饒理

（中工武大設(shè)計集團(tuán)有限公司，武漢430223）

1 引言

近年來， 為秉承節(jié)能環(huán)保理念， 實現(xiàn)建設(shè)環(huán)境友好的建筑，建筑領(lǐng)域涌現(xiàn)出許多新的節(jié)能技術(shù)和方法[1]，使現(xiàn)代建筑設(shè)計在冬冷夏熱地區(qū)滿足了嚴(yán)苛的熱效能要求， 在保持室內(nèi)溫度恒定的同時，可以利用日照和自然通風(fēng)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，顯著減少了能源消耗。 新出現(xiàn)的建筑材料如空氣源熱泵、高效絕熱材料和熱鏡窗戶，既保證了建筑的節(jié)能性，又實現(xiàn)了對自然環(huán)境的最小化影響。 其中，屋面節(jié)能技術(shù)、門窗節(jié)能技術(shù)和墻體綠色節(jié)能技術(shù)是最具代表性并且效果顯著的3 種方法。

現(xiàn)代的屋面節(jié)能技術(shù)設(shè)計主要針對在高反射和高發(fā)射材料的選擇、綠色屋頂，以及加厚保溫層等方面，通過這些設(shè)計，不僅可以減少建筑的能源消耗，還可以提供更舒適的室內(nèi)環(huán)境。

高效節(jié)能的門窗設(shè)計可以大大減少熱橋效應(yīng)和無謂的熱損失，有效減小窗戶的熱透過系數(shù)，從而提高建筑的整體能效。

墻體綠色節(jié)能設(shè)計則著重于選擇低導(dǎo)熱系數(shù)的墻體材料、增加墻體的保溫厚度，以及運(yùn)用外墻外保溫和幕墻隔熱等技術(shù)?？梢杂行p少墻體的熱損失，并且具有良好的隔音效果。

本次研究基于現(xiàn)代建筑設(shè)計中的節(jié)能環(huán)保理念，對屋面、門窗和墻體3 大部分的節(jié)能技術(shù)設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)闡述， 并總結(jié)出現(xiàn)代建筑設(shè)計中節(jié)能環(huán)保理念的整合與運(yùn)用策略。 旨在通過這些節(jié)能環(huán)保技術(shù)提高建筑的能效， 以期為人們創(chuàng)造更加舒適和健康的居住環(huán)境。

2 現(xiàn)代建筑設(shè)計中節(jié)能環(huán)保技術(shù)

2.1 屋面節(jié)能設(shè)計

現(xiàn)代建筑設(shè)計的一大重要方向是環(huán)保與節(jié)能， 是對全球進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的重要實踐。 而在合理的節(jié)能設(shè)計中，屋面的節(jié)能設(shè)計尤為重要[2]。 屋面通常選擇高反射和高發(fā)射的材料，能有效減少夏季的熱量吸收， 從而縮短了冷氣設(shè)備的運(yùn)行時間并減少了耗能。 綠色屋頂也是一個有效的屋面節(jié)能方法，可以通過提高隔熱性能以及雨水徑流的減少， 緩解城市熱島效應(yīng)。

屋面節(jié)能設(shè)計是一個涵蓋多個階段的過程。 首先，收集并理解建筑設(shè)計的基本信息，包括建筑的類型、地點(diǎn)、規(guī)模和設(shè)計參數(shù)等。 其次，通過考察各種超低能耗技術(shù)，如高效隔熱、太陽能利用等，遴選出適用于該建筑的技術(shù)。再基于遴選的技術(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、 可行性和效率等因素， 選擇優(yōu)異的技術(shù)方案。 而后建立基準(zhǔn)建筑模型用于對比評價，通過能耗模擬軟件計算出基準(zhǔn)建筑的能耗，以設(shè)計出最優(yōu)的超低能耗技術(shù)方案。

2.2 門窗節(jié)能設(shè)計

隨著對可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重視的不斷深入， 現(xiàn)代建筑設(shè)計開始越來越多地思考如何更好地整合節(jié)能環(huán)保技術(shù)。 而門窗節(jié)能設(shè)計成為一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 門窗是建筑的 “眼睛”，是室內(nèi)外環(huán)境交流的重要通道，直接影響著建筑的能源消耗和室內(nèi)舒適度。 例如，低輻射玻璃可以反射部分太陽紅外線，減少熱量的傳遞，而雙層或三層玻璃設(shè)計更可以形成空氣層，有效降低熱的傳導(dǎo)。 這些特殊處理的玻璃，能夠在夏天隔絕室外熱量，在冬天保持室內(nèi)溫暖，對節(jié)能起到了關(guān)鍵作用。

門窗節(jié)能設(shè)計流程是一個多層次、多環(huán)節(jié)的過程。 首先根據(jù)建筑性質(zhì)分為公共建筑和居住建筑， 對其實施不同的節(jié)能規(guī)范。 居住建筑則面臨更為復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)需求，需要根據(jù)民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計。 旨在提高門窗施工的節(jié)能效果，降低建筑能耗，優(yōu)化能源利用，實現(xiàn)綠色建設(shè)的目標(biāo)，對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有重要的推動作用。

2.3 墻體綠色節(jié)能設(shè)計

在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，墻體綠色節(jié)能設(shè)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)，因為墻體是建筑中的主要部分，對建筑的能耗和舒適度有重要影響[3]。綠色墻體節(jié)能設(shè)計的首要選擇是綠色建筑材料的使用，例如，采用空心磚或者保溫磚，可以減輕建筑負(fù)荷，且具有良好的隔熱效果。此外，一些富含有機(jī)物質(zhì)的材料，如麻石灰墻體等，不但具有良好的保溫隔熱性能，還能吸收大量的二氧化碳，減少溫室氣體排放。 保溫墻體是另一個重要的綠色節(jié)能技術(shù)。通過在墻體中嵌入保溫層或者在墻體外部包覆保溫材料，可以有效降低墻體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，大幅減少冷暖空氣交換，降低能耗。 墻體綠色節(jié)能設(shè)計施工效果如圖1 所示。

圖1 墻體綠色節(jié)能設(shè)計施工效果

墻體綠色節(jié)能設(shè)計是一個全面而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程。 綠色、環(huán)保的墻體材料，如新型瓷磚、保溫砂漿、生態(tài)石等，具有良好的保溫隔熱性能，同時可以降低建筑對環(huán)境的影響。 在具體的墻體綠色節(jié)能設(shè)計中，首先，應(yīng)滿足節(jié)能建筑的標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到減少熱能傳遞及提高能效的作用。其次，選擇合適的材料，如使用具有良好絕熱性能的新型環(huán)保材料，以減少對環(huán)境的負(fù)面影響。再次，運(yùn)用自然采光和通風(fēng)策略，針對墻體的朝向進(jìn)行設(shè)計。 最后，引入智能信息技術(shù)，以實現(xiàn)人們對墻體保溫和透氣性的動態(tài)調(diào)節(jié)。 通過以上設(shè)計環(huán)節(jié)，提高人們居住空間的舒適度，并且降低建筑的整體能耗，對推進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展具有重要作用。

3 現(xiàn)代建筑設(shè)計中節(jié)能環(huán)保理念的應(yīng)用分析

3.1 節(jié)能技術(shù)的結(jié)合設(shè)計應(yīng)用分析

在現(xiàn)代建筑設(shè)計中， 節(jié)能環(huán)保理念已成為重要的設(shè)計思維。 以下主要探討3 種主要的節(jié)能技術(shù)：屋面節(jié)能技術(shù)、門窗節(jié)能技術(shù)以及墻體綠色節(jié)能技術(shù)， 并分析這3 種技術(shù)在實踐中相互融合，共同推進(jìn)建筑節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)。

屋面節(jié)能技術(shù)是現(xiàn)代建筑設(shè)計的重要組成部分， 其可以有效降低建筑熱量的流失，從而減少能源消耗。 門窗節(jié)能技術(shù)關(guān)注的是門窗的材料選擇、設(shè)計和安裝方式，可以顯著提高建筑的保溫性能，減少能源消耗。 墻體綠色節(jié)能技術(shù)則主要集中在墻體材料的選擇和應(yīng)用上，可以提高建筑的隔熱性能，同時減少建筑材料的使用量。3 種節(jié)能技術(shù)的結(jié)合設(shè)計不僅可以提高建筑的節(jié)能性能，還可以為設(shè)計者提供更多的設(shè)計選擇。 例如，屋面綠化可以與墻體綠色節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)整個建筑的綠色化；而門窗的設(shè)計也可以與屋面的設(shè)計相結(jié)合，實現(xiàn)最佳的保溫效果。 其節(jié)能施工技術(shù)的應(yīng)用分析結(jié)果對比如圖2所示。

圖2 節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用結(jié)果對比

圖2 中， 不同節(jié)能設(shè)計策略對建筑能源消耗的影響具有明顯差異。 其中，在屋面施工設(shè)計下，5:00～24:00 的能源消耗量從3.89 kJ 增長至53.61 kJ， 表明屋面施工設(shè)計能有效降低建筑內(nèi)部因外部溫度變化導(dǎo)致的能量交換。 而在門窗節(jié)能設(shè)計策略下，4:00～23:00 時段內(nèi)， 能源消耗量從5.77 kJ 增加至68.53 kJ。墻體綠色節(jié)能設(shè)計策略下，2:00～21:00 時段內(nèi)的能源消耗量從19.97 kJ 增長至55.76 kJ，該策略有效提高了墻體的保溫性能，減少了室內(nèi)外熱量交換，對于整體建筑物能效的提升起到了重要作用。 將屋面、門窗及墻體節(jié)能設(shè)計結(jié)合，在3:00～22:00 時段內(nèi)，總體能源消耗量從20.08 kJ 增至28.15 kJ?？梢?，綜合節(jié)能設(shè)計在能源消耗中具有協(xié)同作用，實現(xiàn)能源消耗的全面降低。 多元化的節(jié)能設(shè)計策略，通過各個設(shè)計要素相互配合，達(dá)到了優(yōu)于單一設(shè)計策略的節(jié)能效果，為建筑能效優(yōu)化提供了有效途徑。 驗證了通過精細(xì)化的設(shè)計和材料選擇，可以大幅度提高建筑的能源使用效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。 研究所提方法可以更有效地平衡和控制全天的能耗量， 為建筑設(shè)計者提供了一種有效的方法，以實現(xiàn)更高效和穩(wěn)定地節(jié)能。

3.2 挑戰(zhàn)分析與解決策略

冬冷夏熱地區(qū)， 現(xiàn)代建筑設(shè)計要求在冬季需要具備優(yōu)秀的保溫性，以減少取暖所需的能源消耗；夏季則需要有良好的散熱效果，以降低對空調(diào)的依賴。 這種雙重要求使建筑設(shè)計在材料選擇、建筑形態(tài)和空間布局等方面，都必須經(jīng)過精心規(guī)劃和設(shè)計。 近年來，一些新的解決策略和材料相繼出現(xiàn)，為此類問題的解決提供了新的解決方案。 例如，被動式設(shè)計通過利用自然光和通風(fēng)以及建筑物的熱容量， 優(yōu)化了室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)方式。 其中，新型材料，如空氣源熱泵和高效絕熱材料可以有效提高能源利用率，減少建筑對環(huán)境的影響。 同時，夏季遮陽和通風(fēng)設(shè)計以及屋頂綠化等策略，也有助于降低室內(nèi)溫度，提高居住舒適度。 這些新的技術(shù)和材料的應(yīng)用，不僅解決了冬冷夏熱地區(qū)的特殊挑戰(zhàn)， 也為全球各地的節(jié)能環(huán)保建筑設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示。 通過持續(xù)地創(chuàng)新和實踐，現(xiàn)代建筑設(shè)計將更好地實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念的整合與運(yùn)用。

4 結(jié)語

現(xiàn)代建筑設(shè)計實踐中，屋面節(jié)能設(shè)計、門窗節(jié)能設(shè)計和墻體綠色節(jié)能技術(shù)的融合構(gòu)建了一套全面的節(jié)能環(huán)保策略，科技和材料的創(chuàng)新應(yīng)用奠定了其節(jié)能性能，推動了綠色環(huán)保理念的落實，為可持續(xù)發(fā)展提供了保障。 屋面節(jié)能設(shè)計通過隔熱、綠色屋面和光伏等手段，實現(xiàn)了環(huán)境熱能源的高效利用與轉(zhuǎn)換。 門窗節(jié)能設(shè)計則通過選用高性能材料和智能控制系統(tǒng)，在確保充足采光的同時，減少了熱量交換，降低了空調(diào)和暖氣耗能。 墻體綠色節(jié)能設(shè)計采用綠色建材、保溫技術(shù)、墻面綠化及一體化光伏系統(tǒng)，形成節(jié)能“屏障”。 這3 項技術(shù)的有機(jī)設(shè)計融合，推動著建筑行業(yè)和社會向綠色、節(jié)能、可持續(xù)的未來前行。