建筑节能措施在建筑设计中的应用

张伟

（侯马市住房和城乡建设管理局，山西 临汾 041000）

0 引言

随着社会经济的持续发展，人们生活水平不断提升，对生活质量的要求也越来越高。住宅建筑是人们生活中必不可少的部分，其设计应当紧跟社会的发展，不断进行完善和优化。低碳环保、绿色建筑、节能环保等诸多概念在住宅建筑设计中经常被提到，目前几乎所有房屋在初始设计阶段就融入绿色节能理念，既可以有效提高居民生活质量，还可以促进建筑行业的可持续发展。但目前设计的节能建筑仍然存在诸多问题，如节能设计理念落后、缺乏配套节能产品和外墙保温技术落后等。

1 节能建筑设计的意义

首先，城市在建设与发展过程中，促进了经济水平的提升过程，与之相伴随的是消耗的资源、能源也相应增加，不利于生态环境健康、持久发展。既往有调查表明，当下国内多数建筑均没有达到节能标准要求，以致其使用过程中不仅要为此付出昂贵的经济费用，也要面对巨大的环境代价，生态危机、环境污染逐渐暴露出来，鉴于以上情况，相关部门迫切需要开展建筑节能设计工作，这是建设节约环保型社会的基础条件。其次，越来越多的新材料、技术工艺等被用于建筑行业，明显提升了建筑工程的施工效率与质量，因为引进了很多优秀人才、先进设备等，势必会增加工程建设成本，通过采用节能设计办法，使用建筑物使用更多的可再生资源，如天阳能、风能等，节省水、电灯资源，实现对生态环境的有效保护，更好地满足社会经济持续中对资源提出的要求，引领建筑行业开辟更广阔的发展前景[1]。最后，通过应用节能、环保型材料有助于改善人们的住房环境，减轻空调等设备给人体健康带来的伤害，使人们主观上获得更好的体验。

2 建筑节能设计的原则

2.1 和谐相处

现代建筑要想实现绿色化、生态化，设计人员在进行建筑设计时就要遵循和谐相处的生态原则，运用有限的生态资源，结合经济增长和自然发展的规律，遵循绿色和谐原则，科学设计建筑结构，使人与自然和谐相处。

2.2 节约能源

工作人员在建筑开发建设中要充分运用各种有限资源，确保经济节约，减少施工过程中出现的消耗与浪费，使建筑企业减少资金投入，从而取得建筑工程最大效益。在设计和施工前，应勘察施工场地周围情况，尽可能就地取材；挑选优质供货厂家，选择合适的运输路径，保证施工进度，最大限度地减少施工对环境造成的破坏与污染。

2.3 舒适

建筑设计的本意是给人们创造舒适的居住环境，使人们在和谐愉快的环境中生活，保持心情愉悦。建筑设计与施工要站在居住者的角度，设计施工人员可以充分运用环保技术，从科学的角度设计供暖、采光、通风等，使建筑房屋符合居民的居住需求，让居住者获得舒适的居住体验[2]。此外，在材料方面，需要挑选低碳环保的材料，优先选择绿色节能材料。

3 住宅建筑节能设计的不足

3.1 缺乏配套节能产品

我国住宅建筑节能环保设计理念的推广处于初期，还未形成以节能产品为主导的市场，建筑材料市场秩序有待提高，一些建筑材料还不符合节能标准，市场监管部门监督管理工作不到位等，都在一定程序上影响了节能产品的市场规模、销售能力及未来发展。建筑企业在工程施工过程中，缺乏环保意识，一味追求成本，工程监管部门没有及时指出施工中的不足，也没有及时改正工程中存在的问题，导致住宅在完工之后因不符合节能标准，成为违规建筑被有关检查部门拆除，使得住宅建设所投入的大量人力、物力及财力被白白浪费，阻碍我国建筑行业进一步发展。

3.2 节能设计尚不到位

大部分工程设计师会依照国家标准要求部署建筑，但在实际工作中，很多工作人员主观上并不支持节能设计理念，缺乏科学的设计经验，外加监督、管理工作没有全面落实，造成很多施工方沿用传统方法开展建筑设计工作，节能理念未能落实到实际。比如在设计建筑工程的采暖系统时，通常会基于节能理念、相关公式等测算出耗热量，但因不同楼层采暖设备安装类型、数目不统一，以致在投入使用时并没有创造出良好的节能效益。

4 节能设计技术在建筑工程中的应用

4.1 选择绿色节能材料

随着城市建设发展步伐的不断加快，预示着要对城市布局重新规划，需要更新大量建筑，在此过程中，可能会产生规模庞大的废弃建材。要想展现出建筑工程的绿色环保特点，需要合理使用废弃建材，通过各种方式对其科学处理，形成无污染的新型材料。例如，再生混凝土空心砖块，其是把废弃混凝土作为主要材料，加入适量的硅酸盐水泥等材料形成，展现出质量轻、抗震性能强、节能环保等特点，实现对废弃建材的循环利用，强化建筑功能，满足国家提出的绿色建筑要求。并且，在建筑装饰设计上，按照节能环保标准，选择绿色性材料。当前，市场中流通各种环保型材料：①合成石，其经济实用，节能环保，能够减少工程裂缝问题的出现，具有较强的抗火性。②聚乙烯材料，其有着良好的隔音、保温、防潮性能，可以循环使用，绿色环保性强，设计人员可以结合业主要求选择对应的材料，真正做到经济与环保的和谐发展[3]。当前，建筑行业中引进了诸多科技化材料，给绿色建筑发展提供了更广阔的空间。在实际中，新的建筑材料已经取代传统能源，满足绿色环保要求，给建筑行业发展提供动力。

4.2 保温屋面的节能设计

在常规屋面设计的基础上融入节能技术，提高屋面的节能水平。屋面保温材料选用方面，宜优先选择导热系数低、吸水率低、保温性能良好的节能型材料，除此之外屋面设计时还考虑到如下5 点。

（1）依据方案要求精心挑选材料，从导热性、吸水性、耐久性多个方面做对比分析，选择综合性能突出的材料；评估材料供应商的资质，选择最可靠的供应商，建立合作关系，从源头上保证材料的质量；材料进场时安排检验，进场后存储至干燥通风的区域；施工工序必须遵循方案要求，遇特殊环境时适当调整，通过许可后实行。

（2）宜在晴天安排施工，保温层施工前先清理基层，涂抹隔气层。为应对降雨天气，密切关注天气预报信息，提前做好准备，避免材料受到降雨的影响。

（3）优先挑选和保温层厚度相差较小的材料，以满足保温、屋面外观多方面的要求，同时合适规格的材料还可防止热桥现象。

（4）板块型保温层的粘贴材料必须均匀，以上下交叠的方法进行铺设，用保温砂浆填充铺设过程中产生的缝隙，提高整体质量。

（5）在保证保温层结构主体质量的同时采取防水措施，为保温层配置排气装置，排出水蒸气，以防结构由于水蒸气的持续作用而鼓裂，并且注重对出气孔的防水[4]。

4.3 建筑照明系统的节能设计

建筑工程中的灯光系统可划分为室内和户外两大部分。室内照明一般是指居住和休息所使用的灯具，而户外灯光则是指公共空间的灯光。根据两种不同的照明方式，采用了不同的节能和环境保护措施。例如，在设计户外灯光时，可以充分利用自然光的优点。利用自然光来设计室内的灯光。太阳能发电系统的科学运用，可以将太阳能板安装在街灯上，在白天吸收阳光。夜间即可达到户外照明。在室内灯光方面，可以根据不同房间的灯光要求，选用最适合的灯具。比如，应科学区分光线的强弱，对于卧室休息区域来说，可以应用亮度较弱的灯具，在书房中采用亮度较强的灯具。在室外环境中，可以对灯具的高度和灯罩大小进行合理调整，从而实现对光照区域的有效控制，光照区以小区路面范围为主，防止人们受到光的反射影响，避免对视觉造成不良影响。

4.4 绿色建筑朝向设计

建筑朝向设计问题与光线、风向问题有着密切关系。设计人员在设计过程中，需要充分考虑建筑物的光线情况，并利用风向条件实现科学通风。如果朝向的设计不符合建筑要求，就很容易影响建筑的舒适度。因此，只有对建筑物的间距、组合关系等进行科学计算，才能提升建筑的节能效果，增强建筑的自然通风效果。设计人员在设计建筑朝向时，结合当地的气候因素和日照时间进行严谨设计，能有效节约能源。同时由于传统思想的影响，中国的房屋建筑大多数采用南北朝向的格局。考虑光照、通风等建筑朝向设计中的关键因素，可在房屋的东西两面墙体上设置大小适合的窗户[5]。另外对于房屋内部格局的设计问题，需要将房屋按照相应的功能划分为不同的格局，方便日后暖通设备和空调等系统的安装。设计人员可基于外表面积小，房屋内部的冷负荷就相应变小的原理，实现能源使用率的降低，确保建筑的冷暖优势都能充分体现出来。

4.5 墙体节能设计

为了满足住宅建筑设计节能需求，建筑工程施工时应使用新型节能材料。墙体是住宅建筑的主要外围结构，所用原材料的保温特性直接影响住宅建筑的耗热量。当前，我国的不少新建住宅建筑墙体都是采用现浇混凝土进行建造的，保温特性较差，达不到住宅建筑节能设计标准。同时为追求成本，采用内保温做法，虽能满足规范要求，但实际效果不佳。目前部分住宅建筑多应用具有一定厚度的挤塑聚苯板、多功能保温砂浆等节能材料构建建筑物保温系统，使外墙结构满足住宅建筑物要求。但各自都存在一些缺陷，可以考虑以下3 种思路：①外墙保温新材料+工艺革新，提高材料相容性、耐久性、耐火性以解决外保温的脱落风险、防火要求。②外墙内保温新技术，提高材料保温效果以解决热桥部位易出现冷凝、结露，进而造成室内墙面发霉、开裂的现象。③发展复合保温墙体，施工工艺简单、内外墙面可保护保温层，避免脱粘空鼓，满足愈发严格节能要求，同时符合装配式建筑需求。为了更好达到住宅建筑节能环保的目的，工程施工时采用加气砖和复合墙体技术，从节能的角度出发更为合理，特别是符合墙体施工技术，可现浇节约人工；可保温，节约能耗。最大程度地降低外围结构的传热系数，更加符合未来住宅的节能要求[6]。

4.6 幕墙

在建筑当中幕墙能耗占据总体的40%左右，所以在进行节能设计的过程中需要对幕墙这部分的设计工作引起足够的重视。在设计前需要对附近的自然环境进行充分了解，包括气候状况、风压温度以及光线强度等等，结合建筑朝向和高度来明确设计方案。与此同时，在设计方案中需要考虑到幕墙节能所受到的各方面因素的影响，例如通风、采光、隔热和热交换等等。那么具体来看，在进行幕墙节能设计时应该遵循以下原则：首先，要遵循科学性原则，在设计幕墙时需要对各方面因素所带来的影响进行综合考虑，结合工程要求来做好幕墙选型及选材，并要明确窗墙面积比。其次，要遵循经济性原则，围护结构当中幕墙仅仅是其中的一个组成部分，那么在设计时则应该做到全盘考虑，平衡好节能与经济之间的关系，这样才能够真正体现出节能的价值。最后，要遵循统一性原则，幕墙设计人员需要和其他工程设计人员做好协商工作，包括室内采光和空调采暖等方面内容，尽量做到各个方面的统一，从而将幕墙节能效果更好的体现出来。

5 建筑节能措施在建筑设计中的未来应用

（1）建筑设计师要根据小区或建筑的用途，根据业主或用户的某些需求，明确节能和热舒适目标。这里的需求包括总体节能目标和一些具体目标，如自然通风、室内温度、湿度和太阳辐射。一般来说，节能目标比国家法规中的要求更为严格。

（2）根据上述目标表现，建筑设计师选择合适的建筑造型、建筑朝向、被动式节能方式和建筑材料，然后根据不同的关键参数提供一些建筑设计方案。

（3）利用仿真软件对这些建筑设计方案进行节能评价。如果结果不能满足性能要求，则流程重复第二步以调整相关参数，或在循环一段时间后返回第一步以调整目标性能。如果结果能够满足性能要求，则由设计者提供基本设计方案并进入下一步。

（4）对于基于不同参数的每个设计方案，应遍历相应的参数，以获得建筑能效和舒适度的最佳值。然后，将这些以最佳值为中心的参数进行组合[7]。在每个参数的范围内，应不断调整组合，以达到最佳的总体设计效果，以此提高计算结果的准确性，促进建筑节能设计的进一步发展。

6 结语

在建筑减碳的背景下，应加强建筑环保设计水平，针对建筑行业各个环节可能出现的碳排放及高能耗问题，注重以碳中和为目标，在建材升级、建造设计、施工实施、运营管理等环节采用绿色环保技术手段，使建筑进入可持续发展循环。