探讨建筑规划设计中建筑节能的设计

余海霞 中国船舶集团有限公司第七二五研究所

1 前言

要想最大限度地降低建筑的资源消耗，还需要合理规划建筑物，优化内部结构和功能设计。在落实能源设计的情况下，应保证建筑设计遵循当地的自然环境、地理位置等，充分结合当前的生态节能理念，运用现代化的技术工艺，在节能的基础上改进建筑设计。从绿色环保方面来看，重点是通过使用低能耗的各类建材、设备等完善建筑设计，施工过程中要以节约资源为主，运用行业的新技术、新理念强化建筑的整体性能，为民众提供更加良好的居住环境。

2 建筑节能的概念

建筑节能设计是指在对公共或居民建筑设计、规划和使用的过程中，通过加入适当的技术、工艺、材料等方式，或者借助当前的可再生能源类的节能系统设备，最大限度地降低传统建筑的能源消耗，减少对周边环境的影响，提高用户的居住体验和使用效果。

建筑节能设计的理念在于满足人们对建筑良好居住体验和使用要求的基础上，尽可能地降低建筑使用过程中的各类能源消耗。而现代建筑的能源消耗多数体现在生产建造，以及建筑使用过程中所产生的诸如制冷、采暖、照明、家用电器等各个方面的消耗。

在工程建设过程中，设计规划是建筑节能中的一个重要环节。建筑整体的设计过程中，应考虑相应的结构优化和热工性能，同时借助当前的可再生能源和节能减排等技术，最大限度地减少建筑使用中所产生的大量能源消耗。所以，落实建筑节能，还要从最基本的能源使用方面进行规划，明确节能低碳的环保理念。

3 建筑节能设计的前提基础

全面合理的考虑建筑结构、节能措施等，既可以帮助开发商节约施工成本，还可以让施工建设做到有的放矢，从各个关键环节点落实节能降耗的目标。

通常情况下，建筑能耗的分析应该成为节能设计的重要前提和参考依据，是施工团队在建设初期就应该重点考虑的问题。而从建筑结构学方面来看，影响建筑能耗的因素是多方面的，通常与建筑的自身结构、位置还有各类其他外在客观因素有关[1]。

具体来看建筑本身的因素，可以细化为结构性能耗、材料性能耗以及使用性能耗问题。结构性能耗涉及建筑的位置朝向、内部结构、保温隔热性能等因素；材料性能耗涉及外墙、门窗、屋顶、地板等使用的各类材料性能；而使用性能耗涉及各类家用电器，如夏天制冷、冬天取暖的问题。

外在的客观因素需要考虑建筑所处的环境情况，自然气候、地理位置、建筑所具备的功能，还有室内能源的控制质量等。当然，建筑节能的外在因素与其本身的建造设计等有着重要的联系，直接影响到建筑内部是否存在大量的能源消耗问题[2]。

例如现代城市当中，夏天空调制冷，冬天取暖制热，以及日常建筑内部的光照等情况，都是能源消耗的大头，而这些方面所消耗的电力、煤炭等能源占据城市能源消耗总量的60%以上。因此在新时期下，建筑节能设计规划也需要从这些方面进一步完善落实。

4 建筑节能规划的设计探析

4.1 建筑位置环境方面的考虑

节能建筑的设计规划，首先需要考虑土地建筑使用的综合情况，结合当地具体的气候、地理环境条件展开分析，挑选适当的建设位置。然后根据建筑的使用需求改善当前的外在环境，同时还要重点考虑建筑的体型结构所能起到的节能效果。建筑形式需重点考虑周边的环境条件等，切实处理好建筑多样化、个性化与节能的关系。比如，在建筑选址、布局方面的节能设计考虑。

在国内东北等平均气温较低的区域中，将建筑物规划在向阳、避风处，有利于加强建筑使用太阳能的效果，避风位置的设计可以有效减少在气温较低的情况下，建筑内部的热损耗。而在南方等平均气温较高的地区中，建筑设计中需考虑到街道布局、建筑群规划等，要与当地的夏季主导风向基本一致，通过这种方式，强化城市建筑群区域内部的热交换，帮助建筑进行热量的流动和释放[3]。

4.2 建筑形体与空间的节能设计考虑

建筑空间和形体的设计考虑也是影响建筑节能的重要因素，是节能型建筑必须重点考虑的内容。深入分析建筑形态和内部空间的规划设计时，要明确建筑物本身的体型参数，合理控制建筑物的体型系数，这样可以有效降低建筑物内部与外界环境之间的热量交换，进而降低建筑内部的能源使用消耗。

一般情况，建筑设计中可通过减少建筑的面宽，或是加大建筑进深、控制组合体和建筑层数等控制体型参数。同时，还要考虑到建筑的平面布局情况，分析建筑内部空间的采光效果、通风合理性等，让每个建筑空间内部都具备良好的穿堂风以及充分的光照效果。这样可以在夏季时节利用自然风降低内部温度，而冬季可以适当利用阳光取暖，进而在一定程度上降低能源使用。

4.3 室外空间环境和绿化方面考虑

在建筑环境的设计规划中，还要考虑到周边的水文、绿植地的分布情况。通过合理的设计水面、绿地，既可以改善建筑周边的空气和温度状况，还可以有效起到调节空气湿度、气温，改善室内热环境，利用植物降低热辐射的效果，进而减少空调制冷所使用的消耗[4]。

根据区域状况下的不同小气候状况，设计规划种植布局不同种类、高度的树木植被等，这样在一定程度上起到夏季时节，可以创造建筑群内部阴影遮蔽环境，并且利用植被疏导通风，冬季时节还可以起到防寒风的作用。

而在建筑物的屋顶、阳台、墙壁等位置予以适当的绿化，可有效防止建筑物被阳光暴晒，或者大风骤雨等天气对建筑物外表的冲击，进而导致建筑物内外误差过大，减少温度的内外传递，对建筑内部的环境温度起到良好改善作用。

5 建筑节能规划的具体设计措施

5.1 建筑物墙体的保温隔热设计

在国内的建筑形式当中，外围护墙体的占比面积最大，重要性也较高。所以，在分析建筑整体保温隔热性能时，很大程度的判断依据在于建筑的外围墙体设计建造情况。而影响到外围建筑墙体性能的主要因素就是所使用的材料，在优化建筑物墙体保温隔热设计的情况下，如何考虑建筑的外墙材料使用是施工团队所要考虑的。

总体来说，外墙建设需要采用保温效果较好的材料，可以使用单元材料；而墙体的中部设计需要添加新型保温材料，形成墙体对齐的保温夹层；同时在外墙处增设保温层，提升外墙保温性能，降低外界环境温度对室内的影响。

具体的节能优化措施为：使用保温性能良好的新型墙体材料，如当前很多城市建筑中所使用的多孔黏土砖，加气混凝土砌块等。而一些新建的建筑群体当中，则是采用新型的复合式墙体材料。这类墙体材料大多都是由聚苯乙烯、岩棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等物质构成的材料，在墙体当中加入这种类型的材料，能够有效降低甚至隔断由于混凝土梁、柱、接缝等位置产生的导热情况。简单的理解就是这种新型墙体材料，如同建筑的外层披上了一层保护罩，从而有效提升了建筑外墙的整体保温隔热效果[5]。

从建筑物本身因素来看，为了尽量减少建筑物导热效率，设计的过程中要尽量减少建筑的外表面积、结构面积、形体的凹凸面积等。从建筑学角度来看，这些面积的大小会影响到建筑的体型系数（建筑体型系数是建筑物与室外大气接触的表面积）。而在体型系数一定的情况下，外表面积和所包围的体积呈正比例关系。所以建筑的体型系数越小，建筑外表面积也越小，进而可以提升建筑的保温隔热效果。一般情况下，体型系数控制在0.3左右可以起到较为良好的建筑节能效果。

5.2 屋顶的保温隔热设计对策

建筑屋顶屋面的保温隔热设计，是与建筑外墙一样需重点关注的环节。但是相对于建筑外墙，屋顶更容易受到外界自然环境、气候的影响。屋面从建筑结构层面来看，也是属于建筑的重要围护结构之一，对建筑的整体保温效果也会起到较大的影响。尤其在夏天光照热辐射强烈的时候，建筑屋顶的温度可能会上升到70℃左右，如果隔热措施不足会加剧室内的温度上升。而在冬季的时候，这个影响也会相反，加剧室内温度的流失。因此在这样的影响下，施工人员需要重点对建筑屋顶的保温隔热进行优化设计[6]。

现阶段，屋面的节能设计主要通过建筑材料以及绿色植物两个方面进行。在建筑材料的使用基础上，需考虑到其具体的保温隔热效果。施工过程中，在屋面位置铺设一层化工材料，当前使用较多的材料是聚苯板、膨胀型珍珠岩、憎水性保温材料等。

聚苯板的性质属于膨胀型泡沫材料，其本身密度较大，但是在导热系数和吸水率方面较低，此特点也让其成为一种较为廉价划算的保温隔热材料。憎水性保温隔热材料多数都被用于屋面的防水层设计当中，可以缓解屋面结构老化导致的保温隔热效果降低的问题。

此外，绿色植被的方式也是最为经济、环保的方式。因为多数建筑的屋顶面是一个平面，上层铺设了防水材料等。如果没有适当的遮盖物，在经过风吹日晒之后，屋顶的建材老化腐蚀速度会加快，因此，可通过自然植被的方式进行降温隔热。在屋顶位置处种植适当的灌木、花卉等绿色植物，形成屋面区域的小气候环境[7]。

5.3 门窗通风设计

门窗在建筑物的使用中，起到空气循环流通、内外交换的重要作用，同时窗户的设计还会影响到建筑的采光、光照时间等问题。而由于门窗的这些功能特性，也使其成为建筑物中耗热的重要途径。门窗的结构和材质性质，使得其传热性质远远高于外墙和屋面，所以在建筑的结构设计方面，通常都是采用调整门窗方位、面积大小、材料等优化门窗的具体保温作用。

首先需要考虑的是外墙与门窗的面积比例，要结合当地的气候环境，建筑朝向等综合考虑。如果地区气候干燥、盛行西北风，门窗面积则不宜过大，窗户设计可以朝向东或者东南方；如果当地气候潮湿且盛行东南风，门窗面积可适当扩大，同时可以使用落地窗、飘窗的设计。

其次，要着重关注门窗的材料。由于玻璃面积会占据窗户的80%以上面积，并且一般玻璃热阻小，有一定吸收热辐射的作用，所以在北方区域可使用双层玻璃，或者为了达到更好的保温隔热效果，还可以使用中空玻璃、镀膜玻璃等，利用内部空气有效阻隔热传递。门窗配件可使用塑料、玻璃钢型材、铝型材等，同时尽量减少窗框外露面积，以此达到较好的隔热保温效果[8]。

5.4 加入循环能源设计

现代建筑的节能设计，一方面是强化对建筑结构、材料技术方面的应用，达到降低能源消耗，从而实现节能的目的。另一方面，通过使用一些新型技术和可再生清洁能源加以优化，降低对电力能源的消耗。太阳能、风能、水能都是较为常见的可再生能源，对于城市建筑而言，太阳能使用更加成熟高效，所以在建筑设计当中，可利用太阳能为建筑内部的部分设备功能，如通过太阳能采暖、公共区域照明、太阳能热水器等。

通过将现代的一些光电产品与建筑构件结合，如使用光电外墙板、光电遮阳板、光电屋面板等，最大效率的利用自然环境循环产生能源，让建筑传统的耗能转变为产能，进一步降低对日常能源的消耗。日常的公共照明可以大力推广节能型的管型荧光灯和白炽灯，在提供必要照明的情况下，也能够最大限度地减少能源消耗。

6 结束语

资源短缺已成为全球性难题，而国内建设规模快速扩张的同时，也面临着建筑资源、能耗快速上涨的趋势，这也成为制约建筑行业可持续发展的重要因素。为了顺应我国绿色环保、可持续发展的理念，同时也为了促进建筑行业的收益，需要业内人士积极转变建设规划理念，多积累、多总结，通过多种方式的组合优化建筑功能设计，体现建筑节能方面的良好效果，为未来城市建设发展创造更加低廉、高效、环保的建设生产方法。