摘　要：介紹各專業(yè)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的分工，分析各專業(yè)之間配合存在的問題和解決措施，探討了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的流程。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能  節(jié)能設(shè)計(jì)  專業(yè)配合

Cooperation of Various Professions in Building Energy Conservation Design

Abstract：The professional division of labor in building energy conservation design is introduced．The problems and solutions existing in cooperation among

various professions are analyzed．The process of building energy conservation design is discussed．

Keywords：building energy conservation；energy conservation design；professional cooperation

1　各專業(yè)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的分工

現(xiàn)在的建筑設(shè)計(jì)均以建筑學(xué)專業(yè)為主專業(yè)。建筑造型及圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式對建筑物性能有決定性影響。直接影響包括建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風(fēng)狀況和自然采光水平等，這3方面涉及的能耗構(gòu)成70％以上的建筑采暖通風(fēng)空調(diào)能耗。不同的建筑設(shè)計(jì)形式會(huì)使能耗差別很大。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要指外墻、屋頂、外窗、玻璃幕墻及外門等。優(yōu)質(zhì)建筑材料可以更好地滿足保溫、隔熱、透光、通風(fēng)等需求，甚至可根據(jù)變化的外界條件隨時(shí)改變其物理性能，既能維持室內(nèi)良好的環(huán)境，又能降低能源消耗。建筑學(xué)專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)決定建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的材料，這最終決定了建筑的能耗狀況。建筑設(shè)計(jì)完成后由建筑學(xué)專業(yè)對建筑進(jìn)行能耗分析，包括對建筑能耗性能指標(biāo)和能耗組成的分析。將建筑能耗性能指標(biāo)與能耗性能基準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而確定建筑的能耗性能水平。

暖通專業(yè)的主要任務(wù)是根據(jù)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、功能及舒適性要求詳細(xì)、準(zhǔn)確地對建筑進(jìn)行溫度濕度設(shè)計(jì)，以達(dá)到GB 50019—2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對建筑舒適度的要求。暖通設(shè)計(jì)包括制冷和供暖系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)(排油煙)系統(tǒng)、灶具及燃?xì)庀到y(tǒng)等的綜合設(shè)計(jì)。暖通專業(yè)根據(jù)建筑冷、熱負(fù)荷制定最合理的冷源、熱源方案，確定水泵、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，根據(jù)舒適性要求確定回風(fēng)比與冷水機(jī)組、熱水機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)、冷卻塔等的控制方案。

電氣專業(yè)的主要任務(wù)足根據(jù)建筑物的功能為建筑的空調(diào)、照明、辦公設(shè)備、電梯及其他動(dòng)力設(shè)備等提供穩(wěn)定、可靠的電力。電氣專業(yè)一般是在滿足建筑物功能的前提下，通過減小變壓器的有功功率損耗和線路上的能量損耗、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)、選用節(jié)能設(shè)備等達(dá)到節(jié)能的目的。

2　存在的問題

①互提條件的困難

新材料、新結(jié)構(gòu)的運(yùn)用會(huì)給各專業(yè)之間互提條件帶來很多困難。比如新砌體的傳熱系數(shù)、玻璃幕墻的遮光率、節(jié)能門窗的冷風(fēng)滲透率等參數(shù)各專業(yè)很難在短時(shí)間內(nèi)很快熟悉。新的節(jié)能冷源和熱源機(jī)組、節(jié)能通風(fēng)裝置與排風(fēng)熱回收裝置、節(jié)能燈具、節(jié)水器具、節(jié)能燃?xì)饩叩氖褂靡泊嬖谕瑯拥膯栴}。

各專業(yè)設(shè)計(jì)都需要比較長的時(shí)間，而一般業(yè)主對于設(shè)計(jì)周期要求比較苛刻。有些業(yè)主對于房間的功能、使用時(shí)間、配備設(shè)備的發(fā)熱量和耗電量等一直不能確定或者確定得不夠細(xì)致，這也給建筑節(jié)能設(shè)計(jì)帶來很大困難。

②計(jì)算取值過于保守

取值較保守是工程設(shè)計(jì)中普遍存在的問題，因?yàn)榻ㄖ墓?jié)能計(jì)算需要多個(gè)專業(yè)協(xié)同、配合、互提條件才能共同完成，所以專業(yè)間每互提一次條件就可能使耗能計(jì)算值增大一次。各專業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)，都擔(dān)心其他專業(yè)更改設(shè)計(jì)條件或甲方提出新的設(shè)計(jì)要求時(shí)需要進(jìn)行更改，因此有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師都喜歡在選擇電氣設(shè)備與空調(diào)設(shè)備時(shí)，選用功率、型號略大的設(shè)備。還有些設(shè)計(jì)師喜歡憑經(jīng)驗(yàn)，不會(huì)針對每個(gè)工程進(jìn)行計(jì)算，這樣就使得設(shè)備的設(shè)計(jì)耗電量、耗熱量、耗冷量大于實(shí)際值，造成能源浪費(fèi)。

③重復(fù)工作

建筑物是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，各方面因素相互影響，很難簡單地確定各專業(yè)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣。例如，增大外窗面積可改善自然采光，在冬季白天還可獲得更多的太陽能量，但冬季夜間會(huì)增大耗熱量，同時(shí)夏季由于更多的太陽輻射通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)使空調(diào)能耗增加。這就需要進(jìn)行綜合權(quán)衡后確定暖通專業(yè)或建筑專業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的修改。

由于目前設(shè)計(jì)單位的能耗分析計(jì)算多由建筑學(xué)專業(yè)完成，這就意味著建筑學(xué)專業(yè)進(jìn)行建筑物采暖、通風(fēng)耗熱量指標(biāo)及空調(diào)制冷量指標(biāo)節(jié)能計(jì)算完成以后，暖通專業(yè)在進(jìn)行采暖、通風(fēng)、空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，仍需要進(jìn)行更細(xì)致的冷、熱負(fù)荷計(jì)算，也就是說有些熱、冷負(fù)荷計(jì)算了兩遍。結(jié)構(gòu)專業(yè)在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)對熱橋、遮陽、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行更詳細(xì)地設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可能與建筑學(xué)專業(yè)選用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)重復(fù)，也可能存在矛盾。

3　解決措施

建筑學(xué)專業(yè)首先與業(yè)主溝通，幫助業(yè)主確定房間詳細(xì)的功能、使用時(shí)間等。然后由建筑學(xué)專業(yè)提供給各專業(yè)。暖通及電氣專業(yè)根據(jù)房間內(nèi)人員的出入情況確定空調(diào)、照明等的控制方案。設(shè)計(jì)師也要提高自身水平，多進(jìn)行新材料、新設(shè)備、新工藝的學(xué)習(xí)，加深了解。

各專業(yè)在設(shè)計(jì)過程中積極地協(xié)調(diào)、互動(dòng)，對于本專業(yè)出現(xiàn)的問題要與其他專業(yè)積極溝通，及時(shí)解決。

建筑物整體的熱工計(jì)算由建筑學(xué)專、業(yè)完成，建筑學(xué)專業(yè)向暖通專業(yè)提供負(fù)荷計(jì)算書。暖通專業(yè)計(jì)各房間具體的冷、熱負(fù)荷，計(jì)算完成后根據(jù)建筑學(xué)專業(yè)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核計(jì)算，確認(rèn)無誤后再進(jìn)行采暖系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

4　建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的流程

4．1　總圖設(shè)計(jì)階段

總圖設(shè)計(jì)階段主要考慮外部環(huán)境對建筑節(jié)能的影響。首先各專業(yè)在分析建筑周圍氣候環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，通過規(guī)劃、總圖布置、外部環(huán)境和體型朝向等設(shè)計(jì)，使建筑獲得良好的外部微氣候環(huán)境，達(dá)到節(jié)能的目的。

①建筑學(xué)專業(yè)

設(shè)計(jì)師根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土質(zhì)、植被、地形及周圍環(huán)境等因素的綜合狀況來確定總圖布置。根據(jù)建筑的功能需求，通過合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)改善既有的微氣候環(huán)境，創(chuàng)造建筑節(jié)能的有利環(huán)境。主要方法為：a．在建筑周圍布置樹木、植被，既能有效地遮擋風(fēng)沙、凈化空氣，還能遮陽、降噪；b．創(chuàng)造人工自然環(huán)境，如在建筑附近設(shè)置噴泉等水景觀，利用水來平衡環(huán)境溫度、減少風(fēng)沙等。建筑設(shè)計(jì)中，既要使建筑具有最優(yōu)異的微氣候環(huán)境，為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，又要兼顧各專業(yè)的要求。

②暖通專業(yè)

在總圖布置確定之后，暖通專業(yè)應(yīng)研究其微氣候特征。比如合理確定空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口、回風(fēng)口位置及大小，散熱器、空調(diào)風(fēng)口的布置和排布，北方寒冷地區(qū)設(shè)置必要的熱風(fēng)幕等。協(xié)助建筑學(xué)專業(yè)進(jìn)行建筑的排布，確定通風(fēng)最佳的總圖布置方式。例如圖1所示的兩種建筑總圖布置方式，從建筑專業(yè)角度分析方案一更好，因?yàn)槠浣ㄖ挪颊R，建筑面積較大；但從暖通專業(yè)角度分析應(yīng)該選用方案二，建筑錯(cuò)位排列，這樣使建筑具有更好的通風(fēng)效果。尤其對于沿海濕熱地區(qū)，引入自然通風(fēng)對節(jié)能非常重要。在規(guī)劃布局上，可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓，即使在無風(fēng)時(shí)也能形成通風(fēng)，使自然風(fēng)在其中回旋，得到良好的通風(fēng)效果，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

良好的建筑朝向?qū)τ诮ㄖ?jié)能有著至關(guān)重要的影響。對于南方炎熱地區(qū)，良好的建筑朝向及遮陽措施可以減少夏季空調(diào)的耗能量；對于北方嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)，良好的采光又可以減少冬季采暖的耗能量。

③電氣專業(yè)

對電氣專業(yè)的影響，除了空調(diào)系統(tǒng)的裝機(jī)容量外，最主要的是照明。良好的建筑采光可以節(jié)約大量的照明用電。對于北方寒冷地區(qū)，人員經(jīng)常集中的房間應(yīng)盡量靠南設(shè)計(jì)；而對于南方夏季較炎熱的地區(qū)，應(yīng)考慮遮陽，以減輕夏季的太陽輻射。建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮多方面的因素。建筑物受到社會(huì)歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等條件的制約，要想使建筑物的朝向同時(shí)滿足采光和夏季空調(diào)運(yùn)行節(jié)能通常較困難，因此，只能權(quán)衡各個(gè)專業(yè)之間的得失，找到一個(gè)平衡點(diǎn)，選擇出適合這一地區(qū)氣候環(huán)境的最佳朝向。

4．2　建筑單體設(shè)計(jì)階段

建筑單體的節(jié)能設(shè)計(jì)，大多是通過一些新型建筑節(jié)能材料和設(shè)備的選擇，以及各專業(yè)根據(jù)建筑使用功能及面積等對建筑內(nèi)部進(jìn)行節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)、對建筑內(nèi)部空間進(jìn)行合理分隔設(shè)計(jì)，來更好地利用既有的建筑外部氣候環(huán)境條件，達(dá)到節(jié)能和改善室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。

①建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)

屋頂是建筑物與室外大氣接觸、陽光照射最強(qiáng)烈的部位^[1]，外墻是建筑與外界進(jìn)行能量交換面積最大的部位。建筑專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，除加強(qiáng)屋頂及外墻保溫措施外，還應(yīng)與暖通專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)置通氣天窗、風(fēng)帽、氣窗等；與電氣專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)置采光板、天窗等；與給排水專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)置蓄水屋面、種植屋面等。

建筑專業(yè)對樓板吊頂設(shè)計(jì)時(shí)，暖通專業(yè)和給排水專業(yè)可以考慮利用吊頂內(nèi)的空間。

②合理的建筑空間劃分

合理的建筑空間劃分是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑空間進(jìn)行合理分隔(橫向分隔和豎向分隔)，以改善室內(nèi)保溫、通風(fēng)、采光等微氣候條件，達(dá)到節(jié)能的目的。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量將室內(nèi)溫差不大的房間就近布置，以最大限度地減少鄰室傳熱。房間的布置應(yīng)考慮過渡季節(jié)各房間的溫度需求，對于溫度需求較高的房間盡量布置在建筑內(nèi)側(cè)，而對溫度要求不高的房間盡量布置在建筑外側(cè)。對于影劇院、電視臺(tái)等對光線要求比較特別的建筑，還應(yīng)考慮合理的建筑燈飾配置。

③選用建筑節(jié)能材料和設(shè)備

合理選用新型的節(jié)能材料和設(shè)備也是建筑節(jié)能的一個(gè)重要方面。暖通、電氣、給排水等專業(yè)應(yīng)積極推薦新型的節(jié)能環(huán)保設(shè)備。例如近幾年國家大力推廣的分布式能源系統(tǒng)，可以利用燃?xì)獍l(fā)電的廢熱為建筑提供冷源和熱源，大大提高了能源利用效率。

5　結(jié)語

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的根本目的是節(jié)約我國有限的資源，符合我國可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)戰(zhàn)略要求^[2]。隨著國家對節(jié)能意識的不斷強(qiáng)化，節(jié)能設(shè)計(jì)的理念已經(jīng)逐漸深入建筑設(shè)計(jì)師們?nèi)粘５脑O(shè)計(jì)中，節(jié)能設(shè)計(jì)也會(huì)更加科學(xué)、合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉培琴，王文生．太陽能利用與建筑節(jié)能[J]．煤氣與熱力，2005，25(11)：71-73．

[2]劉培琴，劉淑敏．我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀及發(fā)展[J]．煤氣與熱力，2002，22(3)：255-256．

本文作者：鄒崴  王東  梁震  宋波  翟艷鵬  王盛峰

作者單位：中交煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院有限公司

  沈陽市環(huán)保局