建筑節能及其在建筑設計中的應用

盧虹

（華藍設計（集團）有限公司，廣西 南寧 530011）

建筑設計在建筑領域中發揮著重要的作用，隨著能源逐步緊缺，建筑市場的競爭壓力逐漸加大，建筑節能成為當下建筑設計的主流思想，可以有效緩解建筑業高能耗的問題，是未來建筑業發展的主要趨勢。為此，設計人員應加強對建筑節能理念的理解，借助有效手段，實現建筑節能，提升建筑物的節能效果，促進行業及社會經濟的良性發展。

1 建筑節能

建筑節能主要是在建筑工程設計過程中融入節能理念，借助資源優化配置等手段，實現提升資源利用率、減少能耗的目的。在建筑設計過程中，設計人員應選擇可以循環利用的建筑材料，實現對建筑材料的二次循環利用，有效節約材料的投入成本。在材料的選擇上，應選擇無毒、無害的環保材料，減小對環境的污染。這樣做既能夠實現建筑性能的優化，滿足建筑使用者的多元化需求，還可以減少建筑工程項目建設對周圍生態環境的影響，降低建筑污染，為人們提供一個健康、舒適的建筑使用環境[1]。

2 建筑設計中引入節能設計的重要性

現階段，環境破壞問題日益嚴重，隨著全球性能源危機的加劇，越來越多的人開始意識到，破壞環境的嚴重后果，一味地追求經濟效益，是無法實現社會經濟的可持續發展的。環境是人們賴以生存的保障，環境資源是社會經濟健康、穩定發展的基礎，是社會可持續發展的動力。當前，我國環境資源緊缺問題十分嚴重，能源消耗量大、資源短缺的現狀，嚴重影響了經濟的發展，為了緩解這一問題，各行各業都開始重視節能減排措施的應用，采取了一系列的措施來實現節能降耗，貫徹可持續發展戰略。建筑業是能源消耗較大的行業，在建筑項目如火如荼開展的當下，建筑行業造成的資源浪費無疑加劇了資源短缺問題。在建筑設計階段，融入節能設計手段，減少能源的使用與消耗，可以在一定程度上緩解能源緊缺問題。作為社會發展的支柱型產業，建筑業是我國人居環境改善、經濟建設與城市發展的著力點，行業擴展性極強。同時，建筑節能的發展，可以有效促進節能產業的發展，為自身及相關產業帶來發展動力，助力建筑業及相關產業的可持續發展。

在建筑業融入節能理念及手段，是一項較難實現的任務，建筑設計一環扣一環，且專業性強，涉及到的專業知識較多，如果想要在建筑設計中落實節能設計，必須從多個專業角度對建筑結構進行綜合性分析，結合建筑需求，優化建筑節能設計。在建筑設計過程中，有效融入節能技術，對設計人員的要求較高，不僅要求設計人員具備先進的設計理念，還要求設計人員具有豐富的從業經驗、較高的專業水平、以及較廣的知識面，能夠應對建筑設計重難點及與建筑相關的各類專業難題。為此，我們應深入探索建筑節能設計的要點，掌握實現建筑節能的關鍵技術，進而更好的實現建筑節能設計，為人們提供良好生產、生活環境的同時，促進行業的穩步發展[2]。

3 建筑設計中應用節能設計的現狀

3.1 設計理念落后

建筑業在經歷多年的發展后，取得了較好的成績，成為了我國社會經濟發展的支柱型產業，而任何一個行業的發展都有開始也有衰落，只有不斷的創新，才能保持行業的動力，節能就是當下建筑業發展的新方向。現階段，一些建筑項目的節能設計理念落后，設計企業對員工節能理念及節能技術水平培訓不足，導致建筑設計方案的節能效果不理想。節能理念應在充分了解項目所在地情況的基礎上，進行創新，設計出最佳的建筑節能方案，而實際設計工作中，很多設計方案存在生搬硬套的問題，從表面上看，建筑項目建設采取了節能措施，但卻沒有真正實現建筑節能設計的初衷，甚至會影響建筑的耐久性。此外，一些設計人員在建筑方案設計時，只考慮短期的利益，關注某一項指標的提升，例如，對某項施工工藝進行優化，而節能是一項長期的工作，一些節能手段雖然短期內可以實現較好的節能效果，長期使用卻存在很多不足，甚至會發生返工的情況。

3.2 節能手段少

建筑設計階段，為了更好的實現建筑節能，促進行業及社會可持續發展目標的實現，建筑設計人員應深入擬建項目場地進行實際調研工作，對擬建項目所在位置地質情況及周圍環境情況有充分的了解，進而從實際出發，因地制宜，設計與項目實際情況相符的節能措施，才能獲得建筑節能最大化的效果。而實際情況是，一些設計人員對擬建項目當地的現場勘察與調研工作不足，某些參數和數據都是由同類項目或之前設計經驗估算得出的，沒有準確的數據支持，這樣設計出的建筑設計方案及施工設計圖紙不僅無法實現節能，還可能會因與實際情況不符，而發生設計變更或返工，造成嚴重的資源浪費[3]。

4 建筑設計中融入節能設計的要點

4.1 建筑節能設計的思路

4.1.1 因地制宜

這里所說因地制宜的“地”字并不是土地，而是指建筑項目擬建位置的區域，建筑項目所在區域的不同，其氣候特征也有所區別，建筑節能應與項目所在區域的氣候特征相符合，不可以隨意的借鑒或套用其他建筑項目區域的節能標準及要求。相鄰建筑之間的間距設置應科學、合理，多層建筑和高層建筑的位置布置，應在滿足土地資源利用率要求的基礎上，滿足人們的采光需求及防火間距需求，盡可能的提升建筑群內部的綠地面積，減少硬化地面的面積，進而降低建筑物接收的地面反熱輻射量，降低區域范圍內的熱島效應，從而實現降低環境溫度的目的。同時，嚴格控制建筑結構自身的型體系數，要求符合節能規范的相關規定，建筑物的外墻應盡可能減少造型上的凹凸設計，力求外墻平整；在進行建筑門窗設計時，窗洞的預留面積不得過大，對墻窗面積比進行嚴格的控制，可以采取淺色或透明玻璃，要求門窗材料的保溫性能、水密性以及氣密性符合相關要求；建筑外墻、屋面應既滿足隔熱要求，又滿足保溫需求，保溫材料應具有防內部結露、滲水、發霉功能。

4.1.2 循環使用

在建筑節能設計中，通過資源回收利用方式，對特定建筑進行資源優化設置，進而實現對能源的循環利用。自然界的各項資源具有多種環境性能，使用自然資源可以將建筑對周圍環境的影響降到最低，為此，在建筑節能設計中，應積極引入自然資源，并對其進行合理的配置，例如借助太陽能、風能等資源，實現能量的轉換，為建筑提供能源支持，實現保護和優化建筑環境的目的，使可再生資源的利用更為科學、合理。

4.1.3 舒適性

隨著生活水平的提升，人們越來越重視建筑的品質，特別是居住及使用舒適度方面。設計人員可以將建筑與自然環境進一步融合，進而為建筑使用者提供一個溫馨、健康、更貼近自然的環境。建筑舒適性包括很多方面，例如，室內溫度、建筑采光、通風等。在設計過程中，設計人員應加強對建筑物舒適性的重視，針對采光、通風等方面的需求，進行有針對性的設計，從而提升建筑物的舒適指數，更好的滿足人們的建筑使用感受。

4.2 建筑節能設計的要點

4.2.1 建筑選址及布局

1）選址，建筑建設中，選址是非常重要的工作，應保證選定位置的自然條件及區域環境適合節能型建筑的運營。建筑選址的基本前提是，建筑物應具備夏季納涼、冬季采暖的功能，為此，建筑選址應以節能、納涼、采暖作為目標。除此之外，區域氣候條件是影響建筑節能的關鍵因素，對實現建筑節能是非常重要的，適宜的氣候條件可以提升建筑物的冷熱負荷能力，通過合理的設計手段，就可以降低建筑結構對外界能源的消耗。為此，在建筑節能設計時，設計人員應做好現場勘察工作，綜合考慮各方因素，選擇合適的建設地點。

2）朝向，建筑朝向是平面布局的重點工作，建筑朝向的科學、合理，可以保證建筑具有較強的冬季采暖功能，減少因外界冷空氣影響而產生的能源消耗；也可以有效控制光照范圍，保證室內的通風，夏季為人們提供涼爽的空間。為此，在朝向設計時，設計人員應綜合考慮熱效應、節能等因素，選擇南北向或接近南北向的朝向，避免東西朝向設計，防止發生東照西曬問題，減少光照問題對建筑環境的影響。

3）間距，建筑物獲得熱量的主要方式就是光照，城市建筑用地面積小，為了提升土地利用率，通常會縮小相鄰建筑之間的距離，這會導致建筑物接收到的日照不足問題。為此，在建筑間距設計時，設計人員應以滿足建筑日照需求為原則，進行多方面考慮，確定最佳的建筑間距。

4）外型，建筑形體不需要太多復雜的設計，應以簡單為建筑外型設計的原則，避免出現太多凹凸的造型設計，設計人員可以結合建筑周圍建筑風格、建筑建設目的及節能需求進行綜合考慮，設計出科學、合理的建筑外型建設方案。

5）節能系數，通常情況下，建筑節能系數應在0.3范圍內，在合適的系數范圍內，設計人員可以適當擴大建筑物的進深，例如，住宅建筑一般以10～14m，長度55m為最佳。

4.2.2 建筑平面設計

平面設計可以實現建筑物結構設計、生產、生活等方面的需求，其包含建筑使用率、采光、建筑功能等多方面的設計因素，為了更好的提升建筑的節能效果，在進行建筑平面設計時，設計人員應綜合考慮局部熱效應、建筑溫度、外部因素等建筑節能有關的因素，有針對性的進行平面布局，進而使建筑平面更好的滿足節能需求，利于實現節能目的。

1）整體布局，在進行建筑平面布局設計時，設計人員應采用整體布局理念，在保證建筑質量與安全的前提下，減少建筑結構周圍的護欄設施，減少夏季熱輻射，增加冬季的光照范圍，從而減少建筑運營時空調的使用率，減少能耗。

2）熱環境設計，建筑項目的熱環境設計，可以有效實現建筑節能、減少能耗的目的。以住宅建筑為例，將建筑內部結構中的臥室、客廳等人們的主要活動空間，設置于平面結構的南側，將廚房、衛生間等輔助功能空間，設置于建筑結構北側，是最科學、合理的熱環境方案，建筑運營時的節能效果最好。

4.2.3 圍護結構設計及材料選擇

1）屋面，屋面是建筑節能設計中最容易被忽視的結構，屋面設計不當，會對頂層建筑使用的舒適度造成嚴重影響，也不利于建筑節能目的的實現。在選擇建筑屋面結構保溫性材料時，設計人員應在保證屋面結構厚度符合相關要求的基礎上，選擇低密度保溫材料；同時，吸水性較強的保溫類材料，對屋面的建設并沒有助力，因此，選擇材料時，盡量不選擇此類材料。當前階段，生態型建筑逐漸被人們重視，高效保溫類材料在建筑屋面中的應用越來越廣泛，設計人員可以結合項目實際需求，進行此類材料的選取。此外，種植屋面和遮陽屋面的應用效果較好，在建筑節能方面取得了較好的成績，設計人員可以在設計屋面時，借鑒此類型屋面進行方案設計。

2）墻體，建筑結構中，墻體結構所占比例最大。建筑節能墻體結構中，復合墻體的應用最為廣泛，且使用效果較好。復合墻體是按照節能需求，在建筑基礎墻體結構的外側，增設絕熱保溫層，幫助墻體發揮熱工性能。通常情況下，借助節能方式對基礎墻體結構、復合節能保溫結構材料進行區分，可以分為外部保溫和內部保溫技術兩類，外部保溫技術是最為常用的墻體節能技術，節能保溫效果顯著，在一些舊建筑改造升級中發揮了重要的作用，是現階段最為高效的墻體節能保溫方式，在墻體保溫方面，具有無可替代的地位。

3）窗體，建筑物的很多因素都會對建筑結構的整體熱工性能產生影響，例如，建筑窗體材料、玻璃類型、遮陽方式等。為了降低建筑能耗，在進行建筑窗體設計階段，設計人員應選擇熱工性能較佳的節能材料。同時，減少窗墻比例對建筑節能性能的影響，在窗體設計時，設計人員應結合項目實際情況，對項目的環境因素進行綜合考慮，通過合理的窗墻面積比例設計，減少建筑空調系統的使用能耗。窗體周圍框架與墻體連接部位應使用密封材料處理，一般常用的材料為密封膠、或水泥漿，這類材料的密封性能較好，可以提升建筑的防滲性能，減少建筑內部能量的損耗。

4.2.4 綠化設計

種植綠色植物，不僅可以提升建筑環境質量，還可以有效降低噪聲，有利于建筑物內部環境實現溫度適宜要求，尤其是在夏季，建筑外部環境溫度較高時，植物茂密的樹葉可以有效避免建筑被太陽光直射，保證室內溫度的適宜。在噪聲污染較為嚴重的地區，在噪聲污染區域與建筑間設置綠化帶，能夠減小噪聲對周圍環境的影響，為人們提供一個舒適的建筑使用環境。

4.3 實例分析——以某住宅小區建筑節能設計為例

4.3.1 工程概況

某住宅小區，共10棟住宅樓，建筑層數為12層。此住宅小區對節能的要求較高，節能設計的難度大，為了確保住宅小區的建設質量，設計階段，設計人員在嚴格按照相關標準進行設計時，綜合考慮各方因素，最大限度的滿足了節能需求。

4.3.2 節能設計方案

為了確保住宅布局可以有效節約建筑能耗，實現住宅建筑節能目的，本項目在設計階段，同步開展了節能設計。在進行建筑平面布局時，設計人員注重對空氣對流因素的有效利用，采取有效的布局措施，加強內部空間空氣對流的應用，并對門窗開啟面積進行精確測算，制定合理的門窗比例，有效提升節能效果，經能耗計算，此種設計方式的節能率占該住宅建筑總節能效率的5%左右。在窗體材料選擇時，為了滿足該項目遮陽的硬性指標，選擇了高熱透反射鍍膜玻璃材料，這種玻璃的遮蔽系數與光透射比可以互補，因此，設計人員還應考慮對建筑功能進行合理設計，在保證室內光照的基礎上，實現節能。一般情況下，在熱橋位置應用墻體保溫砂漿，就可以很好的實現建筑對墻體隔熱性的基礎需求，但是該住宅項目對建筑節能效果的要求較高，設計過程中，設計人員采用了砌體一同使用保溫砂漿砌筑的方案，這樣可以有效提升墻體結構的蓄熱能力。保溫砂漿的厚度不得隨意設定，一旦蓄熱性過強，會造成額外的能耗損失，為此，在保溫砂漿厚度設置時，應通過反復測試，確定最佳的厚度，進而確保保溫砂漿充分發揮其作用，保證墻體的蓄熱性能達到最佳狀態。保溫砂漿厚度的設置，應符合可操作性原則，經反復測試，本項目的保溫砂漿厚度以20mm左右為宜，可以使建筑節能效果達到最佳狀態，且具有可操作性。

4.3.3 節能效果

經過反復驗算，本項目節能設計后，建筑的綜合能耗可以降低20%，節能效果較好[4]。

5 提升建筑節能設計水平的有效措施

為了進一步提升建筑節能設計方案的設計水平，設計人員應不斷學習先進的設計理念、節能技術，并在實踐中不斷總結經驗，改進設計方式，進而設計出節能效果更好的建筑節能方案，助力建筑業的可持續發展，為社會經濟可持續發展貢獻力量。

5.1 提前做好規劃

對當前建筑業的發展情況進行分析可以發現，建筑節能對建筑業的影響較為深遠，在未來建筑業發展中發揮的作用巨大。為此，設計人員在進行建筑方案設計時，應充分重視節能理念的應用，通過合理的手段進行建筑節能優化，進而提升建筑的節能效果。我國國土面積較大，不同地域位置的地理條件、氣候條件不同，人文環境也有所不同，在建筑設計時，設計人員應根據擬建項目所在區域的實際情況，進行資源的合理利用，進而實現建筑節能、減少能耗的目的。

5.2 制定完善的管理制度

為了提升建筑節能方案的設計水平，設計企業應結合當前建筑節能設計的發展現狀，制定完善的管理制度，進而約束設計人員的行為，使其能夠在設計工作中，積極主動的融入節能設計理念。首先，設計企業應明確管理體系的內容與責任制度，將設計人員的責任與義務劃分清楚，使每名設計人員都能夠了解自身的工作內容及重要性，在設計工作中，積極主動的進行節能環保理念的融入，同時，將責任落實到個人，強化設計人員的責任意識，使其在日常設計工作中有效約束自身行為，進而確保建筑節能設計工作的合理性、科學性，進而提升建筑節能設計方案的設計水平，利于各項節能措施的落實。其次，建立獎勵制度，通過精神、物質的雙重獎勵，激發設計人員的積極性，積極主動的探索有效的節能方法，在設計過程中，將其與建筑項目設計任務融合，設計出與建筑項目實際相符的節能方案，提升建筑節能方案的設計水平。最后，建筑節能設計與人們的生活息息相關，對社會經濟的發展也有著積極的促進作用，相關部門應制定科學、合理的建筑節能設計規范，以此為依據開展的設計行為可以更加嚴謹，有助于節能設計整體水平的提升。

5.3 做好設計人員培訓

建筑設計的主要實施者是設計人員，設計人員的專業素質會對建筑設計方案的質量有直接影響，為此，為了保證建筑節能設計方案的質量，設計企業應對設計人員進行全方位的培養，提升設計人員的節能意識，傳授先進的節能技術，強化設計人員的責任心，進而保證在建筑設計階段，設計人員可以全身心的投入到節能設計工作中，應用先進的節能設計理念，與專業技術水平，設計出符合項目需求的高水平節能設計方案，同時，對設計過程遇到的問題進行總結，將其轉化為自身經驗，進而不斷提升自身專業能力。在設計人員選聘時，設計企業應選聘節能設計經驗豐富、技術水平專業的人員，這樣組建的設計團隊，專業能力強，可以有效保證設計方案符合建筑節能需求，并保證設計水平。同時，設計企業應定期組織培訓，向設計人員傳授先進的節能設計理念及技術，也可以組織討論小組，針對設計過程中遇到的問題進行討論，集眾人智慧，制定節能設計的最優解，實現節能理念與建筑設計的融合，提升建筑節能的整體水平。此外，設計企業應做好引導工作，使設計人員可以在設計過程中，自覺將建筑設計與節能設計融合，通過反復的測算與優化，使得建筑節能設計方案更為科學、合理，進而減少建設過程中因設計問題出現停工或變更的概率，充分發揮建筑節能設計優勢，為建筑業的可持續發展提供助力[5]。

6 結語

在建筑設計方案中，引入節能措施，可以有效提升建筑運營過程中的節能效果，在提升建筑品質的同時，實現保護環境的目的，促進可持續發展目標的實現。為此，在實際工作中，設計人員應充分認識節能設計的重要性，掌握節能設計的要點，并在實踐中不斷學習與優化設計措施，進而更好的提升建筑節能效果，保證建筑節能目標的實現，緩解能源緊缺問題，促進建筑業的穩定發展。