基于節能視角下的建筑設計方法探究

文／趙曉萌 天津渤化工程有限公司 天津 300450

引言：

近年來，隨著我國社會經濟的高速發展，建筑工程也隨之蓬勃發展，建筑工程項目數量逐步增加，規模也不斷地擴大，成為我國國民經濟的重要組成部分。低碳經濟時代，給建筑工程建設提出了更高要求，傳統的建筑設計方式已經不適合當下的發展需求，應當遵循節能環保原則，基于節能視角優化建筑設計，需改變傳統的建筑設計理念，充分發揮現代建筑節能設計技術，從多方面進行有效地把控，從而提升建筑設計的環保性。提高資源利用率，促進建筑工程的長遠發展。

1、基于節能視角進行建筑設計的必要性

基于節能視角進行建筑設計，主要體現在以下幾個方面：（1）建筑節能設計有利于提高資源利用率，降低不必要的能源消耗，在一定程度上節約了大量的資源。在實際設計過程中，融入節能理念有利于合理規劃空間布局，科學利用土地資源，提高建筑材料的利用率。而且建筑工程的整體性能有所提升，具有較好的節能效果，完工后的能源消耗量也隨之減少。節能理念下的建筑設計，可減少二氧化碳排放量，降低對周邊環境的污染，避免污染物質危害人們的生命健康。（2）有利于改善人們的建筑居住環境。基于節能視角的建筑設計，不同于傳統建筑，其與自然環境更加貼合，處理好了人與自然的關系，能夠根據氣候環境的變化來進行相應的調整，滿足人們的生活需求，并保證人們的健康，使之居住空間更加舒適[1]。（3）有利于美化城市，樹立良好的城市形象。這是因為節能視角下的建筑設計，貫徹落實了以人為本的原則。在建筑地址的選擇上也更加合理和科學，不僅能夠保證建筑的自然通風、充足日照，還能降低建筑施工中的污染排放量，不僅帶來了經濟效益，還具備較好的環境效益，能夠進一步提升城市的社會效益。

2、基于節能視角下建筑設計的相關技術

2.1 墻體保溫技術

基于節能視角下的建筑設計可充分發揮墻體保溫技術的作用，其包含了兩種方式：（1）外墻內保溫。指的是在建筑外墻結構的內部設計一個保溫層，這種設計方式的好處在于施工較為簡便，技術方面難度不大，但不足之處在于保溫層容易在進行二次裝修的時候被損傷，造成外墻內部、外部的溫度相差過大，產生熱橋現象，影響建筑物結構的穩定性，保溫層裂開。（2）外墻外保溫。指的是在建筑外墻外側，設計保溫層，有利于延長建筑物的使用年限，減少室內熱能散失，不太容易出現熱橋問題，但在施工方面有一定的難度。兩種方式相比較而言，外墻外保溫更符合節能設計要求。除此之外，不同的地區在進行墻體保溫的時候，處理方式上有所不同。南方區域，通常是利用淺色石材、涂料來裝飾外墻，能夠在一定程度上降低進入到室內的熱能；北方區域，則主要使用顏色較深的涂料、石材裝飾外墻，有利于吸收太陽輻射，保持室內溫度，降低室內能源消耗。

2.2 屋頂設計技術

在進行建筑屋頂設計的時候，應當鋪設一層防水層，這不僅能夠使屋頂結構更加穩定、安全，還能夠避免雨季屋頂滲透，可進一步增加建筑物的使用壽命。就目前而言，在科學技術日新月異的當下，具有環保性的現代建筑材料越來越多，其在性能上也逐步滿足了建筑節能設計要求，成本方面也有一定的控制，因此需要將其充分利用于建筑設計中。屋頂是建筑物中最貼近于自然的部分，直接關系于外部環境[2]。在進行屋頂設計的時候，應當融入低碳理念，打造全新的環保型屋頂，屋頂可以設計為坡型（如圖1），以免積水，可選擇優質的隔熱材料，避免夏季的時候溫度過高。

圖1 坡形屋頂設計示意圖

2.3 選擇適宜的低碳材料

在建筑設計過程中，應當優先選擇合適的低碳材料，需遵循低能耗原則，最好能夠進行循環使用，以降低施工成本。建筑室內環境設計，要充分考慮外部氣候因素，盡量避免不可再生資源的使用量，利用可再生固體廢料，通過科學的清潔生產技術來使之形成全新的建筑材料，并且還要保證無毒無害。使用建筑材料的時候，既要滿足于節能設計要求，又要減少垃圾、污染排放量，確保建筑設計各項性能達標?？蓛炏冗x擇具有較好耐久性的建筑材料，提高低碳建筑材料利用率。

2.4 減少門窗熱能損耗

在進行建筑設計的時候，門窗設計是其中的重要組成部分，為了降低門窗熱能消耗量，應當從以下方面著手：（1）在設計窗墻比的時候要合理。需基于建筑物的實際情況，根據其朝向、所處環境的氣候狀況，來確定適宜的窗墻比例。如若在北方寒冷區域，北面的窗戶要減少。（2）可充分發揮節能門窗的作用，改變傳統的門窗材料，優先選擇新的具有環保性的節能型門窗，這有利于提高建筑節能設計水平，取得較好的低碳效果。（3）需注重門窗氣密性。在設計門窗的時候，要使用保溫砂漿，或是泡沫膠來封堵門窗框和墻體間的縫隙，以免室內、室外熱量交換。目前，可以選擇的材料類型較多，技術處理方面也比較成熟，只需進一步強化相關施工人員的節能意識，開展高效的施工管理工作即可。

3、現階段建筑節能設計中存在的問題

現階段，在建筑節能設計過程中還存在著一定的問題，有待于進一步解決，其問題主要有：（1）當前所采用的建筑節能設計理念較為落后，已經不再滿足于當下建筑設計的要求，不利于建筑行業的長遠發展。相關部門對節能設計的宣傳力度不夠，以致于公眾未能充分認識到建筑節能設計的必要性，部分施工人員在實際工作中缺乏節能意識，這在一定程度上影響了建筑節能設計的發展。（2）目前有關建筑節能設計的政策支持還較為匱乏。對于建筑企業來說，其在進行建筑設計和施工的時候，主要目的在于獲利，而節能設計在一定程度上會增加施工成本，這就需要國家予以優惠政策的激勵，鼓勵其投入到建筑節能設計中。需引導企業加大建筑節能設計研究力度，通過物質獎勵來激發企業的積極性，以推動建筑節能技術的大力發展，構建良好的建筑行業秩序，但現如今這部分還有所欠缺，需進一步完善[3]。（3）未明確建筑節能設計標準，缺乏健全的相關法律法規。在建筑節能設計發展過程中，由于我國仍然處于初步發展階段，因此在節能標準方面還不夠明確，需要根據我國建筑節能設計的實際情況，借鑒國外優秀的經驗，來逐步完善。與此同時，由于節能設計理念還未完全貫徹落實于實際建筑設計中，以至于相關法律法規不夠健全，存在不規范性，與發達國家相比較為落后，需進一步強化。（4）在建筑工程節能設計過程中，還需要加強管理工作，要加大建筑節能技術的研發力度，不斷地創新建筑新材料，但就目前而言，在實際建筑設計過程中，并沒有有效融入節能概念，這方面的發展缺乏規范性，建筑節能材料和技術的應用具有局限性。

4、基于節能視角下建筑設計的有效方法

4.1 基于節能視角把控好建筑設計的關鍵環節

基于節能視角下開展建筑設計工作，需要把控好設計中的關鍵環節，做到以下幾點：（1）所設計的建筑工程應當具有低能耗。實際設計過程中，應當遵循低碳理念，旨在降低建筑工程的能源消耗，充分發揮可再生能源的作用。根據實際情況來科學規劃和設計建筑物，使之排碳量趨于零，需在保證城市建筑內部電能充足的同時，發揮城市電網供給作用，保證電能流動的平衡性。要基于實況來處理低能耗和可再生能源間的關系，把控好兩者的比重。比如說，在進行建筑通風系統設計的時候，則需要處理好其和制冷、供暖能源之間的關系，在保證建筑工程需求的前提下，盡量減少能源的消耗。（2）要遵循節能設計原則，重點關注灰色能源消耗。實際設計過程中應當充分利用自然光源，減少建筑物所需要的采光能源消耗，空間布局和規劃的時候，需要考慮陽光、風等因素，盡量縮短人工照明時間。夏季的時候應當避免室外熱量的進入，做好隔熱措施；冬季的時候，則需要避免室內熱量快速流失，做好保溫層設計工作?？墒褂糜行У恼趽跷飦砜茖W調控太陽的照射幅度，設計適宜的自然風系統，減少機械裝置的能源消耗，起到有效的節能作用。建筑工程施工中存在著灰色能源，指的是制冷、制熱不同的隱性能源，需避免這類能源的大量消耗，否則不利于建筑工程的長遠發展；（3）要利用可再生能源代替不可再生能源，充分發揮太陽能、風能等清潔能源的作用。比如說，可以利用太陽能光電板技術，給居住者提供熱水，并予以良好的供暖服務。在建筑設計工程中，應當有效融入低碳理念，協調各個因素，以實現良好的節能效果。

4.2 合理選擇建筑場地，實施綠化設計

基于節能視角下，在進行建筑設計的時候，應當科學選擇建筑工程施工時建筑地址。需遵循一定的設計原則，做好現場實地勘察工作，全面了解建筑物所在地的地形地貌特征、主導方向、日照問題等。需從整體著手，科學規劃建筑物布局，盡量將其設計在向陽區域，以便于享受更好的日照條件，避免低洼維護，以免影響氣流流動，尤其是北方地區，低洼處如若建設建筑工程，容易引發“霜洞”問題，會增加建筑工程的能源消耗。與此同時，在選擇建筑地址的時候，應當選擇交通方便的區域，綠色交通出行優先，不可在生態脆弱區域進行建筑工程施工，以免對其造成破壞，周邊的相關基礎配套設施要全面，給人們的日常生活提供便捷。還要實施有效的綠化設計工作，保證生態的完整性，適當增加建筑工程綠化面積，減少熱島效應帶來的問題，不可過多開采地下水源，保護好施工現場的水土環境，以免出現水土流失的情況。

4.3 提高建筑材料利用率

在建筑設計過程中，為了實現有效的節能效果，應當充分發揮建筑材料的作用，提高建筑材料利用率。建筑工程中需要使用大量的建筑材料，在進行建筑設計的時候，應當盡量選擇一些具有環保性，可再生的建筑材料，這不僅能夠減少建筑施工帶來的環境污染，保障人們的生命健康，還有利于降低建筑工程的施工成本。如可以使用較低能耗的環保工業成品材料，做到與時俱進，引入新的現代建筑材料，根據地域特點來就地取材，在進行建筑設計和施工的同時，避免對生態環境造成較大的影響。例如，優選鋼結構構件，其具有可再生性，而且較為輕便，能夠直接于施工現場進行組裝，大大減少了材料的消耗，可提高建筑施工效率，在不影響施工質量的前提下，縮短施工工期，而且可避免隨地棄置建筑材料而造成污染。再生磚也是當前使用較為廣泛的建筑材料之一，其是用廢棄的水泥、砂、麥秸等材料，灌入到建筑廢墟制作磚的骨架中，使之再生為輕便的磚塊，尤其適用于災害重建建筑施工中，具有環保性。

4.4 綠化屋面和配套系統設計

在進行建筑設計的時候，應當注重綠化屋面設計，要做好建筑隔熱保溫工作?？稍诮ㄖ蓓敿芸辗N植綠色植物，綠化屋面垂直墻的同時，還可充分發揮雨水的作用，儲存足夠的雨水用于澆灌屋面植物。要適當地進行遮陽處理，以免陽光直射，致使植物水分蒸發過快，影響植物的健康生長，需把控好建筑的屋面溫度，使之滿足于標準要求，有效緩解城市的熱島效應。比如，設計綠化屋面的時候，可以融入峽谷概念，將花園樓層設計為斜坡類型，在進行屋面種植的時候實施多層次化，合理利用有限的室外空間，提高屋面設計的環保性。

除此之外，實施建筑設計的時候，需要將節能概念有效融入于建筑配套系統設計中，以提高建筑室內環境，給人們提供舒適而健康的居住空間?？梢詮膸讉€方面著手：（1）應當優化設計新風系統，清新室內空間，減少不必要的能源消耗。需進行有效的自然通風設計，降低能源使用。（2）在實施配套系統設計時，還需綜合考慮建筑的整體設計，處理好整體和部分之間的關系，以免影響整個建筑設計方案。（3）需充分利用太陽能，設計熱水系統、發電系統、發熱系統等，提高可再生資源的利用率。

4.5 優化設計建筑內部空間

在節能理念下進行建筑設計的時候，應當優化設計其內部空間，可從以下幾個方面著手：（1）要合理布置建筑室內的平面空間。以住宅建筑為例，在設計其室內空間的時候，需要先弄清楚空間的內部功能，如客廳、廚房、臥室等，根據室內空間的實際情況來進行合理規劃。與此同時，還需要考慮建筑外部和內部的過渡空間，如樓梯間、地下室等，不同的空間功能，對采光、通風的要求有所不同，需針對這兩方面來進行合理設計和分區。例如，采光分區。建筑內部空間中對采光要求較高的空間是臥室、書房等區域，一般將其設計在南面，自然采光效果更好；餐廳、衛生間、走廊等則可以設計在北面，其對采光的要求偏低一些?？筛鶕晒庖蟮母叩?，來劃分建筑內部空間，然后進行優化設計，以提高自然采光效果，減少能源消耗；通風分區則需要結合采光設計，根據各個空間的通風需求來進行區域劃分，應當在了解建筑物所在區域的氣候條件來合理設計進風口、出風口、排風口，以保障建筑室內空氣的流動性，使空間更加清新。（2）要充分發揮自然通風的作用，降低機械設備造成的能源消耗量。在充分利用自然通風之后，可以減少人們對空調的依賴性，避免室內、室外溫差過大。可充分利用穿堂風，在了解建筑物所在位置主導風向之后，科學設計其進風口、出風口的面積，以發揮穿堂風的效果。一般來說，如若迎風面的進風口面積較大，那么背風面的出風口面積應當稍小一些，這有利于空氣的快速流動。還可以采用煙囪效應，利用拔風井形式來進行通風。需要利用建筑物內部、外部的溫度差來達到有效的通風效果，密度較大的冷空氣會從建筑下方進入到建筑內部，密度小的氣流則于建筑上方排出。除此之外，還可以利用人工照明和自然光照明結合的方式，來保證建筑室內的采光效果。需合理設計窗戶面積、形狀和位置。（3）在進行建筑內部空間設計的時候，還需要考慮綠化問題?？稍谑覂确N植一些綠色植物，使之吸收二氧化碳，釋放氧氣，保持空氣清新，避免人們處于大氣污染環境之下。而且綠色植物的布置，還有利于提高室內的美觀性，給人們帶來愉悅心情，減少空氣清新器等設備的能源消耗。（4）還可以通過水來調節建筑室內的溫度，夏季的時候利用水能夠在一定程度上吸收室內熱量，排出室內的熱氣；冬季的時候水則能夠將白天熱量予以吸收，于夜間釋放，以免夜間溫度過低。

4.6 優化體型設計，節能設計單體

在節能視角下，需要重視建筑體型設計，建筑外形設計、朝向設計、體量設計等均屬于體型設計內容，應當通過科學的設計來應對惡劣的氣候環境。比如，在沿海濕熱地區進行建筑設計的時候，要格外重視自然通風設計，在設計建筑形體的時候，需使之形成風洞，以達到良好的通風效果，減少能源消耗；在草原地區進行建筑設計的時候，則需要圓錐形屋頂來抵抗風沙，如蒙古包。與此同時，在規劃布局建筑空間的時候，還需要考慮日照朝向問題，應綜合各項因素來科學設計建筑總面積和方位，以促使建筑物和周圍環境條件相適宜，充分發揮現有資源的作用。除此之外，在進行建筑單體設計的時候，同樣要遵循節能原則，需優先選擇適宜的節能建筑材料、設備，利用建筑外部環境條件，來改善其內部空間質量，給人們提供更為舒適的空間。

結語：

總而言之，在進行建筑設計的時候，應當貫徹落實節能理念，需從多方面來優化建筑設計，改變傳統的設計理念，遵循低碳環保原則，充分利用現代新型建筑節能材料和技術，旨在提高建筑工程的節能性，滿足當下建筑行業發展的必然需求。保障建筑設計質量的同時，盡量減少能源消耗，把控好施工成本，實現建筑設計效益最大化。