中原地區(qū)高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計研究
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摘要:建筑節(jié)能是國家節(jié)能工作和能源戰(zhàn)略的重要組部分。開展建筑節(jié)能工作是國家的一項重大決策，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然要求。文章分析了中原地區(qū)既有建筑和新建建筑的節(jié)能現(xiàn)狀以及政策導(dǎo)向，闡述了建筑節(jié)能設(shè)計的必要性和重要意義，綜述了當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計的整體方案和細(xì)部設(shè)計要求，以供參考。
關(guān)鍵詞:中原地區(qū);小高層;住宅節(jié)能;設(shè)計
我國雖地大物博，能源資源豐富，但人口眾多，人均資源偏少。在各類資源消耗中，建筑能耗占所有資源消耗總和的25%～33%，占據(jù)能耗總量比重較大，對遠(yuǎn)離其所在地的其他區(qū)域的河流水體、空氣質(zhì)量影響較大。當(dāng)前我國的既有建筑95%以上是高能耗建筑，新建建筑80%以上是高能耗建筑，我國單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國家的2～3倍。所以，中國要走可持續(xù)發(fā)展道路，推進(jìn)節(jié)能建筑、綠色建筑已刻不容緩。
1中原地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀分析
1．1既有建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀
改革開放以來，各行各業(yè)迅猛發(fā)展，建筑業(yè)也不例外，以多層住宅和小高層住宅為主的集體式住宅建筑驟然增多，但由于當(dāng)時經(jīng)濟(jì)條件的限制，為了節(jié)省造價，集體式住宅建筑存在建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、居住舒適度較差、環(huán)境效應(yīng)差等缺點，這類建筑已不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化和節(jié)能理念的要求。并且此類建筑能耗過大，與周圍城市環(huán)境不協(xié)調(diào)，更與當(dāng)前所倡導(dǎo)的建筑綠色化的理念相違背。
1．2新建建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀
中原地區(qū)氣候特殊，夏季濕熱、冬季陰冷，所以該地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計既要滿足冬季保暖又要滿足夏季隔熱的要求。做好新建建筑的節(jié)能設(shè)計工作，不僅需要建筑師從實踐中總結(jié)經(jīng)驗，開拓創(chuàng)新，更需要政府的政策支持和監(jiān)管保障。河南省人口總量大，人均占有資源少，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源資源供應(yīng)的矛盾日益加劇。“十二五”期間，河南省省政府重點抓好新建建筑節(jié)能，深化供熱體制改革，推進(jìn)墻體材料革新，加強(qiáng)公共建筑用電管理，指導(dǎo)開展農(nóng)村住房節(jié)能，抓好低能耗、綠色建筑示范帶動等工作，并強(qiáng)化新建建筑執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，都取得了顯著成效。(1)制定了建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。按照《河南省人民政府辦公廳關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知》(豫政辦〔2005〕86號)要求，全省縣級以上城市全面執(zhí)行居住建筑65%、公共建筑50%的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。凡屬財政補(bǔ)貼或撥款建筑，在嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，鼓勵執(zhí)行低能耗和綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。并在2012年編制了《河南省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(夏熱冬冷地區(qū))》、《河南省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(寒冷地區(qū))》，這兩部地方標(biāo)準(zhǔn)吸收了外省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)經(jīng)驗，為該省新建住宅建筑節(jié)能設(shè)計提供了新的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。(2)加強(qiáng)了建筑節(jié)能監(jiān)督管理。河南省各級工程質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)要按照《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50411－2007)要求，嚴(yán)格進(jìn)行建筑節(jié)能分部工程或?qū)ｍ楎炇?，對驗收不合格的項目不得進(jìn)行竣工驗收備案。達(dá)不到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑不準(zhǔn)銷售使用。房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)在銷售房屋時，應(yīng)當(dāng)向購買人明示所售房屋的節(jié)能措施、保溫工程保修期等信息，在房屋買賣合同、質(zhì)量保證書和使用說明書中予以載明，并對其真實性、準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。(3)加大了建筑節(jié)能執(zhí)法監(jiān)督力度。河南省各級政府及住房城鄉(xiāng)建設(shè)部門著力加強(qiáng)對建筑節(jié)能工作的監(jiān)督檢查，依據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》和《民用建筑節(jié)能條例》(國務(wù)院令第530號)等法律、法規(guī)監(jiān)督不執(zhí)行或擅自降低建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。進(jìn)一步加大建筑節(jié)能執(zhí)法監(jiān)督力度，保證綠色建筑的順利建成和節(jié)能減排工作的順利開展。盡管政府在建筑節(jié)能方面做了很多努力，但在建筑節(jié)能起步發(fā)展時期仍然存在一些不足:建設(shè)各參與方的建筑節(jié)能意識及法制意識較為薄弱、區(qū)縣單位的建筑節(jié)能設(shè)計和施工等能力不足、建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)支撐體系不夠完善、建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制尚未建立等，種種弊端都會阻礙新建建筑節(jié)能的發(fā)展。
2高層建筑節(jié)能設(shè)計的必要性
2．1既有建筑能耗高，改造價值總量大
新建建筑大多都是高層和超高層，此類建筑的建筑節(jié)能設(shè)計在政策的嚴(yán)格要求下，建筑能耗嚴(yán)格按照低碳建筑進(jìn)行設(shè)計，能耗不高。既有建筑多層和小高層居多，而且大多既有建筑的布局不合理，外墻材料保溫隔熱效果差，門窗未考慮保溫隔熱。此類建筑存量多，改造價值總量大，如果加以改造，對建筑能耗的降低貢獻(xiàn)巨大。
2．2既有建筑不能滿足當(dāng)前居民的生活舒適性
傳統(tǒng)小高層建筑建造時由于條件限制，房屋夏季沒有制冷設(shè)施，冬季沒有取暖設(shè)施，室內(nèi)環(huán)境極為不適。現(xiàn)在由于人們生活條件提高，大多居民會自行選擇采取措施降溫或取暖。在夏季，空調(diào)通過將室內(nèi)熱空氣排出室外的方式給室內(nèi)降溫，然后再將空調(diào)冷凝水排到室外，但這都是以犧牲室外環(huán)境為代價。而且，空調(diào)調(diào)溫時間過長，室內(nèi)舒適性也會降低。與人們生活水平提高相適應(yīng)的環(huán)境改善較為迫切，包含室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境，所以既有建筑節(jié)能改造和新建建筑節(jié)能設(shè)計尤為關(guān)鍵。
2．3新建建筑應(yīng)與國家倡導(dǎo)的綠色建筑發(fā)展相適應(yīng)
國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》明確了“十三五”節(jié)能減排工作的主要目標(biāo)和重點任務(wù)即強(qiáng)化建筑節(jié)能。編制綠色建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，開展綠色生態(tài)城區(qū)建設(shè)示范，到2020年，城鎮(zhèn)綠色建筑面積占新建建筑面積比重提高到50%。實施綠色建筑全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展計劃，推行綠色施工方式，推廣節(jié)能綠色建材、裝配式和鋼結(jié)構(gòu)建筑。強(qiáng)化既有居住建筑節(jié)能改造，實施改造面積5億平方米以上，2020年前基本完成北方采暖地區(qū)有改造價值城鎮(zhèn)居住建筑的節(jié)能改造。推動建筑節(jié)能宜居綜合改造試點城市建設(shè)，鼓勵老舊住宅節(jié)能改造與抗震加固改造、加裝電梯等適老化改造同步實施，完成公共建筑節(jié)能改造面積1億平方米以上。推進(jìn)利用太陽能、淺層地?zé)崮?、空氣熱能、工業(yè)余熱等解決建筑用能需求。既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造，新建建筑能耗控制，這與我國的環(huán)境保護(hù)發(fā)展戰(zhàn)略相一致，同時也與國家倡導(dǎo)的綠色建筑發(fā)展相適應(yīng)。
3建筑節(jié)能設(shè)計的重要意義
從我國國情出發(fā)，建筑節(jié)能設(shè)計師建筑師運(yùn)用科學(xué)合理的建筑節(jié)能措施完成作品，不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的節(jié)儉，同時也能保護(hù)環(huán)境，消耗相同的資源完成更多的建筑，節(jié)約我國有限的能源資源，降低建筑能耗在總能耗中的比重，提高利用率。從居民的生活質(zhì)量上來講，隨著居民生活物質(zhì)水平和精神水平的提高，人民更希望生活在自然、干凈、衛(wèi)生的環(huán)境中，建筑節(jié)能設(shè)計能夠有效減少建筑垃圾、減少建筑污染，保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生，從而實現(xiàn)自然環(huán)境和能源資源的可持續(xù)發(fā)展。
4建筑節(jié)能設(shè)計的主要方法
4．1整體設(shè)計方案
當(dāng)前對于環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高，許多專家學(xué)者對綠色建筑節(jié)能設(shè)計的研究也越來越深入。天津大學(xué)對基于大數(shù)據(jù)的節(jié)能設(shè)計進(jìn)行研究分析，準(zhǔn)確瞬時確定建筑物內(nèi)部若干設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障原因，并能夠依據(jù)業(yè)主的個人喜好做出改變，再計算運(yùn)行，并能夠動態(tài)自我修復(fù)，形成內(nèi)部系統(tǒng)之間相互配合的智能建筑。此外，在全面提倡環(huán)境保護(hù)的大背景下，廣州某設(shè)計公司提出基于低碳節(jié)能理念的建筑節(jié)能設(shè)計方法，選取低碳建筑材料并增加其使用率，設(shè)計出低碳建筑節(jié)能系統(tǒng)，并且在建筑設(shè)計過程中要堅持綠色意識、樹立綠色觀念，節(jié)約資源，實現(xiàn)建筑美學(xué)、環(huán)境保護(hù)和低碳節(jié)能理念的統(tǒng)一。清華大學(xué)開展了基于整體能量需求的方案階段建筑節(jié)能設(shè)計方法，建立了一套建筑方案階段節(jié)能設(shè)計方法體系和方案階段節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則的形式，力求為建筑設(shè)計者指明方向。天津大學(xué)綜合考慮城市和建筑多層面設(shè)計因子的系統(tǒng)化整合，進(jìn)行了基于能耗模擬的建筑節(jié)能設(shè)計方法研究，轉(zhuǎn)變原有的設(shè)計思維模式，最大限度地提高節(jié)能效率。
4．2細(xì)化節(jié)能設(shè)計
建筑設(shè)計人員往往從建筑本身進(jìn)行細(xì)化設(shè)計，降低建筑能耗。對于建筑規(guī)劃與布局，建筑群之間有利于自然通風(fēng)，平面形狀為長矩形的建筑應(yīng)該跟主導(dǎo)風(fēng)向保持在30°～60°之間，并保證一定的間距便于日照和通風(fēng);進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃時，盡量避免周邊式和混合式，要留出通風(fēng)通道，利于建筑群中的空氣流動。對于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，最基本的設(shè)計方向是在材料和構(gòu)造上盡量減小熱阻，即主要致力于降低屋頂結(jié)構(gòu)、門窗和墻體結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，減少熱傳導(dǎo)，進(jìn)而降低能耗。
5結(jié)語
中原地區(qū)氣候特殊，設(shè)計人員在兼顧冬季保暖和夏季隔熱的同時，又在平衡建筑能耗降低、環(huán)境保護(hù)、建筑造價等三個方面做出了很多努力，也有許多較為成熟的設(shè)計方法。相信在國家大力推行綠色建筑發(fā)展的大背景下，我們能夠在節(jié)能設(shè)計的實踐工作中探索出更高效的方案，為我國的綠色建筑發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
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作者:陳瑞芳 陳瑞龍 單位:鄭州城市職業(yè)學(xué)院 河南綠地廣場置業(yè)發(fā)展有限公司