節能設計在民用建筑設計中的有效應用

摘 要：近年來，我國居民對居住環境提出了越來越高的要求。因此，應在民用建筑中進行節能設計，以提高民用建筑的能效。基于此，探究節能設計的應用現狀、意義以及應用原則，分析影響節能設計的因素以及節能設計在實際應用中的問題，提出節能設計在民用建筑設計中的應用策略。

關鍵詞：節能設計；民用建筑設計；能源消耗

中圖分類號：TU201.5 " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2022）10-0089-03

1 節能設計發展現狀

目前，我國大力宣傳綠色、環保、耗能少的可持續發展理念，這使得節能設計進入了廣大設計人員的視線中。節能設計在我國起步較晚，導致部分民用建筑的節能效率較低。如果我國的節能設計水平得到提升，民用建筑的耗能將減少，有利于改善民用建筑的周邊環境、緩解我國的能源壓力。

2 節能設計的優勢

2.1 改善周邊環境

設計人員在民用建筑設計中應用節能設計時，會更為關注建筑和周邊環境的融合程度，盡力讓建筑和周邊環境形成一個整體，有助于降低建筑對周邊環境的負面影響，可提升建筑的綜合效益。建筑的通風方式、采光方式等都會影響周邊環境，因此，應用節能設計理念的設計人員應盡量使用自然通風、自然采光等方式，將其他通風方式和采光方式的負面影響降至最低。

2.2 節約資源

節能設計的基本目標是減少建筑消耗的資源和能源，促使建筑業可持續發展，提高保護環境的效率。在設計民用建筑的過程中，設計人員需堅持節能設計理念，采用各種手段降低建筑對不可再生能源和資源的消耗，通過增加可再生能源的使用比例、設置生活污水回收設施，以減少不可再生能源的消耗、提高資源利用率。

3 節能設計的應用原則

3.1 因地制宜

在民用建筑的設計過程中應用節能設計時，設計人員應堅持因地制宜的原則，根據民用建筑本身的情況以及周邊環境采取合適的節能措施。同傳統設計比較，落實節能設計有可能耗費更多資金，因此為避免施工單位以及業主排斥，設計人員應采取最適合民用建筑的節能方式，以減少落實節能設計所耗費的成本，并使得民用建筑的節能效率達到較高水平。

3.2 科學選擇建筑所在地

民用建筑的節能效率與建筑地址存在一定關系。如果建筑處于迎風處，在夏季較為涼爽，則可減少建筑內居民對空調的使用，進而減少居民對電力的使用，有利于減緩當地的能源壓力。此外，舒適的周邊環境可讓居民保持心情愉悅，有利于居民的身心健康。

3.3 選擇合適的材料

民用建筑的節能效果同材料存在較大關系，某些建筑材料具有較強的保溫性能，如果在建設中大量使用，就可以增強建筑整體的保溫性能，避免居民在冬季開啟保暖設備，有效減少居民在保暖方面的能源消耗。民用建筑設計人員選擇材料時，需注意節能材料是否同時具有高效性、節能性、經濟性以及材料本身的質量。某些材料雖然具備一定的經濟性，但是質量無法達到業主、施工單位及國家相關部門的要求，不屬于合格的建筑材料。一些材料盡管具有出色的節能性，大量使用可使節能效率達到極高水平，但是經濟性不佳，令施工單位的成本大幅度上升，迫使施工單位壓縮其他方面的資金以購買節能材料。因此，設計人員不可只考慮節能材料的某一性質，而是要結合施工單位的資金和成本要求以及國家相關部門的規定等選擇材料。

3.4 堅持本土化設計

本土化設計指的是在設計時考慮建筑所在城市的建設習慣和生活方式，在建筑中融入當地建筑的特點，滿足當地居民的生活需要。一些設計人員未堅持本土化設計，導致建筑無法滿足居民的生活需求，引發居民的不滿，無法獲得居民的認同。此外，設計人員需迎合當地居民的審美需要，增加建筑的美感。

4 影響節能設計的因素

影響節能設計的主要因素有可再生能源的利用技術、資源的利用效率、設計人員的能力以及節能設計的成本。

在政府的大力支持下，我國的可再生能源利用技術發展極快，目前我國的多個省區都已經建設了大量的風力發電站、太陽能發電站以及水力發電站，我國的可再生能源利用技術處于較高水平。

在資源的利用效率方面，我國雖已發展了多項技術，但是某些技術并未得到充分應用，導致某些可回收資源的利用效率相對較低。如果設計人員在民用建筑設計中加入可回收資源利用技術，必定可提高建筑對資源的利用率。

在設計人員的能力方面，因我國的節能設計起步時間晚，發展時間相對短暫，許多民用建筑的設計人員都未曾接受關于節能設計的培訓，某些設計人員甚至不了解節能設計的理念，對這一理念產生輕視，認為這一理念對于建筑業未來的發展沒有影響。在節能設計的成本方面，進行節能設計需要耗費民用建筑設計人員的大量精力，一些設計單位更傾向于讓設計人員完成多項工作，而不是將精力耗費在某一項工作上。此外，某些施工單位的資金條件有限，落實節能設計有可能加重其經濟負擔。

所以，我國的節能設計水平有待進一步提高。

5 節能設計應用中存在的問題

5.1 能源消耗較大

在我國經濟發展水平快速提高的大背景下，我國部分居民的經濟條件也步入了快速上升的狀態。在經濟條件上升后，居民就開始提高對建筑質量和性能的要求。為滿足這一部分居民對于建筑的要求，設計單位以及施工單位在設計和建設的過程中耗費了大量能源。我國面臨的能源壓力較大，有時候會發生能源短缺的情況，導致工廠停止生產、居民無法正常生活，因此，需使用有效舉措減少能源在設計和建設中的消耗。

5.2 節能方式落后

某些設計單位和施工單位意識到應用節能舉措的重要性，在民用建筑設計中添加了節能設計并落實。但由于我國節能設計起步晚，節能設計水平較低，節能舉措的應用水平不高，某些設計人員的節能設計在理論上可行，施工單位經過實踐后才發現不具備可行性，或者可行性較低、節能效果不佳。此外，某些設計人員未意識到可以在某些方面采取節能舉措。以供暖方面為例，部分北方民用建筑采用煤炭進行供暖，在煤炭尚未燃燒完全時就被丟棄，導致煤炭資源被浪費。煤炭屬于不可再生資源，如果浪費率過高，不利于我國的長遠發展。為提高煤炭的利用率，設計人員應添加某些使煤炭充分燃燒的設備，或者采取某些讓煤炭得到充分利用的舉措，最大程度減少民用建筑中的煤炭資源浪費。

6 節能設計在民用建筑設計中的應用策略

6.1 改進建筑物的布局設計

當前我國的人口已超過14億人，多數人口聚集在東部地區和中部地區，我國東部城市和中部城市的土地資源極為緊張。改進建筑的布局設計，不僅是為了節省建筑本身所消耗的能源，還是為了提升土地資源的利用率。想要節約土地資源，應縮小民用建筑之間的距離，并且增加民用建筑的高度，使得一棟民用建筑能夠容納更多居民。但民用建筑之間的距離過小，不利于建筑物的自然通風、自然采光等。民用建筑的設計人員應在節約土地資源和確保自然風、自然光之間取得平衡，不偏向某一方面。

設計人員為建筑物選擇建設區域時，不應選擇人口密度過高、高層建筑物過于集中的區域，而應選擇人口密度適中、高層建筑物尚不密集、光照和自然風充足的區域，只有在滿足這3個條件的區域進行建設，才可確保民用建筑獲得足夠的自然光以及自然風，讓設計人員得以利用自然光、自然風設計節能措施[1]。當自然風、自然光得以充分利用時，建筑物內的居民會主動降低電燈、電扇、空調等電器的使用率，進而減少了建筑物的電力消耗。

進行布局設計前，設計人員應對當地氣候進行了解，并根據建設現場的各項參數進行計算，再確定建筑物的布局，保證多棟建筑物都可得到足夠的光照以及空氣流動。某些設計人員輕視了高層建筑物對于光照的影響，將高層建筑物布置在中層建筑物和低層建筑物的前方，使得中層建筑物和底層建筑物的光照減少[2]。為避免高層建筑物對其他建筑物造成過多影響，應將高層建筑物布置在中層建筑物和低層建筑物的后方，讓中層建筑物和低層建筑物處于迎風面接收更多的光照。

6.2 優化建筑物的照明系統設計

6.2.1 調整建筑物內部的結構設計

全開放式的客廳、廚房可以讓自然光源順暢進入室內。某些建筑物的客廳窗戶和廚房窗戶過小，即使室外晴空萬里，室內也處于陰暗的狀態，令人無法看清室內景象，必須使用照明設備，進而加大建筑物的能源消耗。

6.2.2 安裝自然光照明系統

設計人員可在建筑物外部設置采光設施，在內部設置自然光照明系統。外部的采光設施用于收集自然光源，當收集工作完畢后，讓光能進入自然光照明系統，通過光導裝置對光能進行強化，再通過漫射器利用自然光，確保室內光線長時間處于充足的狀態。

6.2.3 安裝節能燈

在建筑物內部的公共部分，設計人員可設置節能電感鎮流器、電子變壓器等，并通過無功補償燈具減少能源的消耗。此外，設計人員還可選擇安裝光控燈或聲控燈減少能耗。在戶外，應優先安裝光控燈，夏季天空的昏暗時間較晚，如果于18：00開啟小區內的路燈，則會增加能源的無謂消耗。安裝光控燈后，燈具根據天色的昏暗程度決定是否要開啟，有利于減少居民小區的能源使用。而在建筑物的樓道部分，應優先安裝聲控燈，當居民進入樓道后再開啟燈具，避免燈具長時間開啟，消耗過多能源[3]。在居民的私人空間部分，應優先安裝調光開關，依據居民對光照的需要調整燈具亮度，在節約能源的同時，也滿足了不同居民對于室內光照的要求。

6.3 調整屋面設計

在民用建筑的節能設計中，屋面節能設計是不可或缺的一部分。如果未進行屋面節能設計，建筑物的散熱效率將提高，冬季時建筑物需耗費更多能源進行供暖。我國傳統的屋面節能設計，通常是在屋面設置保溫層。為避免雨水滲漏，一般采用具備防水性能的材料。此類材料的保溫能力同厚度有關，即厚度越大、保溫效果越好，然而，在保溫效果提升的同時，耗費的經濟成本也在上升[4]。如果采取屋面綠化的方式，利用綠化削弱熱島效應，使得屋面不僅可在夏季隔絕外界的熱度，還可在冬季保留室內的熱量，不僅滿足了建筑物內居民的保溫需要、隔熱需要，降低民用建筑的在供暖方面和降溫方面的消耗，而且可令城市綠化面積增加，減少建設單位在屋面施工上的經濟成本。

6.4 調整外門窗設計

在民用建筑物的各個位置中，外門窗為能耗損失最大的位置。因此，設計人員應關注外門窗的設計，在確保自然光源、空氣流動以及外門窗基本功能的前提下，減少外門窗的開口面積，降低外門窗的能耗損失比例。不僅外門窗的樣式會對能耗損失造成影響，材料也會對能耗損失產生影響。當前我國相關部門并未明確外門窗節能材料的選擇標準，設計人員需依據建筑所在城市的氣候選擇建筑材料。當建筑處于冬季氣溫較低的北方地區時，設計人員應選擇塑鋼材料制作外門窗，以避免冷橋現象。

6.5 調整建筑圍護結構設計

圍護結構對民用建筑的保溫效果具有直接影響，設計人員應重視圍護結構的設計，適當借鑒國外建筑設計經驗。保溫技術和材料關系著圍護結構節能設計的效果，設計人員應深入了解當地氣候，結合當地的實際情況選擇合適的保溫技術與材料，使節能效果最大化[5]。目前常用的保溫節能技術可分為外墻外保溫、外墻內保溫、外墻自保溫這3類，而用于圍護結構的保溫材料通常具有吸熱的性質，設計人員應長期關注保溫技術和材料，以便為建筑物選擇最合適的技術及材料。

6.6 加強對可再生能源的利用

民用建筑節能設計的重點為利用可再生能源，減少不可再生能源的使用。設計人員應結合民用建筑所在城市的情況利用可再生能源，如果民用建筑處于光照較為充足的城市，可通過太陽能吸收裝置進行熱水加熱，為建筑物內的居民提供熱水，在冬季為居民供暖，減少煤炭消耗，以及安裝太陽能路燈，在夜晚為居民提供照明。

6.7 加強對水資源的利用

我國部分城市的地下水位不斷下降，對農業用水、工業用水以及居民用水都造成威脅，因此，我國有必要提高淡水資源的利用率。民用建筑設計人員應設置污水回收系統、污水凈化系統以及污水利用系統，對生活污水進行收集、處理，處理后的生活污水可用于綠化或道路沖洗。

7 結語

綜上所述，節能設計水平受到可再生能源的利用水平、資源利用效率、設計者的能力和節能設計的成本等的影響。我國節能設計整體能力較弱，節能設計成本較高，導致能耗大、節能方法落后的問題，使得民用建筑節能效果較差。因此，需要提高節能效果的設計師應該改進布局設計、加強能源和水資源的利用等來提升節能設計效果。

參考文獻

[1] 王繼雄.節能設計在民用建筑設計中的有效應用[J].房地產世界，2021（13）：42-43.

[2] 王曉菲.試論節能設計在民用建筑設計中的有效應用探析[J].建材發展導向，2020，18（24）：41-42.

[3] 尹松楠.節能設計在民用建筑設計中的有效應用[J].四川建材， 2020，46（4）：18-19.

[4] 蔡成.淺談民用建筑的節能設計[J].中國新技術新產品，2020 （4）：123-124.

[5] 張葉希.節能設計在民用建筑設計中的有效應用探討[J].住宅產業，2020（11）：34-36.