建筑工程设计中的节能建筑设计研究

2023-01-13陈强

建筑与装饰 2022年5期

陈强

淮北工业建筑设计院有限责任公司安徽淮北 235000

1 建筑设计和节能设计联系

现代化发展背景下，建筑工程和节能设计之间具有密切联系，两者互相影响、互相促进，建筑工程实施综合设计中，需要将设计重点放到生态平衡和环境保护当中。人们生活质量和生活水平持续提升背景下，对于建筑工程的节能设计、美观性和舒适度提出更高要求。结合建筑工程施工设计角度分析，由于建筑工程开发更加注重舒适度和美观性，导致工程建设中容易消耗大量能源，使得整体建设成本进一步扩大。除此之外，也增加了社会资源所面对的压力。例如在实际建设生产中，各种照明电器以及空调冰箱等电器容易消耗大量电力资源，产生大量能源消耗，立足于该种角度分析，联系人们对于建筑外观、居住舒适度以及生活环境的要求，产生了能耗和需求的矛盾。由此能够看出在建筑工程综合设计建设中，需要对时间关系进行统筹规划，在保障工程建设质量基础上实现节能设计目标，从最大限度上促进两者实现和谐发展。随着新时期环境问题越加突出，世界所面临的能源危机越加严重，人们过度追求效益而忽略环境价值，只有保护好环境资源才能促进经济实现持续发展，合理进行节能设计可以促进人和自然和谐相处。

2 节能建筑设计原则与思路

2.1 节能设计原则

2.1.1 最优性原则。建筑工程在进行节能设计期间，必须在设计方案中全面贯彻最优性原则，以此来保证建筑工程的总体质量。在方案设计开始前，应该针对建筑工程项目的实际需求来进行相关设计参数的全方位调查，通过调查能够有效提高设计者对建筑项目的认知，增加节能设计质量。在此期间，还应该针对建筑工程附近的生态环境与地质情况进行分析，并结合当地气象条件来找出适合的节能设计方案，只有让建筑工程与当地情况足够契合，才能够有效提高建筑设计质量。除此之外，为了进一步提高太阳能利用率，还可以在节能设计中适当考虑建筑物的朝向，建筑物的朝向能够影响到建筑采光能力。对于节能建筑而言，最优性原则关系着节能设计效果，所以必须重点关注各个建筑环节的设计方式[1]。

2.1.2 合理化原则。在进行节能建筑设计时，设计者要始终贯彻合理化设计原则，通过加强各个环节的合理性，能够让整个建筑设计变得更加和谐。在节能设计期间，应该着重考虑建筑安全性与施工稳定性。通过对建筑物结构参数进行精准计算，能够有效提高建筑节能设计质量。贯彻合理化设计的主要目的就是加强节能、建筑设计之间的融合，因此在节能设计中落实合理化原则可以进一步提高建筑节能设计品质。

2.1.3 互动性原则。在建筑节能设计期间，设计者有必要遵循互动性原则来完成设计规划。即在设计阶段主动提高建筑、环境、居民三者之间的整体互动性，设计时应该综合用户要求来确定建筑节能设计方案，在保证建筑功能性的同时协调建筑与附近环境之间的关系。这种设计方式不仅可以增加建筑居住体验，还能够让设计方案的整体质量得到明显提升。需要注意的是，节能设计正是建筑工程设计的重要发展趋势，所以有必要通过融入互动性原则来保证设计效果。

2.2 节能设计思路

对于节能建筑而言，建筑节能设计是必然的发展趋势，能够对人们的生活、工作带来非常大的影响。传统建筑设计并不会刻意追求建筑节能性，而节能设计则能够在资源层面大幅降低损耗，这种节能模式无论是经济性还是社会效益，都将远远超越传统设计模式，因此，节能建筑是契合时代发展特征的一种重要建筑形式。建筑节能设计的重要性毋庸置疑，就目前而言，我国有很多建筑物其主体设计与建筑装修将会分别进行，有时业主会在装修过程中改变原有的设计布局，进而导致资源浪费的问题发生。因此在开展建筑节能设计时，应该重点关注整体设计与室内装修之间的结合，通过在建筑施工中发挥节能作用，可以让建筑物的节能设计质量得到保障。除此之外，建筑设计期间还应该注意建筑物本体结构的节能作用，通过细致规划房间纵深、门窗位置、大小等细节，可以有效提高建筑物的通风性能与采光。通过对建筑区域的日照、降雨等因素进行综合分析，并加强对于新能源、新材料的应用，还可以进一步提高节能设计效果，让建筑节能设计变得更加和谐[2]。

3 建筑工程设计中的节能设计分析

3.1 建筑物各个部位的节能设计分析

建筑物各个部分的节能设计属于建筑构造设计得一种方式，建筑物在设计期间需要在满足功能性的同时对各个部位的造型、结构等方面进行优化，然后借助建筑物外部环境来满足建筑物节能设计的实际需求。

3.1.1 屋顶节能。建筑物的屋顶部分至关重要，作为建筑物直接接触外部空气的重要结构，加强节能设计能够提高建筑物的综合性能，建筑物的整体质量也将因此而有所提高。在开展节能设计时，可以通过坡屋顶设计、加强保温的方式来保证节能效果，如有必要还可以结合实际情况设置隔热屋面。例如采用蓄水、种植屋面的方式来强化隔热能力[3]。除此之外，还可以设置通风屋顶，对强烈的太阳光进行合力拦截，顺利排放室内热气。

3.1.2 楼板层节能。楼板层的节能设计应该着重利用结构来保证节能效果，通过中空设计，并对楼板吊顶进行优化，便可以降低能源消耗，例如通过加设循环水管，便可以在夏季时采用冷水循环的方式实现降温；冬季同理，可以利用热水循环来为屋子进行取暖。需要注意的是，水循环设计应该注意管线质量，否则很容易缩短使用寿命。

3.1.3 外墙体节能。外墙作为整个建筑系统重要维护结构，长时间暴露在外，为此需要重视外墙的节能设计，大部分条件下，建筑外墙可以进一步分成非承重以及承重墙两种形式，发挥着有效的保温、支撑作用，不同材质和不同形式外墙结构应该选择不同保温设计方法，满足建筑工程节能要求。在设计中还需要迎合建筑隔音要求，所选外墙保温材料涵盖挤塑保温板、胶粉聚苯浆料以及聚乙烯泡沫板泡沫板等材料。

墙体节能设计不仅应该注意针对气候条件进行防潮、隔热等设计，还应该针对微气候环境条件来进行特殊改造，例如在冬季寒冷地区，就可以通过夹心墙体以及各种蓄热墙体来保证外墙问题。而在气候环境干热的地区，则可以在外墙设计中加设风口，根据需求的不同，墙体设计方式将会有所调整。只要能够结合墙体需求同时兼顾耐久性与功能性，就能够让外墙的节能设计满足建筑工程。

3.1.4 建筑门窗设计。优化门窗设计，门窗作为建筑内部空间冷热交换最为活跃和敏感的环节，相关保温性会直接影响建筑采暖质量和气密性。为此，门窗设计同时也是节能设计核心。在实施综合设计中，需要联系特定区域的环境特征和气候条件，进一步扩大和外墙比例，改善墙体厚度和气密性，优化门窗保温隔热能力。门窗设计是建筑节能设计的重中之重，据有关资料统计，高能耗建筑中约有40%左右的能耗都是从门窗中散失的，所以应该加强对于门窗节能的重视程度，以此来强化节能质量。门窗节能设计可以通过以下几点来完成：第一，优化窗墙比。建筑窗墙比就是窗洞、立面单元面积之间的比值，在建筑节能设计中，朝向不同的建筑物对窗墙比有明确规定，所以在节能设计中，必须找出适合的窗墙比值来加强保温、传热效果。第二，提高外窗气密性。外窗气密性可以有效减少空气渗透所带来的影响，可以通过设置泡沫密封条等方式来提高窗户的密封程度。在设计阶段，应该结合建筑需求来选择外窗密封材料，密封设计期间应该尽量选择有弹性的材料，例如毛毡、聚乙烯泡沫等密封材料。在此期间，还应该注意框与扇等结构方面的密封设计，只要能够从细节中保证密封效果，就能够有效降低外窗能耗，保证建筑节能质量。

3.1.5 建筑围护结构细部节能设计。结构细部节能是建筑物节能设计中的重要一环，可以从各部位细节入手来完成节能设计。第一，热桥位置要注意加强保温性，并防止断桥问题的发生。第二，外墙出挑、附墙部件如阳台、凸窗等应该专门进行隔断热桥与保温。第三，窗口外侧墙布要加强保温处理，然后针对门窗与墙体缝隙进行添堵，选择保温材料时要注意其质量与性能，避免因为材料开裂问题而影响到建筑节能效果。

3.2 太阳能技术

太阳能作为一种取之不尽的重要能源，同时具有清洁性、储量大等优势，在建筑节能领域中，太阳能是一种常见清洁能源，所以在进行建筑节能设计时，太阳能技术的应用十分关键。通常情况下，太阳能技术在设计阶段可以分为被动、主动、综合利用等多个途径，只要能够结合建筑需求来选择太阳能技术的使用方式，就能够有效提高节能效果。而且需要注意的是，清洁能源作用我国近些年重点研究的能源项目，太阳能技术将会随着时代发展而持续优化，优化后的太阳能技术还将进一步影响到太阳能建筑的设计。

3.2.1 太阳能光热技术分析。光热技术是一种常见的建筑节能技术，太阳能热水器便是光热技术的一种外在体现。通过在建筑节能设计中为各个家庭安装具有独立性的太阳能热水器，能够有效降低电力能源的消耗。由于太阳能热水器对建筑外观的影响非常大，所以在设计阶段，必须利用适合的方式令热水器与建筑物相融合，避免出现景观不和谐的情况。很多建筑工程因为热水器的设计不合理，还会出现先装后拆的问题，这样不仅会影响到建筑节能设计质量，还将会延长工程周期，增加成本投入。所以应该在设计阶段便注意对光热技术的利用，以此来防止后续修改设计的情况发生。

3.2.2 太阳能采暖技术。太阳能采暖通常可以分为两种形式，即被动采暖与主动采暖，其中被动采暖相对比较简单，通过对建筑朝向、环境进行科学布置，加以配合材料选择与结构设计，便可以令建筑物利用太阳能实现被动采暖。而主动采暖则要利用常规能源来进行辅助，例如通过水泵、风机来作为动力源，通过将太阳能集热器中的热水、热空气送入至屋内。

3.2.3 太阳能空调技术。太阳能空调可以分为光电转换加电力驱动的常规制冷技术，以及由太阳热能所驱动的制冷技术，从太阳能系统与制冷热源温度来进行划分，可以将空调分为高中低三类空调，只有在建筑节能设计中选择适合的空调类型，才能够保证节能效果。设计人员在建筑工程施工中还需要针对不同资源实施优化配置，科学处理各种生产废料，促进废料实现二次利用。资源能源循环利用中，严格按照国家标准要求进行太阳能系统设计，积极参考开发商和用户要求，配置完善系统。

3.3 采暖规划分析

在建筑节能采暖设计期间，要对建筑选址、分区、布局等多个方面来进行综合参考，然后利用季风方向、太阳能等外部环境来调节建筑温度，在不影响建筑功能性的同时节约能量。例如，建筑选址应该尽量避免凹地位置，因为冬季的寒冷气流将会出现霜冻效应，为了保持内温将会提高能耗。节能建筑只有从采光、通风、保温等一系列因素中进行设计规划，才能够有效提高节能效果，避免能耗过大的问题发生。