建筑節(jié)能工程系統(tǒng)分析方法研究

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商業(yè)和住宅建筑占到全球能源總消耗的33%左右，建筑工程的節(jié)能問題已然成為全國重點(diǎn)關(guān)心的問題之一。在建筑工程的能源消耗中，國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，則其所占的比重也就不相同，其中經(jīng)濟(jì)水平發(fā)達(dá)的國家所占比例接近4/5，而發(fā)展中國家約占23%。然而，建筑能耗增長最快的不是發(fā)達(dá)國家而是發(fā)展中國家。因此，發(fā)展建筑節(jié)能工程有著非常重要的意義。

1建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)分析

1．1建筑節(jié)能工程地域性的系統(tǒng)分析

“地域”是指在氣候特點(diǎn)、地理?xiàng)l件和傳統(tǒng)文化等方面擁有顯著的相似性及連續(xù)性的區(qū)域。地域性建筑能夠響應(yīng)所在地的自然條件包括氣候、地形及地貌等，并且能夠結(jié)合所在地的建筑技術(shù)及材料能源，同時能夠兼顧所在地的歷史傳統(tǒng)與建筑文化，與其他區(qū)域相比較擁有明顯的特異性及經(jīng)濟(jì)性。

1)適宜性。建筑節(jié)能工程適宜技術(shù)是建筑節(jié)能工程適應(yīng)于現(xiàn)代環(huán)境發(fā)展而出現(xiàn)的，它包括三個方面，即:適應(yīng)自然環(huán)境、適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及適應(yīng)人的需求。建筑節(jié)能工程適宜技術(shù)具有層次性，即根據(jù)技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)含量來進(jìn)行劃分，其技術(shù)包括低、中和高三個層次。首先，低技術(shù)表示適宜發(fā)展比較落后區(qū)域且規(guī)模較小的建筑節(jié)能工程的傳統(tǒng)技術(shù)，具有適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚺c環(huán)境的特點(diǎn);其次，中間技術(shù)表示能夠反映該區(qū)整體的技術(shù)水平并且適應(yīng)社會發(fā)展水平的常規(guī)技術(shù)，比如太陽能技術(shù);最后，高技術(shù)表示運(yùn)用科學(xué)新技術(shù)和人工智能及集成網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。這三個技術(shù)層次沒有落后先進(jìn)的分別，只是反映社會發(fā)展的各不同階段及地區(qū)之間的不同，建筑節(jié)能工程的適宜技術(shù)是傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，反映了隨社會發(fā)展的不同階段及技術(shù)的集成性。

2)統(tǒng)一性。建筑節(jié)能工程地域性包括自然和社會地域性的統(tǒng)一及科學(xué)性和經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)一。結(jié)合自然生態(tài)及社會文化，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能技術(shù)和自然、社會及人之間的有機(jī)融合。建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)時考慮氣候和環(huán)境等因素，體現(xiàn)了對自然生態(tài)的尊重和對能源資源合理運(yùn)用的科學(xué)性。同時，建筑節(jié)能是一種社會活動，需要全社會成員參加，受到對技術(shù)認(rèn)識水平和生活習(xí)慣等因素的影響，需要有一定的經(jīng)驗(yàn)性。

3)集成性。建筑節(jié)能工程是創(chuàng)新和傳承統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果，在區(qū)域環(huán)境及氣候一定的情況下，根據(jù)集成發(fā)展形態(tài)構(gòu)筑建筑節(jié)能工程，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能工程創(chuàng)新和傳承的集成性。地域性是建筑節(jié)能工程系統(tǒng)性的主要表現(xiàn)，其發(fā)展符合系統(tǒng)性原則，主要體現(xiàn)在自然和社會地域性的統(tǒng)一及科學(xué)性和經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)一、創(chuàng)新和傳承的集成性。

1．2建筑節(jié)能工程組織性的系統(tǒng)分析

所謂自組織性是指在不需外部命令的情況下，能夠自動生成特定順序結(jié)構(gòu)的過程。建筑節(jié)能工程組織性包括相干性和協(xié)同性。

1)相干性。相干性是指建筑節(jié)能系統(tǒng)在各因素及各因素、各因素及整體和系統(tǒng)及環(huán)境間廣泛存在的相互制約及關(guān)聯(lián)的關(guān)系。建筑節(jié)能工程相干性包括空間相干性與時間相干性，空間相干性表示建筑節(jié)能系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上相互作用及影響的性質(zhì);時間相干性表示在建筑節(jié)能系統(tǒng)壽命周期內(nèi)的各個時段相互作用及影響的性質(zhì)。相干性是建筑節(jié)能系統(tǒng)性能的一個重要體現(xiàn)，通過持續(xù)的適應(yīng)調(diào)節(jié)過程，逐漸向高級有序化發(fā)展，生成具有自組織及自適應(yīng)性的獨(dú)特系統(tǒng)功能。

2)協(xié)同性。協(xié)同性是指在一定條件下，系統(tǒng)中各關(guān)鍵因素之間連接、協(xié)調(diào)合作和同步的關(guān)系。它著重于系統(tǒng)發(fā)展的整體性以及各要素間的協(xié)調(diào)性等。建筑節(jié)能工程系統(tǒng)中互相制約及聯(lián)系的關(guān)系包含于各構(gòu)成部分之間、構(gòu)成部分和系統(tǒng)之間以及構(gòu)成部分中每個子因素之間，相干性和協(xié)同性最終將一致歸于建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)性。

2建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)工程理念而開展的智力和思維活動，是系統(tǒng)總體策劃和全面落實(shí)之間的一個關(guān)鍵步驟。其基本特點(diǎn)包括創(chuàng)造性、選擇性、復(fù)雜性以及妥協(xié)性等，設(shè)計(jì)過程中將會牽涉到很多約束條件，設(shè)計(jì)人員要對多種方案進(jìn)行選擇，在目標(biāo)和約束條件互相沖突的情況下進(jìn)行協(xié)調(diào)與權(quán)衡。

2．2建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

建筑工程設(shè)計(jì)是使建筑符合節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的保障。設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)是:第一，追求完成其本身對能耗需要的下降;第二，增加可再生能源的使用強(qiáng)度。

3實(shí)例分析

保溫隔熱及通風(fēng)均為建筑節(jié)能工程系統(tǒng)的重要方法，均符合適宜性原則，同時表現(xiàn)出建筑節(jié)能工程的地域性與自組織性。

3．1建筑保溫隔熱工程的適宜性

1)經(jīng)濟(jì)適宜性，結(jié)合建筑物用途，針對晝間使用與晝夜應(yīng)用的建筑的隔熱要求是有差異的。在建筑工程外圍護(hù)構(gòu)造中，屋頂與西墻對隔熱效果的需求是很高的;屋頂是建筑外圍護(hù)構(gòu)造中夜間天空輻射散熱最強(qiáng)的，因此屋頂?shù)谋毓ぷ饕彩窍喈?dāng)重要的。例如，辦公樓是晝間使用的建筑，要求屋頂?shù)难舆t時間大約為6h，使得其內(nèi)表面產(chǎn)生最高溫度的時間在工作人員下班之后即19點(diǎn)左右。

2)環(huán)境適宜性，建筑保溫隔熱工程設(shè)計(jì)方案要依據(jù)不同地區(qū)的氣候環(huán)境特征進(jìn)行選擇，既要考慮到夏季白天的隔熱效果，也要注重冬季的保溫要求，特別是對漫長的嚴(yán)寒的冬季的持續(xù)保溫。

3)人性化適宜性，在考慮建筑實(shí)體安全性的前提下，根據(jù)不同的人文背景可以加入各式的人性化設(shè)計(jì)。例如在保證建筑門窗安全性能和經(jīng)濟(jì)性能的基礎(chǔ)上可以添加一些時下流行的中國元素，以使門窗在具有使用性能的同時兼具藝術(shù)性能。

3．2建筑通風(fēng)工程的適宜性

建筑通風(fēng)在不同的季節(jié)，不同的地區(qū)，甚至在同一地區(qū)的不同建筑實(shí)體里都有可能采取不同的通風(fēng)策略。根據(jù)不同的通風(fēng)目的，可以將建筑通風(fēng)分為衛(wèi)生及熱舒適兩種，其中，又可以按照建筑的使用時間將熱舒適通風(fēng)分為間接性通風(fēng)及季節(jié)性通風(fēng)。以夏熱冬冷地區(qū)為例，在我國的一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，生產(chǎn)力水平以及人民的物質(zhì)生活水平都處于比較低的水平，住宅圍護(hù)功能差，隔熱措施簡陋，這就使得即使在午后室內(nèi)溫度也高于室外，這種情況就需要全天引入室外流動空氣以降低室溫;而在生產(chǎn)力水平以及物質(zhì)生活水平都比較高的城市，居住環(huán)境有著根本性的不同，一方面起居室與廚房、衛(wèi)生間等的分開使室內(nèi)溫度源得到有效控制，另一方面建筑的圍護(hù)功能好，隔熱措施嚴(yán)謹(jǐn)，因此室內(nèi)溫度尤其是午后的時間段內(nèi)明顯低于外界，這時通風(fēng)可以有效的利用室外空氣溫度高的特點(diǎn)提高室內(nèi)溫度。

4結(jié)語

通過對建筑節(jié)能工程的系統(tǒng)分析，包括地域性分析和自組織性分析，進(jìn)而引出了建筑節(jié)能工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合實(shí)例工程對保溫隔熱及通風(fēng)工程系統(tǒng)進(jìn)行了分析。針對建筑節(jié)能問題，分別從科學(xué)認(rèn)識和實(shí)踐的角度進(jìn)行了分析，從而說明了建筑節(jié)能工程系統(tǒng)的科學(xué)性及可行性。

作者：張晶 單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院