建筑业作为我国三大耗能产业之一,建筑业中的绿色建筑将是未来发展的新趋势。而有关建筑节能设计,不再局限于节能标准,同时在节能建材中也给与了明确的说明。大力发展绿色节能建筑,有利于落实节约资源、保护环境的基本国策,同时对于调整产业结构、改善需求结构、转变建筑业的发展模式等方面有着良好的效果[1]。在进行节能建筑设计方面,节能方案的选择是建筑企业面临的常见工作,如何在众多方案中选择节能效果良好、且造价合理的方案,是本研究的主要内容。
有关建筑节能的评价指标来源本文主要借鉴国家和地区颁布的各种规范性文件,例如《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)、《节能建筑评价标准》(GB/T 50668-2011)、《绿色建材评价标识管理办法》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)等[2-3]。一般地,规范中对指标重要性有大致的划分,分为控制项、一般项、优选项等,根据指标筛选过程中遵循的科学性、可操作性、适用性原则,研究中以居住建筑为例,所筛选的指标可构成居住建筑节能评价结构图,如图1所示:
姜新佩等[4]在研究建筑节能标准中构造了节能评价模型,研究对象为公共建筑,该模型对指标的重要性进行了等级划分,由于借鉴了AHP法中的判断标准,因此在求解指标权重时需改进。本文结合TOPSIS的基本原理构造多组方案比选的评判模型:
TOPSIS法是一种逼近理想解的排序法,在方案比选问题中有着广泛的应用。原理是通过检测评价对象与最优解和最劣解之间的距离判断评价对象与最优方案的贴近程度。确定指标权重后,对于m个方案,根据指标权重和标准矩阵B,可得到加权评价值矩阵V,其中:
通过上述构成的构成理想集合和不理想集合,通过比较评价对象与正负理想解之间的距离,可评判方案与理想方案的接近程度。
本文主要探究了有关建筑节能方案的评选过程,通过从国家标准中筛选建筑的节能评价标准,以居住建筑为例,构造了建筑节能设计方案的评价指标结构图,同时,针对不同方案中的指标数值不同,为评选出最优方案,研究中基于TOPSIS法基本原理,结合信息熵理论,构造了整个方案比选的评价模型,为后续实证研究提供了参照思路。
[4]姜新佩,郭肖娟,孟祥东.公共建筑节能评价指标体系研究[J].华北水利水电学院学报,2013,34(2):78-82.
[5]石 磊,杨必裕,李建章等.基于先排序再比较计算元素权重的层次分析法[J]. 红河学院学报,2011,10(6):85-87.
在我国可持续发展战略指导下,节能环保理念深入到了各行各业。针对经济发展中城市建设与规划的现状,加快建筑节能理论的应用是促进我国节能减排战略实施、促进我国节约型社会构建的关键。作为能源消耗的大国,我国建筑电气节能是实现综合电力能源有效利用、缓解火电厂能源消耗的关键。科学的建筑电气节能设计能够有效减少建筑采光电能消耗、有效减少电能输送过程的能耗、能够减少电气系统布线所造成的综合能源消耗。针对现代建筑电气节能设计需求,本文就建筑电气节能设计理论、思路、要点、现状、发展等问题进行了论述与分析。
了解现代建筑电气节能设计的主要内容,是指导电气节能设计工作的基础与管理。根据建筑电气节能需求开展节能设计,能够实现设计目标、实现现代建筑电气系统的能耗节约。在现代建筑电气节能设计研究中,供配电系统、建筑机电系统、照明系统、综合节能技术的运用、智能建筑自动化系统是建筑电气节能设计的主要内容。针对建筑设计目的及定位,在建筑设计中应涵盖电气系统节能设计对主体建筑的需求。通过综合节能理论与技术,提高建筑电气节能设计效率,实现建筑电气节能设计目标。
在建筑电气节能设计中,遵循建设电气节能设计基本原则是实现设计目标的关键,是保障设计方案科学性的关键。根据建筑电气技能设计目标,在建筑电气节能设计中应遵循设计适用性原则、遵循介于行原则、遵循节能型原则。以适用性原则满足建筑物电气能源供应与需求、满足建筑内用电设施用电需求、满足建筑物照明等电气需求。通过节约性原则的遵循,满足建筑电气节能建筑电气系统施工中能耗较高、成本较高的问题,实现建筑工程投资经济效益与建筑电气节能的平衡。作为建筑电气节能设计的根本目的,遵循建筑电气节能性原则能够节省建筑物使用过程中无谓的能源消耗,以节约能源的措施满足建筑物使用功能的需求,实现建筑物经济合理使用、降低电气设备自身消耗的目的。
在建筑电气系统能耗中,照明能耗是建筑物使用过程中能耗的重要组成部分。科学的节能设计能够在保障视觉效果、保障照明质量的同时减少照明系统的能耗损失,实现节能目的。根据近年来建筑装饰、电气设计以及建筑物节能设计的研究结论,在建筑电气的节能设计中应首先根据《建筑照明设计标准》确定建筑物的照明标准,根据建筑物使用功能的不同确定照明参数。同时,根据局部照明需求、整体照明需求的不同以及现代视觉设计理论合理利用标准值及局部照明实现电能的节约。另外,在建筑电气节能设计中还应根据建筑物结构设计特点确定照明点,以充分利用自然光为基础减少照明用电。在进行建筑电气节能设计中,合理选择光源与灯具能够有效提高能源利用率、降低照明能找。根据建筑物内结构的不同应用功能,在满足照明质量标准基础上选择高光效光源、选择节能型高效率镇流器能够有效降低照明用电。针对现代建筑中智能技术应用现状,在电气系统中还应注重对照明控制方式的设计。通过自动控制系统、手动控制系统的控制,通过对建筑物不同区域采光实际情况的掌握确定控制方式,实现建筑物照明节电目的。
在建筑电气节能设计中,供配电系统是设计工作的重点。供配电的科学设计能够根据建筑实际需求确定负荷容量,并根据场地实际情况确定供配电系统设备的布置,以此减少供电距离造成的能耗。以简单可靠的、操作方便的供配电系统设计,减少配电半径造成的线路损耗,减少季节性负荷变化造成的设备损耗。在建筑电气供配电系统的节能设计汇总,应考虑建筑物用电峰谷特点。根据用电峰谷设计供配电系统的灵活切变,减少轻载造成的不必要电能损耗。同时,以电导率较小的线材为基础,以减少配线长度为重点,根据载流量需求选择适宜线材进行建筑电气节能设计与施工,实现保障建筑电气需求的节能设计目标。
在现代家用电器功率日渐增加的今天,大功率家电设备无用功恶化了供电供需关系。如何有效制约无用功了是实现建筑电气节能目标的关键,是现代建筑电气节能设计的首要问题。针对现代建筑电气系统用电需求,建筑电气系统节能设计中应注重无功补偿技术的运用。利用无功补偿技术提高电气设备利用率、降低电气系统的能耗,实现节电降耗目的。例如:在中央空调的设计中运用无功补偿技术降低能耗,通过无功补偿实现中央空调的有效运行。以现代科技的运用实现建筑电气系统节能目标,促进我国节约型社会的构建。
在我国节约型社会构建中,建筑电气节能设计是构成节约型社会的重要因素。针对现代城市建设快速发展的现状,在我国的建筑电气设计中必须加快节能意识的树立与应用。通过运用电气设计理论及现代科技产品实现工程电气节能设计目标,以建筑物设计特点为基础,结合建筑物功能区域需求,以节能设计理念为中心开展电气设计,实现节约型社会构建目的、实现建筑物使用过程中综合能源节能目的。
随着我国经济的快速发展,城市化进程也在加快,建筑业得到了前所未有的发展。然而,人口的剧增,土地面积出现紧缺现象,而在我国建筑业的实际操作过程中还存在着严重资源浪费的现象。因此,这要引起我们的高度重视,应该大力发展绿色节能建筑,实现资源节约的最大化,给人们提供健康、高效、舒适的居住环境。笔者对此做如下探讨:
绿色节能建筑是指在自然与人类和谐共生的基础上,根据生态学的基本方法和原理,使自然环境、建筑和人类之间实现协调发展,寻求创建绿色节能建筑的方法和途径。体现了环境与建筑和人类在功能上的协调关系,即人工美与自然美相结合。主要包括以下几点内容:
在绿色节能建筑理念的指导之下,建筑业应逐步摒弃原有的高污染、高能耗的发展模式,实现节能环保,也只有这样才能使建筑业适应现代城市建设和发展的需要。否则,建筑业将会不断重复先污染后治理的恶性循环,从而危及子孙后代的发展。发展绿色节能建筑的最主要目的也是实现自然与建筑和人类的协调统一。
建筑物的最基本要求是要保证居住者和使用者的安全健康,绿色节能的实现不能以牺牲使用者的安全和健康为代价。建筑物的适用性主要是指适度消费,而反对浪费与奢华。提高资源、能源的使用效率最主要的途径是加大建筑业的科技投入,将更多的职能手段使用在建筑系统之中,提高能源资源的使用效率。
我国建筑部门近年来提出了“四节一环保”的概念,即指节材、节水、节能、节地和环境保护,这些方面正是我国建筑业长期以来的顽疾。减少污染、保护环境,实现资源的节约循环利用是绿色节能的关键,减少资源消耗、提高利用效率必然会利于生态环境的改善。
全寿命周期是建筑物对环境和资源影响的时间意义。全寿命周期是指建筑物初期设计规划、建设施工、营运管理再到最终拆除,这一过程整体构成了一个建筑物的全寿命周期。强调全寿命周期概念,不仅意味着要在建筑物的设计规划时考虑,并充分利用各种环境因素,还要保证施工建筑过程中最小化各种环境污染,在管理运营过程中给使用者提供无害、高效、低耗、舒适、健康的空间,同时将拆除中所产生的环境损害减到最小。建筑物对于环境和资源所产生的危害需要进行全时间段估算,虽然建设初期成本会较低,但管理运营的投入会较高。
建筑物的建筑地址是进行设计的首要问题,在选址时应遵守“争取阳光避风建宅”的基本原则,因此,在选址时要结合该地区的主导风向、地质地貌和地形等特征,进行合理规划。建筑物选址通常要考虑一下几点因素:第一,避免生态敏感地区,防止建筑物影响周围生态环境。第二,尽量将建筑物规划在城镇化程度较高的地区,因为该地区城镇基础设施较为完备,能够最大限度地方便人们生活。第三,建筑物与交通设施的距离要尽可能短,从而为人们出行提供方便。第四,参考该地区的地理和气象条件,选择方便使用各项自然资源的地区。
在选址工作完成后,需要对建筑地点进行合理设计和规划,以保证建筑物与自然条件和谐共生,这样的建筑才能算是绿色节能建筑。绿色节能建筑进行现场规划设计时,应当遵循以下几项原则:首先,最小化建筑现场的热岛效应,尽量扩大绿地面积;其次,要尽量避免对该地水源的污染,避免暴雨引发现场的水土流失问题,同时减少自来水使用量;最后,在设计建筑现场时,尽量避免破坏当地的生物多样性和生态完整性。
合理的建筑布局能够最大化场地和资源的利用效率,从而能够改善建筑物的室内环境,减少建筑物热排放,优化建筑物布局的主要措施为:第一,规划好建筑内内部的功能区分,建筑物北面尽量安排不需设置窗户的功能区,将功能相似的区域尽量布置在同一地区,这样能够方便建筑物内部空调和通风系统的设计。第二,为减少建筑物的资源能源消耗,应尽量利用已有的地形当做其围护结构。第三,按照当地的主要风险和纬度,优化建筑物朝向,尽量利用当地的风能和太阳能等资源,同时最大化使用当地的其他自然资源。第四,利用当地已有的各种植物来减小建筑物的热负荷影响。
建筑空间系统和建筑物形体不仅仅是绿色节能建筑的重要组成部分,也是地域性建筑本质特征的表现。建筑物的室内热能耗与其形体之间有着极为紧密的联系,而建筑物的热能也是其重要的衡量指标。建筑物本身的形体系数越小,说明建筑物形态较为规整,能够极大地减少夏季制冷和冬季供暖所产生的热工损耗,反之则较易于利用自然通风。正确把握建筑物自身的形体系数也是节能建筑的重要设计因素。
在建筑物本身的设计中,可以适当使用别墅理念。借鉴别墅中线角、阳台、门窗、屋顶和建筑饰面激励的丰富。