分析建筑節能及其在建筑設計中的應用

項苑

（貴州省建筑設計研究院有限責任公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

城市化進程推進速度的不斷加快，對于建筑工程項目提出的要求相對比較高，建設工程項目近年來的建設數量一直在不斷增加，建設范圍也不斷擴大，不僅能夠滿足人們在日常房屋居住時提出的個性化需求，而且能夠對整個城市以及社會經濟發展起到良好的帶動效果。建筑行業與其他行業進行對比分析時，由于建筑行業屬于高耗能產業，在各環節施工中需要投入的材料設備以及人力等各方面資源相對比較多，同時對于材料的整個耗損量也比較大。我國根據“節約用地、節約能源、節約用水和節約原材料”的基本國策，貫徹“適用、經濟、綠色、美觀”的建筑方針，近幾年來更是加強了建筑行業對環保以及低碳等綠色建筑的要求。所以對于建筑行業而言，要順應時代發展需求，保證建筑行業能夠實現可持續發展的根本目的。

1 建筑節能設計的原則與意義

1.1 建筑節能設計原則

結合目前可持續發展理念，對于建筑節能設計而言，其逐漸成為整個建筑行業發展中的主要趨勢，在建筑節能理念的基礎上，在初期設計環節要加強對能源節約以及綠色環保等各方面的重視程度。結合實際情況，促使現有節能設計的基本原則能夠落實到實處，在節能能源原則方面，設計人員通常要結合實際情況，對各種不同類型的材料進行合理利用，以此來保證工程設計工作的全面有序開展，同時要對建筑整體結構進行合理規劃，這樣才能夠避免后續在施工時對于材料的嚴重消耗，以此來體現出節能理念[1]。傳統建筑設計工作在具體展開中，無論是在建筑材料或者技術等各方面都會帶來非常嚴重的污染問題，特別是在節能設計理念影響下，要保證建筑綠色環保指標可以滿足現代化建筑行業的整體規范化要求。因此在整個設計環節要將綠色環保的基本原則體現出來，促使建筑結構以及周邊生態環境之間的協調發展。對各種不同類型的新材料以及技術手段進行合理利用，這樣才能夠實現對整個建筑整體服務功能的不斷完善和優化，促使建筑自身穩定性以及耐久性得到提升，為人們的居住以及生產提供相對比較便利的條件。我國地域遼闊，跨越數個氣候帶，中國氣候類型有5 種，熱帶季風氣候、亞熱帶季風氣候、溫帶季風氣候、溫帶大陸性氣候、高山高原氣候，每個區域有著不同的氣候特點。因此在進行設計時應根據當地的氣候特點有清晰認識，并選擇適合當地情況的節能設計策略，以達到節能設計的利益最大化，用最節約的材料，達到最佳的保溫效果。

1.2 建筑節能設計意義

節能建筑自身具有非常良好的性能、質量，同時能夠體現出經濟以及生態效應，在現階段工程項目建設中，整體應用范圍相對比較廣。結合目前建筑工程項目施工形態可以將其看作是未來發展的主要方向，結合節能建筑在設計時的現狀，不難看出建筑項目節能設計工作在具體展開中，鋼筋、水泥等各種不同類型的材料應用范圍相對比較廣，同時材料也比較常見，這些材料雖然在實踐中可以為建筑工程項目整體建設質量提供保證，但是帶來的能源浪費問題相對比較嚴重[2]。特別是在施工廢氣以及廢液等排放方面，也會造成嚴重污染。基于此，對建筑節能設計理念進行引進和利用，結合各種不同類型新材料以及新工藝手段，可以對建筑工程項目在施工時對環境造成的污染問題進行妥善處理。除此之外，在節能建筑方面要保證能夠推進低碳經濟的發展，在設計環節要保證建筑工程項目整體質量得到有效控制的同時，降低建筑的整體能耗，避免不合理設計導致的建筑能耗增加，使建筑功能在合理，建筑外形美觀、經濟的前提下，提高能源整體利用率，盡可能避免能源過度損耗。目前，我國提出了可持續發展的戰略思想，在該理念的影響下，要保證建筑節能設計工作的全面有序開展，這樣不僅能夠從根本上實現建筑行業現有發展模式的改革和創新，還能實現資源能源的最大利用率，提升城市經濟社會效益，改善人們的居住條件，而且能夠為我國可持續發展戰略的實施提供保證。

2 建筑節能設計關鍵點

2.1 建筑平面設計

對于建筑節能設計而言，平面布局一直以來都是非常重要的一部分，建筑朝向、外表面積、體積等要素，都會對直接影響到建筑的節能性。設計中應根據地形，利用建筑布局，得到良好的通風，在減少建筑能耗，同時在總圖布局不會顯得呆板和單調；合理選擇建筑朝向，避開冬季主導風向和減少夏季熱輻射，避免陽光對室內溫度的影響，在得到良好的日照通風的情況下不會增加不必要的空調能耗；在保證建筑物美觀的同時，控制大面積玻璃幕墻的使用，不僅可以降低建筑造價，還能降低建筑能耗，避免大面積玻璃幕墻造成光污染。目前空調可以被看作是房屋建筑輔助通風中必不可少的重要設備之一，在使用時會帶來的電力資源損耗問題相對比較嚴重。對于節能建筑發展會造成嚴重限制影響，結合實際情況展開深入分析，在實踐中要將節能建筑作為基礎，保證建筑通風設計的全面有序開展，促使建筑布局方案在編制和利用時的針對性和有效性[3]。這樣不僅能夠對實際通風條件進行綜合分析，而且能夠盡可能避免在室內出現空氣流通不暢等一系列問題。如果平面布局設計相對比較合理，那么可以盡可能減少空調的使用量，以實現建筑能耗控制的根本目的。

2.2 光照設計

光照條件會對房屋建筑整體效果產生影響，節能建筑理念的影響下，對于房屋寬敞條件進行設計時，首先要做的一點是保證房屋內部本身具有非常良好的光照條件。同時，讓人們在居住時能夠有非常良好的舒適以及溫馨的體驗，保證光照設計以及室內照明設計相互之間的協調發展，也就是在實踐中要保證室內照明的損耗問題得到有效控制，以此來實現節能環保的根本目的。除此之外，要對室內溫度因素進行綜合分析，由于光照照射過于嚴重時，室內的溫度勢必會有明顯上升趨勢，如果散熱條件達不到標準要求，那么人們就需要通過空調設備來對室內溫度進行調節，加大建筑能耗。因此要對室內溫度因素條件展開綜合分析，保證光照以及溫度因素相互之間的協調發展，這也是目前建筑光照條件設計中必不可少的組成部分。

2.3 外墻墻體設計

建筑節能設計環節中，外墻墻體設計一直以來都是其中非常重要的技術組成部分，外墻保溫主要有內保溫、外保溫、內外混合保溫等方式，外墻本身是建筑物自身的結構支撐點，不僅要保證建筑物自身具有穩定性和安全性，而且要有較好的保溫性能和隔熱性能，所以我們通過對砌體材料、保溫材料的厚度設計計算，從而降低建筑能耗。同時設計中還要注意采用外墻內保溫時，冷熱橋部位出現結露現象，導致建筑構建發霉、開裂，影響建筑外觀和室內環境，但外墻內保溫由于施工工藝相對方便快捷，對建筑外墻垂直度要求不高的優點。外墻保溫技術近年來的整體發展形勢相對比較良好，對于建筑物室內的居住環境而言，可以起到良好的改善效果，同時能夠體現出節能環保的根本目的。在實踐中由于我國北方進入冬季之后，相對比較寒冷，所以在設計環節的保溫材料的計算設計，這樣不僅能夠為室內溫度提供保證，而且能夠盡可能避免在冬季取暖時對其他資源的嚴重消耗。在南方地區可以對外墻隔熱材料進行合理利用，這樣能夠盡可能減少在室內對電能的嚴重損耗，以此來實現節能效益的穩定增長[4]。需要注意的是，外墻外保溫技術的應用不僅能夠促使建筑功能的強化，而且并不會對內部空間帶來任何干擾影響，由于保溫材料處于墻體外側，容易收到自然環境中各種因素影響，因而對施工工藝要求較高，此時大概率會選擇聚苯板、聚氨酯、巖棉板等郵寄保溫材料，但是隨著國家對節能要求的不斷調整，以及對綠色環保提出更高要求之后，無機保溫砂漿的應用就有了很高速度的發展，無機保溫砂漿相較于有機材料更為綠色環保、安全耐火，且保溫性能也很優秀。通過相關研究表明，外墻是影響建筑節能的一個至關重要的因素，外墻的熱損失率大約占到35%，而門窗則為25%，屋面為25%，樓板為15%，可見建筑外墻保溫技術是現代化建筑工程項目在節能設計中的重點。圖1為維護結構熱損失比例。

圖1 維護結構熱損失比例

2.4 建筑節能技術

對于建筑節能設計而言，要對各種不同類型的節能技術手段進行合理利用，新時期背景下，太陽能、地熱能等各種不同類型技術和新型材料的應用，都可以被看作是節能技術在應用時的重要表現方式。在設計環節，要加強對現有技術應用規模，以此來達到節能環保的根本目的，盡可能減少常規能源消耗帶來的嚴重損耗。太陽能技術就是目前比較常見和相對比較成熟的節能技術，在建筑設計環節，要加強對太陽能儲熱設備等合理利用，對建筑服務功能進行不斷完善和優化，以此來實現建筑節能以及人們功能需求相互之間的協調發展。需要注意的一點就是，對于部分建筑節能技術應用而言，其自身的應用成本支出相對比較高，所以在設計環節，要對節能技術以及項目成本相互之間的關系進行統籌協調發展，以實現兩者之間的有機統一。

3 建筑節能設計中的注意事項

3.1 加強對建筑選址的重視程度

為了從根本上保證建筑節能設計的不斷完善和優化設計，初期要保證建筑選址能夠得到有針對性的規劃，結合目前建筑選址設計現狀，設計人員要對整個區域范圍內展開實地考察，對當地自然條件以及周邊環境等相關因素條件展開深入分析，對建筑物自身的最佳布局點進行確定。以此為基礎，能夠最大限度保證建筑使用周期范圍內，整個氣候環境相對比較良好，盡可能避免由于氣候環境而引起的嚴重能源損耗等相關問題。比如在房屋選址設計環節，應當盡可能選擇在避風口位置處，以此來實現節能環保的根本目的。

3.2 平面布局的完善和優化

對于不同建筑布局以及平面形式而言，各自都有不同的優勢特點以及特色，通常會受到當地自然環境帶來的一系列影響。針對房屋平面展開布局設計時，要結合實際情況，對通風環境進行科學合理的設計，這樣才能夠為室內溫度以及通風效果提供保證。例如對于敞開式長方形平面而言，如果常向兩端窗戶垂直在當地主流方向，那么整個室內通風環境相對比較良好，以此為基礎，有利于盡可能減少對降溫設備的利用，保證節能效果的不斷強化。而在設計環節，需要控制建筑的外表面積，也就是需要控制建筑與外界大氣所接觸的外表面積，通過控制外表面積與其所圍合的體積之比，也就是體型系數，體型系數越小，外表面越小，散熱的面積也就越小，這樣就能達到節能的效果。有研究證實，體形系數每增大0.01，能耗指標約增加2.5%。所以，出于節能設計的考慮，在建筑設計時應盡量控制建筑物的體形系數，但由于項目由特殊造型和美觀的要求，需要較為凹凸復雜的形體樣式而采用較大的體形系數時，應盡量增加圍護結構的熱阻。

3.3 環境協調發展

節能建筑設計環節對于設計人員而言，要對目前現有的本體設計給予足夠關注和重視，保證其與周邊環境之間能夠具有一定的協調性。在實踐中，如果只是單純對節能技術進行利用，并不會對外部環境因素條件展開深入分析，那么勢必會對外部環境帶來一系列影響，無法為建筑節能效果提供保證。因此，在設計環節要對建筑工程需求展開綜合分析，保證內部環境能夠得到合理的布局和設計，對氣候環境等相關因素條件展開綜合分析，以保證建筑主體及外部環境之間的協調統一發展。

4 結語

建筑節能對于房屋建筑自身功能使用以及效益而言，具有非常重要的影響和作用。因此，對于設計人員而言，要對目前現階段建筑節能設計的基本原則進行掌握和了解，加強對建筑通風、光照等各方面節能技術的利用，以此來保證建筑節能設計水平的有效提升，給建筑的使用者帶來舒適的感受，對我國建設為資源節約和環境友好的社會做出貢獻。