生态优化视角下的零能耗居住建筑优化设计初探

生态优化视角下的零能耗居住建筑优化设计初探

何献华

华蓝设计 (集团 )有限公司 广西 530023

摘要：我国的零能耗建筑设计工作中，生态优化设计的背景和原则不仅是现代建筑设计的要求，也是实现零能耗的一个有效方法。设计人员只有通过综合分析现有的设计和优化经验，并运用适当的专业方法做好数据的计算和分析，才能最终获取具有实践可行性的设计方案。基于此，本文主要分析了生态优化视角下的零能耗居住建筑优化设计。

关键词：生态优化；零能耗；建筑优化设计

引言

建筑设计必须加强节能措施的设计，此举可以缓解我国的能源危机，还可以使建筑企业节约成本，所以在建筑设计中必须加强节能减排的设计措施，要从整体布局和局部的设计入手，进行建筑的节能减排设计。

1零能耗的总体概述

零能耗的概念，具体的来说就是在房屋的建筑中不消耗常规的基础能源，而依靠可再生的自然能源维持房屋的运行和人们的日常生活。其中，太阳能就属于可再生自然资源中比较有代表性的一种类型[1]。如果从宏观的角度上来说，零能耗的概念并不是非常先进且具有新式特点的，欧美国家中有部分国家已经发展并将零能耗建筑进行落实。而在我国，零能耗建筑的起步最早可以追溯到2000 年，这一阶段，科技成为房地产行业发展的方向和主题。可持续发展成为了建筑行业建设和发展的根本性原则，而从技术层面上来说，零能耗建筑效果的实现，主要通过针对建筑技术的开发。这种情况实际上也是我国高能耗建筑开始像零能耗方向发展的一个典型代表。从未来的发展趋势来说，在有限的资源储备和大量的资源消耗背景下，零能耗必然成为建筑行业发展和建设中所追求的一个重要目标。从建筑设计的角度上来说。零能耗建筑主要通过先进的科技手段的运用达到减低能源消耗的目的，一些进口的制冷系统和通风系统目前可进行引进的设备。另外，洁净能源科技项目的研发，也是实现建筑行业零能耗建筑设计和建设的一个有效手段。从有限能源的节约角度分析，零能耗建筑的产生，也是基于石油资源、水资源以及电力资源的供应成本和总储备量不断减少的情况而提出的。

2建筑节能分析

2.1建筑节能的概念

建筑节能是指在保证建筑完成预期功能的前提下降低建筑能耗。建筑在设计、建设、使用、后期维护阶段都需要消耗能源。建筑节能应该包括建筑的全寿命过程的每一个阶段，包括严格按照节能标准进行设计，采用更优化的施工技术和更环保的建筑材料，加强对节能设备的运行管理，保证在满足功能的前提下，减少建筑物的能耗。对于现有的高能耗建筑，采取从点到面的方法加大改造力度，使其符合国家相关的节能减排标准^[1]。

2.2我国建筑能耗现状

我国是一个发展中大国，也是一个建筑大国，每年施工的房屋面积超过了所有发达国家建筑面积的总和，占世界总量的50 %。但是与此匹配的是粗放的施工生产方式，由于建筑材料强度较低，建设相同面积的建筑需要消耗更多的材料。除此之外，建筑施工的需水量给一些水资源较为缺乏的城市造成了很大的负担。新建的房屋中也只有极少部分是节能建筑，高能耗建筑占97 %以上。逐年增长的竣工面积使我国建筑面积的存量不断高速增长，已经超过了400亿m2。这些已有的建筑中，几乎全部都是高耗能建筑，仅有1 %的建筑为节能建筑。现阶段建筑能耗问题十分严重，但是我国的建筑节能技术水平和执行力度却远远达不到现在的建筑节能需求。

2.3降低建筑能耗的重要性

传统的化石能源被不断消耗，能源缺乏所带来的问题也随之暴露出来，资源环境制约已成为人类发展面临的巨大挑战。我国能源问题更是十分严重，化石能源逐渐枯竭，已有的安全低污染的新型能源尚不能满足社会的需求。除了寻找可替代能源，目前最有效的方式就是发展节能经济，倡导绿色节能的环保理念。建筑业是耗能最多的产业，能耗比例达到了国家总能耗的1/3，并且这个比例还在逐年增加。建筑高能耗会给我国社会发展留下巨大隐患，阻碍社会的可持续发展。全面的建筑节能，不仅可以节约成本，缓解能源危机，减少温室气体的排放，还能大力推动建筑工业化的发展，促进节能环保产业的发展^[2]。

3我国住宅建设节能设计的现状

目前在建筑节能方面，虽然国内已经取得了显著性的发展成效，但仍然处于发展阶段，还有很多问题有待解决，需要我国加大对这方面的研究力度，对于当前这些问题加以解决，其中主要体现在以下方面：第一，设计理念作为建筑设计的灵魂，直接影响着最终的设计效果，但从目前住宅设计角度来看，其设计理念较为局限，较为简单、滞后，主要停留在外围护结构保温设计方面；

第二，在实际的设计过程中，设计单位往往侧重于保温材料的效果，并没有给予成本方面足够的重视，缺乏对成本管理。虽然在建筑设计过程中，其设计具有一定的节能效果，但成本造价相对较高，往往超过了预期的成本。具体而言，与国外发达国家相比较，我国节能设计起步较晚，还有很多需要完善和改进的地方，各个方面发展不成熟，例如技术应用、节能产品等尚未得到政府的认可，致使难以取得预期的效果。随着建筑市场竞争日益激烈化，为了取得市场竞争的主动权，各个国家纷纷着手于建筑节能方面的设计，届时将会在某种程度上刺激国内节能产品等快速发展，国家也应提高资金及技术上对建筑节能理论、设施建设、科学研究的支持力度

^[3]。

4 基于零能耗的建筑优化设计技术

目前的零能耗建筑优化设计包括了三个基本层次，这三个层次的划分，是基于热力学层面进行的。即第一层，单纯热力学优化。第二层，热力学融合经济因素优化。第三，热力学、经济成本因素与生态环境因素联合实现优化。从层次的全面性上来讲，可知第三个层次是本文讨论所要达到的根本目标。关于设计优化技术方面，目前可找到的技术突破口为单纯的热力学优化，三者联合的优化设计方案，从技术理论支持的角度上来说，需要依托于热力学能量平衡原理，将低碳和可持续发展作为设计技术确认的原则，以常规的典型建筑空间为基础，通过主动技术、被动技术以及能量排放监测技术的综合运用达到优化设计的目的[4]。另外，还需要综合考虑环境的友好性和经济成本支出的合理性。紧密的将经济成本、能源应用和生态平衡三个方面的因素进行综合考虑，从而建立起一个体系化的技术系统。在具体观察技术实施的效果时，可通过建立模型的方式进行，注意模型本身的综合性。通过针对一个典型例子的多目标优化求解，获取系列数据，最终形成一个有完备数据的数据库。在实际应用中结合不同的零能耗建筑要求调用相关参数，通过结合实际的进一步优化调整，为零能耗优化设计的实践提供支持^[4]。

结束语

随着我国建筑行业的快速发展，其对于能源的需求量逐年增加，加之我国能源较为短缺，这在很大程度上加剧了能源紧张的局势。为了降低能源消耗，提高能源的利用率，我国提出了“节能减排”社会发展建设要求，并且得到了各行各业的关注。尤其建筑行业作为能源高消耗产业，必须严格执行节能减排政策，注重绿色节能设计理念的合理运用，同时尽可能地选用绿色节能技术、节能材料，降低能源方面的消耗，促进建筑行业的绿色发展。

参考文献

[1]张旭.生态理念在建筑设计中的应用分析[J].建材与装饰，2018（1）.

[2]孙少辉.生态建筑学在高层建筑设计中的应用探究[J].建材与装饰，2018（47）.

[3]祝侃，唐觉民，姜楠，等.零碳建筑技术在社区服务中心的应用实践[J].建筑节能，2019，47（9）.

[4]汪铮.基于超低能耗的被动主动式建筑设计探研[J].建设科技，2019（19）：21-27.