分析建筑設計中的節能措施

張福成 菏澤市規劃建筑設計研究院有限公司

1 前言

能源是人類賴以生存的重要基礎，當下能源和環境是全人類共同關心的問題，也是關系我國社會發展的重要問題。建設低能耗建筑是未來建設科技的重要任務和社會發展的方向，我國仍需進一步提高節能標準，加強規范化管理才能適應未來發展的趨勢。我國的經濟發展越迅速，能源短缺相問題對越突出，一方面要積極尋找更有效的新能源來支持未來的可持續的發展；另一方面在建筑工程中，要努力降低能源消耗，充分利用可再生資源，減少污染物排放，盡可能地減輕環境負擔。

2 建筑設計中的資源節約理念

2.1 節約土地資源

土地既是人類賴以生存的物質基礎，也是社會經濟可持續發展必不可少的條件。根據市場需求分析及項目開發建設的實際情況，在利用土地資源時，應按照國家有關節約土地資源的要求，本著因地制宜、經濟適用、綜合使用的原則進行科學規劃、合理布局，完全滿足合理利用土地的需要。

2.2 節約水資源

水是人類生存的關鍵資源。一方面在給排水系統的設計中，應盡量采用重力方式供水來降低能耗；另一方面在設計中應采用節水的器具設備，如節水的衛生器具、水龍頭、閥門等；當然還要提高中水以及雨水的利用率等等。除了設計方面的措施，還要全面提高節水意識，倡導節約用水。

2.3 節約用電資源

電是人類生活中必不可少的能源。首先，在用電系統的設計中要進行優化設計，比如路燈盡量采用節能光源，照明系統采用日啟夜閉和深夜半燈制。盡量采用住建部推薦的建筑照明節能技術和材料，選用效率高、配光合理的燈具及綠色照明設施等。選擇節能的空調設備，采用自動控制，同時分室控溫。其次，應采用節能型電力變壓器，降低變壓器的能耗。最后，管理方面也很重要，制定合理的節電管理制度，也是降低用電能耗的一種措施。

2.4 節約材料

建筑設計中要優化建筑材料的配置，最大限度地提高資源綜合利用率。其中一些可以回收利用的應盡最大努力再利用，同時擴大可再生建筑材料的使用，以達到節約建筑材料的目的。在選擇建筑材料時，還應考慮其生態特性，盡可能地就地取材。

2.5 利用再生能源

建筑設計中要充分利用可再生資源（比如太陽能、地熱能等）再生能源的利用在節約資源和保護環境方面也起到了至關重要的作用，比如太陽能發電技術、太陽能熱水器技術等。

3 節能建筑設計的原則

3.1 因地制宜原則

因地制宜的“地”不是土地的意思，而是建筑物所在的地區，不同地區有各自的氣候特征，比如寧夏地區屬于寒冷地區，該地區的節能建筑設計必須符合寧夏的氣候特征，不能隨意套用其他地區的節能要求和標準。寧夏地區的建筑居住群體基本上都是南北向布置，而東西向布置的住宅群體，其圍護結構的保溫隔熱性能自然會增加建筑成本。建筑物間距必須布置合理，高層建筑和低層建筑的布置位置，既要滿足防火間距，又要滿足采光間距，更要滿足土地利用率的要求，建筑群間盡量減少硬化地面，提高綠地率，以減少地面對建筑物的反熱輻射，降低夏季環境溫度，降低區域熱島效應。

建筑物自身的體型系數也應嚴格控制，不能超過節能設計規范的規定，盡量采取建筑物外墻平整，減少造型凹凸。在窗戶的設計上盡量避免窗洞設計過大，嚴格控制窗墻面積比，采用普通透明玻璃及淺色玻璃，門窗的氣密性、水密性、保溫性能等等要符合規范規定；建筑物的屋面和外墻既要滿足保溫性能又要滿足隔熱性能等，還要防止保溫材料滲水、內部結露和發霉等。在裝修材料的選擇上，除了滿足防火性能要求外，還應選擇淺色裝修材料。

3.2 長遠性原則

由于建筑的使用年限周期較長，一般普通建筑的使用年限長達50 年，針對現行建筑節能設計標準的指標要求，往往都是滿足最小指標要求便可，隨著我國經濟的不斷發展，節能標準勢必不斷提升，不能僅局限于設計當前的建筑滿足現行的節能標準便可，要把眼光放長遠，在設計建筑節能時要考慮建筑使用年限，應在當前節能規范指標要求上，適當提高節能指標的設計，以滿足后期新標準執行時，能對既有建筑實施節能改造提供一些便利。

3.3 創新原則

由于科技的進步，與建筑有關的新技術、新設備也不斷完善，新材料也不斷出現，這更有利于建筑業的快速發展。在建筑設計階段，不僅要考慮節水、節能、降噪，還要在原有技術、工藝上不斷創新研發，優化建筑設計，創新施工技術，促進節能減排事業較快發展。

4 建筑節能設計的方法

4.1 合理開發自然資源

在高層建筑節能設計中，應合理開發、科學使用自然資源，利用太陽能、風能等自然資源實現建筑內部供暖，提高建筑取暖、采光、保溫性能，凈化建筑內空氣，改善空氣質量。太陽能主要是利用太陽光產生熱量，形成化學反應，將太陽能轉變為熱能或者電能，為建筑運行提供能量。太陽集熱器能夠收集太陽發生的熱量，并將其轉變為熱能，在寒冷的冬季可以給建筑供暖，在炎熱的夏季，太陽集熱器能夠設計成空調，給人們提供舒適、涼快的生活環境。太陽能設備運行過程中無需燃燒燃料，不會給生態環境帶來任何影響，滿足國家提出的節能環保發展戰略。風能則是空氣流動過程中產生的能量，通過風能供電能夠把風能當作建筑內部充電、照明、無線電通信的電壓，以降低對電力資源的消耗，節省不可再生資源。

圖1 光伏發電綠色建筑節能

4.2 優化建筑結構設計

一方面，調整高層建筑空間結構。在對高層建筑空間結構調整過程中，應做好建筑內部節能設計工作，高層建筑窗墻比例設定合理，窗墻面積作為建筑采光的主要因素，正常且合理的窗墻比例一般為0.3。在選擇玻璃幕墻過程中，應分析采光、隔聲、熱性能等因素，當前普通中空玻璃和建筑節能標準有著一定差異，因此在建筑設計過程中，應綜合思考中空玻璃適應性與當地氣候環境，適當提高門窗氣密性，盡可能減少冷熱空氣的進入。除此之外，窗框保溫性能也應得到高度重視，在實際設計過程中應給予廣泛關注，盡可能提高窗框密實度。另一方面，合理設計建筑外圍結構。建筑單位需要重視高層建筑外圍結構保溫處理，增強外圍結構隔熱能力，如果建筑為實體圍護結構，應采用導熱性系數小的多孔空心磚或者加氣混凝土砌塊，配合外墻保溫與門窗面積比，對外圍結構保溫隔熱造成的能源消耗進行科學管控。如果建筑采用的是透明圍護結構，則需要按照三項要求進行。第一，降低玻璃幕墻使用量；第二，合理控制窗墻面積比；第三，引進節能性好的玻璃和門窗材料。通過這種方式，可以提高建筑外圍結構節能性。

4.3 在門窗設計中的應用

門窗關乎建筑的采光通風，是家居設計的重要組成部分。良好的門窗設計可以達到房屋美觀的效果，還能在一定程度上提高房屋的節能效果，在設計此部分時，可以通過合理的手段來提高房屋的隔熱性能，達到節能效果。如果選擇方式錯誤，則房屋的保溫性能將在無形中降低。針對我國北方地區，夏季和冬季的溫差比較大，這就需要在冬季的保溫性能要求提出了更高的標準。傳統的房屋建筑中大都采用單層玻璃，其熱性能較差，密封方面存在某些缺陷，并且在房屋隔熱過程中需要損耗更多的能量。對此，在門窗節能設計中，要對門窗的比例作出合理的規劃設計，嚴格按照規格進行構造。對于面積和方向不同的房屋，不同的開窗率采光和通風設計可以使房屋更好地實現采光和通風設計，并有效降低能耗；需要合理選擇門窗，使用優質的材料進行節能和設計，可以大大提高門窗的熱性能。

4.4 在屋頂隔熱技術中的應用

近幾年，我國社會經濟和科學技術取得了長足的進展，也推動了建筑技術進步。當前，高層建筑越來越多地出現在我們的視野當中，然而高層建筑接受太陽輻射的面積較大，從而導致建筑物內的溫度顯著升高，尤其是對頂層居民的生活影響較大。空氣隔熱技術可以最大程度地解決這一問題，減少外部環境對建筑物內部溫度的影響，并將內部溫度保持在合理的范圍內。此外，建筑保溫技術的合理使用可以有效防止建筑物內部的熱量散失，降低能耗，促進建筑節能減排。屋面的隔熱設計，一般采用隔熱砂漿和隔熱板等材料來阻止熱量傳遞到墻壁，可以更好地將房屋的溫度始終保持在一個相對穩定的狀態之下，并且降低能量損失。有效地減少了加熱和冷卻過程的能源損耗和成本浪費。此外，遮陽系統是建筑設計的重要組成部分。，通常有水平、垂直和復合三種類型的遮陽系統。在設計時，需要注意每個部位的不同需求。通常而言，外部遮陽系統的應用可以達到更好的隔熱效果，設計時將其與當地環境和體系結構有效地結合在一起，實現多種資源合理布置和劃分。

4.5 節能理念與節能材料資源的利用

在正式開始建筑項目的建設之前，設計人員必須仔細理解和掌握建筑圖紙，并在此基礎上制定合理的建筑材料使用計劃，以實現建筑材料的有效使用。同時，有必要整合物聯網技術，以實現室內水能和熱能的綜合利用，并實現更加自動化的應用。在技術管理發展中，可以將熱水器設置在一定條件下實現自動控制，避免浪費資源，在節約資源上取得良好的效果。通常，設置一些特定的技術參數以通過網絡控制結合溫度和濕度條件來實現對系統的控制。當然，技術設置可以創建一個更加智能和自動化的系統，使電力等資源實現更加規范合理的利用。上述工作要在保證工程施工質量的基礎之上完成。同時，設計人員還應將影響建筑材料成本的各種因素考慮在內，例如物流成本、加工成本、存儲成本等，以使建筑建設成本最小化。另外，在購買建材的過程中，不應過分關注價格，而應嚴格審核建材的性能和質量，嘗試選擇具有高性價比的材料，以免建筑材料不合格引發整個項目的質量問題。

4.6 綠化系統的植物設計

在實際的設計過程中，我們要意識到通過綠化系統對植物進行合理的設計可以減少噪音并凈化空氣。因此，相關的建筑節能設計人員應注意在綠化系統中種植和應用植物。減少排放量和能源消耗的重要目的可以通過整合綠色植物來實現。這種綠化系統可以大致分為屋頂綠化、垂直綠化和空中花園綠化。為了對屋頂進行綠化，可以將屋頂設計為斜坡，然后在其上種植綠色植物，但是還應有效考慮屋頂上的負載，以免過多的負載影響屋頂。對于垂直綠化，主要使用爬山虎等植物在外墻上進行種植，因此可以完全覆蓋建筑物的外墻，這樣不僅可以有效避免陽光直射到墻壁上，還可以有效減少污染和改善空氣質量。空中花園的最終綠化方法是通過使用花盆在有限的綠地中增加綠地空間來達到凈化空氣和美化環境的目的。

4.7 在節能建筑整體布局中的應用

在我國土地資源稀缺的現狀下，為了不影響建筑物使用的情況，又能夠有效利用土地資源，必須合理設置建筑物之間的距離。在建筑用地類型的選擇和設計過程中，要進行合理的規劃和設計，以免影響建筑物的照明和通風，同時合理地避開人口稠密和高層建筑。合理布局，實現資源的高效利用。此外，根據建筑物的方向和圍護結構的隔熱性能，采用BIM等技術來計算建筑物的熱量得失，然后對其進行優化以形成節能效果好的外形設計。以往的工程實踐經驗表明，當建筑物體量因數較大時，外表面積也較大，并且相應的熱損失可能較大。因此，在滿足建筑物的總體規劃目標和使用功能的前提下，進行合理的外形設計，以通過增加建筑物形狀的規則性和防止立面不平整來減少能耗。

5 結束語

綜上所述，在住宅建筑設計工作開展中，為確保設計的科學性與合理性得到保障，要對節能措施進行合理應用。將節能理念融入到實際設計與建設工作中，保證住宅建筑設計、施工等不同工作環節，都能夠滿足社會設計發展需求，跟上時代發展步伐。在這一過程中，設計人員以及相關工作人員自身要具備較強節能意識與環保意識，這樣才能在滿足人們對住宅建筑需求基礎上，完善建筑性能，實現建筑行業的更好發展。