淺談建筑節能設計的影響因素和應對措施

董琭

(太原理工大學建筑設計研究院有限公司，山西 太原 030024)

作為建筑業的重要組成部分，建筑設計質量對建筑工程的整體性能有著直接的影響。由于近些年我國環境保護意識不斷增強，和綠色環保理念的逐步深入人心，建筑節能設計日益引起關注。建筑節能作為一種新型的建筑設計方式，能夠有效降低能耗并減少環境污染。在目前的時代，建設節能設計是要努力發展一個資源節省型的社會，實現經濟和社會可持續發展的一個主要體現，因此，在建設單位中，對建筑節能的研究也逐漸受到了重視，但從實踐角度來看，在節能設計方面還存在著較多地問題，受到諸多因素的制約，致使建筑節能設計還停留在一個比較低水平。

1 建筑節能設計

在可持續發展觀的指導下，將建筑節能設計作為節能減排的重要手段，對節約能源、改善人類生存環境有著重要的作用，這是很明顯的，因此，在未來，能源節約，將會成為建設行業發展的趨勢。目前，資源的消耗和環境的污染已經引起了全社會的高度重視，因此，對建筑的能源利用和環境的污染問題進行了深入的探討。眾所周知，我國作為世界上人口最多的國家，其經濟水平和人民生活水平都有了很大提高，但同時也帶來了嚴重的能源問題，尤其是建筑領域。根據當局調查結果，在全社會能耗中，建筑能源消耗占到了1/3，并呈逐年增長的態勢[1]。由此可見，建筑節能是一項刻不容緩的任務。隨著人們生活水平的提高和環境保護意識的增強，建筑節能技術得到了越來越多的關注。建筑的節能設計關系到建筑工程進行中的各個環節，從建筑工程選址，規劃設計、在工程選材，施工工藝等具體步驟中，無不涉及節能方面的設計問題。同時還需要考慮建筑設計與施工以及建筑材料使用等多方面因素的影響，從而保證建筑整體質量達到要求。建筑節能設計運用科學方法，多方位開展建筑節能設計工作。

2 建筑節能設計的設計原則

2.1 遵循因地制宜設計原則

建筑物應以當地自然條件為基礎，特別在氣候條件下。在實際工作中，我們必須要結合本地的環境來考慮建筑設計。建筑物節能設計必須與當地氣候特征相適應，唯有如此，才能真正實現節能減排的目標，增加建筑物使用年限[2]。

2.2 實行超前性設計原則

相對于發達國家而言，我國目前地建筑節能設計的水平還比較低，離真正節能設計還有一段距離。目前國內對建筑能耗問題的重視程度不夠，在節能設計階段也缺乏科學有效的措施和方法。為更好落實節能設計這一思想，應借鑒，參考國外領先的建筑設計經驗，根據我國建筑現狀，分階段進行了調整與修正，逐步建立各種節能設計規范。

2.3 彰顯社會責任感

建筑節能設計中，每一位設計人員應發揮自己的作用，肩負起與生俱來的社會責任感與使命感。在整個建筑工程中，建筑節能設計占有非常重要的地位。建筑節能設計項目規模巨大，每一個設計人員在設計之初至設計完成前，必須承擔自己的職責。所以說，在建筑設計中一定要重視建筑節能設計工作。眾所周知，建筑節能設計關系著可持續發展戰略，這意味著，節能建筑設計人員更應該承擔更多社會責任。

3 建筑節能設計的影響因素

目前，在建設項目中，只是一個剛起步的項目，對于可持續發展的建筑，人們對可持續發展的能源意識還很薄弱，尚未真正理解到可持續發展的問題。在所有的建設項目中，建筑物的能源利用是一個十分關鍵的問題。目前，我國的國家和相關建筑產業尚未構建完善的建筑節能的相關法律和規定，已經應用到建筑項目中的節能設計只是表面上的，沒有形成一個完整的、高效的建筑節能設計計劃，而且已經使用的節能建筑節能效果不理想，實效性不高，不能體現出建筑節能的最好效果[3]。另外，當前我國的建筑節能設計標準還不夠健全，存在著很多不合理之處，使得節能建筑設計難以發揮其應有的作用。

3.1 人們對建筑節能的認知不足

在中國，由于近年來的高速發展，導致了巨大的能耗，人們逐漸覺醒了節能的觀念，而在這些觀念之中，對建筑的節能設計的重視程度也日益提高。然而，當前，由于整體上，我們對于建筑的節能和環境保護的觀念還不夠深刻，導致我們的建筑沒有相應的節能措施，而且其能源消耗遠高于國外先進水平。我國幾家知名的建筑工程設計企業已經意識到了建筑節能的重要性，紛紛開展了一批建設工程，對我國的城市建設起到了積極的推動作用。同時，這幾家施工企業也在國內大力推行了建筑節能設計理念，通過宣傳提高了對建筑節能的認知，但是從調查的結果可以看出，這種示范和宣傳所能產生的效果是非常有限的。老百姓買房子時，最關心的是地段與價錢，而對建筑的能源與環境問題卻沒有給予足夠的關注。盡管在公共建筑的設計思想中存在著對建筑節能的關注，但是，這并不是有關的設計者所關注的重點，他們更多的關注的是建筑的功能性和外觀[4]。可見，在我國，要想在建筑上喚起人們的節能意識，任重而道遠。

3.2 尚未建立完善的建筑節能法律法規

建筑物的使用年限一般都很久，而建筑物的節能設計作為一種降低建筑物能量消耗的機理，其節能設備的運行應當貫穿于建筑物的使用年限，因此，要使建筑物的節能設計達到最大限度地降低能源消耗，就需要完善的法律、規章，并對其進行規范監督，目前，在全國范圍內，我國的建筑節能設計發展落后，對其進行了深入的了解，尤其是相關的法律、法規，不能對建筑行業的節能設計進行有效的管理和監督[5]。目前，在我國的建設領域內，尚沒有統一的節能設計標準，這就造成了建設成本的不合理，這就導致了建筑物的節能設計并沒有得到很好的應用。另外，在建筑行業中，由于缺乏對節能設計的有效監管，開發商們只想著節約資金，只想著最大化的利潤，這就造成了節能設計的科學性和實用性較差，采用的是質量較差的節能環保材料，建筑節能設施的建造技術也比較粗糙，這都會造成建筑的節能效率低下，造成了巨大的社會資源的浪費。

3.3 缺乏建筑節能設計方案

在中國，建筑節能設計在建筑施工中的運用還處于初級階段，在所有的建筑項目中的運用還很少，推廣力度還不夠大，這主要是由于國內大部分的建筑公司都缺少一種科學的建筑節能設計概念，相關的節能設計工作人員尚未形成一整套的科學的節能設計理論與技術，也未充分認識到建筑節能設計在整個建設工程中的作用，對其重視度與應用水平都不高。許多的工程設計人員，僅僅是因為要通過相關部門對建筑節能設計的審查，而采用的是低水平、不完善的建筑節能設計，缺乏進行改良和創新的節能方案的積極性，這就造成了大部分的建筑公司不愿在建筑節能設計方案的研究和創新上進行大量的投資，這就給建筑節能設計的發展帶來了很大的障礙。

3.4 建筑節能設計的實效性不高

隨著經濟發展水平的不斷提高以及科學技術的不斷進步，人們越來越重視建筑能耗的控制與管理，并逐漸開始注重節能技術的研究和開發，希望能夠通過各種方式來實現對能源的合理利用。但是當前部分施工企業由于資質不到位，未能有效節能、環境保護設計等，造成大量建材資源浪費等，并且降低設計的效率，既不符合人民群眾建筑節能要求，又使人民群眾蒙受重大經濟損失。所以我們必須要提高建筑施工技術，改進現有的建筑節能設計理念，加強對綠色環保材料的應用與研究，從而促進我國建筑節能事業的發展。由此可見，建筑節能設計的傳統方法已無法適應現代建筑要求。

3.5 節能建筑銷售難

在我國，由于商品價格的不斷上漲，以及住房體制的不斷完善，目前，我國大部分的住宅都是靠著開發商的投入來建造的。我們都知道，怎樣的住宅能夠在市場上占據一席之地，已經成了建設者們最關心的問題。節能住宅的造價比一般住宅要高，這是因為它采用了節能措施，使用了新型的節能建材，安裝了節能設施，所以它的售價也要比一般住宅高。因此，在激烈的市場競爭下，有沒有節能建筑市場，其主要問題就是其具有多大的優勢，可以回收多少的投資，可以節約多少的日常運營費用，以及怎樣讓業主真心地購買節能住宅。這一切都對能源節約型建筑的市場推廣造成了一定的制約。

3.6 建筑架構體系的影響

建筑的構造形式不僅與建筑的成本、施工的可行性有關，還與建筑的能耗及建材的運輸有關。比如，在煤礦多的地區，因為有大量的煤矸石，所以，在多層建筑中，通常可以選擇煤矸石多孔磚作為外部隔熱材料。這種體系承載能力強，施工方便，環保，是節約能源的有效途徑。房屋的構造多為剪力墻或鋼筋混凝土框架，所以，在墻體內部填充時，可以選擇具有較好性能的加氣混凝土塊材，以及外部使用的泡沫聚氨酯；這樣就可以節約很多能源。需要說明的是，在實際施工中，因填充墻與框架之間的隔熱層厚度相差很大，很難掌握，給施工帶來很大的難度。

3.7 圍護結構的影響

在建筑圍護結構的設計中，有許多因素會對隔熱設計產生影響，其中最重要的原因有：設計者不了解保溫材料的特點，不了解保溫材料的施工工藝及使用環境，導致項目無法進行，并且項目完成后的效果難以保證。比如，在城鎮居住區的設計中，開發商非常注重建筑的節能，在建設過程中，嚴格按照建設方案，在建設過程中，還進行了屋頂保溫的建設；開發商用一種新的泡沫混凝土替代了原有的聚苯板，這就需要設計師對其厚度進行估算，而實測值只有1.5倍。因此，其固結時間延長，致密度增加，對保溫效果有較大影響。外墻是建筑整體熱能的主要來源，其中20%～30%是由門窗的縫隙引起的。為了達到節能的目的，應從降低換熱系數、降低透氣率、降低太陽輻射量三個角度進行努力。利用減少傳熱，減少室內外溫度的變化，可以使用節能型窗框，節能玻璃，比如鋁合金框，塑料框，熱反射玻璃，中空玻璃等。減少窗戶透氣是通過使用隔熱材料來減少室內外熱交換，從而改善窗戶的氣密性。

4 建筑節能設計的優化措施

4.1 加大建筑節能宣傳力度

目前，國內大多數民眾和建設工程設計人員都存在著建筑節能設計意識不強的問題，因此，政府有關部門應該加大對節能建筑的宣傳力度，提高人們對建筑節能環保的認識。比如，政府部門和施工單位可以通過網絡、電視、廣播等多種媒介來推廣節能建筑，提高公眾對建筑節能的認識；還可以在國內組織節能產品的展覽展銷會，加大對建筑節能新材料、新技術、新產品和新裝備的推廣力度，向公眾講解新的建筑節能設計對公眾的益處，使公眾對建筑節能的認識更加深入。同時，相關的建設設計單位要大力推廣和推廣建筑節能設計的理念，對建設企業的管理人員、工程設計人員、現場建設人員進行復能訓練，普及建設能源節約的相關理論，提高建設能源節約的認識，促進建設能源節約的發展。

4.2 建立健全建筑節能制度體系

首先，在建筑節能的各個環節，包括建筑節能設計、建筑材料、建筑節能施工、建筑節能效果評估等，都需要建立相關的規范標準，并建立相關的監測體系。用法律法規來對其進行限制，防止一些不法分子利用法律上的漏洞，利用建筑節能的名義來獲得不正當的利益，從而給消費者帶來嚴重的經濟損失。其次，以法規制度為基礎，對有關建筑企業進行規范與監管，促使建筑企業遵守相關的法規，嚴格按節能設計要求，進行科學的建設，以保障項目建設的能源效益。最后，政府部門和相關建筑項目企業要及時制定建筑能耗的時間指標，并根據建筑的節能效應，建立一種完善的能級評估體系，從而建立一種科學高效的建筑能耗體系，為發展節約型建筑奠定堅實的基礎。

4.3 加強建筑節能設計

1)屋頂節能設計，從整個工程建筑物的結構系統來分析，屋面作為周邊結構中的一個關鍵部分，對住宅的人居環境有很大的作用。因此，在此背景下，對城市居民住房進行改善，提升住房品質，提升住房的增值能力，讓居民獲得更多的經濟利益，是一個非常關鍵的問題。普通的房屋屋面的能源利用可以分為兩類：絕熱型和絕熱型。在這些方法中，對屋頂進行隔熱處理是應用最廣泛、也是最經濟、最高效的方法。屋面的隔熱設計都采取了增加外部隔熱構造，并充分發揮相應隔熱材質的熱阻大的特性，使室內的氣溫得到了全方位的維持。另外，屋面保溫的目的是降低屋面的氣溫，可采用裝飾保溫、通風保溫、綠化保溫等措施。因此，必須對屋面結構進行適當的設計，以確保屋面結構的耐久性。使用淺色的裝潢來吸收較小的陽光，從而提升了房間里的氣溫，并在結構的設計中，使用了風壓力來將建筑的表層熱量帶走，與此同時，還可以讓屋頂上種植的綠色植被能夠發揮出一定的保溫、隔熱效果，還可以提升建筑的美感。

2)建筑外墻設計。建筑物的外墻是其最重要的外部結構，其良好的熱工特性在一定程度上對建筑的節能效果起到了影響。要想確保人們的生活品質和身體健康，就一定要做好建筑工程屋頂的節能設計工作。目前，在建筑外墻保溫的設計中，普遍采用了采用高效率的復合保溫材料，從而形成了高效率的保溫墻體。通過對外墻保溫層進行結構設計，除了加強墻體保溫隔熱外，同時又具有一定美觀，裝飾作用。

4.4 充分利用可再生能源

為降低建筑物的建造及運行所需的能量，必須在建筑物的節能設計中充分利用可再生能源。在建筑物中，利用太陽能是最多的一種可再生能源。1)就是太陽暖氣。在建筑物外布置一個外置的聚光器，對太陽能進行了有效的轉換，并將其轉換成熱能，再經管線輸送到建筑物內；2)太陽能和太陽能電池與建筑物的整合。將建筑的外部構件與太陽能光伏發電模塊結合在一起，例如光伏幕墻、光伏屋面、光伏磚墻等，通過光電轉換為建筑提供一定的能量供給；3)太陽能加熱裝置，利用太陽能，可大幅度降低常規供熱系統的運行負載，降低能耗；4)導光管。光導管技術指的是一種直接使用太陽光的方法，它可以通過光導管改變太陽光的照射路徑，經過一系列的反射，將建筑外面的太陽光直射到建筑里面，這樣就可以對其進行補充，從而降低室內照明系統的運行負荷。

4.5 優化建筑圍護結構節能設計

圍護結構作為建筑物外，內傳熱的主要媒介，它直接關系到建筑物熱穩定性及隔熱保溫效果，是建筑節能設計的焦點問題。因此，對建筑外墻進行合理設計，能夠保證其具有較好的保溫性和熱工穩定性能。優化建筑圍護結構的節能設計，主要是從建筑墻體方面進行、門窗和屋頂，3個方面優化節能設計。建筑墻體的節能設計有內墻保溫與外墻保溫兩種，因外墻面積較大，外墻保溫效果更為顯著。在我國北方地區冬季寒冷地區，夏季炎熱潮濕的氣候特點使得外墻保溫技術得到廣泛應用。所以在高層建筑節能設計中應該對外墻保溫進行合理的設計。對于高層建筑而言，其能耗較大，所以要做好高層建筑圍護結構設計工作，以降低能耗。與此同時外墻保溫材料的選擇也是至關重要的。在選擇外墻保溫方式時，要考慮其適用性、經濟性、施工便利性及安全性，并根據實際情況確定是否需要外保溫或不需要外裝飾。當前建筑外墻保溫材料通常為巖棉板、擠塑和聚合聚苯板，在新型環保材料不斷涌現的今天，某些新型節能材料可用于建筑外墻，增強外墻保溫效果。此外，還要注意對建筑用能的有效控制。就建筑門窗的節能設計而言，建筑中門窗比例要合理。窗密度對建筑能耗有一定影響。窗墻比，即窗戶洞口面積和立面面積之比，高層建筑的窗墻比要達到觀景和通風的要求、在滿足建筑節能規范的前提下，采光等方面的需求。由于不同朝向房間之間存在著一定的溫差，所以要根據建筑物實際情況選擇合適的窗墻體厚。以降低太陽輻射，南窗墻比一般不超過35%，東不超過30%，北不超過20%。為提高室內熱舒適，可適當加大窗的數量和寬度，以達到理想效果。另外設計人員還應該考慮門窗遮陽系數、傳熱系數和氣密性。另外，窗間距也影響著室內熱環境。就建筑屋頂的節能設計而言，屋頂可使用高效的保溫隔熱材料，在建設中可采用架空屋面，也可采用淺色屋面，以降低陽光輻射。同時也可利用植被覆蓋屋面進行遮陽，起隔熱作用。另外，屋頂綠化也是一種很好的建筑節能措施。屋頂上的植物不但可以達到環保的效果，又能美化屋面環境。

4.6 應用環保節能材料

建筑節能設計要兼顧使用環保節能材料，有效改善了建筑圍護結構保溫隔熱效果。在對建筑設計進行評價時需要考慮圍護系統的性能，因此有必要對圍護系統的能耗特性及其相關參數進行分析。建筑通常為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，以減輕荷載，在考慮環境保護的前提下、節能減排的需求，外墻通常由輕質高效保溫材料制成。因此，在建筑施工中，要根據建筑物使用功能及用途合理地確定墻體材料，盡量降低對環境產生影響的因素，使建筑工程達到綠色環保目的。在砌體材料的選用上，多用新型節能磚，以提高節能效果，例如加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊等等。另外在進行建筑照明節能設計時，可采用光控、本實用新型采用聲控燈式照明，降低了不必要照明能耗，以及選擇環保材料及節能燈具，降低建筑能耗。

5 結語

在國家能耗中，建筑能源消耗是一個非常重要的部分，但是，由于節能設計的欠缺，一般群眾對建筑節能的觀念與認識不足，及建筑行業缺乏相關規章制度及科學節能設計方案等問題，我國建筑節能發展速度較慢。