當(dāng)代居住建筑的節(jié)能控制方法分析

1、    當(dāng)代居住建筑的節(jié)能控制方法分析    黃佩斯摘要：居住建筑的節(jié)能控制方法是將控制論方法引入居住建筑節(jié)能設(shè)計所產(chǎn)生的一種節(jié)能方法，要求在空間維度和時間緯度兩個層面上對節(jié)能進(jìn)行系統(tǒng)控制。居住建筑節(jié)能控制方法是一個方法體系，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該盡快得到推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：居住建筑；節(jié)能技術(shù)；控制方法0前言近幾年來，許多國家都出現(xiàn)了能源危機(jī)，我國的能源短缺問題日益嚴(yán)重，然而建筑節(jié)能是建筑設(shè)計實(shí)踐中貫徹可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，建筑節(jié)能設(shè)計及研究已成為目前關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，我國的建筑節(jié)能設(shè)計絕大部分停留在對體形系數(shù)的控制、外墻保溫材料種類及厚度的確定、窗墻

2、比的控制上，僅憑這三點(diǎn)來概括建筑節(jié)能設(shè)計是不充分的、片面的。建筑作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，社會、環(huán)境、人等因素都是動態(tài)的變量，每一個變量的變化都會影響系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)部各要素間的關(guān)系，因此一些學(xué)者嘗試將研究一般動態(tài)系統(tǒng)的控制學(xué)引入建筑節(jié)能的研究中，提出建筑節(jié)能動態(tài)化控制的思路。本文以居住建筑為切入點(diǎn)探討建筑節(jié)能的控制方法。1 居住建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀近年來，國內(nèi)建筑及房地產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，大量的建筑竣工并投入使用。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國當(dāng)前房屋總量及房屋在建規(guī)模已是世界第一，目前全國房屋總量已有400 多億平方米，房屋在建規(guī)模也超過所有國家。然而，現(xiàn)有房屋總量中，真正意義上的節(jié)能建筑還不到1%。更為嚴(yán)峻的是

3、，近幾年全國城鎮(zhèn)新建建筑中，能夠達(dá)到節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)的仍然較低。而在廣大農(nóng)村，能夠達(dá)到節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)的房屋就更是鳳毛麟角，少之又少。伴隨著建筑與房產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，建筑節(jié)能設(shè)計及相關(guān)產(chǎn)業(yè)也得到飛速發(fā)展。目前，人們對建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、新節(jié)能材料的開發(fā)應(yīng)用等方面都比較重視，也取得了豐碩的成果。但建筑本身的復(fù)雜性決定了建筑節(jié)能設(shè)計在執(zhí)行中出現(xiàn)了很多問題。現(xiàn)在的建筑節(jié)能設(shè)計在實(shí)際操作中，一般是建筑設(shè)計完成后進(jìn)行節(jié)能計算，選擇適當(dāng)?shù)谋夭牧霞耙?guī)格以確保其符合相關(guān)的規(guī)范。這樣的節(jié)能設(shè)計針對建筑這個復(fù)雜的系統(tǒng)而言是片面的、僵化的。隨著建筑節(jié)能設(shè)計研究的不斷深化，一些學(xué)者意識到“環(huán)境”因素、“人”因素的變化對于建筑

4、的影響是深遠(yuǎn)的，忽視這些動態(tài)變化的因素而簡單地將建筑節(jié)能設(shè)計歸于幾個條款、幾個公式是不夠的。因此，今天更多的學(xué)者試圖尋找到一種方法能夠從宏觀的、整體的高度全面地把握建筑節(jié)能設(shè)計。2 居住建筑節(jié)能控制方法建筑是個復(fù)雜的系統(tǒng)。正如吳良鏞先生在人居環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論一書中提出的：“人類聚居是一個綜合體，與之相關(guān)的學(xué)科可歸納為五個基本方面：經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會科學(xué)、政治行政學(xué)、技術(shù)學(xué)科和文化學(xué)科?！睆慕ㄖ?jié)能的角度來講，建筑包括了環(huán)境、建筑、人三個主要組成元素，他們相互作用，形成了建筑系統(tǒng)的內(nèi)部主要組織形式。建筑節(jié)能控制方法正是基于這一思想提出的。建筑學(xué)中控制的含義是“在整個建筑系統(tǒng)中，從環(huán)境因素或人因素的變化出發(fā)

5、，考察對建筑因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，并使建筑系統(tǒng)表現(xiàn)出來的整體功能滿足人的要求”。這里的控制包含兩個層面的含義：空間維度方面：面對不同地域自然環(huán)境的差異性，應(yīng)采取不同的控制策略。比如炎熱氣候地區(qū)與寒冷氣候地區(qū)對建筑的材料、形式等的要求就不一樣。同樣山地與水邊的環(huán)境是完全不同的，對建筑的要求也是不同的，因而要針對不同的空間地點(diǎn)，建筑系統(tǒng)要采用不同的控制手段和方法。時間維度方面：在同一場所，環(huán)境也不是固定不變的，自然環(huán)境還存在周期性的變化和其他的隨機(jī)性的動態(tài)變化，因而建筑也必須是動態(tài)變化的，同時具有應(yīng)對環(huán)境在時間維度上變化的控制能力。建筑這種時間維度上的控制，造成了建筑系統(tǒng)不同時間的

6、差異。建筑系統(tǒng)的復(fù)雜性和其內(nèi)部各要素間的關(guān)聯(lián)性決定了建筑節(jié)能控制方法著重從整體、動態(tài)、聯(lián)系、定性和定量相結(jié)合的觀點(diǎn)去研究建筑的節(jié)能及其可持續(xù)性。因此，建筑節(jié)能控制方法與傳統(tǒng)建筑學(xué)的研究方法間有較大的差別。正是建筑節(jié)能控制方法以及控制學(xué)的這些特點(diǎn)，為建筑節(jié)能乃至可持續(xù)建筑的研究提供了新的思路。即在建筑節(jié)能的設(shè)計及研究中，其目的不僅僅只是降低建筑的能耗，更應(yīng)該建立一種可持續(xù)的整體思想觀。3 居住建筑節(jié)能控制方法的運(yùn)用與推廣是一個系統(tǒng)工程居住建筑節(jié)能控制方法是一種控制論的方法，是一個方法體系，因而其運(yùn)用與推廣就必然是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在運(yùn)用與推廣居住建筑節(jié)能方法中，應(yīng)注意以下幾方面的問題。3.1

7、重視節(jié)能控制的整體性整體相關(guān)性是任何一個系統(tǒng)都具有的基本特征。建筑與環(huán)境是存在著復(fù)雜聯(lián)系的系統(tǒng)，研究居住建筑的節(jié)能就應(yīng)從整體的角度出發(fā)，著眼于建筑與環(huán)境之間的相互聯(lián)系和相互作用，解決好各種節(jié)能要素之間的集合，并以此作為一種解決建筑節(jié)能問題的思維原則。隨著人類社會發(fā)展，經(jīng)過漫長的歲月，建筑從單一的“庇護(hù)”功能拓展到包括生產(chǎn)、居住、交往等具有多種基本功能的場所，建筑的形式也日益多樣。但無論建筑系統(tǒng)的功能如何，它都具有輸入和消耗環(huán)境資源(土地、能源、材料等)和輸出廢物(如廢水、廢氣、廢渣等)兩種基本行為，從而使其與環(huán)境之間發(fā)生千絲萬縷的聯(lián)系。任何建筑系統(tǒng)都與其環(huán)境系統(tǒng)相互影響、相互制約、相互作用。因

8、此在建筑節(jié)能的研究中，建筑設(shè)計不只是降低建筑的能耗，應(yīng)該建立一種可持續(xù)的整體思想觀。不能再僅局限于建筑自身的發(fā)展，而應(yīng)在發(fā)展與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)的良性循環(huán)為基本原則，在環(huán)境允許的負(fù)荷范圍內(nèi)，綜合考慮建筑決策、設(shè)計、施工、使用、管理的全過程，并在一定區(qū)域范圍內(nèi)，結(jié)合環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展?fàn)顩r。3.2 努力解決好節(jié)能控制的動態(tài)開放要求系統(tǒng)的動態(tài)開放性是一個系統(tǒng)獲得活力與發(fā)展的必要條件。任何一個要素在系統(tǒng)中的存在及有效運(yùn)行都與其他要素相關(guān)。在建筑的設(shè)計和使用的過程中，對建筑的某些要素進(jìn)行改變和調(diào)控的時候，必須注意考察與之相關(guān)要素的影響，使這些相關(guān)要素相應(yīng)的變化有利于系統(tǒng)的整體效益，要

9、使整個系統(tǒng)建筑中各要素之間相互匹配，從而增強(qiáng)協(xié)同效應(yīng)以提高系統(tǒng)的整體功能。系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間的相關(guān)性不是靜態(tài)的，而是動態(tài)的。要素之間的相關(guān)作用是隨時間變化的，系統(tǒng)整體性質(zhì)和狀態(tài)也是不斷發(fā)展變化的。所以必須把環(huán)境、建筑和人組成的建筑系統(tǒng)視為動態(tài)系統(tǒng)，在動態(tài)中認(rèn)識和把握系統(tǒng)的整體性，在動態(tài)中協(xié)調(diào)部分與部分，部分與整體的關(guān)系。建筑節(jié)能控制方法的根本就是，把握建筑系統(tǒng)中的環(huán)境、建筑和人等要素的動態(tài)變化情況，從而以最少的能耗進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)和控制，以使建筑滿足其功能要求，同時實(shí)現(xiàn)整個建筑系統(tǒng)的節(jié)能和高效。必須注意解決好居住建筑與其環(huán)境之間的開放關(guān)系。任何系統(tǒng)的整體功能，都存在于系統(tǒng)與環(huán)境的相關(guān)性之中。因而

10、，為了建筑和人類自身必須要與環(huán)境保持一個和諧平衡的輸入、輸出關(guān)系，在環(huán)境的可承受范圍之內(nèi)進(jìn)行建設(shè)，在建筑和環(huán)境的相互聯(lián)系和相互作用中改善建筑。環(huán)境與建筑是共生共存的，建筑節(jié)能研究的根本就是研究建筑與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。3.3 努力處理好節(jié)能控制的層次等級性要求系統(tǒng)的層次等級性，屬于系統(tǒng)組織理論。在建筑節(jié)能控制方法中，把系統(tǒng)層次等級性原理引入到建筑節(jié)能的研究、設(shè)計和建設(shè)中，為實(shí)際的工作提供有效的指導(dǎo)。盡管現(xiàn)在對整個建筑體系的研究方法和手段有了很大的提高，但相對于復(fù)雜的建筑系統(tǒng)來說研究者和設(shè)計者能力還是不夠的。對于復(fù)雜的建筑系統(tǒng)，合理的劃分研究層次，建立等級結(jié)構(gòu)，可以緩解建筑系統(tǒng)的復(fù)雜性和研究手段局

11、限性之間內(nèi)的矛盾。研究者可以針對建筑系統(tǒng)中的某一層次中的因素進(jìn)行研究，從而大大減少了研究所涉及的因素。建筑系統(tǒng)屬于人居環(huán)境的第一個層次小規(guī)模的人類聚居，包括了六個層次：人、房間、住所、住宅組團(tuán)、小型鄰里和鄰里。當(dāng)然還可以進(jìn)行其他的建筑層次與等級劃分。4結(jié)語建筑節(jié)能控制方法中的層次等級性原理，可以指導(dǎo)人們科學(xué)分解目標(biāo)，對整個建筑系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的評價。現(xiàn)在我們常常需要對一個建筑是否節(jié)能、綠色進(jìn)行評價，不能盲目地、主觀地去下定論。根據(jù)層次等級性原理，我們可以把建筑按照不同層次進(jìn)行分解，把總的評價指標(biāo)分解成不同層次、不同因素的分項指標(biāo)。分項指標(biāo)要反映該分項對整體性能指標(biāo)的相關(guān)性，總的評價指標(biāo)要包含每個分項指標(biāo)，從而形成前后銜接、上下貫通的建筑評價體系。這樣建立起來的評價體系，在組織上，使整體的評價目標(biāo)由上而下層層具體，由下而上層層保證;在內(nèi)容上，既能明確本層次上的基本目標(biāo)，又能反映本層次與總的目標(biāo)之間的聯(lián)系，便于處理局部與總體的矛盾。因此，居住建筑的節(jié)能評價應(yīng)從城市區(qū)位、