建筑設計中節能設計的要點分析

宋雪松 姜漢 梁述凱 田端升

同圓設計集團股份有限公司 山東 濟南 250101

引言

現階段，建筑行業需要由高速發展轉為高質量發展，這就要求建筑企業推動綠色發展理念、節能環保理念在建筑設計中的應用，實現建筑節能設計，從而有效降低能耗，兼顧經濟效益和生態效益。對此，有必要意識到建筑節能設計的重要性，抓住建筑節能設計的要點，推動節能設計在建筑設計中的廣泛應用。

1 建筑節能設計的必要性

建筑物的室內環境舒適度是衡量建筑物居住體驗的重要指標，通過建筑節能設計，可以有效提升建筑物室內環境舒適度，實現宜居和節能減排有機統一。因此，做好節能設計是打造宜居的室內環境的現實需要。

傳統的建筑行業發展耗費比較大的能源，而且造成了較為明顯的環境污染和生態破壞，影響生態環境。與之相對的，通過建筑節能設計可以有效降低建筑物能耗，同時減少污染物排放，有助于改善建筑項目所在區域的生態環境。因此，開展節能設計是保護生態環境、實現人與自然和諧發展以及兼顧經濟效益和生態效益的客觀需要[1]。

2 建筑設計中節能設計要點

結合建筑行業發展現狀來看，現階段的建筑節能設計主要包括照明節能設計、墻體和門窗節能設計、建筑外墻保溫節能設計、屋頂綠化節能設計、水循環設計五種設計。

2.1 照明節能設計

在建筑領域，照明所消耗的能源占到建筑工程整體能耗的10%～15%，但是由于技術層面的限制，傳統照明技術中的電能轉換效率不足，導致部分電能處于被浪費的狀態。對于這一情況，設計人員在建筑設計期間可以采取照明節能設計，通過濾光器收集可見光，而后通過特殊設備進行處理，使光源更為柔和，并用于室內照明，可以有效降低照明所需能耗，而且相較于人造光源，自然可見光更符合人體視覺神經系統接收，可以有效保護室內人員的視力。同時，在部分建筑工程設計期間，設計人員將建筑外部的玻璃幕墻改為光電幕墻，可以根據室外光照強度自動調節射入室內的光線，既可以避免陽光直射，也可以確保室內人員獲得充足光線。現階段的照明節能設計也存在明顯的局限性，如夜晚或者陰雨天氣，照明節能設計就無法發揮其應有價值。

2.2 墻體和門窗節能設計

墻體和門窗設計是建筑設計的重要組成部分，墻體和門窗的節能效果直接影響到建筑設計的節能效果。在建筑施工階段，由于墻體施工消耗能源最多，故而有必要做好墻體節能設計，為后續的施工活動做好前提準備，降低施工能耗問題。具體而言，設計人員需要與技術人員、施工人員進行密切溝通，了解建筑項目的墻體施工標準、墻體施工技術條件，關注墻體施工期間常見的灰縫、裂縫以及墻體阻值降低等問題，根據問題原因采取相應的處理預案，避免出現問題，一方面可以保障墻體的穩定性、安全性，另一方面則可以提升墻體的保溫隔熱性能，阻絕墻體內外部熱量交換，有效提升建筑物的節能保溫效果。

除了關注墻體施工以外，企業還需要關注建筑物門窗施工，采取附有多層金屬鍍膜的低輻射玻璃確保門窗玻璃的隔熱效果，避免外界陽光直接射入室內，同時，低輻射玻璃具有良好的美觀度，可以根據建筑物美觀需求而調整，確保建筑美觀與節能環保相統一，這也是門窗節能設計的重要體現。

2.3 建筑外墻保溫節能設計

建筑外墻保溫節能設計主要通過外掛式保溫節能板、保溫砂漿或保溫噴涂技術阻斷室內外熱量交換，從而確保夏天制冷和冬天采暖效果，確保室內能夠做到冬暖夏涼。上文的墻體節能設計改變墻體的功能和結構，以此達到保溫節能效果，而建筑外墻保溫節能設計則是通過外部的施工設計提升建筑物保溫隔熱性能，兩者的作用位置不同，故而可以同時應用于建筑節能設計中，在提升建筑物節能性能方面起到一加一大于二的效果。

外掛式保溫節能板主要是通過人工操作將保溫隔熱材料固定于建筑外墻。一般而言，常用的保溫節能板包括聚苯保溫板、玻璃棉氈、聚苯乙烯板等。外掛式保溫節能板的優勢在于操作簡單、維修方便，而且成本相對較低。同時，施工單位可以在保溫板外部增加裝飾物，或者涂抹顏料，使保溫板兼具保溫隔熱與美觀雙重功能。

保溫砂漿主要應用于小型建筑工程的建筑節能設計，保溫砂漿的優勢在于成本低、操作簡單，適用于相對平整的墻面，但保溫隔熱效果不如外掛式節能保溫板出色，而且不夠美觀，因此，這種保溫節能技術主要用于對于美觀要求不高、規模較小、保溫隔熱要求低的建筑物的節能設計中[2]。

保溫噴涂技術主要將保溫材料噴涂在建筑表面，從而起到保溫隔熱作用，一般情況下，大多數建筑都選擇聚氨酯硬泡作為噴涂材料，施工單位利用高壓噴涂設備將聚氨酯硬泡噴涂于建筑外墻，而后在材料未定型時貼上瓷磚，或者粘貼裝飾材料，實現保溫與美觀裝飾相統一。相較于其他兩項保溫節能設計，保溫噴涂技術的效果更好，但成本更高，而且操作復雜，在部分大型建筑項目節能設計與施工中獲得廣泛應用。

2.4 屋頂綠化節能設計

屋頂綠化設計主要指建筑企業和施工單位在建筑物屋頂種植綠植，通過綠植吸水儲水，調節建筑物屋頂的熱量循環。一般情況下，建筑物屋頂多為混凝土結構，而混凝土的比熱容較小，溫度變化幅度較大，影響室內溫度變動，而且導致頂層業主居住體驗較差。與之相對的，屋頂綠化設計可以縮小屋頂溫度變化幅度，減少熱量傳遞，夏天時可以避免過多熱量進入室內，而冬天則可以避免室內熱量擴散，從而起到調節屋頂溫度的作用，有效避免屋頂出現小范圍的熱島效應。同時，屋頂綠化設計可以避免建筑物頂層出現漏水問題，這也使屋頂綠化設計在一些中高層建筑項目設計中獲得廣泛應用。需要注意的是，屋頂綠化設計對于建筑物屋頂的承重能力具有較高的要求，因此，必須在確保屋頂承載能力符合標準的前提下才能采取屋頂綠化節能設計。此外，在選擇屋頂綠植時，應當考慮屋頂風力大、土壤營養不足、太陽直射等因素，并選擇抗風強、耐熱、耐貧瘠的綠植作物，如麥冬草、彩葉草等，可以起到防曬隔熱的效果，而且美化屋頂，提升建筑物屋頂的美觀度。

屋頂節能設計主要指在南側屋頂設置太陽能板或太陽能集熱器，可以將光能轉化為電能，或者用于加熱水源，從而吸收太陽能，減少建筑物能耗問題，而且太陽能板和集熱器可以起到遮陰納涼的作用，避免屋頂陽光直射，也可以減少屋頂吸收的熱量，減緩室內外熱量交換，具有一定的節能效果。

2.5 水循環設計

不論是建筑施工還是竣工驗收后投入使用，水資源都是最為重要的基礎性資源，但傳統的建筑設計容易出現水資源浪費的問題，針對這一情況，在建筑設計期間，設計人員應當做好水循環設計，有效節約水資源，促進水資源的循環利用。具體而言，施工單位應當收集工程數據，計算施工活動用水量，做好工程施工給水保障工作，確保施工活動可以順利進行。在此基礎上，施工單位可以設置排水溝、循環水池等廢水資源回收利用裝置，例如，施工廢水可以通過排水溝進入循環水池，經過沉淀以后，循環水池中的水資源可以用于灑水降塵、沖刷施工場地、灌溉場地綠植等。與此同時，在水循環系統設計期間，應當做好管道維護工作，避免出現管道滴漏的情況。如果建筑工程位于降水充沛的地區，可以根據當地降水情況設計雨水收集裝置，凈化雨水，而后用于施工活動或灌溉綠植，也可以達到節約水資源的效果。

3 建筑節能設計應用現狀分析

通過前文分析可以發現，節能設計在建筑設計中具有重要的應用價值，可以提升建筑物的節能性能，達到節能減排的效果，有效降低建筑能耗。然而，現階段的建筑節能設計應用效果并不理想，具體有以下表現。一是對太陽能、風能等清潔能源利用不足，現階段的建筑節能設計只能低效利用太陽能、風能，用于照明、集熱或發電，未能實現清潔能源的綜合利用。究其原因，現階段的技術水平相對較低，無法實現對太陽能、風能的高效開發。二是部分建筑企業、施工單位缺乏節能環保理念，并未將節能設計融入建筑設計中，導致建筑設計的節能效果不足，節能水平相對較低。例如，在建筑設計期間，設計人員并未做好建筑外形設計，導致建筑物表層起伏較大、凹凸變化較多，增加建筑物能耗。三是建筑節能設計中的節能系統智能化水平不足，無法根據外界條件變化智能調節建筑能耗水平，例如，在冬季采暖期間，建筑室內溫度已經達到標準水平，但采暖設備依舊處于高能耗狀態，浪費過多的能源。四是建筑材料質量未能滿足建筑節能設計需求，建筑材料對于建筑節能設計、節能技術的應用效果具有直接影響，但是從現階段建筑節能設計狀況來看，部分施工單位選擇的建筑材料不具備節能環保性能，更有部分企業依舊采取傳統建材，不僅無法起到節能效果，而且會造成一定的環境污染[3]。

4 建筑節能設計應用優化分析

4.1 提升清潔能源利用效率

針對前文提及的清潔能源利用不足問題，設計人員可以立足于現階段技術水平，通過優化建筑結構的方式提升清潔能源利用效率。對于太陽能而言，設計人員可以將傳統的玻璃幕墻設計為光電幕墻，保障室內采光，同時光電幕墻可以自動調節折射率，有效避免太陽直射。對于風能而言，設計人員可以優化建筑立面方向，結合當地冬夏兩季主導風向決定立面方向，確保大立面面向夏季主導風向，而小立面則應當面向冬季主導風向，有效促進建筑表面的氣流流動，平衡熱量循環。

4.2 提升節能環保意識，增加節能設計

在建筑設計過程中，設計人員應當樹立高度的節能環保意識，將其融入建筑設計中，尤其是從建筑結構方面入手，配合建筑節能技術，共同提升建筑的節能效果。針對前文提及的外形設計不佳的問題，設計人員應當控制建筑體形系數，力求將系數控制在0.35以下，從而降低建筑能耗，同時，設計人員需要避免建筑表面出現過多的凹凸設計，盡量確保建筑表面平整光滑，既可以使建筑本身大氣美觀，而且可以確保建筑表面空氣流動，具備良好的節能效果。

4.3 提升節能系統智能化水平

設計人員應當推進信息技術在建筑設計中的應用，如人工智能技術、物聯網或5G通信技術，可以對建筑內部的能源供給進行智能化控制。例如，在夏天制冷時，人工智能控制中心可以通過智能傳感技術獲取建筑室內溫度數據，如果溫度低于制冷標準，可以使空調等制冷設備進入低功率狀態，反之，則恢復正常功率，從而降低建筑能耗，提升建筑節能效果。

4.4 推進綠色節能建材的應用

建筑節能設計必須依托綠色節能建材才能實現，對此，設計人員應當減少傳統建材在建筑設計中的應用，盡量采用一些天然、綠色的建筑材料，如我國陜北地區，當地的部分小型建筑采取黃土磚作為建筑材料，黃土磚由黃土和植物秸稈制作而成，更加環保，而且韌性更強。再如，在部分建筑設計期間，設計人員可以在建筑外墻采取加氣混凝土砌塊磚，由于空氣是熱的不良導體，故而加氣砌塊磚能夠有效阻絕內外熱量交換，充分體現建筑設計的綠色節能理念。

5 結束語

建筑節能設計具有重要意義，可以有效提升業主居住體驗，降低能耗，對于推動建筑行業發展具有積極的作用。文章從照明節能設計、墻體和門窗節能設計、建筑外墻保溫節能設計、水循環設計和屋頂綠化節能設計五方面展開論述，進而針對如何優化建筑節能設計展開探討。具體而言，應當加強清潔能源的利用，設計人員應當主動增強節能環保意識，提升節能系統的智能化水平并推動綠色節能建材在建筑設計中的應用等，旨在于降低傳統建筑行業發展中高能耗問題，提升行業發展的環境效益、生態效益。