新技术和新材料在建筑设计中的运用

高明德

（甘肃第一建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730070）

随着各种新型建筑技术和材料的应用，使建筑设计更具现代感。施工项目是一个复杂的综合工程，根据空间与功能的不同要求，进行相应的施工设计，并选用合适的材料和技术，满足施工需要。近年，能源消耗逐渐增加，人们越来越重视绿色环保建筑的应用，新时代的建筑设计，应更注重安全环保，通过采用新技术、新材料，提高建筑设计的效益。

1 建筑设计中运用新材料、新技术的重要性

我国能源储量丰富，人口众多，但是人均资源较少，随着社会发展，资源日益消耗，能源存量不断减少，难以满足需求。此外，由于我国能源结构体系不平衡、矿产资源分布不合理，导致能源利用率逐步下降，因此，对占用能源量大的建筑领域提出了更高的节能设计标准。而新材料、新技术在建筑工程设计中具有巨大的设计潜力，近年，我国相继出台相关节能、环保设计的规范，但因仍处于发展初期，节能设计的环保理念还需进一步推广。

1.1 降低住宅能耗

利用新能源，引进科学先进的技术，推广使用环保材料和节能技术，提高能源利用效率，对于降低建筑能耗至关重要。采用节能环保的设计技术，是降低建筑能耗的重要途径。通过合理的设计，可以有序安排后续施工，施工阶段采用节能施工技术是降低能耗的重要手段。

1.2 提高生态环境质量

美好舒适的居住环境是一项基本需求。因此，为营造良好环境，必须加强环保材料与节能设计，选用环保材料，降低能耗。

1.3 降低建筑施工成本

通过建筑工程的节能减排设计，可以提高施工效率，有效缩短后续施工周期，降低成本支出和施工能耗。同时，也可以不断推动建筑设计技术的创新与发展。对于民用建筑而言，施工周期长，必然会增加建筑成本，而采用新材料、新技术可以缩短施工周期、提高施工效率。

2 新技术在建筑设计中的应用

2.1 生态科技

采用生态技术进行建筑设计，主要是满足人们节能环保的需要，有利于社会的稳定发展。应用该项技术可以促进建筑生态与自然生态的有机结合，在建筑设计中，生态技术的主要表现为以下几点：第一，协调自然环境。生态化设计改造了传统的屋顶保温技术，最大限度利用自然环境，减少建筑成本，降低能耗，有效缓解环境污染问题。第二，建筑物设计中，屋面的保温能力决定屋面的保温性能。为保证屋面具有良好的保温性能，根据相关标准，可采用屋顶绿化或倒置式屋面的新技术，在保温层下设计防水层，对屋面进行绿化施工，降低能耗和温室气体排放。第三，遮阳系统的设计。遮阳装置的设计主要采用活动性装置和永久性装置，根据房间使用桩，可以设计活动性装置；根据当地气候条件，可以设计永久性装置（见图1）。生态技术可以充分利用原材料，减少生态破坏和环境污染，作为一个动态的发展概念，当其处于不同的状态和条件时，应用也不一样。

图1 保温隔热设计图

2.2 节能技术

采用建筑节能技术的目的是降低能耗、减少结构损耗、有效提高资源利用率。施工设计中，要根据能耗状况，通过与新技术的有机结合科学改造施工材料，降低工程材料的消耗。节能技术关系到建筑业的可持续发展，因此，在建筑设计中，要满足节约能源的基本要求，并对其进行深入、全面的研究。

2.3 数字化信息技术

数字化信息技术是指通过计算机、网络等手段使建筑设计智能化、系统化、专业化，提高建筑设计的自由度和设计效率。近年，随着科学技术的不断发展，信息技术的日益普及，数字化信息技术在建筑设计中得到广泛应用，它不仅是进行数据处理和存储的重要手段，也是发展知识经济和信息社会的重要保障。将该项技术引入建筑设计，不仅可以优化室内环境，而且可以有效普及通信、管理等相关技术。

2.4 自然与建筑相结合

在现代建筑设计中，我国主要以具有科技风格的高楼为主，建筑外部环境的设计更具前卫感、时尚感和现代感，而忽视了自然生态的风格设计以及人与自然的有机融合。生态系统都有相应的循环规律和自然结构，其循环规律固定，能量的流动方式比较单一。因此，要将建筑设计和节能设计互相融合，在建筑美化的基础上，减少建筑资源的浪费，同时，也要重视可持续性设计。为了体现可持续发展的建筑设计理念，除了最大限度利用土地资源，还需要充分利用节能资源，例如，针对水资源短缺的问题，可采取雨水资源设计，有效利用和移动水资源，促进其循环利用。

2.5 给排水系统的设计

给排水系统的设计对于建筑工程非常重要，对于住宅而言，设计给排水泵和液位可以保证用户的用水需求和消防用水的需要。在消防水池设计中，可采用液位计方法检测水池水位，并通过控制泵进行联动控制。同时，设置自动巡检泵和自动排水监测系统，为居民住宅的用水安全提供保障。

2.6 暖通空调系统的节能设计

对建筑电气工程来说，暖通空调设计是一个系统、复杂的工程，其涉及领域很多，因此，要综合考虑各个施工要素，以确保最终的效果。HVAC的性能与设计优良，是一种相互联系的关系。一般而言，系统设计需要按照最大负荷原则，在实际运行中，空调系统标准要求较低，如果系统各单元只简单达到负荷运行，却不适应负荷运行的状态，会导致系统产生最大能耗。应从节能角度出发，科学比较和选择设计方案，如选择冷热源系统，由于 HVAC能耗最高的是冷热源系统，必须考虑其运行费用和投资成本，结合建筑使用功能和能源结构特点，合理分析和比较能耗指标。另外，还应根据工程实际情况，按照空调系统运行季节，进行全过程、全方位地分析计算，确定科学合理的设计方案。根据建筑工程所处的环境、人文、气候等条件，科学设计HVAC的各项指标参数，确保HVAC经济运行，为HVAC节能降耗奠定良好基础。

3 新材料在建筑设计中的应用

3.1 保温材料

传统的隔热材料厚度较大、外观不雅致，易使层间间距缩小，窗洞加深。与之配套的真空保温板，可有效解决此类问题。真空保温板较薄，可减少污染。真空隔热层由纸张、金属包裹外部，将壳体之间的空气抽走，选用硅酸盐或泡沫填充，形成真空隔热。采用这种新材料，隔热板厚度可减至50mm，具有广泛的应用空间。近年，随着科学技术的不断进步，玻璃保温材料逐步得到应用，如调光玻璃、吸热玻璃。设计者要根据建筑的不同功能和结构形式，选择合适的保温材料，提高采光保温效果。

3.2 通风材料

根据相关研究，新研发的特殊窗框，可通过窗框底部进行空气过滤，再由底部向室内输入新鲜空气。独特的处理方式，可保证空气流动速度稳定。设置噪音吸收板，可以促进凝结水的排泄，有效过滤空气。另外，可以利用计算机、总线系统，动态掌握能耗状况，详细了解建筑物在不同通风状态下的能耗情况。实际上，建筑物的空间布局、平面设计以及三维设计方案，都会对自然通风产生影响。如采用通风节能设计，可降低建筑投资，改善空气品质和居住舒适度。现代建筑设计中，通过房屋结构的自然通风设计，可以合理调节室内空气及周围环境，从而达到环保和经济双重收效的目的（见图2）。

图2 建筑工程通风设计图

3.3 照明材料

作为建筑电气工程中的一项重要内容，照明设计对建筑能源消耗影响极大。为达到节能效果，在不影响照明质量的前提下，可以采用低亮度设计。

（1）充分利用自然光线。按光源体系分类，自然光是一种清洁、环保的能源，可以充分发挥自然光的作用，增大门窗、外窗的尺寸。在白天，通过自然光就可以达到照明效果，降低照明能耗。

（2）根据每个房间的照明需要，选择合理的照明灯具和节能开关设备，如高压钠灯、声控开关等。

（3）选择太阳能产品。近年，随着电力产品的更新和电力技术的发展，光伏发电系统可以将太阳能转换成电能。

3.4 结构材料

当前，我国正处于数字化、信息化时代，建筑材料领域呈现高科技化，新材料种类日益多样化，传统建筑结构以木质结构为主，而新型建筑结构以钢筋混凝土建筑结构为主，建筑造型材料也随着新技术、新材料的发展而不断变化和进步。

4 结语

总之，在建筑设计中，广泛应用新技术、新材料，可以解决各种建筑工程问题，降低建筑成本，实现资源的合理配置，提高建筑施工、设计质量和效率，促进建筑业的稳步发展。因此，要加大新技术、新材料研发创新的力度，促进建筑业整体水平提升，实现建筑与自然的和谐稳定发展。