節能設計在建筑設計中的有效應用

張岳文 白佳令

西安萬科企業有限公司 陜西 西安 710000

當前我國面臨著資源緊張的社會問題，其中建筑運行產生的能源消耗，在總消耗中的占比較大，所以通過對建筑的節能設計，降低建筑運行能耗，能夠有效緩解我國能源緊張問題。節能設計是一項專業性工作，對于節能技術水平要求較高，需要按照建筑的布局、結構以及能耗基本情況，對節能技術的應用進行優化，確保技術實效性能夠發揮，降低建筑能耗水平。為此，需要將當前先進的節能技術全面應用在建筑設計中，以此方式降低建筑能耗，推動我國建筑行業創新發展。

1 節能設計在建筑設計中的應用意義分析

在我國社會經濟快速發展的背景下，社會生產對于能源的總量需求在不斷增加，電力能源作為當前能源結構的重要組成部分，對于社會節能化發展具有深遠影響，通過采用節能技術，能夠推動我國能源消耗結構全面創新。在建筑設計過程中，多線電氣設備的應用，使得建筑功能更加豐富，鞥能夠更好地滿足人們的各項需求，使得建筑便利性與舒適性提升，但是隨之也增加了各項能源的消耗。當前部分建筑工程的開發商節能意識尚未全面發展，直到最近幾年才開始關注建筑節能設計，對電氣設備系統的電力能源消耗進行控制，利用對電氣設備、系統的節能管理，使得建筑整體運行消耗有所降低[1]。

現階段，在建筑整體節能設計中，應用最為廣泛的方法為對電氣設備進行節能化設計，比如變電節能技術、排水節能技術、暖通空調節能技術等，通過自動化系統對電氣設備的運行進行實時監控和控制，從而建設能提高資源利用率、節能減排的方案。但是受到建筑電氣設備以及電氣系統的影響，部分建筑所采用的電氣設備節能技術方案尚未達到預期效果，比如暖通空調電氣設備的運行控制效果較差，無法按照建筑內部空間設計需求改變運行狀態等問題。為了使建筑電氣設備的能源消耗降到最低，在不影響電氣設備實際效果的基礎上，通過安裝傳感器、創新控制技術等方式，具有較好的可行性，從而將建筑設計向節能化節能方向發展，在保證建筑正常、穩定以及安全運行的基礎上，通過節能設計滿足國家對建筑節能環保所提出的要求。

2 節能設計在建筑設計中的應用基本原則

在建筑設計中，節能設計必須遵循一定的原則，才能夠提升節能設計效果，確保節能技術的優勢充分發揮，按照建筑所處環境等基本情況，確保達到節能設計的要求，需要遵循的原則包括如下幾項：（1）與環境相適應的基本原則。在建筑設計的過程中，環境因素是需要考慮的一個重要因素，環境因素直接影響著建筑物的能源消耗、使用壽命、建筑施工成本和使用過程中的舒適性等方面，所以節能設計需要盡可能與周圍環境相適應。首先，建筑物的朝向需要根據當地氣候和地形條件進行選擇，對于寒冷氣候而言，建筑一般需要朝向南方以增加日照；對于炎熱氣候而言，建筑需要選擇朝向北方以盡可能避免太陽直射。其次，需要選擇與周圍環境相協調的色彩和風格，確保達到與環境的完美融合。最后，建筑物的形狀和尺寸需要考慮太陽能、風能等可再生能源的收集和利用。（2）保證建筑物的密閉性和隔熱性。建筑物的隔熱性和密閉性是保證建筑物內部室溫和空氣質量的關鍵，在傳統的建筑節能設計中，建筑物通常不具有良好的隔熱性和密閉性，因此室內外溫差過大，通風也不夠充分，導致室內溫度不穩定，需要大量消耗能源來進行空調、加熱、通風等相關操作，所以保證建筑物的密閉性和隔熱性是建筑設計中的重要原則。在建筑設計的過程中，需要注重選材、施工工藝和施工質量的控制，從而增強建筑物的隔熱性和密閉性，在保證室內外溫差不大的同時，還能夠減少室內外空氣的流通，從而進一步提高能源利用率。

3 當前建筑節能設計存在的主要問題分析

3.1 新能源利用不足，能源消耗總量較大

在建筑設計中，為了提升建筑功能豐富性，滿足人們的需求，在設計中對于節能設計的關注不足，缺乏節能設計理念的融合，從而導致建筑能源消耗總量較高。根據國家相關規定文件來看，要求新建居住建筑與公共建筑平均設計能耗全面降低，加強對新能源的利用，但是當前許多建筑設計中，缺乏新能源應用意識，在設計過程中沒有為新能源的應用提供支持，導致建筑運行依然以傳統能源消耗為主，整體能耗與浪費水平較高，尚未達到節能技術運用的目標要求，沒有注重建筑內部與環境的協調性，設計方案與行業節能發展不符，不利于建筑節能化建設，需要依據建筑的能源消耗實際情況，對消耗結構進行調整，實現對新能源技術的充分融合，從而提升節能設計實效性。

3.2 節能設計理念缺乏創新，節能意識有待提升

在現代建筑設計中，節能設計是一項重要的理念，但是部分工程設計過程中，缺乏對節能設計理念的創新，依然采用傳統的節能設計理念，整體節能意識水平不足，沒有將節能設計理念融合在建筑的各個細節中，使得建筑運行依然處于較高的能耗水平。節能設計并不是簡單的降低能源消耗，而是需要對建筑能耗系統進行整體性優化，提升能源利用率，確保各項能源能夠得到充分利用，在滿足建筑運行基礎上，減少能源浪費，是現代節能理念的基本內涵，然而部分工程不具有節能意識，在設計過程中缺乏對節能技術的融合，需要進一步加強設計理念創新，從而提升建筑節能效果。

3.3 節能技術較為滯后，節能方式沒有更新

在現代科學技術發展的推動下，節能技術水平得以全面提升，為建筑節能設計提供了多樣化的可選擇技術，但是部分建筑的節能設計中，依然采用較為傳統的節能技術，沒有注重對新型節能技術的應用，滯后的節能技術難以滿足建筑運行節能的需要，能夠取得的結果效果十分有限，不符合建筑節能設計的基本要求。同時，雖然近些年來我國節能技術得以全面發展，但是一些節能技術的創新性依然存在問題，節能技術發展還有很大的進步空間，比如在建筑供暖方面，當前采用以煤炭作為集中供暖的主要資源，燃燒期間沒有實現對煤炭的充分利用，導致煤炭資源被嚴重浪費，且供暖方面缺乏對新技術的應用，使得建筑供暖系統的整體消耗依然處于較高水平。

4 節能設計在建筑設計中的應用優化措施

基于上文的分析可以明確，在現代建筑設計中，節能設計是一項重要理念，能夠有效降低建筑運行產生的能耗，具有良好的節能環保作用，符合建筑行業發展的基本方向，但是在多種因素的影響下，當前節能設計尚未得以全面落實，所以需要加強對建筑節能設計的優化，確保節能設計能夠與建筑設計充分融合，采用更加科學的節能技術，不斷降低建筑能耗，推動建筑行業可持續發展。因此，本文結合相關實踐經驗，總結如下多項建筑節能設計應用優化措施：

4.1 建筑照明節能設計創新

在建筑運行過程中，照明系統所產生的能耗較高，占據建筑能耗很大比重，主要消耗為電力能源，所以在節能設計過程中，需要做好對照明系統的優化。首先，在燈具選擇方面，可以選擇一些能耗水平較低、照明效率較高的燈具，比如LED燈具，相比于傳統的燈具而言，能夠節省電能約50%以上，使得電能消耗水平大幅度降低，可以將其應用在建筑室內、公共空間等照明中，是照明系統節能設計的關鍵所在。其次，針對建筑戶外的公共照明系統，比如路燈等，需要加強新能源技術的應用，構建太陽能發電系統，在燈具中安裝太陽能板，通過吸收太陽能的方式進行照明，從而能夠減少對常規電能的消耗，太陽能為可再生清潔能源，通過對其充分利用，能夠優化建筑能源消耗結構，將太陽能的節能作用充分發揮。最后，在照明燈具的控制方面，為了避免公共空間、室內的燈具處于常量狀態，可以加強聲控技術、光控技術以及遠程控制技術等，按照實際需求開啟與關閉燈具，并根據環境亮度，自動調節照明亮度，避免燈具長期處于最大功率的運行狀態，以滿足當前實際需求為基礎，從而能夠有效降低照明系統運行產生的能耗，能夠降低建筑照明系統能耗約30%—40%，具有良好的節能效果[2]。

4.2 建筑暖通系統節能設計創新

隨著人們對居住環境舒適度要求的提升，當前大部分建筑同安裝了暖通系統，暖通系統運行產生的能耗較高，在加熱、制冷以及通風過程中，由于其機組功率較大，所以產生整體電能消耗較多，所以需要做好節能設計。針對暖通系統的節能設計，核心在于變頻節能技術的應用，通過變頻節能技術，能夠實現對暖通空調機組的運行功率調節，防止暖通機組長期處于最大運行功率，是降低暖通系統能耗的有效方式。在采用變頻節能技術之后，結合對溫度傳感器的應用，能夠實時獲取環境溫度，按照當前環境溫度對暖通空調的運行功率進行自動化調節，使得環境溫度處于人體舒適范圍內，除了特殊環境與要求下，變頻功率都能夠實現自動化調節，通過降低運行功率的方式，可以全面機組運行能耗，是現代節能技術應用的關鍵所在。

4.3 建筑墻體保溫節能設計創新

在建筑運行過程中，墻體會對其保溫性能產生直接影響，如果墻體的保溫性較差，會導致建筑出現“冬冷夏熱”的問題，從而會增加供暖與制冷能耗，所以從節能設計的角度來看，需要做好建筑墻體的保溫設計，提升其保溫性能，以此方式能夠減少建筑室內與室外的熱量交換，提升室內溫度穩定性，從而減少供暖與制冷需求，是降低建筑能耗的有效措施。因此，在建筑墻體設計中，需要加強對新型保溫材料的應用，比如可以采用混凝土空心加氣泡磚材料，這種材料具有的保溫性能較好，且制備工藝簡單，能夠提升建筑墻體保溫性；在對裝飾系統進行設計時，可以采用粘結砂漿、嵌縫類材料、保溫裝飾板以及密封性材料等，對墻體基層做好處理，之后安裝各項保溫材料，做好接縫處理，從而能夠提升建筑墻體的保溫性能，以此方式能夠有效降低建筑能耗，是建筑節能設計的有效應用措施。

4.4 建筑屋面節能設計創新

在建筑屋面的節能設計中，需要按照不同區域的不同氣候條件、地理環境等，采用科學的節能設計方案，重點做好冬季與夏季的節能設計，充分考慮到溫度對于能耗的影響。在對室內隔熱保溫設計中，可以采用密度較大且吸水性較好的材料，發揮出材料的保溫性能優勢；在對屋面設計中，確保所采用的建筑材料符合綠色環保的標準，同時可以在建筑屋頂安裝太陽能集熱機組，充分吸收太陽能，將其轉化為電能等，提升太陽能利用率，集熱機組一般安裝在建筑屋面的南向位置，通過對太陽能的利用，能夠優化建筑能耗結構，降低電能消耗，具有良好的節能效果，所以需要加強對建筑屋面的節能優化設計，通過材料、太陽能等方面的設計達到節能目標。

4.5 建筑供熱節能設計創新

在建筑供熱系統設計中，除了傳統的集中式供熱體系之外，還可以采用地源熱泵的方式，地源熱泵以建筑區域內的巖土體、地層土壤和地下水為低溫熱源，地源熱泵內部系統主要包括地源熱泵機組、地熱能交換模塊、建筑物內系統構成的供熱中央空調系統，能夠全面降低暖通空調運行電力能源消耗。相比于傳統的供熱方式而言，能夠實現對地熱能的充分利用，地源熱泵是陸地淺層能源通過輸入少量的電力能源，實現從低品位熱能向高品位熱能轉移的裝置，一般情況下地源熱泵消耗1kWh的能量能夠向用戶提供4kWh的熱量和冷量，由此可見將地源熱泵技術應用在建筑供暖節能設計中，能夠優化建筑供暖系統運行效率，以更少的電能能源提供更好的溫度調節效果[3]。

4.6 建筑門窗節能設計創新

門窗在建筑中具有保溫、采光的功能，所以通過對建筑門窗的節能設計，能夠降低建筑暖通系統與照明系統能耗。例如，通過增加建筑門窗透光率，能夠提升建筑室內亮度，從而減少照明系統的使用，降低電力能源消耗；通過采用多功能反射玻璃，能夠將太陽輻射進行阻擋，可以降低夏季室內溫度，同時在冬季吸收更多的太陽能熱量，從而能夠減少暖通系統運行，有效降低電力能源消耗，具有良好的應用效果。在門窗節能設計中，為了進一步提升節能效果，可以采用的節能設計技術包括如下幾項：（1）窗框節能技術的應用。傳統的窗框大多采用金屬制造，質量雖然穩定，但難以達到保溫要求，導致能源浪費，而復合材料窗框可以耐用、穩定、抵抗老化、抗沖擊，保溫隔熱性能較好，不會輕易產生冷氣橋，這使得其在建筑門窗節能中比傳統材料節能效果；窗框斷熱處理是利用斷熱條、斷熱材料將窗框與玻璃隔開，以防止冷氣橋的形成，維持室內溫度的穩定。斷熱材料一般采用硅酸鹽、硅酸鋁、玻璃纖維等，而斷熱條采用高分子材料；在進行窗框斷熱處理后，能夠減少室內外氣氛交流，達到保溫降耗的效果。（2）玻璃節能技術的應用。雙層玻璃是由兩層玻璃之間夾異氣體并嚴密密封而成，可以降低光照度和紫外線輻射，降低室內溫度變化，同時具有良好的隔熱、保溫、隔音效果，節能效果良好；低放射性玻璃，是在玻璃表面加上一層微薄的金屬或金屬氧化層，可以有效反射紅外線輻射，達到降溫的作用，且低放射性玻璃還可以防止紫外線輻射，保護室內家具和皮膚；智能玻璃是一種可以控制太陽能透過率的特殊玻璃，使用電壓調節玻璃表面的涂層厚度，可以隨時控制玻璃的透明度和反射率，智能玻璃不僅可以調節室內光線和溫度，還可以保證個人隱私。

5 結束語

綜上所述，本文簡要闡述了建筑節能設計的基本內涵，并對當前建筑節能設計中存在的主要問題進行分析，最后提出多項科學有效的建筑節能設計創新措施，希望可以對建筑工程設計領域起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提升建筑節能設計水平。