建筑设计中节能设计问题分析

赵佳

（太原中晋建筑设计事务所有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年来，环保理念已经渗透到建筑领域内，此由催生出节能建筑设计、节能施工技术、节能施工材料等一系列有别于传统建筑模式的新生事物，有效促动了建筑行业向前发展。然而，当建筑设计师在开展建筑节能设计的过程中，时常暴露出一些亟待的问题，导致设计方案质量难以满足节能建设设计标准。因此，有必要针对那些常见的建筑节能设计问题及其解决对策进行相关探索与研究，从根本上促进节能建筑设计质量的提升。

1 建筑节能设计的内涵

节能建筑是指在满足建筑物正常使用功能的基础之上，在建筑施工过程中采用各种节能措施，促进建筑结构及所属设备在运转效率、物理性能、资源再利用等方面的整体提升，达到最大限度降低建筑使用能耗的目的。由此看来，要想建行出节能建筑，必须从工程设计阶段开始，就是要融入相应的节能设计手段，方可确保在后续建筑施工以及建筑物全生命周期均均具有较高的节能效益。比如，在建筑物节能设计中，设计师结合当地的气候条件、地理环境以及建筑节能要求构思设计方案，还需要针对施工区域周边环境、采风、通风等因素进行综合考虑，确保建筑设计方案具备较高的节能环保性及科学合理性[1]。

2 建筑节能设计的优势

与传统建筑设计相比，建筑节能设计具有以下优势：①降低能源消耗。通过建筑节能设计，可以大幅降低建筑施工过程中以及日后使用过程中所造成的能源消耗，这对于日渐严峻的能源紧缺问题无疑具有极大的缓解作用。尤其近年来，我国建筑工程数量、施工规模均较以往实现了大幅提升，如果绝大多数工程项目都能够采用节能建筑设计，势必能够有效缓解建筑工程对生态环境所造成的破坏，这对于促进生态效益与经济效益的协调发展具有非常重要的现实意义[2]。②提高居住质量。当前，人们为了提升居住空间的舒适度，会长时间使用电灯、空调、暖风、风扇等电器设备，达到调节室内采光、温度、湿度、通风效果等目的。但是，在使用这种家用电器的过程中，不仅会消耗大量电能，还会造成一定程度的空气污染，非常不符合节能环保理念。如果在建筑设计中融入节能设计，可以使室内采光、通风以及保温保暖效果得到极大的优化，从而给人们创造一个自然舒适、节能环保的居住环境。③降低环境污染。传统建筑施工过程和日后使用过程中，所使用电能、水资源都是采用传统方式供给，例如采用火力发电、抽取地下水等。这样不仅会消耗大量自然资源，还会施工区域对周边的生态环境造成较大程度的污染与破坏。如果采用建筑节能设计，可以使用太阳能、风能等清洁能源替代传统能源，在保证建筑工程顺利完工、建筑物正常使用的同时，减少施工过程以及建筑长期使用过程中对于周边环境所造成的不良影响[3]。

3 我国房屋建筑节能设计中存在的几点问题

3.1 节能建筑普及率低

在当前的建筑设计领域内，节能建筑设计的普及率还相对较低。其主要原因在于建筑单位和建筑设计师的思想观念更新不够及时，或者不够彻底。导致在实际设计环节中，只关注建筑面积、空间功能、结构应用、外观效果及舒适程度等因素，忽略了房屋建筑施工工艺、施工材料的节能环保效益。另外，还有一些建筑项目为了尽快开工，追赶工期或者压缩建造成本，在房屋建筑设计方案当中没有体现出节能设计理念。这样的建筑设计方案看似不存在明显缺陷，却违背了“可持续发展”“生态环保”“绿色发展”等新型建筑理念，不仅会在建筑施工过程中造成巨大的能耗消耗，难以实现成本控制目标，还会在市场营销阶段，难以被广大消费者所认可。另外，有些建筑设计师自身能够水平有限，即使想开展节能设计，也会受到个人设计水平的限制，导致设计效果不佳，设计方案没有通过。上述问题的存在，导致在建筑领域内节能设计的普及率难度获得大幅提升。

3.2 节能材料利用率低

近些年来，在我国建材市场上涌现出大量具有节能环保特性的新型建筑材料。但是，由于受到一些因素的限制，致使这些节能的材料的使用率并不高。其原因可以归结为以下两点：①节能材料宣传推广工作不到位。目前，虽然有大量新型节能环保建筑材料相继上市，比如有些节能材料利用新能源、可再生材料、环保材料等原料制成，具有节能性、经济性、耐用性等诸多优势。但是，由于与之相关的宣传推广工作不到位，致使新材料的优势性能无法被建筑设计师所熟悉和认可，从而在选择建材品种时，难以做出准确判断，甚至会造成判断失误。不仅无法达到节能建筑效果，还容易造成资金浪费。②建筑设计师不了解新型材料性能。当前的节能环保材料更新速度可以用日新月异来形容。在建材市场上，具有节能功效的建材种类繁多，有些建材看似同类、同质、同价位，但在节能效果上却大不相同。一旦建筑设计师的设计理念不够先进，或者对于新鲜事物缺乏学习意识和敏感度，将无法及时掌握建材市场的最新动态，对于各类节能材料更是缺少辨别能力。有些设计师虽然可以保证所选用的施工材料具有较好的节能环保特性，却难以保证其性价比。还有一些建筑设计师为了保证设计方案的安全可靠性，最终还是选择了传统材料。由于以上问题的存在，在很大程度上阻碍了节保材料在建筑领域内的推广使用，更限制了节能建筑设计水平的提升。

3.3 不关注施工环境问题

目前，很多建筑设计师在进行工程设计时，只将关注点放在建筑结构的合理性、安全性、经济性、美观性等方面，而对于施工过程中可能发生的环境污染、能源浪费等问题却缺少前提预判，最终极有可能导致在施工过程中造成严重的环境污染和能源消耗问题。例如，有些建筑设计师为了追求设计效果图的美观性与时尚感，采用了一些美观但不具实用价值的建筑材料，不仅加大了建筑工程造价成本，这些材料在现场加工及安装阶段，还对施工现场及周边环境造成较大污染。不仅如此，在设计方案中对于施工过程中所造成的污染问题还缺少必要的防治措施，严重违背了节能建筑设计理念及相关要求。

4 建筑设计中节能设计问题的解决对策

4.1 提高节能建筑设计的普及率

业主单位负责人在与建筑设计师进行初步交流时，要阐明开展节能设计这一诉求，为后续设计工作指明方向；建筑设计师作为开展节能建筑设计的主体，必须尽快更新自身设计理念，熟练掌握各种节能设计手法，本着整体性、环保性设计、可持续性设计原则，将各种节能设计手法合理运用到工程设计方案当中。比如，利用清洁能量替代传统能源，利用可降解、可再生等新型建材替代传统建材的应用；在针对室内空间、门窗搭配、采光效果、通风系统进行设计时，融入节能设计手法，确保自然光、自然通风效果等资源的最大化利用，为人们提供一个自然舒适、节能环保的良好环境；在选用施工技术时，要以最大限度减少建筑垃圾、废弃物，降低施工污染为目标，针对施工过程中可能造成的污染问题进行提前预判，并且出台相应的防范措施，力争最大限度减少施工过程对周边环境所造成的污染与破坏，为建筑物后续使用创造有利条件。对于建筑设计师而言，必须具备较高的自主学习意识、创新实践能力与探索专研精神，对于建筑行业内的新知识、新动态与新事物保持较高的敏感度，确保自身设计理念、设计水平紧跟时代发展节奏，努力成为一名优秀的节能建筑设计人才[4]。

4.2 提高节能环保技术利用率

4.2.1 墙体自保温技术

此项技术是在建筑墙体外保温技术的基础之上，研发出一种建筑围护结构外保温技术。运用此项技术，可有效避免传统建筑外墙结构开裂、渗漏、脱落等问题。墙体自保温之所具备如此优良性能，主要因为其施工材料自身带有一定的保温隔热性能。与传统墙体保温材料相比，其节能率高达到50%~65%。此外，还具有较强的防火性、附着力，而且施工简单方便，使用寿命较长，无须后续保养修护，施工成本较低[5]。

4.2.2 新型层面技术

近些年来，涌现出很多具有节能效果的新型屋面施工技术，比如架空隔热式屋面、种植屋面、太阳能屋面等等。架空隔热屋面是事先使用混凝土或烧结黏土形成的一个薄型制品，将其笼罩在屋面防水层上，并形成一定高度的空间，再利用空气的流动性达到散热、隔热效果。在夏热冬冷的地区，或者酷热多雨的夏季，此类屋面具有非常显著的节能性。种植屋面是在屋面防水层上铺上一定厚度的土层、锯末、蛭石等疏松质料，再栽培一些易生长植物，进而发挥出屋面的隔热保温效果，如图1 所示。另外，此类屋面还可将屋顶装饰成一个小型庭院或者花园，同时发挥隔热保温、装饰美化、净化空气等多重作用。太阳能屋面最大的优势体现在节能效果佳、成本低、技术成熟稳定等多个方面，因为太阳能作为一种无穷无尽，源源不断的清洁能源已经节能屋面设计的首选，国家为此也推出了太阳能屋顶计划[6]。

图1 种植屋面结构

4.2.3 门窗节能设计

首先，通过运用新型门窗边框质料、中空玻璃均可以起到有效的隔热和保温效果；其次，通过对窗墙比进行节能设计，同样可以起到非常理想的保温、隔热、采光、通风等作用。同时，由于窗户是建筑热损耗最大的部位，所以在开展节能建筑设计时，要在不影响室内外能将效果、美观程度的前提下，适当减少窗户面积。这样既可以发挥出窗户的基本作用，又可以达到节能目的，体现出节能建筑设计的核心价值[7]。

4.2.4 节能节水设计

目前，有大量适用于建筑工程的节能电气、节水设备、卫生洁具相继上市，比如感应式水龙头、阻燃电缆等等。运用这些新材料与新设备，可同时提高建筑物的经济节能性与安全性可靠性[8]。

4.3 降低施工过程中环境污染

首先，建筑设计师要严格遵循节能建筑设计标准，采用适合的施工工艺，在满足工程建设质量的基础上，最大限度提高施工效率，降低机械设备、水电资源的使用量。其次，为了充分保证节能建筑设计方案的科学合理性与节能环保效益，建议建筑设计师利用BIM 针对整个施工过程进行三维效果仿真模拟[9]。这样一方面可以提高设计方案质量，另一方面可以提前发现施工过程中会产生哪些污染问题，进而有针对性地采取防范措施，如图2 所示，利用BIM 技术通风模拟这一功能，针对建筑布局的风场变化，避免风漏斗、漩涡流等不利影响进行模拟分析，以此来保证建筑布局的合理性。必要时，针对设计稿进行优化调整，将污染程度降至最低，体现出可持续设计理念。最后，在工程设计阶段，可进入一些施工现场环境监控手段，针对施工区域内的粉尘指数、噪声指标、空气质量进行实时监测。一旦某个监测数据超出允许范围，立即启动环境治理方案，针对污染范围、污染程度进行有效控制，以免对周边环境造成过大影响[10]。

图2 BIM 漩涡流效果

5 结语

现如今，要想打造出真正意义上的节能建筑，需要在工程设计环节中融入节能设计理念，并且在一些细节之处融入节能设计手法。只有这样，才能最大限度提高建筑设计方案的节能环保价值。对此，需要当代建筑设计师结合建筑节能设计需求，将各种节能设计手法、先进技术和新型建材合理运用到工程设计当中，确保设计质量及节能效果获得显著提升。