建筑節能設計的理念與應用

摘要：市場需求增加伴隨著建筑能耗日益增加，如何降低能耗是實現國民經濟健康發展的難題之一，對國民收入結構的優化產生重大影響。以節能理念貫穿于建筑設計的全過程，可以有效促進科學合理地使用能源，降低我國資源的損耗。在建筑設計的實際操作中，需要綜合考慮諸多環節，將建筑的設計及其施工布局統一于科學發展觀，促進我國建筑業駛入良性發展軌道。

關鍵詞：建筑設計 節能理念 應用 基本條件

當前國民經濟的發展推動了我國各個城市建筑市場需求的增加，建筑業呈現出迅速發展的趨勢，市場需求增加伴隨著建筑能耗日益增加，如何降低能耗是實現國民經濟健康發展的難題之一，對國民收入結構的優化產生重大影響。推動城市建筑業的健康和可持續的發展，需要社會各界牢固樹立節能理念，并且將節能理念貫穿于建筑設計的每一個環節中，以在降低建筑工程能耗方面取得明顯失效。

1 樹立節能理念

據統計，目前我國的建筑能耗在國民經濟總能耗中所占的比重約為28%，并且呈現出穩步增加的趨勢，擴大了國家能源的供需缺口，其中伴隨的低效率地使用能源的做法還給環境帶來了負面影響。建筑設計要體現節能理念，是一種理性選擇，勢在必行。

1.1 滿足居住消費需求

建筑設計與人們對居住環境的要求是密切相關的。在經濟迅速發展的今天，人們對居住環境的消費要求也隨之提高。環保、舒適和潔凈的居住環境，日益受到人們的青睞。因此，改善建筑設計模式，不僅是節能的需要，也是滿足更高建筑消費要求的需要。

1.2 提高建筑效能

優化建筑設計，不僅能降低生產能耗，而且能大幅度減少建筑的自重，提高建筑自身的熱工性能。同時，改善建筑設計中的材料選擇，也能增強建筑門窗等結構的氣密性和水密性，并且多層和復合材料的選用也有利于增強保溫和隔熱的性能。總之，建筑設計的改進，有利于提高建筑效能，提高人們居住的舒適感和幸福感。

1.3 提高能源利用率

地大物博和資源豐富是我國的總量情況，但是受巨大人口數量的影響，我國的人均可以使用的資源數量是比較低的，而且人均儲備資源也處于匱乏的困境中。我國建筑業的迅速發展，進一步增加了能源需求。目前，我國建筑的采暖和空調的能耗問題十分突出。比如，我國建筑的采暖能耗與相似氣候條件下的發達國家相比，存在較大差距：外墻能耗是發達國家的4-5倍；屋頂能耗是發達國家的2.5-5.5倍；外窗能耗是發達國家的1.5-2.2倍；門窗的透氣性是發達國家的3-6倍；總耗能是發達國家的3-4倍。如果不改變高能耗的建筑設計，從現在的情況看，建筑能耗的增長速度就會超出國家能源生產的增長速度的極限。我國國民經濟的發展不可能減少能源需求的絕對總量，所以通過節能的建筑設計、提高能源的利用率，是緩解能源供需缺口增加的緊張局面的可行辦法之一。

2 節能理念的建筑設計應用

節能理念在建筑設計上的應用是多方面的，主要表現在：

2.1 規劃設計

規劃設計是實現建筑節能設計的基礎階段。要從建筑能耗的影響因素和影響程度出發，充分考慮太陽輻射和自然通風等氣候參數對提高建筑效能的積極作用，科學設計建筑的平、立、剖面形式。通過優化建筑設計，建筑物就可以在冬季有效利用太陽能，減少采暖負荷；而在夏季又可以減少太陽輻射并且利用自然通風的辦法起到降溫冷卻的效果，減少空調制冷的能耗。為了達到這一目的，建筑物在規劃設計中還可以優先考慮南北走向或者接近南北走向。

科學進行規劃設計，還需要著力于合理選擇建材、提高土地利用率、優化環境、改善景觀和緩解熱島效應等方面。要改變大量使用水泥化建材的傳統做法。水泥化建材對太陽輻射熱的吸收能力較強，夏季太陽的照射可以使混凝土平臺的溫度高于氣溫的8℃左右。據測算，在夏季的江西贛州，較之于32℃的草坪溫度，其水泥地的溫度竟然可以達到57℃，兩者之間相差25℃。如果建筑物的綠化率為30%以上，就可以實現改善景觀和減少熱島效應的目標。據研究數據顯示，30%以上的綠化覆蓋率可以使綠地起到緩解熱島效應的作用。其中，40%以上的綠化覆蓋率可以減少3/4的熱島面積；60%以上的綠化覆蓋率可以基本控制熱島效應。

2.2 單體設計

進行科學合理的單體設計涉及優化建筑的體形、立面和平面設計等方面。

2.2.1 體形設計

為了體現節能理念在建筑體形設計中的應用，應該選擇合理的建筑體形，盡量減少外界和建筑物之間交換熱量的程度。建筑設計的實踐已經證明，如果其他條件固定不變，那么建筑物的外圍護面積除以其所包圍的體積所得到的體型系數愈高，則單位面積的散熱量也愈高，進而不利于節能理念的實現。所以，建筑體形的設計需要考慮到節能和建筑形式多樣化的協調關系。實際上，在外形簡單的建筑物的內部和外部環境中，由于其具有較小的外殼表面積，因此其所進行的熱量交換活動也較少。有鑒于此，建筑物的體形設計不宜設計復雜的輪廓線，而以突出和完整的風格為宜。

2.2.2 立面設計

節能理念應用于立面設計中，就是要以實用原則為主，使外墻的凹凸面盡量減少，減少建筑物的體形系數，切實降低熱量的散逸度。為此，在日照和采光等需要得到滿足的基礎上，依據建筑物朝向的不同情況確定合理的窗墻之比。出于節能的考慮，應該減少使用落地窗、轉交窗、凸窗和大面積幕墻窗。同時，外墻立面的選材也應該有所講究，宜將淺色飾面外墻作為主要設計思路，以取得反射太陽輻射、降低建筑能耗和提高投資效益等良好效果。

2.2.3 平面設計

節能理念也需要在建筑物的室內空間平面設計中有所體現。為此，居室的平面設計應發揮穿堂風的節能作用，以便在夏季時運用自然通風的降溫作用以降低建筑能耗。同時，還需要根據建筑物的朝向優化其主要居室的平面設計，滿足采光和冬季自然取暖的需要。

隨著節能理念的普及和技術的進一步發展，筆者相信太陽能建筑將會有大幅度地推廣。我國的太陽能資源比較豐富，全國有2/3 以上的國土面積年日照時數超過2200h。根據我國規劃，在總能源的供給結構中，生態驅動和正常發展的兩種模式所提供的太陽能利用率分別占到10%和4.7%。太陽能建筑的推行，必將促使室內平面設計產生明顯的改進。

2.2.4 屋頂設計

屋頂是建筑物與外界相接觸的重要構成部分，因此屋頂設計的優劣也關系到建筑物的節能效果。優化屋頂設計應從三個方面著手：一是優先考慮坡式屋頂的設計，既可以減少建筑物在風中所承受的阻力，也可以部分地解決自然降雨所帶來的排水不暢的問題。二是加強屋頂的保溫功能。三是建置一些自然設施于屋頂之上，如在屋頂上種植植被和添置蓄水池等，以起到保溫和隔熱的功能。

2.3 外部環境設計

建筑外部環境的設計如何，會直接對建筑的微氣候特征產生較大影響，進而影響到建筑的能耗水平。良好的外部環境設計主要包括兩個方面：一是在建筑物的周圍營造植物綠化帶，既可以擋住風沙和凈化空氣，又可以降低噪音的分貝水平，也可以遮擋一部分照射在建筑物上的陽光。二是營造人工環境，比如構建湖體或者水池等，通過水體來調節建筑物的溫度，并且湖體或者水池等設施還可以起到雨水收集和減少風沙侵害等作用。

3 節能建筑設計的基本條件

節能理念要真正貫穿于建筑設計的全過程，具備基本的條件是不可或缺的。

3.1 體現”以人為本”的原則

在設計建筑時，應結合地區自然條件和其他實際情況，充分考慮建筑體系與氣候條件的相互關系以及業主的實際需要，設計出合理的方案，對于疑難方案，還可以采取工程試點的辦法以確保實用可靠，為建筑物的實際施工奠定良好的前提。

3.2 采用節能技術

采用節能技術是做好建筑節能設計的基礎條件之一。但是，節能技術的使用應與當地經濟和社會發展的實際情況結合起來，采取循序漸進的步驟。或者，在建筑設計中綜合使用各種節能技術。比如，建筑施工初期可以采取封閉式門窗的技術，爾后再裝設控溫閥，建筑即將完工時再安裝一些綜合性的節能設備。采取漸進式和綜合式的節能技術，是體現節能理念、優化建筑設計的有效途徑。

4 結語

以節能理念貫穿于建筑設計的全過程，可以有效促進科學合理地使用能源，降低我國資源的損耗。在建筑設計的實際操作中，需要綜合考慮諸多環節，將建筑的設計及其施工布局統一于科學發展中觀，促進我國建筑業駛入良性發展軌道。