分析建筑设计中的节能措施

张福成 菏泽市规划建筑设计研究院有限公司

1 前言

能源是人类赖以生存的重要基础，当下能源和环境是全人类共同关心的问题，也是关系我国社会发展的重要问题。建设低能耗建筑是未来建设科技的重要任务和社会发展的方向，我国仍需进一步提高节能标准，加强规范化管理才能适应未来发展的趋势。我国的经济发展越迅速，能源短缺相问题对越突出，一方面要积极寻找更有效的新能源来支持未来的可持续的发展；另一方面在建筑工程中，要努力降低能源消耗，充分利用可再生资源，减少污染物排放，尽可能地减轻环境负担。

2 建筑设计中的资源节约理念

2.1 节约土地资源

土地既是人类赖以生存的物质基础，也是社会经济可持续发展必不可少的条件。根据市场需求分析及项目开发建设的实际情况，在利用土地资源时，应按照国家有关节约土地资源的要求，本着因地制宜、经济适用、综合使用的原则进行科学规划、合理布局，完全满足合理利用土地的需要。

2.2 节约水资源

水是人类生存的关键资源。一方面在给排水系统的设计中，应尽量采用重力方式供水来降低能耗；另一方面在设计中应采用节水的器具设备，如节水的卫生器具、水龙头、阀门等；当然还要提高中水以及雨水的利用率等等。除了设计方面的措施，还要全面提高节水意识，倡导节约用水。

2.3 节约用电资源

电是人类生活中必不可少的能源。首先，在用电系统的设计中要进行优化设计，比如路灯尽量采用节能光源，照明系统采用日启夜闭和深夜半灯制。尽量采用住建部推荐的建筑照明节能技术和材料，选用效率高、配光合理的灯具及绿色照明设施等。选择节能的空调设备，采用自动控制，同时分室控温。其次，应采用节能型电力变压器，降低变压器的能耗。最后，管理方面也很重要，制定合理的节电管理制度，也是降低用电能耗的一种措施。

2.4 节约材料

建筑设计中要优化建筑材料的配置，最大限度地提高资源综合利用率。其中一些可以回收利用的应尽最大努力再利用，同时扩大可再生建筑材料的使用，以达到节约建筑材料的目的。在选择建筑材料时，还应考虑其生态特性，尽可能地就地取材。

2.5 利用再生能源

建筑设计中要充分利用可再生资源（比如太阳能、地热能等）再生能源的利用在节约资源和保护环境方面也起到了至关重要的作用，比如太阳能发电技术、太阳能热水器技术等。

3 节能建筑设计的原则

3.1 因地制宜原则

因地制宜的“地”不是土地的意思，而是建筑物所在的地区，不同地区有各自的气候特征，比如宁夏地区属于寒冷地区，该地区的节能建筑设计必须符合宁夏的气候特征，不能随意套用其他地区的节能要求和标准。宁夏地区的建筑居住群体基本上都是南北向布置，而东西向布置的住宅群体，其围护结构的保温隔热性能自然会增加建筑成本。建筑物间距必须布置合理，高层建筑和低层建筑的布置位置，既要满足防火间距，又要满足采光间距，更要满足土地利用率的要求，建筑群间尽量减少硬化地面，提高绿地率，以减少地面对建筑物的反热辐射，降低夏季环境温度，降低区域热岛效应。

建筑物自身的体型系数也应严格控制，不能超过节能设计规范的规定，尽量采取建筑物外墙平整，减少造型凹凸。在窗户的设计上尽量避免窗洞设计过大，严格控制窗墙面积比，采用普通透明玻璃及浅色玻璃，门窗的气密性、水密性、保温性能等等要符合规范规定；建筑物的屋面和外墙既要满足保温性能又要满足隔热性能等，还要防止保温材料渗水、内部结露和发霉等。在装修材料的选择上，除了满足防火性能要求外，还应选择浅色装修材料。

3.2 长远性原则

由于建筑的使用年限周期较长，一般普通建筑的使用年限长达50 年，针对现行建筑节能设计标准的指标要求，往往都是满足最小指标要求便可，随着我国经济的不断发展，节能标准势必不断提升，不能仅局限于设计当前的建筑满足现行的节能标准便可，要把眼光放长远，在设计建筑节能时要考虑建筑使用年限，应在当前节能规范指标要求上，适当提高节能指标的设计，以满足后期新标准执行时，能对既有建筑实施节能改造提供一些便利。

3.3 创新原则

由于科技的进步，与建筑有关的新技术、新设备也不断完善，新材料也不断出现，这更有利于建筑业的快速发展。在建筑设计阶段，不仅要考虑节水、节能、降噪，还要在原有技术、工艺上不断创新研发，优化建筑设计，创新施工技术，促进节能减排事业较快发展。

4 建筑节能设计的方法

4.1 合理开发自然资源

在高层建筑节能设计中，应合理开发、科学使用自然资源，利用太阳能、风能等自然资源实现建筑内部供暖，提高建筑取暖、采光、保温性能，净化建筑内空气，改善空气质量。太阳能主要是利用太阳光产生热量，形成化学反应，将太阳能转变为热能或者电能，为建筑运行提供能量。太阳集热器能够收集太阳发生的热量，并将其转变为热能，在寒冷的冬季可以给建筑供暖，在炎热的夏季，太阳集热器能够设计成空调，给人们提供舒适、凉快的生活环境。太阳能设备运行过程中无需燃烧燃料，不会给生态环境带来任何影响，满足国家提出的节能环保发展战略。风能则是空气流动过程中产生的能量，通过风能供电能够把风能当作建筑内部充电、照明、无线电通信的电压，以降低对电力资源的消耗，节省不可再生资源。

图1 光伏发电绿色建筑节能

4.2 优化建筑结构设计

一方面，调整高层建筑空间结构。在对高层建筑空间结构调整过程中，应做好建筑内部节能设计工作，高层建筑窗墙比例设定合理，窗墙面积作为建筑采光的主要因素，正常且合理的窗墙比例一般为0.3。在选择玻璃幕墙过程中，应分析采光、隔声、热性能等因素，当前普通中空玻璃和建筑节能标准有着一定差异，因此在建筑设计过程中，应综合思考中空玻璃适应性与当地气候环境，适当提高门窗气密性，尽可能减少冷热空气的进入。除此之外，窗框保温性能也应得到高度重视，在实际设计过程中应给予广泛关注，尽可能提高窗框密实度。另一方面，合理设计建筑外围结构。建筑单位需要重视高层建筑外围结构保温处理，增强外围结构隔热能力，如果建筑为实体围护结构，应采用导热性系数小的多孔空心砖或者加气混凝土砌块，配合外墙保温与门窗面积比，对外围结构保温隔热造成的能源消耗进行科学管控。如果建筑采用的是透明围护结构，则需要按照三项要求进行。第一，降低玻璃幕墙使用量；第二，合理控制窗墙面积比；第三，引进节能性好的玻璃和门窗材料。通过这种方式，可以提高建筑外围结构节能性。

4.3 在门窗设计中的应用

门窗关乎建筑的采光通风，是家居设计的重要组成部分。良好的门窗设计可以达到房屋美观的效果，还能在一定程度上提高房屋的节能效果，在设计此部分时，可以通过合理的手段来提高房屋的隔热性能，达到节能效果。如果选择方式错误，则房屋的保温性能将在无形中降低。针对我国北方地区，夏季和冬季的温差比较大，这就需要在冬季的保温性能要求提出了更高的标准。传统的房屋建筑中大都采用单层玻璃，其热性能较差，密封方面存在某些缺陷，并且在房屋隔热过程中需要损耗更多的能量。对此，在门窗节能设计中，要对门窗的比例作出合理的规划设计，严格按照规格进行构造。对于面积和方向不同的房屋，不同的开窗率采光和通风设计可以使房屋更好地实现采光和通风设计，并有效降低能耗；需要合理选择门窗，使用优质的材料进行节能和设计，可以大大提高门窗的热性能。

4.4 在屋顶隔热技术中的应用

近几年，我国社会经济和科学技术取得了长足的进展，也推动了建筑技术进步。当前，高层建筑越来越多地出现在我们的视野当中，然而高层建筑接受太阳辐射的面积较大，从而导致建筑物内的温度显著升高，尤其是对顶层居民的生活影响较大。空气隔热技术可以最大程度地解决这一问题，减少外部环境对建筑物内部温度的影响，并将内部温度保持在合理的范围内。此外，建筑保温技术的合理使用可以有效防止建筑物内部的热量散失，降低能耗，促进建筑节能减排。屋面的隔热设计，一般采用隔热砂浆和隔热板等材料来阻止热量传递到墙壁，可以更好地将房屋的温度始终保持在一个相对稳定的状态之下，并且降低能量损失。有效地减少了加热和冷却过程的能源损耗和成本浪费。此外，遮阳系统是建筑设计的重要组成部分。，通常有水平、垂直和复合三种类型的遮阳系统。在设计时，需要注意每个部位的不同需求。通常而言，外部遮阳系统的应用可以达到更好的隔热效果，设计时将其与当地环境和体系结构有效地结合在一起，实现多种资源合理布置和划分。

4.5 节能理念与节能材料资源的利用

在正式开始建筑项目的建设之前，设计人员必须仔细理解和掌握建筑图纸，并在此基础上制定合理的建筑材料使用计划，以实现建筑材料的有效使用。同时，有必要整合物联网技术，以实现室内水能和热能的综合利用，并实现更加自动化的应用。在技术管理发展中，可以将热水器设置在一定条件下实现自动控制，避免浪费资源，在节约资源上取得良好的效果。通常，设置一些特定的技术参数以通过网络控制结合温度和湿度条件来实现对系统的控制。当然，技术设置可以创建一个更加智能和自动化的系统，使电力等资源实现更加规范合理的利用。上述工作要在保证工程施工质量的基础之上完成。同时，设计人员还应将影响建筑材料成本的各种因素考虑在内，例如物流成本、加工成本、存储成本等，以使建筑建设成本最小化。另外，在购买建材的过程中，不应过分关注价格，而应严格审核建材的性能和质量，尝试选择具有高性价比的材料，以免建筑材料不合格引发整个项目的质量问题。

4.6 绿化系统的植物设计

在实际的设计过程中，我们要意识到通过绿化系统对植物进行合理的设计可以减少噪音并净化空气。因此，相关的建筑节能设计人员应注意在绿化系统中种植和应用植物。减少排放量和能源消耗的重要目的可以通过整合绿色植物来实现。这种绿化系统可以大致分为屋顶绿化、垂直绿化和空中花园绿化。为了对屋顶进行绿化，可以将屋顶设计为斜坡，然后在其上种植绿色植物，但是还应有效考虑屋顶上的负载，以免过多的负载影响屋顶。对于垂直绿化，主要使用爬山虎等植物在外墙上进行种植，因此可以完全覆盖建筑物的外墙，这样不仅可以有效避免阳光直射到墙壁上，还可以有效减少污染和改善空气质量。空中花园的最终绿化方法是通过使用花盆在有限的绿地中增加绿地空间来达到净化空气和美化环境的目的。

4.7 在节能建筑整体布局中的应用

在我国土地资源稀缺的现状下，为了不影响建筑物使用的情况，又能够有效利用土地资源，必须合理设置建筑物之间的距离。在建筑用地类型的选择和设计过程中，要进行合理的规划和设计，以免影响建筑物的照明和通风，同时合理地避开人口稠密和高层建筑。合理布局，实现资源的高效利用。此外，根据建筑物的方向和围护结构的隔热性能，采用BIM等技术来计算建筑物的热量得失，然后对其进行优化以形成节能效果好的外形设计。以往的工程实践经验表明，当建筑物体量因数较大时，外表面积也较大，并且相应的热损失可能较大。因此，在满足建筑物的总体规划目标和使用功能的前提下，进行合理的外形设计，以通过增加建筑物形状的规则性和防止立面不平整来减少能耗。

5 结束语

综上所述，在住宅建筑设计工作开展中，为确保设计的科学性与合理性得到保障，要对节能措施进行合理应用。将节能理念融入到实际设计与建设工作中，保证住宅建筑设计、施工等不同工作环节，都能够满足社会设计发展需求，跟上时代发展步伐。在这一过程中，设计人员以及相关工作人员自身要具备较强节能意识与环保意识，这样才能在满足人们对住宅建筑需求基础上，完善建筑性能，实现建筑行业的更好发展。