基于节能视角下的建筑设计方法探究

2022-11-16赵晓萌天津渤化工程有限公司天津300450

中国房地产业 2022年32期

文／赵晓萌天津渤化工程有限公司天津 300450

引言：

近年来，随着我国社会经济的高速发展，建筑工程也随之蓬勃发展，建筑工程项目数量逐步增加，规模也不断地扩大，成为我国国民经济的重要组成部分。低碳经济时代，给建筑工程建设提出了更高要求，传统的建筑设计方式已经不适合当下的发展需求，应当遵循节能环保原则，基于节能视角优化建筑设计，需改变传统的建筑设计理念，充分发挥现代建筑节能设计技术，从多方面进行有效地把控，从而提升建筑设计的环保性。提高资源利用率，促进建筑工程的长远发展。

1、基于节能视角进行建筑设计的必要性

基于节能视角进行建筑设计，主要体现在以下几个方面：（1）建筑节能设计有利于提高资源利用率，降低不必要的能源消耗，在一定程度上节约了大量的资源。在实际设计过程中，融入节能理念有利于合理规划空间布局，科学利用土地资源，提高建筑材料的利用率。而且建筑工程的整体性能有所提升，具有较好的节能效果，完工后的能源消耗量也随之减少。节能理念下的建筑设计，可减少二氧化碳排放量，降低对周边环境的污染，避免污染物质危害人们的生命健康。（2）有利于改善人们的建筑居住环境。基于节能视角的建筑设计，不同于传统建筑，其与自然环境更加贴合，处理好了人与自然的关系，能够根据气候环境的变化来进行相应的调整，满足人们的生活需求，并保证人们的健康，使之居住空间更加舒适[1]。（3）有利于美化城市，树立良好的城市形象。这是因为节能视角下的建筑设计，贯彻落实了以人为本的原则。在建筑地址的选择上也更加合理和科学，不仅能够保证建筑的自然通风、充足日照，还能降低建筑施工中的污染排放量，不仅带来了经济效益，还具备较好的环境效益，能够进一步提升城市的社会效益。

2、基于节能视角下建筑设计的相关技术

2.1 墙体保温技术

基于节能视角下的建筑设计可充分发挥墙体保温技术的作用，其包含了两种方式：（1）外墙内保温。指的是在建筑外墙结构的内部设计一个保温层，这种设计方式的好处在于施工较为简便，技术方面难度不大，但不足之处在于保温层容易在进行二次装修的时候被损伤，造成外墙内部、外部的温度相差过大，产生热桥现象，影响建筑物结构的稳定性，保温层裂开。（2）外墙外保温。指的是在建筑外墙外侧，设计保温层，有利于延长建筑物的使用年限，减少室内热能散失，不太容易出现热桥问题，但在施工方面有一定的难度。两种方式相比较而言，外墙外保温更符合节能设计要求。除此之外，不同的地区在进行墙体保温的时候，处理方式上有所不同。南方区域，通常是利用浅色石材、涂料来装饰外墙，能够在一定程度上降低进入到室内的热能；北方区域，则主要使用颜色较深的涂料、石材装饰外墙，有利于吸收太阳辐射，保持室内温度，降低室内能源消耗。

2.2 屋顶设计技术

在进行建筑屋顶设计的时候，应当铺设一层防水层，这不仅能够使屋顶结构更加稳定、安全，还能够避免雨季屋顶渗透，可进一步增加建筑物的使用寿命。就目前而言，在科学技术日新月异的当下，具有环保性的现代建筑材料越来越多，其在性能上也逐步满足了建筑节能设计要求，成本方面也有一定的控制，因此需要将其充分利用于建筑设计中。屋顶是建筑物中最贴近于自然的部分，直接关系于外部环境[2]。在进行屋顶设计的时候，应当融入低碳理念，打造全新的环保型屋顶，屋顶可以设计为坡型（如图1），以免积水，可选择优质的隔热材料，避免夏季的时候温度过高。

图1 坡形屋顶设计示意图

2.3 选择适宜的低碳材料

在建筑设计过程中，应当优先选择合适的低碳材料，需遵循低能耗原则，最好能够进行循环使用，以降低施工成本。建筑室内环境设计，要充分考虑外部气候因素，尽量避免不可再生资源的使用量，利用可再生固体废料，通过科学的清洁生产技术来使之形成全新的建筑材料，并且还要保证无毒无害。使用建筑材料的时候，既要满足于节能设计要求，又要减少垃圾、污染排放量，确保建筑设计各项性能达标。可优先选择具有较好耐久性的建筑材料，提高低碳建筑材料利用率。

2.4 减少门窗热能损耗

在进行建筑设计的时候，门窗设计是其中的重要组成部分，为了降低门窗热能消耗量，应当从以下方面着手：（1）在设计窗墙比的时候要合理。需基于建筑物的实际情况，根据其朝向、所处环境的气候状况，来确定适宜的窗墙比例。如若在北方寒冷区域，北面的窗户要减少。（2）可充分发挥节能门窗的作用，改变传统的门窗材料，优先选择新的具有环保性的节能型门窗，这有利于提高建筑节能设计水平，取得较好的低碳效果。（3）需注重门窗气密性。在设计门窗的时候，要使用保温砂浆，或是泡沫胶来封堵门窗框和墙体间的缝隙，以免室内、室外热量交换。目前，可以选择的材料类型较多，技术处理方面也比较成熟，只需进一步强化相关施工人员的节能意识，开展高效的施工管理工作即可。

3、现阶段建筑节能设计中存在的问题

现阶段，在建筑节能设计过程中还存在着一定的问题，有待于进一步解决，其问题主要有：（1）当前所采用的建筑节能设计理念较为落后，已经不再满足于当下建筑设计的要求，不利于建筑行业的长远发展。相关部门对节能设计的宣传力度不够，以致于公众未能充分认识到建筑节能设计的必要性，部分施工人员在实际工作中缺乏节能意识，这在一定程度上影响了建筑节能设计的发展。（2）目前有关建筑节能设计的政策支持还较为匮乏。对于建筑企业来说，其在进行建筑设计和施工的时候，主要目的在于获利，而节能设计在一定程度上会增加施工成本，这就需要国家予以优惠政策的激励，鼓励其投入到建筑节能设计中。需引导企业加大建筑节能设计研究力度，通过物质奖励来激发企业的积极性，以推动建筑节能技术的大力发展，构建良好的建筑行业秩序，但现如今这部分还有所欠缺，需进一步完善[3]。（3）未明确建筑节能设计标准，缺乏健全的相关法律法规。在建筑节能设计发展过程中，由于我国仍然处于初步发展阶段，因此在节能标准方面还不够明确，需要根据我国建筑节能设计的实际情况，借鉴国外优秀的经验，来逐步完善。与此同时，由于节能设计理念还未完全贯彻落实于实际建筑设计中，以至于相关法律法规不够健全，存在不规范性，与发达国家相比较为落后，需进一步强化。（4）在建筑工程节能设计过程中，还需要加强管理工作，要加大建筑节能技术的研发力度，不断地创新建筑新材料，但就目前而言，在实际建筑设计过程中，并没有有效融入节能概念，这方面的发展缺乏规范性，建筑节能材料和技术的应用具有局限性。

4、基于节能视角下建筑设计的有效方法

4.1 基于节能视角把控好建筑设计的关键环节

基于节能视角下开展建筑设计工作，需要把控好设计中的关键环节，做到以下几点：（1）所设计的建筑工程应当具有低能耗。实际设计过程中，应当遵循低碳理念，旨在降低建筑工程的能源消耗，充分发挥可再生能源的作用。根据实际情况来科学规划和设计建筑物，使之排碳量趋于零，需在保证城市建筑内部电能充足的同时，发挥城市电网供给作用，保证电能流动的平衡性。要基于实况来处理低能耗和可再生能源间的关系，把控好两者的比重。比如说，在进行建筑通风系统设计的时候，则需要处理好其和制冷、供暖能源之间的关系，在保证建筑工程需求的前提下，尽量减少能源的消耗。（2）要遵循节能设计原则，重点关注灰色能源消耗。实际设计过程中应当充分利用自然光源，减少建筑物所需要的采光能源消耗，空间布局和规划的时候，需要考虑阳光、风等因素，尽量缩短人工照明时间。夏季的时候应当避免室外热量的进入，做好隔热措施；冬季的时候，则需要避免室内热量快速流失，做好保温层设计工作。可使用有效的遮挡物来科学调控太阳的照射幅度，设计适宜的自然风系统，减少机械装置的能源消耗，起到有效的节能作用。建筑工程施工中存在着灰色能源，指的是制冷、制热不同的隐性能源，需避免这类能源的大量消耗，否则不利于建筑工程的长远发展；（3）要利用可再生能源代替不可再生能源，充分发挥太阳能、风能等清洁能源的作用。比如说，可以利用太阳能光电板技术，给居住者提供热水，并予以良好的供暖服务。在建筑设计工程中，应当有效融入低碳理念，协调各个因素，以实现良好的节能效果。

4.2 合理选择建筑场地，实施绿化设计

基于节能视角下，在进行建筑设计的时候，应当科学选择建筑工程施工时建筑地址。需遵循一定的设计原则，做好现场实地勘察工作，全面了解建筑物所在地的地形地貌特征、主导方向、日照问题等。需从整体着手，科学规划建筑物布局，尽量将其设计在向阳区域，以便于享受更好的日照条件，避免低洼维护，以免影响气流流动，尤其是北方地区，低洼处如若建设建筑工程，容易引发“霜洞”问题，会增加建筑工程的能源消耗。与此同时，在选择建筑地址的时候，应当选择交通方便的区域，绿色交通出行优先，不可在生态脆弱区域进行建筑工程施工，以免对其造成破坏，周边的相关基础配套设施要全面，给人们的日常生活提供便捷。还要实施有效的绿化设计工作，保证生态的完整性，适当增加建筑工程绿化面积，减少热岛效应带来的问题，不可过多开采地下水源，保护好施工现场的水土环境，以免出现水土流失的情况。

4.3 提高建筑材料利用率

在建筑设计过程中，为了实现有效的节能效果，应当充分发挥建筑材料的作用，提高建筑材料利用率。建筑工程中需要使用大量的建筑材料，在进行建筑设计的时候，应当尽量选择一些具有环保性，可再生的建筑材料，这不仅能够减少建筑施工带来的环境污染，保障人们的生命健康，还有利于降低建筑工程的施工成本。如可以使用较低能耗的环保工业成品材料，做到与时俱进，引入新的现代建筑材料，根据地域特点来就地取材，在进行建筑设计和施工的同时，避免对生态环境造成较大的影响。例如，优选钢结构构件，其具有可再生性，而且较为轻便，能够直接于施工现场进行组装，大大减少了材料的消耗，可提高建筑施工效率，在不影响施工质量的前提下，缩短施工工期，而且可避免随地弃置建筑材料而造成污染。再生砖也是当前使用较为广泛的建筑材料之一，其是用废弃的水泥、砂、麦秸等材料，灌入到建筑废墟制作砖的骨架中，使之再生为轻便的砖块，尤其适用于灾害重建建筑施工中，具有环保性。

4.4 绿化屋面和配套系统设计

在进行建筑设计的时候，应当注重绿化屋面设计，要做好建筑隔热保温工作。可在建筑屋顶架空种植绿色植物，绿化屋面垂直墙的同时，还可充分发挥雨水的作用，储存足够的雨水用于浇灌屋面植物。要适当地进行遮阳处理，以免阳光直射，致使植物水分蒸发过快，影响植物的健康生长，需把控好建筑的屋面温度，使之满足于标准要求，有效缓解城市的热岛效应。比如，设计绿化屋面的时候，可以融入峡谷概念，将花园楼层设计为斜坡类型，在进行屋面种植的时候实施多层次化，合理利用有限的室外空间，提高屋面设计的环保性。

除此之外，实施建筑设计的时候，需要将节能概念有效融入于建筑配套系统设计中，以提高建筑室内环境，给人们提供舒适而健康的居住空间。可以从几个方面着手：（1）应当优化设计新风系统，清新室内空间，减少不必要的能源消耗。需进行有效的自然通风设计，降低能源使用。（2）在实施配套系统设计时，还需综合考虑建筑的整体设计，处理好整体和部分之间的关系，以免影响整个建筑设计方案。（3）需充分利用太阳能，设计热水系统、发电系统、发热系统等，提高可再生资源的利用率。

4.5 优化设计建筑内部空间

在节能理念下进行建筑设计的时候，应当优化设计其内部空间，可从以下几个方面着手：（1）要合理布置建筑室内的平面空间。以住宅建筑为例，在设计其室内空间的时候，需要先弄清楚空间的内部功能，如客厅、厨房、卧室等，根据室内空间的实际情况来进行合理规划。与此同时，还需要考虑建筑外部和内部的过渡空间，如楼梯间、地下室等，不同的空间功能，对采光、通风的要求有所不同，需针对这两方面来进行合理设计和分区。例如，采光分区。建筑内部空间中对采光要求较高的空间是卧室、书房等区域，一般将其设计在南面，自然采光效果更好；餐厅、卫生间、走廊等则可以设计在北面，其对采光的要求偏低一些。可根据采光要求的高低，来划分建筑内部空间，然后进行优化设计，以提高自然采光效果，减少能源消耗；通风分区则需要结合采光设计，根据各个空间的通风需求来进行区域划分，应当在了解建筑物所在区域的气候条件来合理设计进风口、出风口、排风口，以保障建筑室内空气的流动性，使空间更加清新。（2）要充分发挥自然通风的作用，降低机械设备造成的能源消耗量。在充分利用自然通风之后，可以减少人们对空调的依赖性，避免室内、室外温差过大。可充分利用穿堂风，在了解建筑物所在位置主导风向之后，科学设计其进风口、出风口的面积，以发挥穿堂风的效果。一般来说，如若迎风面的进风口面积较大，那么背风面的出风口面积应当稍小一些，这有利于空气的快速流动。还可以采用烟囱效应，利用拔风井形式来进行通风。需要利用建筑物内部、外部的温度差来达到有效的通风效果，密度较大的冷空气会从建筑下方进入到建筑内部，密度小的气流则于建筑上方排出。除此之外，还可以利用人工照明和自然光照明结合的方式，来保证建筑室内的采光效果。需合理设计窗户面积、形状和位置。（3）在进行建筑内部空间设计的时候，还需要考虑绿化问题。可在室内种植一些绿色植物，使之吸收二氧化碳，释放氧气，保持空气清新，避免人们处于大气污染环境之下。而且绿色植物的布置，还有利于提高室内的美观性，给人们带来愉悦心情，减少空气清新器等设备的能源消耗。（4）还可以通过水来调节建筑室内的温度，夏季的时候利用水能够在一定程度上吸收室内热量，排出室内的热气；冬季的时候水则能够将白天热量予以吸收，于夜间释放，以免夜间温度过低。

4.6 优化体型设计，节能设计单体

在节能视角下，需要重视建筑体型设计，建筑外形设计、朝向设计、体量设计等均属于体型设计内容，应当通过科学的设计来应对恶劣的气候环境。比如，在沿海湿热地区进行建筑设计的时候，要格外重视自然通风设计，在设计建筑形体的时候，需使之形成风洞，以达到良好的通风效果，减少能源消耗；在草原地区进行建筑设计的时候，则需要圆锥形屋顶来抵抗风沙，如蒙古包。与此同时，在规划布局建筑空间的时候，还需要考虑日照朝向问题，应综合各项因素来科学设计建筑总面积和方位，以促使建筑物和周围环境条件相适宜，充分发挥现有资源的作用。除此之外，在进行建筑单体设计的时候，同样要遵循节能原则，需优先选择适宜的节能建筑材料、设备，利用建筑外部环境条件，来改善其内部空间质量，给人们提供更为舒适的空间。