基于可持续发展视角分析城市建筑节能减排设计

基于可持续发展视角分析城市建筑节能减排设计

张莉

奥福科技有限公司上海分公司 210201

摘要：在社会经济发展与城市化进程推进的带动之下，建筑行业正处于良好的发展态势之中，城市建筑的数量与规模都在持续提升。与此同时，城市建筑工程也暴露出了能源浪费与环境污染问题，对生态环境造成了负面影响，因此节能减排逐渐受到建筑行业的关注，是实现行业可持续发展的重要途径。本文首先阐述在可持续发展视角下城市建筑节能减排的价值，然后总结城市建筑节能减排设计的基本原则，最后从实践角度出发，分析可持续发展视角下城市建筑节能减排设计的要点。

关键词：可持续发展；城市建筑；节能减排

0引言：随着可持续发展战略的落实，我国对生态环境越发重视，节能减排已经成为社会各领域的共识，建筑行业也不例外。对城市建筑进行节能减排设计不仅能够提升建筑质量，节约后续运营成本，而且能够降低对生态环境的负面影响，实现经济效益、社会效益与生态效益的统一。但目前我国城市建筑节能减排设计中还存在设计片面、结构单一、功能实现与实际施工相冲突的问题，节能减排效果的发挥受到阻碍。因此，如何把握城市建筑节能减排设计要点，满足国家可持续发展战略要求是设计人员必须思考的问题，有着重要的现实意义。

1可持续发展视角下城市建筑节能减排设计的价值

1.1降低能源消耗

能源在国家发展与人民生活水平提升方面的重要性不言而喻，我国自然资源的总量虽然相对丰富，但是能源的消耗量也在逐年提升，因此能源短缺的问题也越发突出。建筑行业作为能源消耗量大的行业，能源的浪费也是长期存在的问题，问题的解决需要从建筑工程的各个方面入手，不仅是施工环节与后续运营，城市建筑的设计同样需要进行配合，从根源上实现建筑的节能减排。城市建筑的节能减排设计一方面能提升建筑设计与环境以及施工的契合度与适配性，另一方面也能带动建筑行业的设计理念更新，将节能减排的理念融入其中，加强节能技术的应用。比如，节能减排设计的落实推动了城市建筑对太阳能、地热能之类清洁能源的利用，通过清洁能源转化或产生的电能与热能部分取代燃料燃烧的需求，以此降低城市建筑运行对能源的需求。

1.2减少环境污染

客观上来说，过去建筑行业广泛应用的技术与设备缺失造成了严重的能源浪费与环境污染问题。比如高能耗、使用寿命低，能量利用效率低的白炽灯泡曾经是建筑行业使用的主流光源，而以氟利昂为制冷剂的空调设备也曾经广泛应用。但是随着科学技术的更新迭代，其市场地位已经被LED灯与无氟空调所取代。而城市建筑的节能减排设计再次推动了建筑技术与设备的更新，将智能控制技术与清洁能源引入了建筑设计，起到减少环境污染的作用。

1.3推动行业发展

随着社会的发展以及群众观念的变化，生态环境得到了社会的广泛关注，可持续发展理念在各个行业的影响力也在逐步加深[1]。可持续发展理念下城市建筑的节能减排设计能够从电气、照明、给排水、通风等多个角度提升建筑设计的合理性与契合度，为用户营造良好的环境。比如，现阶段光导管照明系统就在城市建筑设计中广泛应用，通过对自然光的收集与再分配提升室内的光照条件，同时降低能源消耗。不仅如此，对于建筑企业来说，城市建筑的节能减排设计能够提升建筑质量，提高建筑的使用寿命，实现建筑在功能与生态上的协调统一，同时为企业带来更好的经济效益。

2可持续发展视角下城市建筑节能减排设计原则

2.1科学合理原则

可持续发展视角下城市建筑的节能减排设计必须遵循科学合理的基本原则。作为建筑工程施工的重要指导，设计人员在进行城市建筑设计时必须保证建筑的稳定性与用户的安全性，在此基础上引入节能减排技术与材料，实现建筑设计与可持续发展理念的结合。另外，城市建筑设计还要保证与环境以及施工条件的契合度，确保设计中的功能能够在现实中实现，避免在施工过程中频繁出现设计变动，反而导致成本的增长与资源的浪费。

2.2以人为本原则

设计人员在进行城市建筑的节能减排设计时，一定要明确自身设计的最终目的与核心受众，一切建筑功能的发挥都需要以人为基础，因此在设计时也必须遵循以人为本的基本原则。这也就意味着设计时在进行节能减排设计时，不能单纯从节能减排的目的出发，还要考虑到用户在建筑中的体验，避免出现本末倒置的行为。可持续发展理念中同样蕴含着人本思想[2]，城市建筑的节能减排设计也需要以满足用户需求以及建筑基本功能为前提，在设计层面实现节能减排的目标。

2.3可持续发展原则

可持续发展理念下城市建筑的节能减排设计必然要遵循可持续发展的基本原则，现阶段可持续发展已经深入到了各个行业，为其提供发展方向的指引。城市建筑的设计关系到群众的工作与生活，因此设计人员在进行节能减排设计时也必须兼顾建筑的适用性以及生态性，考虑建筑对生态环境的影响，不仅要思考如何满足用户的个性化需求，也要实现多层面的可持续发展。

3可持续发展视角下城市建筑节能减排设计要点

3.1应用清洁能源

可持续发展视角之下，城市建筑设计想要达成节能减排的目标，在设计时就要从能源的根本角度考虑，加强对清洁能源的应用，利用可再生的清洁能源取代本质上不可再生、对生态环境造成负面影响的能源。因此设计人员应当从设计角度保证清洁能源在城市中的应用效率与效果，以此充分发挥其在节能减排方面的作用。

3.1.1太阳能

太阳能是当下应用范围最广，技术水平最高的可再生自然资源，有着获取难度低、应用效果好、无污染的优势。在当下的城市建筑设计中，已经有相当数量的建筑应用太阳能部分取代电能，减少发电过程中煤炭燃烧产生的温室气体，实现节能减排的目标。比如，可以将新型的太阳能电池板设计在建筑的楼顶区域，利用采光优势将光能转化为电能并储存在电池板中，用于为建筑提供电力，可以用于照明设备、热水器等非全天运转、非持续供电的设备，减少电能的消耗量。

3.1.2地热能

相较于太阳能，地热能是新开发的清洁能源，是存在于地壳内部的天然热能，有着分布广泛，存量丰富，开发成本低的优势。设计人员可以将地热能应用到建筑采暖工程的设计中，用以取代传统由煤炭能源转化而来的热能，减少建筑的气体排放。同时，地热能的应用也更加便捷，可以将热能直接导入到建筑供暖体系中，因此设计人员应当结合建筑所在地区的实际情况设计地热能基础设施，降低地热能的损耗，提升其利用效率。

3.2照明设计

电气设计是城市建筑节能减排设计之中的重要内容，并且直接影响到节能减排效果的最终呈现，因此设计人员必须关注电气设计这一要点。而在电气设计之中，照明设计又是效果呈现最直观，与建筑的功能实现与用户的体验关系密切的环节。因此设计人员要在照明设计中采取有效的节能措施，主要从光源选择与照明控制两方面入手。

3.2.1采用高效光源

光源选择需要考虑建筑布局、功能需求、自然采光等多方面的因素，区分不同区域的照度，确定光源的种类与数量。光源的选择需要以对自然光的充分运用为前提，条件允许的情况下必须优先考虑自然光，同时采用高效光源作为自然光的补充。一般来说，在可持续发展视角下，室内光源的选择需要考虑成本、使用寿命、能耗与稳定性等条件，通常选用成本低，寿命长，发光效率高，能耗低，照度稳定的LED灯。

而在自然光条件差的区域、无法获取自然采光的地下建筑以及对电气安全要求高的特殊建筑设计过程中，设计人员还可以采用光导管照明系统（结构如图1）。光导管照明系统主要由采光罩、导光管与漫射器三部分组成[3]。采光罩一般位于建筑的外立面或地面，采集自然光线并将其集中到导光管，导光管起到传递光线与减少损耗的作用，最后由漫射器将自然光线均匀分布在建筑内部。光导管照明系统的优势在于照明效果自然，能源利用效率高，同时以管道取代供电线路，因此不仅适用于采光条件不佳的大纵深建筑，还因为其安全性与节能性用于工业生产建筑的日间照明。

图 1 光导管照明系统

3.2.2优化照明控制方式

照明控制方式则需要根据不同区域的功能与实际需求作出针对性优化，才能进一步发挥高效灯具的节能优势，实现城市建筑设计的节能减排。比如，在走廊、大厅、楼梯等场所，可以选择分区与感应相结合的照明控制方式，提升照明控制的灵活性，尽可能地在不影响建筑功能与用户体验的前提下节约能耗。而如果是大型公共建筑，则应当根据实际的功能需求，在集中控制的基础上细化分组分区控制。

另外，设计人员还可以加强智能照明控制系统的应用，对照明设备进行智能化的管理与控制。该系统不仅可以实时监测照明系统的运行状态，而且还能起到调节照明系统电路负荷的作用，避免产生额外的功率损耗，提升照明系统的运行效率，延长其使用寿命，起到良好的节能效果。

3.3给排水设计

3.3.1合理设计给水

水资源对工业生产与群众生活来说都有着重要的价值，但我国目前正面临着水资源短缺的问题，因此给排水设计同样是城市建筑节能减排设计中的要点，要在实现节约用水的同时提升水资源的利用效率。

首先，设计人员要关注城市建筑的水压设计。水压是城市建筑给排水系统设计质量的重要影响因素，设计人员在确定给排水系统水压相关参数时，需要对建筑周边环境进行实地考察，并围绕建筑的施工特征与功能完成数值计算与设置，避免出现水压过大导致管道破裂，或水压过小导致需要利用设备进行二次加压。其次，设计人员需要选择合适的供水设备。一般来说，城市建筑的供水系统采用水泵作为动力来源，但水泵的运转会消耗大量的电能，不符合节能减排的要求，因此设计人员在选择供水设备时需要结合供水方案的需求与具体水压参数，同时考虑给水高峰期与低谷期的运行情况与水压落差[4]。

3.3.2采用节水器具

为提高城市建筑的水资源利用率，减少水资源浪费，设计人员在设计建筑给排水系统时还应当采用节水器具。第一，设计人员可以将部分水龙头替换为节水水龙头。目前我国城市建筑中广泛使用的仍然是普通水龙头，成本低但是不具备压力调节与节水功能，水压较大时水资源的浪费现象尤其严重，同时内部的密封胶圈会随着使用自然老化，导致漏水。节水水龙头能够通过手动调节与自动控制两种方式调节出水量，且在供电异常的条件能够自行断水，材质方面也多为抗锈蚀的不锈钢与铜合金，使用寿命更长，更加安全。

3.4通风设计

建筑的通风设计与建筑的室内舒适度以及用户的使用体验直接挂钩，因此设计人员在对城市建筑进行节能减排设计时也需要构建建筑通风节能系统，遮阳设计与通风设计正是系统构建的两大方向。

3.4.1遮阳设计

遮阳设计是城市建筑设计中不可缺少的部分，在保障室内采光效率的前提下对过度的光照进行遮挡，并进行灵活调整，创造舒适的室内环境。遮阳设计同样是通风节能系统的重要组成部分，二者之间是相互促进的互补关系。因此这样设计应当与通风设计相结合，结合所在区域的日照条件与建筑的朝向及内部布局进行遮阳设计。比如，南北朝向的建筑就可以采用水平遮阳的方法，如果是西南朝向的建筑，自然光照射的角度为侧向照射，就可以采用垂直遮阳，合理调节室温，与通风设计形成良好配合，达成节能减排的目的。

3.4.2通风设计

建筑的通风设计需要考虑诸多外部因素，城市建筑的朝向，周边建筑物的排列方式与间距，建筑本身的高度以及与周边建筑的高度差等都会对通风设计造成影响。因此设计人员需要综合考量工程实际情况，争取实现由建筑底部向高层的气流，提升建筑的整体通风性。同时，设计人员还需要对自然风的分布进行引导，避免垂直设计自然风，导致建筑保暖性能的降低。另外，由于城市建筑中的人员较为密集，自然通风很可能难以满足通风需求，就需要引入机械通风。

结论：综上所述，在可持续发展的视角下，城市建筑采用节能减排设计能够切实降低能源消耗，减少环境污染，推动行业发展。想要充分发挥节能减排设计的优势，城市建筑设计应当遵循科学合理、以人为本与可持续发展的基本原则，同时关注清洁能源应用，照明设计中的高效光源选择与照明控制方式优化，给排水设计中的给水设计与节水器具选择，以及遮阳设计与通风设计的优化等要点。

参考文献：

[1]阿孜古丽·阿布都,卡米力江·斯拉木. 建筑暖通空调工程的节能减排设计分析[J]. 居舍,2022,(17):84-87.

[2]梁霞. 建筑给排水设计中节能减排设计浅析[J]. 建材发展导向,2022,20(20):193-195.

[3]鲁意,赵建立,唐海燕,胡佳琪. 我国建筑节能减排的难点及应对措施探讨[J]. 资源节约与环保,2022,(11):1-4.

[4]黄娇. 节能减排背景下建筑通风节能的设计措施[J]. 居业,2022,(11):142-144.