建筑節能措施在建筑設計中的應用

張偉

（侯馬市住房和城鄉建設管理局，山西 臨汾 041000）

0 引言

隨著社會經濟的持續發展，人們生活水平不斷提升，對生活質量的要求也越來越高。住宅建筑是人們生活中必不可少的部分，其設計應當緊跟社會的發展，不斷進行完善和優化。低碳環保、綠色建筑、節能環保等諸多概念在住宅建筑設計中經常被提到，目前幾乎所有房屋在初始設計階段就融入綠色節能理念，既可以有效提高居民生活質量，還可以促進建筑行業的可持續發展。但目前設計的節能建筑仍然存在諸多問題，如節能設計理念落后、缺乏配套節能產品和外墻保溫技術落后等。

1 節能建筑設計的意義

首先，城市在建設與發展過程中，促進了經濟水平的提升過程，與之相伴隨的是消耗的資源、能源也相應增加，不利于生態環境健康、持久發展。既往有調查表明，當下國內多數建筑均沒有達到節能標準要求，以致其使用過程中不僅要為此付出昂貴的經濟費用，也要面對巨大的環境代價，生態危機、環境污染逐漸暴露出來，鑒于以上情況，相關部門迫切需要開展建筑節能設計工作，這是建設節約環保型社會的基礎條件。其次，越來越多的新材料、技術工藝等被用于建筑行業，明顯提升了建筑工程的施工效率與質量，因為引進了很多優秀人才、先進設備等，勢必會增加工程建設成本，通過采用節能設計辦法，使用建筑物使用更多的可再生資源，如天陽能、風能等，節省水、電燈資源，實現對生態環境的有效保護，更好地滿足社會經濟持續中對資源提出的要求，引領建筑行業開辟更廣闊的發展前景[1]。最后，通過應用節能、環保型材料有助于改善人們的住房環境，減輕空調等設備給人體健康帶來的傷害，使人們主觀上獲得更好的體驗。

2 建筑節能設計的原則

2.1 和諧相處

現代建筑要想實現綠色化、生態化，設計人員在進行建筑設計時就要遵循和諧相處的生態原則，運用有限的生態資源，結合經濟增長和自然發展的規律，遵循綠色和諧原則，科學設計建筑結構，使人與自然和諧相處。

2.2 節約能源

工作人員在建筑開發建設中要充分運用各種有限資源，確保經濟節約，減少施工過程中出現的消耗與浪費，使建筑企業減少資金投入，從而取得建筑工程最大效益。在設計和施工前，應勘察施工場地周圍情況，盡可能就地取材；挑選優質供貨廠家，選擇合適的運輸路徑，保證施工進度，最大限度地減少施工對環境造成的破壞與污染。

2.3 舒適

建筑設計的本意是給人們創造舒適的居住環境，使人們在和諧愉快的環境中生活，保持心情愉悅。建筑設計與施工要站在居住者的角度，設計施工人員可以充分運用環保技術，從科學的角度設計供暖、采光、通風等，使建筑房屋符合居民的居住需求，讓居住者獲得舒適的居住體驗[2]。此外，在材料方面，需要挑選低碳環保的材料，優先選擇綠色節能材料。

3 住宅建筑節能設計的不足

3.1 缺乏配套節能產品

我國住宅建筑節能環保設計理念的推廣處于初期，還未形成以節能產品為主導的市場，建筑材料市場秩序有待提高，一些建筑材料還不符合節能標準，市場監管部門監督管理工作不到位等，都在一定程序上影響了節能產品的市場規模、銷售能力及未來發展。建筑企業在工程施工過程中，缺乏環保意識，一味追求成本，工程監管部門沒有及時指出施工中的不足，也沒有及時改正工程中存在的問題，導致住宅在完工之后因不符合節能標準，成為違規建筑被有關檢查部門拆除，使得住宅建設所投入的大量人力、物力及財力被白白浪費，阻礙我國建筑行業進一步發展。

3.2 節能設計尚不到位

大部分工程設計師會依照國家標準要求部署建筑，但在實際工作中，很多工作人員主觀上并不支持節能設計理念，缺乏科學的設計經驗，外加監督、管理工作沒有全面落實，造成很多施工方沿用傳統方法開展建筑設計工作，節能理念未能落實到實際。比如在設計建筑工程的采暖系統時，通常會基于節能理念、相關公式等測算出耗熱量，但因不同樓層采暖設備安裝類型、數目不統一，以致在投入使用時并沒有創造出良好的節能效益。

4 節能設計技術在建筑工程中的應用

4.1 選擇綠色節能材料

隨著城市建設發展步伐的不斷加快，預示著要對城市布局重新規劃，需要更新大量建筑，在此過程中，可能會產生規模龐大的廢棄建材。要想展現出建筑工程的綠色環保特點，需要合理使用廢棄建材，通過各種方式對其科學處理，形成無污染的新型材料。例如，再生混凝土空心磚塊，其是把廢棄混凝土作為主要材料，加入適量的硅酸鹽水泥等材料形成，展現出質量輕、抗震性能強、節能環保等特點，實現對廢棄建材的循環利用，強化建筑功能，滿足國家提出的綠色建筑要求。并且，在建筑裝飾設計上，按照節能環保標準，選擇綠色性材料。當前，市場中流通各種環保型材料：①合成石，其經濟實用，節能環保，能夠減少工程裂縫問題的出現，具有較強的抗火性。②聚乙烯材料，其有著良好的隔音、保溫、防潮性能，可以循環使用，綠色環保性強，設計人員可以結合業主要求選擇對應的材料，真正做到經濟與環保的和諧發展[3]。當前，建筑行業中引進了諸多科技化材料，給綠色建筑發展提供了更廣闊的空間。在實際中，新的建筑材料已經取代傳統能源，滿足綠色環保要求，給建筑行業發展提供動力。

4.2 保溫屋面的節能設計

在常規屋面設計的基礎上融入節能技術，提高屋面的節能水平。屋面保溫材料選用方面，宜優先選擇導熱系數低、吸水率低、保溫性能良好的節能型材料，除此之外屋面設計時還考慮到如下5 點。

（1）依據方案要求精心挑選材料，從導熱性、吸水性、耐久性多個方面做對比分析，選擇綜合性能突出的材料；評估材料供應商的資質，選擇最可靠的供應商，建立合作關系，從源頭上保證材料的質量；材料進場時安排檢驗，進場后存儲至干燥通風的區域；施工工序必須遵循方案要求，遇特殊環境時適當調整，通過許可后實行。

（2）宜在晴天安排施工，保溫層施工前先清理基層，涂抹隔氣層。為應對降雨天氣，密切關注天氣預報信息，提前做好準備，避免材料受到降雨的影響。

（3）優先挑選和保溫層厚度相差較小的材料，以滿足保溫、屋面外觀多方面的要求，同時合適規格的材料還可防止熱橋現象。

（4）板塊型保溫層的粘貼材料必須均勻，以上下交疊的方法進行鋪設，用保溫砂漿填充鋪設過程中產生的縫隙，提高整體質量。

（5）在保證保溫層結構主體質量的同時采取防水措施，為保溫層配置排氣裝置，排出水蒸氣，以防結構由于水蒸氣的持續作用而鼓裂，并且注重對出氣孔的防水[4]。

4.3 建筑照明系統的節能設計

建筑工程中的燈光系統可劃分為室內和戶外兩大部分。室內照明一般是指居住和休息所使用的燈具，而戶外燈光則是指公共空間的燈光。根據兩種不同的照明方式，采用了不同的節能和環境保護措施。例如，在設計戶外燈光時，可以充分利用自然光的優點。利用自然光來設計室內的燈光。太陽能發電系統的科學運用，可以將太陽能板安裝在街燈上，在白天吸收陽光。夜間即可達到戶外照明。在室內燈光方面，可以根據不同房間的燈光要求，選用最適合的燈具。比如，應科學區分光線的強弱，對于臥室休息區域來說，可以應用亮度較弱的燈具，在書房中采用亮度較強的燈具。在室外環境中，可以對燈具的高度和燈罩大小進行合理調整，從而實現對光照區域的有效控制，光照區以小區路面范圍為主，防止人們受到光的反射影響，避免對視覺造成不良影響。

4.4 綠色建筑朝向設計

建筑朝向設計問題與光線、風向問題有著密切關系。設計人員在設計過程中，需要充分考慮建筑物的光線情況，并利用風向條件實現科學通風。如果朝向的設計不符合建筑要求，就很容易影響建筑的舒適度。因此，只有對建筑物的間距、組合關系等進行科學計算，才能提升建筑的節能效果，增強建筑的自然通風效果。設計人員在設計建筑朝向時，結合當地的氣候因素和日照時間進行嚴謹設計，能有效節約能源。同時由于傳統思想的影響，中國的房屋建筑大多數采用南北朝向的格局。考慮光照、通風等建筑朝向設計中的關鍵因素，可在房屋的東西兩面墻體上設置大小適合的窗戶[5]。另外對于房屋內部格局的設計問題，需要將房屋按照相應的功能劃分為不同的格局，方便日后暖通設備和空調等系統的安裝。設計人員可基于外表面積小，房屋內部的冷負荷就相應變小的原理，實現能源使用率的降低，確保建筑的冷暖優勢都能充分體現出來。

4.5 墻體節能設計

為了滿足住宅建筑設計節能需求，建筑工程施工時應使用新型節能材料。墻體是住宅建筑的主要外圍結構，所用原材料的保溫特性直接影響住宅建筑的耗熱量。當前，我國的不少新建住宅建筑墻體都是采用現澆混凝土進行建造的，保溫特性較差，達不到住宅建筑節能設計標準。同時為追求成本，采用內保溫做法，雖能滿足規范要求，但實際效果不佳。目前部分住宅建筑多應用具有一定厚度的擠塑聚苯板、多功能保溫砂漿等節能材料構建建筑物保溫系統，使外墻結構滿足住宅建筑物要求。但各自都存在一些缺陷，可以考慮以下3 種思路：①外墻保溫新材料+工藝革新，提高材料相容性、耐久性、耐火性以解決外保溫的脫落風險、防火要求。②外墻內保溫新技術，提高材料保溫效果以解決熱橋部位易出現冷凝、結露，進而造成室內墻面發霉、開裂的現象。③發展復合保溫墻體，施工工藝簡單、內外墻面可保護保溫層，避免脫粘空鼓，滿足愈發嚴格節能要求，同時符合裝配式建筑需求。為了更好達到住宅建筑節能環保的目的，工程施工時采用加氣磚和復合墻體技術，從節能的角度出發更為合理，特別是符合墻體施工技術，可現澆節約人工；可保溫，節約能耗。最大程度地降低外圍結構的傳熱系數，更加符合未來住宅的節能要求[6]。

4.6 幕墻

在建筑當中幕墻能耗占據總體的40%左右，所以在進行節能設計的過程中需要對幕墻這部分的設計工作引起足夠的重視。在設計前需要對附近的自然環境進行充分了解，包括氣候狀況、風壓溫度以及光線強度等等，結合建筑朝向和高度來明確設計方案。與此同時，在設計方案中需要考慮到幕墻節能所受到的各方面因素的影響，例如通風、采光、隔熱和熱交換等等。那么具體來看，在進行幕墻節能設計時應該遵循以下原則：首先，要遵循科學性原則，在設計幕墻時需要對各方面因素所帶來的影響進行綜合考慮，結合工程要求來做好幕墻選型及選材，并要明確窗墻面積比。其次，要遵循經濟性原則，圍護結構當中幕墻僅僅是其中的一個組成部分，那么在設計時則應該做到全盤考慮，平衡好節能與經濟之間的關系，這樣才能夠真正體現出節能的價值。最后，要遵循統一性原則，幕墻設計人員需要和其他工程設計人員做好協商工作，包括室內采光和空調采暖等方面內容，盡量做到各個方面的統一，從而將幕墻節能效果更好的體現出來。

5 建筑節能措施在建筑設計中的未來應用

（1）建筑設計師要根據小區或建筑的用途，根據業主或用戶的某些需求，明確節能和熱舒適目標。這里的需求包括總體節能目標和一些具體目標，如自然通風、室內溫度、濕度和太陽輻射。一般來說，節能目標比國家法規中的要求更為嚴格。

（2）根據上述目標表現，建筑設計師選擇合適的建筑造型、建筑朝向、被動式節能方式和建筑材料，然后根據不同的關鍵參數提供一些建筑設計方案。

（3）利用仿真軟件對這些建筑設計方案進行節能評價。如果結果不能滿足性能要求，則流程重復第二步以調整相關參數，或在循環一段時間后返回第一步以調整目標性能。如果結果能夠滿足性能要求，則由設計者提供基本設計方案并進入下一步。

（4）對于基于不同參數的每個設計方案，應遍歷相應的參數，以獲得建筑能效和舒適度的最佳值。然后，將這些以最佳值為中心的參數進行組合[7]。在每個參數的范圍內，應不斷調整組合，以達到最佳的總體設計效果，以此提高計算結果的準確性，促進建筑節能設計的進一步發展。

6 結語

在建筑減碳的背景下，應加強建筑環保設計水平，針對建筑行業各個環節可能出現的碳排放及高能耗問題，注重以碳中和為目標，在建材升級、建造設計、施工實施、運營管理等環節采用綠色環保技術手段，使建筑進入可持續發展循環。