建筑工程中节能设计探讨

2023-01-03刘安国

河南建材 2022年1期

刘安国

太原理工大学建筑设计研究院有限公司（030000）

0 前言

近年来，随着城镇化建设步伐的加快，建设规模不断扩大，随之而来的是环境污染的逐渐恶化。因此，为了实现人类与环境的和谐发展，必须不断提高节能建筑的设计水平，在建筑设计中运用节能技术，通过建筑设计与环境的更好融合，在不同程度上促进社会的健康可持续发展。

1 现代节能建筑设计的内涵

1.1 实施可持续发展战略

我国仍处于全面建设小康社会的重要时期。随着城市化的快速发展，人们开始意识到环境保护的重要性。习总书记曾经指出:在一体化的总体布局中,将生态文明建设作为主要的组成部分。目前，我国正在加强环保工程的推进，政府部门也有相关的节能政策鼓励企业加强生态文明建设，增加节能建筑设计理念，全面融入可持续发展战略。建筑企业应该使用环保节能建筑材料，积极响应国家可持续发展战略思想，获得国家政策支持，有效推动企业实际发展，提升企业正面形象，减少经济成本，以此增加增强企业的竞争实力[1]。

1.2 满足市场发展的需求

人们对建筑功能的多样化要求，加大了建筑行业的市场竞争压力。将节能建筑理念融入建筑行业进行设计，可以开辟新的经济市场，激发建筑市场竞争力，为建筑企业带来经济效益。住房是人们生活的基本需求。人们在装修房屋时，以环保无污染的建筑材料为基本前提，可有效提高生活的健康水平。建筑的节能设计能够充分满足人们的定制化需求和对于节能环保产品的需求[2]。

1.3 提高居民居住质量

随着当今居民生活水平的不断提高，人们对自身健康的关注度也逐渐提高。在建筑设计阶段，相关部门需要考虑环保方面的要求，改变传统的施工方式，采用低能耗材料设计，改善居住和生活环境。例如，采暖设施的应用会影响空气质量，对居住者的身体健康造成一定危害，而在绿色建筑理念下，运用低能耗材料设计理念，对建筑施工条件进行调整，达到节能减排的目的，让用户获得良好的居住体验，从而达到建筑设计的节能目的。

2 节能理念下的建筑设计原则

2.1 提高资源利用率

目前，我国不可再生资源不断减少，造成能源的巨大损失。因此，在建筑工程中，要提高建筑资源的利用效率，减少不可再生资源的使用，提高建筑能源的利用效率。科学合理地配置建筑工程所需资源材料，达到节约资源及保护环境的目的[3]。

2.2 减少对周围环境的破坏

目前，旧建筑改造和新建筑不断增加，在一定程度上可以提高人们的生活质量，但在建筑设计中应注意以下几个方面:第一，施工要减少对现有道路等公共资源和自然资源的破坏，有效防止修复过程中的资源浪费。第二，减少污染，防止破坏建筑物周围环境，避免影响居住者的日常生活。第三，最大限度地延长建筑物的使用寿命，应立足于建筑节能设计。要站在居民的角度思考，在节能减排的基础上努力让居民满意，切实提高居民生活的便利性。

3 我国建筑节能设计的现状及问题

3.1 节能设计起步晚，经验不足

在国内建筑行业，建筑节能设计起步较晚，从业人员缺乏设计经验，部分建筑节能技术应用水平不高，与国外先进的建筑节能设计相比差距较大。因此，建筑节能设计的各个环节都存在诸多问题。比如建筑的窗墙比例过大，忽略了节能设计部分，设计时可能多使用空间，片面追求外观效果。较大建筑物之间的距离不合理,相互挡住照明，还影响通风，导致巨大的能源消耗，间接影响建筑物的节能。

3.2 技能技术的应用不成熟，安全隐患较多

我国的节能建筑设计和技术应用起步较晚，我国许多节能技术没有经过专门制度认证，发展还不完善, 因此将这些技术应用于实际的建筑施工中虽然可以节省一定能源,但节能效果并不能达到预期。同时，由于缺乏节能建筑经验，在施工过程中给建筑带来了安全隐患，大大降低了建筑的耐久性[4]。

3.3 建筑节能材料品类单一

建筑材料的选择是影响整体建筑质量的最重要因素。在建筑的设计和施工中使用环保材料就是建筑项目节能设计的主要物质依据，而所用材料的品质和性能直接决定了建筑节能设计效果。因此，节能建筑应选用优质的节能材料，尤其是在城市环保工程中，最好选择环保、可回收的建筑材料，以节约资源能源，减少环境污染。然而建筑节能材料过于单一，导致建筑一方面能节约能源，一方面又增加消耗的能源。

4 节能设计在建筑设计中的应用

4.1 合理窗墙比在建筑设计中的应用

在炎热的夏季，通风和空气流通会使人更加舒适。加大开窗面积肯定增强了室内外空气流通的效果，开窗后的散热除湿效果也不错。室内和室外空气交换必须采用有利于每个房间的空气有组织的交换。从日光角度看，窗过高对室内自然光有一定影响，其会影响室内照明条件，这也是人们喜欢大窗户的重要原因之一。如果窗户的墙体比例太小，会影响使用者在生产生活中的视觉和心理感受，而在立面造型上，窗户是建筑立面造型中非常重要的一个因素。从当地建筑的通透性、亮度和建筑的经济性来看，部分山区和城市冬暖夏凉，经济并不特别发达，如果严格按照夏热冬暖地区建筑节能设计标准，会使得成本大幅增加。

4.2 新型能源在建筑设计中的应用

建筑物在施工过程中使用的能源种类不同，在节能设计中就体现不同的建筑施工节能环保效果。为使建筑施工取得良好的节能效果，需要积极应用新能源。目前，风能、太阳能等新型清洁能源应用于建筑工地，其对环境污染少，比较清洁卫生，可以缓解我国目前能源短缺的困境。获取太阳能可以提高能源供应的可靠性和便利性，设计师应该选择太阳能作为能源，然后购买太阳能电池板等设施，利用这些设施进行建筑设计。选择太阳能替代常规能源的发电方式，在节约能源的同时满足了公众对电能的需求。设计师从节能环保的角度分析建筑物的功能，确保建筑物具有良好的太阳能容量，根据建筑物的位置，增加建筑物的采光面积，让自然光进入建筑物来降低居住者的能源需求，进而降低建筑的能源消耗。建筑设计还可以利用地热能、潮汐能、水势能等新兴能源，满足居住者对电能的需求。设计人员必须注意各种能源的使用，例如，地热能的应用通过在建筑物内部安装地热热泵机组来达到调节室温的目的，以更好地利用地热能。使用地热能调节室温比传统空调用于调节室温消耗更少的能量。在建筑设计阶段，设计师从节能层面出发，重点关注民用建筑在地理环境中的位置，分析建筑设计应注意什么，合理运用外部条件选择建筑物并选择如何应用资源。如在风力较强的地区，可以利用风力资源安装风力发电，在河流或靠近河流的建筑物中，可以在电站设计阶段选择水力发电方式。必须根据建筑位置的优势，合理利用水电、风电等环保能源，满足居住者的用电需求。

4.3 合理的外部环境设计

在建筑设计中，建筑物的外部环境设计非常重要。这是因为如果将节能技术简单地应用于建筑中，对外部环境的影响较大，直接降低了节能效果。因此，根据建筑各功能的需要，通过合理的外部环境布局设计，可以改善现有的气候环境，营造建筑节能的环境。最基本的设计是在建筑物周围进行适当的绿化，改变周围的一些环境，降低噪声，阻隔沙尘，净化空气，降低温度。同时，可以在不破坏整个周围环境的情况下，人为地创造自然环境，如人工湖，目的是通过改变周围的环境来降低建筑物的能源消耗，达到节约能源的目的[5]。

4.4 节能设计在屋面结构方面的应用

在设计屋面结构时，选择合适的材料可以带来良好的节能效果。选择质地轻柔的土壤材料，如珍珠岩土土和草炭腐殖土是很好的节能材料。在实际设计中，土层厚度要严格控制，要根据建筑的设计标准来决定，一般选用木、竹等轻质材料作为容器材料。如果屋面的承重值过大，屋面的混凝土板和钢筋可能会变形，严重时会出现裂缝，造成雨雪渗漏。一些绿色植物可以吸收获得更多的光，使得屋面保暖，但要选择耐旱、耐热、抗风的绿色植物。在设计屋面时，同时要选取矮生灌木或者是扎根较浅的草类，加强屋顶的防水性能。

在设计屋面时，如果想要达到节能的效果，需要注意以下几个方面: ①屋面保温材料的选择要多注意耐腐蚀和吸湿性，这样保温效果还不错，因为保温层吸水比较多；②可以选用一些密度比较小的材料，这样在同等体积下，这种材料的质量更小，不会超过屋面的承重值。

4.5 遮阳设计在建筑设计的应用

首先，水平遮阳设计。这种设计需要遮挡来自窗户上方的阳光，如果角度比较大，需要设计成坐南朝北的建筑。其次，设计了垂直式的遮阳篷。垂直式的遮阳设计需要遮挡窗户两侧射进的阳光, 并且遮挡的角度相对较小, 通常会在坐东朝西的建筑上采用,这样的设计方式较为广泛。最后，全面的遮阳设计。全面的遮阳设计在阻挡阳光方面具有巨大优势，通过遮挡中等高度角的阳光,建筑窗户上方和两侧的阳光都能够被遮挡，常用在向东南和西南的建筑物。同时，节能建筑设计有不同类型的遮阳篷设计。为了使建筑在不同季节更好地达到日照角度，既能保证建筑的热性能，又可以提高阳光的利用率,对于能源的节约也有着非常好的效果。