簡述建筑節(jié)能與優(yōu)化設計

　　目前，建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升，呈急劇上揚趨勢。根據(jù)測算，如果不采取有力措施，到2020年中國建筑能耗將是現(xiàn)在3倍以上。 因此，建筑節(jié)能已迫在眉睫。而優(yōu)化設計是建筑節(jié)能的根本途徑，優(yōu)化設計不僅影響工程建造直接能源消耗，而且影響建成后使用的能耗。

　　目前，建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列，成為中國能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升，呈急劇上揚趨勢。建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空調(diào)等）約占全社會總能耗的28%，其中最主要的是采暖和空調(diào)，占到20%。而這“28%”還僅僅是建筑物在建造和使用過程中消耗的能源比例，如果再加上建材生產(chǎn)過程中耗掉的能源（占全社會總能耗的16.7%），和建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7%?，F(xiàn)在中國既有的約430億平方米建筑中，只有4%采取了能源效率措施，單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達國家新建建筑的3倍以上。根據(jù)測算，如果不采取有力措施，到2020年中國建筑能耗將是現(xiàn)在3倍以上。 因此，建筑節(jié)能已迫在眉睫，要把節(jié)能建筑工作放到貫徹科學發(fā)展觀、全面建設小康社會、保證國家能源安全、實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度來認識。因此，通過優(yōu)化設計來有效控制能源消耗，應得到廣泛重視。

　　一、優(yōu)化設計對建筑節(jié)能的影響

　　1、設計方案影響工程建造直接能源消耗

　　在工程設計中，其建筑和結(jié)構(gòu)方案的選擇對建筑的直接能耗有較大影響，如建筑方案中的平面布置為內(nèi)廊式還是外廊式、進深與開間的確定、立面形式的選擇、層高與層數(shù)的確定、基礎類型選用、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術經(jīng)濟分析問題。中國住宅建設用鋼平均每平方米55公斤，比發(fā)達國家高出10%~25%，水泥用量為221.5公斤，每一立方米混凝土比發(fā)達國家要多消耗80公斤水泥。據(jù)統(tǒng)計，在滿足同樣功能的條件下，技術經(jīng)濟合理的設計，可降低工程建造直接能源消耗5%～10%，甚至可達10%～20%，如某無線電廠的多層框架結(jié)構(gòu)廠房(4層)，設計單位按常規(guī)設計為獨立基礎，由于多層廠房荷載較大，致使獨立基礎的單體尺寸較大，埋深較深(-3.2m)，事后經(jīng)其他設計人員分析如采用柱下條基，可節(jié)約大量的砼，并可降低埋深減少土方開挖所消耗的機械能耗；某綜合辦公樓，在優(yōu)化設計中，因改變原先設計中的普通鋼筋為帶肋鋼筋，單此一項優(yōu)化設計，共節(jié)約鋼筋1000T，鋼筋總節(jié)約率達30%左右。

　　2、設計方案影響建成后使用的能耗

　　建筑是牽涉到很多專業(yè)的復合體,并且完整的建筑節(jié)能工作包括了從最初的規(guī)劃、方案到設計、施工,以及多年的運營使用,直至最后拆除重建的全生命周期過程。 但以往只注重直接建造成本的降低，輕運營階段能耗的使用情況。從住宅使用過程中的資源消耗看，與發(fā)達國家相比，我國住宅使用能耗為相同技術條件下發(fā)達國家的兩到三倍。2020年，中國的建筑能耗將達到29430億度電，比三峽電站34年的發(fā)電量總和還要多。現(xiàn)在，我們必須用全壽命周期的節(jié)能理念對建筑進行優(yōu)化設計，即以較低的壽命周期能耗實現(xiàn)必要的功能，獲得豐厚的壽命周期經(jīng)濟效益。所謂壽命周期能耗是指整個壽命周期過程中發(fā)生的全部能源消耗，包括建設、使用、維修、殘值及清理等階段所發(fā)生的能源消耗。設計不僅影響項目建設的一次性能耗，而且還影響使用階段的能源消耗，如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養(yǎng)、維修等，一次性建造能耗與經(jīng)常性使用能耗有一定的反比關系，但通過優(yōu)化設計可努力尋求這兩者的最佳結(jié)合，使項目建設的全壽命費用最低，全壽命能耗達到最佳經(jīng)濟合理狀態(tài)。建筑節(jié)能優(yōu)化設計的途徑主要是通過圍護結(jié)構(gòu)保溫和氣密性能的提高，以及采暖空調(diào)設備能效的提高等等，來達到減少空調(diào)和采暖等能源的消耗。在方案設計當中，建筑師需要對建筑的方位、體型、朝向進行優(yōu)化，必需要為充分利用自然風、陽光等自然資源創(chuàng)造條件。同時，也必須對建筑材料優(yōu)化；外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設計等都需要量化與優(yōu)化；窗墻比須要以節(jié)能和居住舒適度為前提進行優(yōu)化。從方案設計開始到初步設計，工程師需要根據(jù)不斷調(diào)整的設計方案模擬量化建筑的能耗情況、計算空調(diào)和采暖設備的裝機功率，比對各種影響因素，最后向客戶提供最佳的設計方案。例如，在空調(diào)與采暖設備的市場上，各種品牌各種型號使消費者眼花繚亂?？照{(diào)設備有空氣源熱泵、地源熱泵、風機盤管、地板采暖、輻射制冷、采暖系統(tǒng)、戶室中央空調(diào)、變頻機組、水系統(tǒng)、冷媒系統(tǒng)等等。這些空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運行費用大不相同，那么通過模擬量化，計算出初投資的費用、每年的耗能量、能源費用，消費者或者項目開發(fā)者就可以很容易地作出正確的決定。例如北京的一些奧運場館中，為減少能耗，設計者沒有采用普通的新風系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，而是經(jīng)過多次優(yōu)化設計，尋找最佳節(jié)能方案。為實現(xiàn)自然通風和改善室內(nèi)環(huán)境，采用了智能電動窗，很好的解決了新風問題；在場館空調(diào)設計中（包括“水立方”和“鳥巢”）都采用了由美國聯(lián)合技術開利公司設計的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過熱回收技術在空調(diào)系統(tǒng)中的應用，節(jié)能率為10%。該系統(tǒng)在冷水機組上加裝了熱回收裝置，在空氣處理機中采用了新型熱管熱回收裝置，可以回收場館排放總熱量的50%，回收的熱能一部分用于加熱游泳池水和生活用水，另一部分用于加熱新風。

　　二、現(xiàn)階段推行優(yōu)化設計運作困難的成因

　　1、政府主管部門對建筑節(jié)能優(yōu)化設計監(jiān)控不力

　　長期以來，主管部門對設計節(jié)能成果缺乏必要的考核與評價，有的僅靠圖紙會審來發(fā)現(xiàn)一些簡單問題，僅僅是一些新材料或空間布置的一些規(guī)定。缺乏對方案的節(jié)能性方面的系統(tǒng)審查要求。建筑節(jié)能設計首先是一個系統(tǒng)設計問題，它絕不是多項節(jié)能技術或者節(jié)能設備的簡單累加，它需要定量化。例如，人們在市場上可以買到節(jié)能空調(diào)、節(jié)能玻璃、節(jié)能熱水器、太陽能熱水器、墻體保溫材料等等，但是這些材料與設備如何使用、使用哪種型號、用量多少、所起到的作用是什么就需要通過量化整合來完成。集思廣益，從多方面影響因素出發(fā)，以最低的投資、最佳的手段完成并達到節(jié)能設計目標。所以建設主管部門監(jiān)管的同時，應增加人員配備和審查力度，對設計節(jié)能成果進行量化全面審查。

　　2、業(yè)主要求優(yōu)化設計的意識不強

　　目前，業(yè)主往往把控制重心放在施工直接投資環(huán)節(jié)上，而對建成后使用運營成本及節(jié)能優(yōu)化設計環(huán)節(jié)重視不夠。其原因：一是對設計對投資影響的重要性認識不夠，只看到搞施工招標，投標價要低于標底價、施工單位要讓利等，殊不知選擇一個優(yōu)秀的設計單位進行設計方案的優(yōu)化會帶來更大的節(jié)約；二是對建筑節(jié)能的認識不到位，沒有一個節(jié)能環(huán)保綠色建筑意識。

　　3、建筑節(jié)能優(yōu)化設計的開展缺乏必要的壓力和動力

　　由于缺少建筑節(jié)能優(yōu)化設計與企業(yè)和公眾的直接經(jīng)濟利益聯(lián)系，使得節(jié)能工作缺少內(nèi)在經(jīng)濟利益推動力，政府部門建筑節(jié)能管理工作還存在體制不順、監(jiān)管體系不健全，造成執(zhí)法不嚴、監(jiān)督不力，國家政策不配套，缺乏激勵機制和工作力度。對一些國有投資建設項目，有關行政審批單位在審核初步方案時，只注重設計的建設規(guī)模和投資限額，對方案的經(jīng)濟合理性和節(jié)能性不做深入研究分析；另外，由于現(xiàn)在的設計收費是按面積或按造價的比例計取，幾乎跟建筑節(jié)能和設計質(zhì)量的優(yōu)劣無關，導致對設計方案不認真進行節(jié)能分析，而是追求高標準，造成能源浪費。相反，設計單位即使花費了較多的人力、物力，優(yōu)化了設計方案，給業(yè)主節(jié)約了投資，也不能得到應有的報酬，有時設計費反而變少了，從而挫傷了優(yōu)化設計的積極性。

　　三、搞好優(yōu)化設計的幾點建議

　　1、主管部門應加強對建筑節(jié)能優(yōu)化設計工作的監(jiān)控

　　為保證建筑節(jié)能優(yōu)化設計工作的進行，開始可由政府主管部門來強制執(zhí)行，通過對設計節(jié)能成果進行全面審查后方可實施。政府主管部門不僅需在技術法規(guī)與標準相結(jié)合方面做出努力，而且還需要政府以技術法規(guī)的形式提出必須嚴格控制的最基本的技術指標、技術要求、功能要求，可以導則、指南、技術標準等標準類技術文件予以體現(xiàn)。利用主管部門的職能，總結(jié)推廣標準規(guī)范、標準設計、公布合理的技術經(jīng)濟指標及考核指標，為優(yōu)化設計的進行提供良好服務。建筑節(jié)能技術新規(guī)范逐步從控制單項建筑維護結(jié)構(gòu)(如外墻、外窗和屋頂)的最低保溫隔熱指標，轉(zhuǎn)化為控制建筑物的實際能耗。新建建筑必須出具建造耗材經(jīng)濟指標、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑熱損失計算結(jié)果，特別是建筑外圍結(jié)構(gòu)熱損失計算結(jié)果。建筑能耗總量（包括供暖、通風和熱水供應）和建造能耗值只有滿足其對應的節(jié)能標準才被允許開工及竣工驗收。在竣工時，建筑開發(fā)商必須出具相關部門的一份“能源消耗證明”，證明清楚地列出了該住宅每年的能耗，及節(jié)能等級。以上措施，必須逐步實施，特別是國有投資項目要先于執(zhí)行。

　　2、以政策扶持拉動建筑節(jié)能優(yōu)化設計

　　國家制定節(jié)能政策，并要求以多樣化的經(jīng)濟激勵等扶持舉措，形成推動建筑節(jié)能的市場機制，推進建筑節(jié)能優(yōu)化設計的推廣。對建造節(jié)能建筑產(chǎn)品的要根據(jù)優(yōu)化設計后節(jié)能程度給予政策和資金支持，減免稅費等優(yōu)惠措施，并可建立評價機制，對因建造節(jié)能建筑而超支部分資金，國家應給予無償免息貸款或獎勵機制，使建筑節(jié)能優(yōu)化設計以行政手段為主轉(zhuǎn)向以經(jīng)濟手段為主。

　　3、開展積極有效的宣傳引導工作

　　建筑節(jié)能政策要取得理想的實施效果，重在宣傳引導。不但政府職能部門對節(jié)能政策的推行不遺余力，而且有關企業(yè)也應加入到宣傳節(jié)能政策的行列。政府職能部門應免費對社會公眾提供節(jié)能政策咨詢、進行節(jié)能知識宣傳和相關培訓，以及進行節(jié)能技術、產(chǎn)品的展示、講解等方面做大量的工作。力爭實現(xiàn)多方參與節(jié)能政策的宣傳引導，大大提高人們的節(jié)能意識和對節(jié)能知識、技術的認知、把握能力，從而使節(jié)能政策得到有力的貫徹實施。