張林榮

(中健建設(shè)有限公司，山西 太原 030000)

隨著全球能源緊缺和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，節(jié)能成為了現(xiàn)代建筑設(shè)計的重點(diǎn)。通過在建筑設(shè)計中融入節(jié)能措施，可以降低能源消耗，減少對環(huán)境的負(fù)荷，提高建筑的可持續(xù)性。本文旨在探討現(xiàn)代建筑設(shè)計中常見的節(jié)能措施，并分析其在節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益方面的優(yōu)勢。

1 現(xiàn)代建筑設(shè)計節(jié)能的意義

現(xiàn)代建筑設(shè)計節(jié)能的意義體現(xiàn)在以下幾個方面：1)資源保護(hù)和環(huán)境保護(hù)：節(jié)能建筑設(shè)計可以減少能源消耗，降低對自然資源的依賴，減少能源的開采和消耗對環(huán)境的污染和破壞。通過減少碳排放和溫室氣體的釋放，可以有效應(yīng)對氣候變化，減緩全球暖化的進(jìn)程；2)節(jié)約能源成本：節(jié)能建筑設(shè)計可以降低能源消耗，減少能源供應(yīng)壓力，從而降低能源的生產(chǎn)和運(yùn)營成本。通過提高建筑的能效，可以減少能源開支，為個人和企業(yè)節(jié)約能源費(fèi)用；3)提升建筑舒適性：節(jié)能建筑設(shè)計注重建筑的保溫隔熱、采光和通風(fēng)等方面。合理利用 passivhaus 的概念和技術(shù)，可以提高建筑內(nèi)部的舒適度，保持室內(nèi)恒溫、良好的空氣質(zhì)量，為用戶創(chuàng)造更加舒適宜人的居住和工作環(huán)境[1]；4)可持續(xù)發(fā)展：節(jié)能建筑設(shè)計符合可持續(xù)發(fā)展的原則，通過合理利用和循環(huán)利用資源，最大限度地降低建筑對環(huán)境的影響。節(jié)能建筑的運(yùn)用可以促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展，推動建筑行業(yè)向著綠色、環(huán)保和可循環(huán)利用的方向發(fā)展。

2 現(xiàn)代建筑設(shè)計中的節(jié)能措施

2.1 外墻保溫

通過采用高效保溫材料和嚴(yán)格的施工管理，外墻保溫可以顯著提高建筑的保溫性能，減少熱損失，降低空調(diào)和采暖的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。常用的高效保溫材料和技術(shù)包括：1)外墻外保溫板：外墻外保溫板是一種安裝在建筑物外墻表面的保溫材料板，用于減少熱量傳輸，提高建筑物的熱阻性能，降低能耗，并改善室內(nèi)舒適度。它可以通過不同的材料和結(jié)構(gòu)形式來實(shí)現(xiàn)保溫效果，如EPS(聚苯乙烯)、XPS(擠塑聚苯乙烯)、巖棉等。外墻外保溫板廣泛應(yīng)用于住宅、商業(yè)建筑等各類建筑物；2)保溫裝飾一體板：保溫裝飾一體板是一種具備保溫和裝飾功能的多功能施工材料。它由保溫層、裝飾層和粘結(jié)層組成，既可以有效隔熱保溫，又可以提供外觀效果和裝飾性能。保溫裝飾一體板常用于外墻裝修，可以增加建筑物的保溫性能，同時提升外觀美觀；3)保溫結(jié)構(gòu)一體板：保溫結(jié)構(gòu)一體板是一種集保溫和結(jié)構(gòu)于一體的建筑材料。它采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計和保溫材料，具有較高的保溫性能和強(qiáng)度。保溫結(jié)構(gòu)一體板常用于墻體、屋面等部位，在提供保溫的同時，也能增強(qiáng)建筑物的結(jié)構(gòu)安全性；4)集成墻體保溫系統(tǒng)：集成墻體保溫系統(tǒng)是一種將保溫材料與預(yù)制混凝土板一體化的系統(tǒng)，形成一個整體的保溫結(jié)構(gòu)。它具有施工速度快、質(zhì)量可控、保溫效果好的優(yōu)點(diǎn)。這種系統(tǒng)常用于高層建筑或大面積墻體的保溫，可以有效提高建筑物的保溫性能和節(jié)能效果。

2.2 高效隔熱窗戶

高效隔熱窗戶可以顯著減少建筑內(nèi)外熱量傳遞，改善室內(nèi)熱舒適度，降低空調(diào)和采暖系統(tǒng)的能耗。同時，高效隔熱窗戶還可以減少噪音傳遞、紫外線輻射和冷凝現(xiàn)象，提高建筑整體的能效性能。高效隔熱窗戶常用材料和技術(shù)包括：1)雙層或多層玻璃：傳統(tǒng)的單層玻璃窗戶容易導(dǎo)熱，而雙層或多層玻璃窗戶通過在兩層或多層玻璃之間加入空氣或真空層，減少了熱量傳輸。這種結(jié)構(gòu)可以大大提高窗戶的隔熱性能；2)低輻射膜玻璃：低輻射膜在玻璃表面鍍上一層金屬薄膜，可以阻擋大部分紅外輻射的傳輸，減少熱量損失。這種玻璃可以同時保持良好的透光性和隔熱性能[3]；3)斷橋鋁合金窗框：傳統(tǒng)的鋁合金窗框?qū)嵝阅茌^高，容易形成冷熱橋，導(dǎo)致能量損失。而斷橋鋁合金窗框在內(nèi)外兩側(cè)之間加入斷橋鋁條或斷橋尼龍條，有效隔斷熱量傳輸，提高窗框的隔熱性能；4)密封和氣密性：確保窗戶的密封性能可以有效阻止空氣流動和熱量傳輸。采用高質(zhì)量的密封材料和密封工藝，能夠減少冷熱空氣的交換，提高窗戶的隔熱效果；5)陽光控制：結(jié)合遮陽、透光和隔熱技術(shù)，通過設(shè)計窗戶形式、安裝遮陽設(shè)備或使用可調(diào)節(jié)透光度的玻璃，控制室內(nèi)陽光輻射，減少熱量輸入；6)相關(guān)配套措施：配合使用窗簾、百葉窗、窗戶窗框間隙的保溫材料等，進(jìn)一步提高窗戶的隔熱性能。

2.3 優(yōu)化照明系統(tǒng)

優(yōu)化照明系統(tǒng)可以顯著降低建筑的能耗和電力消耗。優(yōu)化照明系統(tǒng)不僅能夠提供良好的照明效果，還能夠創(chuàng)造更舒適的室內(nèi)環(huán)境，同時為建筑節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。優(yōu)化照明系統(tǒng)的措施包括：1)使用LED燈具：傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比，LED燈具具有更高的能效和壽命，能夠大幅度減少能耗。LED燈具還可以提供多種調(diào)光選項(xiàng)，以滿足不同場景下的照明需求；2)安裝感應(yīng)開關(guān)：感應(yīng)開關(guān)可以通過感知人體活動來自動控制照明系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。當(dāng)沒有人在房間或區(qū)域時，感應(yīng)開關(guān)會自動關(guān)閉照明設(shè)備，避免不必要的能耗；3)智能照明控制系統(tǒng)：利用傳感器、控制器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境條件和需求，自動調(diào)整照明亮度和時間。例如，根據(jù)室內(nèi)光線水平和外部光照變化，調(diào)整LED燈具的亮度和色溫；4)充分利用自然光：通過合理規(guī)劃建筑，設(shè)計開窗和采光天窗等，最大限度地利用自然光來照明室內(nèi)空間。在有足夠自然光的情況下，可以降低照明設(shè)備的使用時間和亮度，進(jìn)一步減少能耗；5)定時控制和調(diào)光：根據(jù)不同區(qū)域的使用需求，設(shè)置定時器來自動控制照明系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉時間。此外，配備調(diào)光設(shè)備，可以根據(jù)需求調(diào)整照明設(shè)備的亮度水平，避免不必要的能耗[4]。

2.4 高效供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)

采用高效供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)可以顯著降低建筑的能耗和碳排放量。這不僅有利于環(huán)境保護(hù)，還可為建筑提供更舒適和健康的室內(nèi)環(huán)境。高效供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)主要包括：1)地源熱泵系統(tǒng)：地源熱泵利用地下穩(wěn)定的溫度來供暖和冷卻建筑物。通過地埋管道將地?zé)崮茉磦鬟f給熱泵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的供暖和制冷。地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)的鍋爐和空調(diào)系統(tǒng)更節(jié)能，因?yàn)樗鼈兝昧说叵碌暮愣囟?，消耗較少的電能[5]；2)太陽能熱水器：太陽能熱水器利用太陽能將光能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱水?？梢杂糜诠?yīng)建筑物的熱水需求，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。通過使用太陽能熱水器，可以降低熱水供應(yīng)的能耗和相關(guān)的溫室氣體排放；3)高效換熱器：高效換熱器用于熱回收和熱交換，減少能源的浪費(fèi)。例如，在通風(fēng)系統(tǒng)中安裝熱交換器，可以利用室內(nèi)和室外的溫度差異，將廢棄熱量回收并重新利用，這有助于降低供暖和空調(diào)系統(tǒng)的能耗；4)定時控制與自動調(diào)節(jié)：通過使用智能控制系統(tǒng)，可以根據(jù)建筑內(nèi)外的溫度、濕度和人員活動等參數(shù)，自動調(diào)整供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。合理設(shè)置定時開關(guān)和溫度調(diào)節(jié)器，避免不必要的能源浪費(fèi)；5)綜合利用自然資源：在設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮建筑的方向、遮陽和隔熱措施，以最大限度地利用自然光和自然風(fēng)來減少對人工照明和機(jī)械通風(fēng)的需求。合理設(shè)計建筑的通風(fēng)通道和窗戶，以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)和空氣流動；6)能源監(jiān)測和管理系統(tǒng)：通過安裝能源監(jiān)測和管理系統(tǒng)，可以實(shí)時監(jiān)測和控制建筑的能源使用情況。這些系統(tǒng)可以提供能源消耗數(shù)據(jù)、能效評估和優(yōu)化建議，幫助建筑管理員和業(yè)主更好地管理能源消耗和優(yōu)化系統(tǒng)性能。

2.5 太陽能利用

現(xiàn)代建筑可以充分利用太陽能資源來滿足一部分或全部的能源需求。它不僅可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低能耗和碳排放，還可以節(jié)約能源成本，并為環(huán)境可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。太陽能利用主要包括：1)太陽能光伏板發(fā)電系統(tǒng)：安裝太陽能光伏板可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。這些光伏板可以安裝在建筑物的屋頂或立面上，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電力供給建筑內(nèi)部使用；2)太陽能熱水器：太陽能熱水器通過吸收太陽能將其轉(zhuǎn)化為熱能，用于加熱供應(yīng)建筑物的熱水需求。太陽能熱水器通常包括太陽能集熱器和熱水儲存罐。太陽能集熱器吸收太陽能并將其傳遞給熱水儲存罐，供應(yīng)熱水系統(tǒng)使用。這種方式可以顯著減少對傳統(tǒng)能源(如燃?xì)饣螂娏?供熱水的依賴；3)太陽能透明材料：現(xiàn)代建筑設(shè)計中，還可以采用太陽能透明材料來利用太陽能。例如，太陽能光伏玻璃，它是一種將光伏電池嵌入到玻璃中的創(chuàng)新材料。這種玻璃可以作為建筑外立面、窗戶或頂棚的一部分，同時提供建筑外觀和電能發(fā)電功能；4)太陽能調(diào)節(jié)遮陽系統(tǒng)：通過在建筑外立面或窗戶上安裝太陽能調(diào)節(jié)遮陽系統(tǒng)，可以在太陽輻射較強(qiáng)的時候控制太陽光的進(jìn)入。這些遮陽系統(tǒng)可以根據(jù)太陽位置和日照強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最佳的降溫和采光效果。這樣可以減少空調(diào)和照明系統(tǒng)的使用，從而降低能耗；5)太陽能燈光系統(tǒng)：在室內(nèi)使用太陽能燈光系統(tǒng)，利用太陽能供電的LED燈具提供照明需求。這些燈具可以通過太陽能電池板或太陽能集熱器供電，并具備高效能源轉(zhuǎn)換和節(jié)能特性。

2.6 智能控制系統(tǒng)

通過引入智能控制系統(tǒng)，現(xiàn)代建筑能夠?qū)崿F(xiàn)精確的能源控制和管理，提高能源利用效率，降低能源消耗和碳排放。智能控制系統(tǒng)包括：1)光照自動調(diào)節(jié)：通過安裝光照傳感器和智能控制系統(tǒng)，可以根據(jù)室內(nèi)光照水平自動調(diào)整照明設(shè)備的亮度。當(dāng)外部光線充足時，系統(tǒng)可以降低人工照明的亮度或關(guān)閉燈具，以減少不必要的能源消耗；2)溫度控制與節(jié)能模式：智能控制系統(tǒng)結(jié)合溫度傳感器、恒溫裝置和通風(fēng)系統(tǒng)，能夠自動監(jiān)測室內(nèi)溫度，并根據(jù)需求調(diào)整供暖和冷卻設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。此外，在建筑內(nèi)部不被使用時，系統(tǒng)還可以自動切換到節(jié)能模式，降低供暖、通風(fēng)或空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行功率，減少能源浪費(fèi)；3)動態(tài)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)：智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)外溫差、空氣質(zhì)量和人員活動等因素動態(tài)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的工作；4)用能監(jiān)測與優(yōu)化管理：智能控制系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)測建筑內(nèi)部各種用能設(shè)備(如照明、空調(diào)、電器等)的能耗情況，并提供數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化建議。通過識別能耗高峰時段、設(shè)備能效低下等問題，系統(tǒng)可以幫助優(yōu)化建筑的能源使用，減少能源浪費(fèi)；5)能源管理系統(tǒng)整合：智能控制系統(tǒng)還可以與整體能源管理系統(tǒng)進(jìn)行集成，包括監(jiān)測太陽能發(fā)電、電網(wǎng)供電和儲能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過智能控制，可以實(shí)現(xiàn)對不同能源來源的協(xié)調(diào)調(diào)度和最優(yōu)利用，以實(shí)現(xiàn)能源供需平衡和能源消耗的最小化。

2.7 水資源管理

采用節(jié)水設(shè)備，如低流量水龍頭、節(jié)水沖水系統(tǒng)等，合理利用雨水和廢水回收利用技術(shù)，減少對水資源的消耗。具體包括：1)低流量水龍頭和淋浴頭：采用低流量水龍頭和淋浴頭可以減少用水量，同時保持正常的水壓和使用體驗(yàn)。這些設(shè)備通過限制水流速度或混合空氣來減少每分鐘的水流量，從而降低不必要的水消耗；2)節(jié)水沖洗系統(tǒng)：采用節(jié)水沖洗系統(tǒng)可以減少廁所沖水時的用水量。例如，雙沖式馬桶可以區(qū)分大便和小便的沖洗量，根據(jù)需要選擇相應(yīng)的沖水量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水效果；3)雨水回收利用：建筑設(shè)計可以考慮將雨水收集起來并利用于灌溉、沖洗、清潔等非飲用水的用途。通過設(shè)置雨水收集系統(tǒng)、儲存罐和過濾裝置，可將雨水儲存起來并通過管道系統(tǒng)供應(yīng)給需要使用的地方，減少對自來水的需求；4)廢水回收利用：引入廢水回收利用技術(shù)，對建筑內(nèi)的廢水進(jìn)行處理和凈化后，可以將其用于沖洗、灌溉或其他非飲用水用途。通過采用先進(jìn)的廢水處理技術(shù)，如灰水處理系統(tǒng)和黑水處理系統(tǒng)，可以最大限度地回收利用廢水資源；5)智能水管理系統(tǒng)：結(jié)合傳感器技術(shù)和智能控制系統(tǒng)，建筑可以實(shí)現(xiàn)對水資源的精確監(jiān)測和控制。通過實(shí)時監(jiān)測用水量、檢測漏水情況以及自動關(guān)閉水源等功能，可以減少浪費(fèi)和損失，提高水資源利用效率。

2.8 綠色屋頂和墻體

綠色屋頂和墻體不僅能夠提供節(jié)能和環(huán)境益處，還可以美化建筑外觀，增加綠色空間，改善人們的生活質(zhì)量。1)綠色屋頂：通過在建筑屋頂上種植綠植，形成一個綠色的植被覆蓋層。綠色屋頂可以吸收太陽輻射，減少建筑物的熱吸收，從而降低室內(nèi)溫度，降低空調(diào)負(fù)荷。綠色屋頂能夠吸收和儲存雨水，并通過蒸發(fā)和植物蒸騰過程釋放水分，保持相對濕潤的環(huán)境。這有助于改善周圍的空氣質(zhì)量，并減少城市雨水排放的壓力。綠色屋頂?shù)闹参锟梢晕湛諝庵械挠泻怏w、塵埃和顆粒物，起到凈化空氣的作用；2)采用綠色材料或通過垂直種植植物的方式，使墻體具備綠色功能。綠色墻體上的植物能夠吸收CO2，并釋放氧氣，提供更清新的空氣環(huán)境。綠色墻體可以吸收太陽輻射并降低周圍溫度，減緩城市熱島效應(yīng)的形成。綠色墻體上的植物以及材料本身能夠吸收噪音，改善建筑內(nèi)外的聲環(huán)境。

3 結(jié)語

現(xiàn)代建筑設(shè)計中的節(jié)能措施是推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的重要手段。本文對常見的節(jié)能措施進(jìn)行了綜合研究和分析，包括建筑保溫隔熱、高效采光、太陽能利用等方面。這些措施不僅可以減少能源消耗、降低碳排放，還可以提高建筑的舒適性和經(jīng)濟(jì)效益。