要采用不同的控制手段和方法。②时间维度方面：在同一场所，环境也不是固定不变的，自然环境还存在周期性的变化和其他的随机性的动态变化，因而建筑也必须是动态变化的，同时具有应对环境在时间维度上变化的控制能力。建筑这种时间维度上的控制，造成了建筑系统不同时间的差异。

建筑系统的复杂性和其内部各要素间的关联性决定了建筑节能控制方法着重从整体、动态、联系、定性和定量相结合的观点去研究建筑的节能及其可持续性。因此，建筑节能控制方法与传统建筑学的研究方法间有较大的差别。正是建筑节能控制方法以及控制学的这些特点，为建筑节能乃至可持续建筑的研究提供了新的思路。即在建筑节能的设计及研究中，其目的不仅仅只是降低建筑的能耗，更应该建立一种可持续的整体思想观。

3 居住建筑节能控制方法的运用与推广是一个系统工程

居住建筑节能控制方法是一种控制论的方法，是一个方法体系，因而其运用与推广就必然是一个复杂的系统工程。在运用与推广居住建筑节能方法中，应注意以下几方面的问题。

3.1 重视节能控制的整体性

整体相关性是任何一个系统都具有的基本特征。建筑与环境是存在着复杂联系的系统，研究居住建筑的节能就应从整体的角度出发，着眼于建筑与环境之间的相互联系和相互作用，解决好各种节能要素之间的集合，并以此作为一种解决建筑节能问题的思维原则。

随着人类社会发展，经过漫长的岁月，建筑从单一的“庇护”功能拓展到包括生产、居住、交往等具有多种基本功能的场所，建筑的形式也日益多样。但无论建筑系统的功能如何，它都具有输入和消耗环境资源(土地、能源、材料等)和输出废物(如废水、废气、废渣等)两种基本行为，从而使其与环境之间发生千丝万缕的联系。任何建筑系统都与其环境系统相互影响、相互制约、相互作用。因此在建筑节能的研究中，建筑设计不只是降低建筑的能耗，应该建立一种可持续的整体思想观。不能再仅局限于建筑自身的发展，而应在发展与环境相互协调的基础上，以系统的良性循环为基本原则，在环境允许的负荷范围内，综合考虑建筑决策、设计、施工、使用、管理的全过程，并在一定区域范围内，结合环境、资源、经济和社会的发展状况。

3.2 努力解决好节能控制的动态开放要求

系统的动态开放性是一个系统获得活力与发展的必要条件。任何一个要素在系统中的存在及有效运行都与其他要素相关。在建筑的设计和使用的过程中，对建筑的某些要素进行改变和调控的时候，必须注意考察与之相关要素的影响，使这些相关要素相应的变化有利于系统的整体效益，要使整个系统建筑中各要素之间相互匹配，从而增强协同效应以提高系统的整体功能。

系统内部诸要素之间的相关性不是静态的，而是动态的。要素之间的相关作用是随时间变化的，系统整体性质和状态也是不断发展变化的。所以必须把环境、建筑和人组成的建筑系统视为动态系统，在动态中认识和把握系统的整体性，在动态中协调部分与部分，部分与整体的关系。建筑节能控制方法的根本就是，把握建筑系统中的环境、建筑和人等要素的动态变化情况，从而以最少的能耗进行有效地调节和控制，以使建筑满足其功能要求，同时实现整个建筑系统的节能和高效。

必须注意解决好居住建筑与其环境之间的开放关系。任何系统的整体功能，都存在于系统与环境的相关性之中。因而，为了建筑和人类自身必须要与环境保持一个和谐平衡的输入、输出关系，在环境的可承受范围之内进行建设，在建筑和环境的相互联系和相互作用中改善建筑。环境与建筑是共生共存的，建筑节能研究的根本就是研究建筑与环境的可持续发展。

3.3 努力处理好节能控制的层次等级性要求

系统的层次等级性，属于系统组织理论。在建筑节能控制方法中，把系统层次等级性原理引入到建筑节能的研究、设计和建设中，为实际的工作提供有效的指导。尽管现在对整个建筑体系的研究方法和手段有了很大的提高，但相对于复杂的建筑系统来说研究者和设计者能力还是不够的。对于复杂的建筑系统，合理的划分研究层次，建立等级结构，可以缓解建筑系统的复杂性和研究手段局限性之间内的矛盾。研究者可以针对建筑系统中的某一层次中的因素进行研究，从而大大减少了研究所涉及的因素。建筑系统属于人居环境的第一个层次———小规模的人类聚居，包括了六个层次：人、房间、住所、住宅组团、小型邻里和邻里。当然还可以进行其他的建筑层次与等级划分。

4结语

建筑节能控制方法中的层次等级性原理，可以指导人们科学分解目标，对整个建筑系统进行科学的评价。现在我们常常需要对一个建筑是否节能、绿色进行评价，不能盲目地、主观地去下定论。根据层次等级性原理，我们可以把建筑按照不同层次进行分解，把总的评价指标分解成不同层次、不同因素的分项指标。分项指标要反映该分项对整体性能指标的相关性，总的评价指标要包含每个分项指标，从而形成前后衔接、上下贯通的建筑评价体系。这样建立起来的评价体系，在组织上，使整体的评价目标由上而下层层具体，由下而上层层保证;在内容上，既能明确本层次上的基本目标，又能反映本层次与总的目标之间的联系，便于处理局部与总体的矛盾。因此，居住建筑的节能评价应从城市区位、小区整体环境、建筑与建筑的关系、居民生活习性以及户型选择、层高与高度、体形设计等多个层面分析，保证各个层次的节能目标，并平衡相互的制约和经济因素的影响，从而达到居住建筑节能的总体目标。

参考文献

［１］ 夏博.上海高层建筑节能控制方法与技术策略研究[D].上海：同济大学，2008.

［２］ 丁毅.对建筑节能的几点认识与思考[J].江西煤炭科技，2009(3).