淺談建筑工程設計中的節能建筑設計

黃菲菲

（南寧市勘測設計院集團有限公司，廣西南寧 530000）

0 引言

建筑設計中應用節能設計技術，合理配置能源資源，有助于實現建筑節能，可以緩解行業能源消耗對經濟發展的影響，在為人們提供適宜的建筑空間的同時，促進社會經濟的健康發展，因此，設計師應注重節能建筑設計，確保設計方案的質量。

1 節能建筑設計的重要性

現階段，受全球能源危機影響，人們逐漸認識到節能環保的重要性，能源資源是人們生產生活的基礎，是保證人們日常生活及各項生產活動有效開展的必需品，是保證社會經濟發展的必要條件。隨著能源資源緊缺問題的逐漸突出，節能已經成為各行各業日常運營管理的重要內容。建筑業的能源消耗較大，是我國的能耗大戶，也是導致能源緊缺的主要因素，在建筑設計中應用節能技術，可以降低建筑的能源消耗，緩解能源資源緊缺情況。建筑節能設計的發展可以促進國民經濟的進一步發展。作為我國的主要支柱產業之一，建筑業是城市社會經濟發展、人居環境改善的重要措施，其擴展性較強，在建筑設計方案中引入節能技術的難度較大，對設計師的技術水平要求較高，要求設計師具有較高的節能理論基礎，豐富的節能設計經驗，設計師應不斷的學習與實踐，以提升自身的能力水平。因此，在某種程度上講，節能設計有助于提升設計師的專業能力。此外，建筑節能也可以促進節能材料的發展，為建筑行業的發展提供動力，促進建筑及相關產生的發展[1]。

2 節能建筑設計要點

2.1 建筑規劃

建筑規劃中節能設計的內容較多，如選址、朝向等，其具體內容如下。

2.1.1 選址

在建筑設計前，設計單位應深入擬建項目所在位置勘察，調查了解當地的地形地貌、水文地質、周邊環境等情況，對擬建區域現場的情況進行綜合分析、評估，選擇最佳施工區域，在滿足項目建設需求的基礎上，保護周邊環境，防止因項目施工或使用對周邊生態環境造成的影響。同時，建筑選址應在交通條件便利的區域，既保證人們出行的便利性，也可以降低私家車的使用頻率，防止私家車出行導致的能源消耗及環境污染問題。

2.1.2 朝向

大量實踐案例表明，在其他外部條件不變的情況下，東西朝向建筑結構的能源消耗大于南北朝向建筑的能源消耗量，因此，在設計時，設計師應做好朝向設計，結合項目區域的氣候、風向、太陽輻射角度等條件，結合建筑內部各房間的功能需求，綜合考量建筑的朝向。現階段，我國最適宜的建筑朝向為南偏東或南偏西，在實際設計工作，設計師還應對南北區域的自然差異性進行考量，例如，夏季南方地區的室外溫度較高，設計師應設置建筑長軸的方向垂直于主導風向，冬季北方地區的室外溫度較低，長軸方向應平行于主導風向。同時，確定平面形狀時，設計師應做好外表面積控制，盡量降低外部圍護結構的表面積，減少建筑結構的冷負荷，進而實現減少能耗的效果。

2.1.3 平面布局

平面布局主要分為行列式、自由式、周邊式3 種模式，其中周邊式的自然風引入方式不佳，自由式對項目所在地的地形條件及周邊環境影響較大，平行式的采光、通風效果較好，是一種常見的布局模式。因此，在節能建筑設計時，設計師應優先選擇行列式布局模式，在外界環境條件符合要求時，也可以選擇自由式布局，確保建筑朝向位置最佳，保證建筑內部各個空間區域均具有較好的采光通風效果。此外，在布置立體空間時，可以采用前低后高貨具有規律性的高低錯落的布置模式，既改善了以往建筑立體布局的單調性，提升建筑布局的空間效果，還可以充分利用周邊環境的節能功能。

2.1.4 體形系數

體形系數主要是指圍護結構的表面積與建筑體積之間的比例，相關案例研究發現，系數比例越大，建筑能耗越高。因此，在設計階段，設計師應做好體形系數設計工作，首先，控制建筑的層數，設計師應反復計算與驗證，選擇建筑層數，確保建筑的節能效果最佳；其次，建筑的外部結構應簡潔大方，應盡量降低表面積，減少熱交換能量。

2.1.5 套型平面

為了滿足人們對建筑空間的需求，保證建筑使用的舒適效果，設計師應重視單體套內設計，合理劃分建筑內部功能區域，如將客廳、臥室等區域布置在南向位置，將衛生間、廚房等區域布置在東西向或北向位置，進而提升室內功能區域的采光能力。

為確保通風效果，應在建筑的套內空間區域設置門窗，并將前后房間的門窗對應設置，從而提升建筑內部空間的自然通風能力。在氣候環境炎熱的區域，設計師可以將套型平面設置為天井形式，借助熱壓差或高差實現自然通風。

2.1.6 綠化設計

綠化既能夠發揮美化區域環境的作用，還可以起到調節周邊環境小氣候的效果，進而實現降低能耗的目的。在綠化設計階段，設計師應重視如下要點：首先，做好地面綠化，在綠植選擇時，設計師應首選灌木類植物，如果建筑和當地區域條件允許，設計師可以適當的布置一些水景。其次，在與建筑物的南向、東西及西向等區域相隔一定的距離布置喬木等綠植，這樣可實現冬暖夏涼的目的，從而降低照明、空調等設備的使用頻率，從而實現節能的效果。最后，結合當地的實際情況，設計建筑陽臺及墻面的垂直綠化方案。既要保證構筑物的觀賞效果，還可以降低建筑物的外露面積，進而實現冬季保暖、夏季隔熱的目的，調節建筑內部的熱環境[2]。

2.2 各部位的節能設計

在設計階段，設計師應在保證建筑各部位功能需求的同時，優化各部位的結構、造型設計方案，從而利用外部環境達到節能設計的目的。

2.2.1 屋頂

屋頂結構的能耗量在建筑總能耗中所占的比例較大，因此，設計師應做好屋頂節能設計。首先，在屋頂材料選擇時，設計師應優先選擇保溫節能性能較好的材料，如聚苯板、乳化瀝青珍珠巖板等，在屋面位置鋪設保溫材料形成保溫結構層，進而提升屋面結構的隔熱保溫性能，實現節能的效果；其次，采用架空型構建方式，增加屋頂空氣層結構，提升屋面的保溫與隔熱能力。在設計架空層結構時，使用2～3 塊實心黏土磚構筑而成的磚堆為肋，架空層上方鋪設混凝土板，內部鋪設輕質的保溫材料；再次，設計師應采用倒置層結構，在保溫層下方位置設置防水層。需要注意的是，在鋪設保溫層材料后，應采用混凝土預制塊壓住保溫材料，這樣既可以降低材料成本，還可以方便后期維修；最后，借助蓄水屋頂、植被屋頂、吊頂屋頂、通風屋頂等結構形式，進行屋頂隔熱處理，提升屋頂結構的隔熱性能，從而實現節能的目的。

2.2.2 外墻體

建筑結構的外墻體能耗較高，降低外墻體能耗，可以提升建筑結構的整體節能效果。在外墻體設計時，設計師應關注如下內容：首先，強化砌體結構的隔熱保溫效果。設計師應選擇具有環保節能效果的材料，如混凝土空心砌塊、多孔黏土空心磚等，此種材料的隔熱保溫性能較好。同時，設計師還可以選擇由工業廢料、火山渣等原材料加工而成的輕質砌塊材料，借助保溫砂漿砌筑等施工方式，確保砌體結構的隔熱保溫效果。其次，加強墻體結構的隔熱保溫性能。在設計階段，設計師應結合實際情況，選擇相應的保溫技術，借助內外保溫技術，構建復合墻體。在外墻保溫方面，采取有效的施工技術，不僅可以處理外墻熱橋等問題，還可以擴大內部功能區的使用面積，如外貼聚氨酯泡沫、夾心苯板及聚苯板等技術等。在內保溫方面，設計師可以可以采用紙面石膏板內保溫或聚苯板復合技術等內保溫技術，提升墻體結構的隔熱保溫性能。最后，做好幕墻設計。在設計外墻體時，設計師可以合理運用幕墻技術，常見的幕墻材料包括磨光大理石、玻璃幕墻等，這類材料既能夠提升外墻結構的美觀性，還能實現較好的隔熱保溫效果。需要注意的是，玻璃幕墻可能會導致光污染問題，設計師應盡可能選擇陶瓷板等材料作為幕墻結構材料，此類材料的抗震性能及耐酸堿性能較好，不僅可以有效降低施工成本，還可以達到環保的要求。

2.2.3 門窗

作為建筑內外空間交換熱量的關鍵結構，門窗的保溫性能對建筑的采暖通風性能有直接影響，因此，門窗設計是節能建筑設計的重要內容。在門窗設計時，設計師應按照項目區域的氣候及環境特征，合理設置建筑的門窗比例，合理控制墻體的氣密性及厚度，從而提升門窗結構的隔熱保溫性能。相關數據表明，建筑中很大一部分能量是由門窗結構散失的，因此，設計師應重視門窗節能設計，以此提升建筑整體的節能性能。在設計階段，設計師需從如下方面入手：首先，合理設置窗墻比例。窗墻比例是指窗口與單元墻體之間的面積比值，建筑的朝向不同，窗墻比要求也有所區別，在門窗洞口設計時，設計師應結合實際需求，做好窗墻比設計，確保門窗的傳熱、保溫效果。其次，重視氣密性設計。門窗的氣密性與空氣的滲透效果有直接關系，設計師可以借助泡沫密封條等材料，提升門窗的氣密性。在設計時，設計師應按照建筑的實際使用需求，選擇具有彈性的密封材料，如聚乙烯泡沫、毛氈等。同時，設計師應重視窗框等結構的密封設計，從細節入手進行密封設計，減少門窗的熱交換，降低外門窗的能耗[3]。

3 提升節能建筑設計效果的建議

3.1 合理利用綠色能源

建筑與外界環境之間的關聯性較強，二者之間是相互依存，彼此共生的關系，設計師想要提升建筑物的節能性能，應加強對綠色能源資源的了解，合理引用綠色能源，提升綠色能源的利用率。

3.1.1 地熱能

地熱能的溫度較為恒定，且不會污染周邊環境，在節能設計時，設計師可以將地熱能轉化為建筑能源，通過地熱能為建筑的使用過程提供能源，實現冬季為建筑供暖，夏季為室內降溫的效果，既實現為建筑供熱供冷的目的，還可以減少機械設備使用的頻率，降低電能消耗。

3.1.2 深井水

在地下水水質較好、儲量豐富的區域，設計師可以采用深井水能源，在深井水流經熱泵的過程中，實現降低室內環境溫度的目的，減少機械制冷消耗的電能。

3.1.3 太陽能

太陽能能夠為建筑提供制冷、供熱以及生活熱水的能源需求，還可以為建筑提供電能，進而實現節能降耗的目的。太陽能節能設計主要分為方式，即主動式與被動式。其中主動式技術是一種輔助性能源系統，被動式技術是借助儲熱物質、陽光間等方式，在建筑的向陽朝向儲存熱能[4]。

3.2 節能材料

節能材料可以提升建筑的節能能力，進而實現節能的成本，常見的節能材料如下。

3.2.1 巖棉

巖棉材料具有較好的阻燃與保溫隔熱性能，且材料自身的穩定性較好，在建筑施工中的應用頻率較廣。

3.2.2 一體化裝飾板

一體化裝飾板材料是由裝飾材料與保溫材料復合而成，常用于外墻結構裝飾，不僅可以實現建筑保溫的效果，也可以裝飾建筑外墻，美觀建筑外墻。

3.2.3 一體化保溫磚

一體化保溫磚是由混凝土、砌塊等組成“日”字型結構材料，具有防火、隔熱保溫以及圍護等功能，此種材料的操作簡便、價格較低，且整體性能較好，受到從業者的普遍認可。

3.2.4 水泥聚苯板

水泥聚苯板由起泡劑、水泥以及聚苯乙烯泡沫塑料等材料復合而成，具有較好的耐水性能及隔熱效果，并且操作方法簡單、成本低，常用于建筑屋頂及外墻結構中。

3.2.5 硅酸鹽砂漿

硅酸鹽由硅酸鋁纖維、海泡石等材料組成，輔助材料為無機礦物質，在材料中加入適量的添加劑，通過多種工藝技術制作而成。此種材料的隔熱保溫效果較好，直接涂抹即可完成施工操作。

3.3 節能技術

在節能設計時，設計師可以利用有效的節能手段，控制建筑的運行狀態，提升建筑的節能降耗效果。

3.3.1 仿真與智能化技術

此技術可以模擬建筑的制冷供熱系統，通過模擬系統的運行狀態，優化設計方案，以此實現減少建筑能耗的效果，提升建筑的節能性能。

3.3.2 能耗分析技術

此技術能夠結合多方因素對設計方案進行驗證，如設備選擇、供熱系統、用戶使用需求、新風系統、建筑的熱惰性、朝向等，綜合分析建筑設計方案的內容，評估設計方案的能耗能力，并按照評估結果，優化設計方案，改造建筑的節能效果，提升建筑的環保節能性能[5]。

4 結語

綜上所述，節能是當前行業發展的必然趨勢，也是行業發展的重要保障。節能設計不僅可以提升建筑的環保節能性能，還可以節約建筑的建設及運營成本，因此，設計師應重視節能設計，結合項目的實際情況與建設需求，合理設計節能方案，有效利用綠色能源及節能材料，并借助先進的節能技術，提升建筑的節能效果。