建筑设计中节能设计的要点分析

宋雪松 姜汉 梁述凯 田端升

同圆设计集团股份有限公司 山东 济南 250101

引言

现阶段，建筑行业需要由高速发展转为高质量发展，这就要求建筑企业推动绿色发展理念、节能环保理念在建筑设计中的应用，实现建筑节能设计，从而有效降低能耗，兼顾经济效益和生态效益。对此，有必要意识到建筑节能设计的重要性，抓住建筑节能设计的要点，推动节能设计在建筑设计中的广泛应用。

1 建筑节能设计的必要性

建筑物的室内环境舒适度是衡量建筑物居住体验的重要指标，通过建筑节能设计，可以有效提升建筑物室内环境舒适度，实现宜居和节能减排有机统一。因此，做好节能设计是打造宜居的室内环境的现实需要。

传统的建筑行业发展耗费比较大的能源，而且造成了较为明显的环境污染和生态破坏，影响生态环境。与之相对的，通过建筑节能设计可以有效降低建筑物能耗，同时减少污染物排放，有助于改善建筑项目所在区域的生态环境。因此，开展节能设计是保护生态环境、实现人与自然和谐发展以及兼顾经济效益和生态效益的客观需要[1]。

2 建筑设计中节能设计要点

结合建筑行业发展现状来看，现阶段的建筑节能设计主要包括照明节能设计、墙体和门窗节能设计、建筑外墙保温节能设计、屋顶绿化节能设计、水循环设计五种设计。

2.1 照明节能设计

在建筑领域，照明所消耗的能源占到建筑工程整体能耗的10%～15%，但是由于技术层面的限制，传统照明技术中的电能转换效率不足，导致部分电能处于被浪费的状态。对于这一情况，设计人员在建筑设计期间可以采取照明节能设计，通过滤光器收集可见光，而后通过特殊设备进行处理，使光源更为柔和，并用于室内照明，可以有效降低照明所需能耗，而且相较于人造光源，自然可见光更符合人体视觉神经系统接收，可以有效保护室内人员的视力。同时，在部分建筑工程设计期间，设计人员将建筑外部的玻璃幕墙改为光电幕墙，可以根据室外光照强度自动调节射入室内的光线，既可以避免阳光直射，也可以确保室内人员获得充足光线。现阶段的照明节能设计也存在明显的局限性，如夜晚或者阴雨天气，照明节能设计就无法发挥其应有价值。

2.2 墙体和门窗节能设计

墙体和门窗设计是建筑设计的重要组成部分，墙体和门窗的节能效果直接影响到建筑设计的节能效果。在建筑施工阶段，由于墙体施工消耗能源最多，故而有必要做好墙体节能设计，为后续的施工活动做好前提准备，降低施工能耗问题。具体而言，设计人员需要与技术人员、施工人员进行密切沟通，了解建筑项目的墙体施工标准、墙体施工技术条件，关注墙体施工期间常见的灰缝、裂缝以及墙体阻值降低等问题，根据问题原因采取相应的处理预案，避免出现问题，一方面可以保障墙体的稳定性、安全性，另一方面则可以提升墙体的保温隔热性能，阻绝墙体内外部热量交换，有效提升建筑物的节能保温效果。

除了关注墙体施工以外，企业还需要关注建筑物门窗施工，采取附有多层金属镀膜的低辐射玻璃确保门窗玻璃的隔热效果，避免外界阳光直接射入室内，同时，低辐射玻璃具有良好的美观度，可以根据建筑物美观需求而调整，确保建筑美观与节能环保相统一，这也是门窗节能设计的重要体现。

2.3 建筑外墙保温节能设计

建筑外墙保温节能设计主要通过外挂式保温节能板、保温砂浆或保温喷涂技术阻断室内外热量交换，从而确保夏天制冷和冬天采暖效果，确保室内能够做到冬暖夏凉。上文的墙体节能设计改变墙体的功能和结构，以此达到保温节能效果，而建筑外墙保温节能设计则是通过外部的施工设计提升建筑物保温隔热性能，两者的作用位置不同，故而可以同时应用于建筑节能设计中，在提升建筑物节能性能方面起到一加一大于二的效果。

外挂式保温节能板主要是通过人工操作将保温隔热材料固定于建筑外墙。一般而言，常用的保温节能板包括聚苯保温板、玻璃棉毡、聚苯乙烯板等。外挂式保温节能板的优势在于操作简单、维修方便，而且成本相对较低。同时，施工单位可以在保温板外部增加装饰物，或者涂抹颜料，使保温板兼具保温隔热与美观双重功能。

保温砂浆主要应用于小型建筑工程的建筑节能设计，保温砂浆的优势在于成本低、操作简单，适用于相对平整的墙面，但保温隔热效果不如外挂式节能保温板出色，而且不够美观，因此，这种保温节能技术主要用于对于美观要求不高、规模较小、保温隔热要求低的建筑物的节能设计中[2]。

保温喷涂技术主要将保温材料喷涂在建筑表面，从而起到保温隔热作用，一般情况下，大多数建筑都选择聚氨酯硬泡作为喷涂材料，施工单位利用高压喷涂设备将聚氨酯硬泡喷涂于建筑外墙，而后在材料未定型时贴上瓷砖，或者粘贴装饰材料，实现保温与美观装饰相统一。相较于其他两项保温节能设计，保温喷涂技术的效果更好，但成本更高，而且操作复杂，在部分大型建筑项目节能设计与施工中获得广泛应用。

2.4 屋顶绿化节能设计

屋顶绿化设计主要指建筑企业和施工单位在建筑物屋顶种植绿植，通过绿植吸水储水，调节建筑物屋顶的热量循环。一般情况下，建筑物屋顶多为混凝土结构，而混凝土的比热容较小，温度变化幅度较大，影响室内温度变动，而且导致顶层业主居住体验较差。与之相对的，屋顶绿化设计可以缩小屋顶温度变化幅度，减少热量传递，夏天时可以避免过多热量进入室内，而冬天则可以避免室内热量扩散，从而起到调节屋顶温度的作用，有效避免屋顶出现小范围的热岛效应。同时，屋顶绿化设计可以避免建筑物顶层出现漏水问题，这也使屋顶绿化设计在一些中高层建筑项目设计中获得广泛应用。需要注意的是，屋顶绿化设计对于建筑物屋顶的承重能力具有较高的要求，因此，必须在确保屋顶承载能力符合标准的前提下才能采取屋顶绿化节能设计。此外，在选择屋顶绿植时，应当考虑屋顶风力大、土壤营养不足、太阳直射等因素，并选择抗风强、耐热、耐贫瘠的绿植作物，如麦冬草、彩叶草等，可以起到防晒隔热的效果，而且美化屋顶，提升建筑物屋顶的美观度。

屋顶节能设计主要指在南侧屋顶设置太阳能板或太阳能集热器，可以将光能转化为电能，或者用于加热水源，从而吸收太阳能，减少建筑物能耗问题，而且太阳能板和集热器可以起到遮阴纳凉的作用，避免屋顶阳光直射，也可以减少屋顶吸收的热量，减缓室内外热量交换，具有一定的节能效果。

2.5 水循环设计

不论是建筑施工还是竣工验收后投入使用，水资源都是最为重要的基础性资源，但传统的建筑设计容易出现水资源浪费的问题，针对这一情况，在建筑设计期间，设计人员应当做好水循环设计，有效节约水资源，促进水资源的循环利用。具体而言，施工单位应当收集工程数据，计算施工活动用水量，做好工程施工给水保障工作，确保施工活动可以顺利进行。在此基础上，施工单位可以设置排水沟、循环水池等废水资源回收利用装置，例如，施工废水可以通过排水沟进入循环水池，经过沉淀以后，循环水池中的水资源可以用于洒水降尘、冲刷施工场地、灌溉场地绿植等。与此同时，在水循环系统设计期间，应当做好管道维护工作，避免出现管道滴漏的情况。如果建筑工程位于降水充沛的地区，可以根据当地降水情况设计雨水收集装置，净化雨水，而后用于施工活动或灌溉绿植，也可以达到节约水资源的效果。

3 建筑节能设计应用现状分析

通过前文分析可以发现，节能设计在建筑设计中具有重要的应用价值，可以提升建筑物的节能性能，达到节能减排的效果，有效降低建筑能耗。然而，现阶段的建筑节能设计应用效果并不理想，具体有以下表现。一是对太阳能、风能等清洁能源利用不足，现阶段的建筑节能设计只能低效利用太阳能、风能，用于照明、集热或发电，未能实现清洁能源的综合利用。究其原因，现阶段的技术水平相对较低，无法实现对太阳能、风能的高效开发。二是部分建筑企业、施工单位缺乏节能环保理念，并未将节能设计融入建筑设计中，导致建筑设计的节能效果不足，节能水平相对较低。例如，在建筑设计期间，设计人员并未做好建筑外形设计，导致建筑物表层起伏较大、凹凸变化较多，增加建筑物能耗。三是建筑节能设计中的节能系统智能化水平不足，无法根据外界条件变化智能调节建筑能耗水平，例如，在冬季采暖期间，建筑室内温度已经达到标准水平，但采暖设备依旧处于高能耗状态，浪费过多的能源。四是建筑材料质量未能满足建筑节能设计需求，建筑材料对于建筑节能设计、节能技术的应用效果具有直接影响，但是从现阶段建筑节能设计状况来看，部分施工单位选择的建筑材料不具备节能环保性能，更有部分企业依旧采取传统建材，不仅无法起到节能效果，而且会造成一定的环境污染[3]。

4 建筑节能设计应用优化分析

4.1 提升清洁能源利用效率

针对前文提及的清洁能源利用不足问题，设计人员可以立足于现阶段技术水平，通过优化建筑结构的方式提升清洁能源利用效率。对于太阳能而言，设计人员可以将传统的玻璃幕墙设计为光电幕墙，保障室内采光，同时光电幕墙可以自动调节折射率，有效避免太阳直射。对于风能而言，设计人员可以优化建筑立面方向，结合当地冬夏两季主导风向决定立面方向，确保大立面面向夏季主导风向，而小立面则应当面向冬季主导风向，有效促进建筑表面的气流流动，平衡热量循环。

4.2 提升节能环保意识，增加节能设计

在建筑设计过程中，设计人员应当树立高度的节能环保意识，将其融入建筑设计中，尤其是从建筑结构方面入手，配合建筑节能技术，共同提升建筑的节能效果。针对前文提及的外形设计不佳的问题，设计人员应当控制建筑体形系数，力求将系数控制在0.35以下，从而降低建筑能耗，同时，设计人员需要避免建筑表面出现过多的凹凸设计，尽量确保建筑表面平整光滑，既可以使建筑本身大气美观，而且可以确保建筑表面空气流动，具备良好的节能效果。

4.3 提升节能系统智能化水平

设计人员应当推进信息技术在建筑设计中的应用，如人工智能技术、物联网或5G通信技术，可以对建筑内部的能源供给进行智能化控制。例如，在夏天制冷时，人工智能控制中心可以通过智能传感技术获取建筑室内温度数据，如果温度低于制冷标准，可以使空调等制冷设备进入低功率状态，反之，则恢复正常功率，从而降低建筑能耗，提升建筑节能效果。

4.4 推进绿色节能建材的应用

建筑节能设计必须依托绿色节能建材才能实现，对此，设计人员应当减少传统建材在建筑设计中的应用，尽量采用一些天然、绿色的建筑材料，如我国陕北地区，当地的部分小型建筑采取黄土砖作为建筑材料，黄土砖由黄土和植物秸秆制作而成，更加环保，而且韧性更强。再如，在部分建筑设计期间，设计人员可以在建筑外墙采取加气混凝土砌块砖，由于空气是热的不良导体，故而加气砌块砖能够有效阻绝内外热量交换，充分体现建筑设计的绿色节能理念。

5 结束语

建筑节能设计具有重要意义，可以有效提升业主居住体验，降低能耗，对于推动建筑行业发展具有积极的作用。文章从照明节能设计、墙体和门窗节能设计、建筑外墙保温节能设计、水循环设计和屋顶绿化节能设计五方面展开论述，进而针对如何优化建筑节能设计展开探讨。具体而言，应当加强清洁能源的利用，设计人员应当主动增强节能环保意识，提升节能系统的智能化水平并推动绿色节能建材在建筑设计中的应用等，旨在于降低传统建筑行业发展中高能耗问题，提升行业发展的环境效益、生态效益。