建筑規劃設計中節能建筑設計

文/中建二局第三建筑工程有限公司 徐 歡 曹 浩 陳 浩

0 引言

據統計，建筑行業發展和運行能耗占我國社會經濟運行體系中整體能耗的30%以上。通過節能建筑設計技術應用，可降低建筑物能耗水平，減少建筑工程施工和實際應用中的資源浪費，為我國社會經濟的綠色節能發展提供支撐。

1 節能建筑設計特點

1.1 環保性

節能建筑設計雖然追求節能水平的提升，但在實際設計中需重視建筑整體的環保性，即在施工和后續運營過程中，堅持“以人為本”的理念，將建筑主體使用者的身心健康放在更重要的位置。為滿足環保性，設計人員需對建筑物內部的結構、裝飾、給排水及電氣系統等進行整體優化設計，強化綠色建筑材料的使用，盡量控制工程建設中的碳排放量。在設計方案中還需減少工程施工及后續使用對周邊環境的影響，實現人與自然和諧共處。

1.2 節能性

節能性是節能建筑設計的基本目標，其實現途徑如下。

1）通過系統的優化設計，尤其是通過電能系統的節能設計，實現系統能耗全面降低，盡量規避無功損耗，從而提升能源利用率。

2）通過新型節能材料的應用，滿足工程建筑節能要求。

3）將節能體系優化與成本控制相結合，降低建筑物在實際應用過程中的使用成本，實現建筑工程經濟效益和社會效益的有機統一。

1.3 宜居性

宜居性是節能建筑設計的重要目的。從規劃設計角度出發，需做好整體采光、溫控、保溫設計等，提升建筑工程的應用效果。在滿足建筑工程居住及商務功能基礎上，實現安全性、宜居性，以更好地提升居民生活品質。

2 節能建筑設計內容

2.1 門窗

在現有建筑規劃設計中，由于材料應用、結構特征等客觀因素影響，使門窗成為能源損失的重要影響因素。因此在對門窗部分進行設計時，必須從保溫效果、密封性能、安全防護和外形設計等方面同時入手，構建完善的節能設計體系。在進行保溫設計時，要在保證結構強度基礎上，選擇新型門窗材料。同時，在設計中還可通過優化密封性，降低空氣流通對節能效果的影響。安全防護和外形設計是在滿足保溫和密封設計的基礎上，對防護圍欄和防護網結構進行優化，可實現安全性能、穩定性能和美觀度的統一（見圖1）。

圖1 垂直遮陽

2.2 機電設備

機電設備是建筑主體保持正常運行的重要基礎，也是節能設計的關鍵環節。設計時需明確建筑主體正常運行所需要的機電設備容量、能耗和線路布置情況，利用BIM平臺對各設計要素進行優化。確保機電設備整體實現高水平自動化運行，在滿足建筑內部性能要求基礎上，通過自動化控制關停不必要的設備，減少無效運轉帶來的能耗浪費。從機電設計原則出發，選擇合適的機電設備，避免設備參數和能耗供給能力不均衡。

2.3 給排水系統

在現代建筑體系中，給排水系統對建筑主體使用的人性化具有直接影響，良好的給排水節能設計能在實現資源合理應用基礎上，更好地滿足公眾群體生活需求。

1）優化給排水管線布置 結合工程主體情況，利用BIM技術中的碰撞功能，修正管線布置方位。

2）強化新型給排水管道材料的應用 在確保管道運行質量和安全的前提下，減少工程施工總量和材料用量，提升運行成本控制水平。

3）強化水資源回收利用設計，利用雨水收集系統，將排水管道與建筑物綠化銜接，通過雨水收集與中水處理，實現水資源高效回收利用。

2.4 溫控系統

隨著社會經濟發展和居民生活水平提升，建筑規劃設計中溫控設計逐漸占據重要位置。在溫控設計時，需考慮當地自然資源的利用水平，強化對風能、太陽能和地下水熱能的利用，通過整體性設計，將此類能源導入實際應用中，減少對電力能源及市政熱水的需求。在進行溫控系統設計時，還應強化溫控系統運行的自動化水平，尤其在智能控制系統高速發展的情形下，通過感知設備和遠程控制設備的應用，實現建筑物主體溫控設備的自動化運行，有效避免溫控系統長期無效運轉造成的能耗增加。同時，在設計方案中，可通過保溫層及相關材料的優化，降低內外部能量傳遞導致的能耗損失。

2.5 通風系統

在城市化水平不斷提升的背景下，建筑規劃面臨的重要問題是樓層密度不斷增加，樓間距逐漸縮小，但實際應用的風能水平不斷降低。因此在設計時，通過內部結構優化、空氣質量檢測裝置和智能傳感系統裝置的應用，實現通風系統自動化控制，使通風系統可根據季節變化進行自動調整。將通風系統導入智能建筑整體運行體系，通過采集關鍵節點通風效果運行數據，實時調整通風系統的運行狀態，以此達到內部空氣質量提升、通風系統運行損耗降低的目的，不斷提升建筑主體的舒適度。

2.6 采光

在設計方案中，通過門窗區域優化、內部墻面涂料設計及太陽能利用等，提升光照利用水平。在采光節能設計中，還需強化采光區域影響分析、結構穩定性和安全性設計，避免因設計方案不合理造成施工變更等問題。

3 節能建筑設計技術應用要點

3.1 強化建筑整體安全性

節能設計的根本目的是降低建筑主體在建設和使用過程中的能耗水平，但此種設計優化必然以建筑整體安全性為基本前提。在節能建筑設計方案中，涉及新型材料應用、新型設計技術應用、建筑結構優化等，在各方因素考慮不足時，將對建筑整體安全造成影響。建筑整體安全性控制需從以下方面著手。

1）控制材料使用的安全性，對于新型材料，需在綜合考慮其性能基礎上，考慮其在國內外市場的實際應用情況，避免片面追求節能效果而選擇不達標的產品。

2）將接地設計、防雷設計和外部安全防護設計等國家規范標準置于節能設計技術應用之上，在滿足規范要求基礎上對結構設計進行優化。

3）科學分析節能設計應用帶來的安全隱患和內部運行沖突問題，避免由于某方面節能技術應用，導致對建筑主體其他方面的安全性能造成負面影響。

3.2 經濟效益與社會效益相統一

節能建筑設計更追求社會效益，可減少建筑主體運行時的能源消耗，實現人與自然和諧發展。但對于建設單位而言，其更側重于成本控制要求和經濟效益的實現，如果由于過多使用節能技術而造成整體施工成本大幅上升，同樣也失去節能建筑設計工作開展的意義。在目前技術水平下，建筑節能設計更多屬于新型應用技術，在其應用范圍未得以較好推廣的情形下，必然存在成本升高問題。對規劃設計人員而言，須綜合考慮技術推廣應用的綜合成本，在成本控制、施工工藝和節能效果之間達到最優狀態。避免由于片面追求節能技術應用而出現投資成本過大、施工周期過長等問題。

3.3 以新型技術提升設計水平

當前，在設計工作中，BIM技術應用已達到較高水平，通過將節能技術設計所需材料導入平臺數據庫，利用3D視角對設計方案進行還原，利用平臺所具有的碰撞功能對設計方案中不合理的環節進行檢查，并實現對應的優化，進而真正實現節能技術的應用和控制。通過BIM平臺還能實現設計環節與施工、招投標及監理工作的銜接，從而更好地實現數據管理的優化，有效提升設計方案應用水平，為建筑施工節能奠定良好基礎。

4 結語

節能建筑是未來發展的基本趨勢，設計人員必須革新工作理念，提升節能建筑設計水平，在提升建筑主體使用安全性、舒適性基礎上，實現建筑行業經濟效益和社會效益的有機統一。