浅谈建筑工程设计中的节能建筑设计

2024-02-17黄菲菲

建材与装饰 2024年2期

关键词：门窗保温建筑设计

黄菲菲

（南宁市勘测设计院集团有限公司，广西南宁 530000）

0 引言

建筑设计中应用节能设计技术，合理配置能源资源，有助于实现建筑节能，可以缓解行业能源消耗对经济发展的影响，在为人们提供适宜的建筑空间的同时，促进社会经济的健康发展，因此，设计师应注重节能建筑设计，确保设计方案的质量。

1 节能建筑设计的重要性

现阶段，受全球能源危机影响，人们逐渐认识到节能环保的重要性，能源资源是人们生产生活的基础，是保证人们日常生活及各项生产活动有效开展的必需品，是保证社会经济发展的必要条件。随着能源资源紧缺问题的逐渐突出，节能已经成为各行各业日常运营管理的重要内容。建筑业的能源消耗较大，是我国的能耗大户，也是导致能源紧缺的主要因素，在建筑设计中应用节能技术，可以降低建筑的能源消耗，缓解能源资源紧缺情况。建筑节能设计的发展可以促进国民经济的进一步发展。作为我国的主要支柱产业之一，建筑业是城市社会经济发展、人居环境改善的重要措施，其扩展性较强，在建筑设计方案中引入节能技术的难度较大，对设计师的技术水平要求较高，要求设计师具有较高的节能理论基础，丰富的节能设计经验，设计师应不断的学习与实践，以提升自身的能力水平。因此，在某种程度上讲，节能设计有助于提升设计师的专业能力。此外，建筑节能也可以促进节能材料的发展，为建筑行业的发展提供动力，促进建筑及相关产生的发展[1]。

2 节能建筑设计要点

2.1 建筑规划

建筑规划中节能设计的内容较多，如选址、朝向等，其具体内容如下。

2.1.1 选址

在建筑设计前，设计单位应深入拟建项目所在位置勘察，调查了解当地的地形地貌、水文地质、周边环境等情况，对拟建区域现场的情况进行综合分析、评估，选择最佳施工区域，在满足项目建设需求的基础上，保护周边环境，防止因项目施工或使用对周边生态环境造成的影响。同时，建筑选址应在交通条件便利的区域，既保证人们出行的便利性，也可以降低私家车的使用频率，防止私家车出行导致的能源消耗及环境污染问题。

2.1.2 朝向

大量实践案例表明，在其他外部条件不变的情况下，东西朝向建筑结构的能源消耗大于南北朝向建筑的能源消耗量，因此，在设计时，设计师应做好朝向设计，结合项目区域的气候、风向、太阳辐射角度等条件，结合建筑内部各房间的功能需求，综合考量建筑的朝向。现阶段，我国最适宜的建筑朝向为南偏东或南偏西，在实际设计工作，设计师还应对南北区域的自然差异性进行考量，例如，夏季南方地区的室外温度较高，设计师应设置建筑长轴的方向垂直于主导风向，冬季北方地区的室外温度较低，长轴方向应平行于主导风向。同时，确定平面形状时，设计师应做好外表面积控制，尽量降低外部围护结构的表面积，减少建筑结构的冷负荷，进而实现减少能耗的效果。

2.1.3 平面布局

平面布局主要分为行列式、自由式、周边式3 种模式，其中周边式的自然风引入方式不佳，自由式对项目所在地的地形条件及周边环境影响较大，平行式的采光、通风效果较好，是一种常见的布局模式。因此，在节能建筑设计时，设计师应优先选择行列式布局模式，在外界环境条件符合要求时，也可以选择自由式布局，确保建筑朝向位置最佳，保证建筑内部各个空间区域均具有较好的采光通风效果。此外，在布置立体空间时，可以采用前低后高货具有规律性的高低错落的布置模式，既改善了以往建筑立体布局的单调性，提升建筑布局的空间效果，还可以充分利用周边环境的节能功能。

2.1.4 体形系数

体形系数主要是指围护结构的表面积与建筑体积之间的比例，相关案例研究发现，系数比例越大，建筑能耗越高。因此，在设计阶段，设计师应做好体形系数设计工作，首先，控制建筑的层数，设计师应反复计算与验证，选择建筑层数，确保建筑的节能效果最佳；其次，建筑的外部结构应简洁大方，应尽量降低表面积，减少热交换能量。

2.1.5 套型平面

为了满足人们对建筑空间的需求，保证建筑使用的舒适效果，设计师应重视单体套内设计，合理划分建筑内部功能区域，如将客厅、卧室等区域布置在南向位置，将卫生间、厨房等区域布置在东西向或北向位置，进而提升室内功能区域的采光能力。

为确保通风效果，应在建筑的套内空间区域设置门窗，并将前后房间的门窗对应设置，从而提升建筑内部空间的自然通风能力。在气候环境炎热的区域，设计师可以将套型平面设置为天井形式，借助热压差或高差实现自然通风。

2.1.6 绿化设计

绿化既能够发挥美化区域环境的作用，还可以起到调节周边环境小气候的效果，进而实现降低能耗的目的。在绿化设计阶段，设计师应重视如下要点：首先，做好地面绿化，在绿植选择时，设计师应首选灌木类植物，如果建筑和当地区域条件允许，设计师可以适当的布置一些水景。其次，在与建筑物的南向、东西及西向等区域相隔一定的距离布置乔木等绿植，这样可实现冬暖夏凉的目的，从而降低照明、空调等设备的使用频率，从而实现节能的效果。最后，结合当地的实际情况，设计建筑阳台及墙面的垂直绿化方案。既要保证构筑物的观赏效果，还可以降低建筑物的外露面积，进而实现冬季保暖、夏季隔热的目的，调节建筑内部的热环境[2]。

2.2 各部位的节能设计

在设计阶段，设计师应在保证建筑各部位功能需求的同时，优化各部位的结构、造型设计方案，从而利用外部环境达到节能设计的目的。

2.2.1 屋顶

屋顶结构的能耗量在建筑总能耗中所占的比例较大，因此，设计师应做好屋顶节能设计。首先，在屋顶材料选择时，设计师应优先选择保温节能性能较好的材料，如聚苯板、乳化沥青珍珠岩板等，在屋面位置铺设保温材料形成保温结构层，进而提升屋面结构的隔热保温性能，实现节能的效果；其次，采用架空型构建方式，增加屋顶空气层结构，提升屋面的保温与隔热能力。在设计架空层结构时，使用2～3 块实心黏土砖构筑而成的砖堆为肋，架空层上方铺设混凝土板，内部铺设轻质的保温材料；再次，设计师应采用倒置层结构，在保温层下方位置设置防水层。需要注意的是，在铺设保温层材料后，应采用混凝土预制块压住保温材料，这样既可以降低材料成本，还可以方便后期维修；最后，借助蓄水屋顶、植被屋顶、吊顶屋顶、通风屋顶等结构形式，进行屋顶隔热处理，提升屋顶结构的隔热性能，从而实现节能的目的。

2.2.2 外墙体

建筑结构的外墙体能耗较高，降低外墙体能耗，可以提升建筑结构的整体节能效果。在外墙体设计时，设计师应关注如下内容：首先，强化砌体结构的隔热保温效果。设计师应选择具有环保节能效果的材料，如混凝土空心砌块、多孔黏土空心砖等，此种材料的隔热保温性能较好。同时，设计师还可以选择由工业废料、火山渣等原材料加工而成的轻质砌块材料，借助保温砂浆砌筑等施工方式，确保砌体结构的隔热保温效果。其次，加强墙体结构的隔热保温性能。在设计阶段，设计师应结合实际情况，选择相应的保温技术，借助内外保温技术，构建复合墙体。在外墙保温方面，采取有效的施工技术，不仅可以处理外墙热桥等问题，还可以扩大内部功能区的使用面积，如外贴聚氨酯泡沫、夹心苯板及聚苯板等技术等。在内保温方面，设计师可以可以采用纸面石膏板内保温或聚苯板复合技术等内保温技术，提升墙体结构的隔热保温性能。最后，做好幕墙设计。在设计外墙体时，设计师可以合理运用幕墙技术，常见的幕墙材料包括磨光大理石、玻璃幕墙等，这类材料既能够提升外墙结构的美观性，还能实现较好的隔热保温效果。需要注意的是，玻璃幕墙可能会导致光污染问题，设计师应尽可能选择陶瓷板等材料作为幕墙结构材料，此类材料的抗震性能及耐酸碱性能较好，不仅可以有效降低施工成本，还可以达到环保的要求。

2.2.3 门窗

作为建筑内外空间交换热量的关键结构，门窗的保温性能对建筑的采暖通风性能有直接影响，因此，门窗设计是节能建筑设计的重要内容。在门窗设计时，设计师应按照项目区域的气候及环境特征，合理设置建筑的门窗比例，合理控制墙体的气密性及厚度，从而提升门窗结构的隔热保温性能。相关数据表明，建筑中很大一部分能量是由门窗结构散失的，因此，设计师应重视门窗节能设计，以此提升建筑整体的节能性能。在设计阶段，设计师需从如下方面入手：首先，合理设置窗墙比例。窗墙比例是指窗口与单元墙体之间的面积比值，建筑的朝向不同，窗墙比要求也有所区别，在门窗洞口设计时，设计师应结合实际需求，做好窗墙比设计，确保门窗的传热、保温效果。其次，重视气密性设计。门窗的气密性与空气的渗透效果有直接关系，设计师可以借助泡沫密封条等材料，提升门窗的气密性。在设计时，设计师应按照建筑的实际使用需求，选择具有弹性的密封材料，如聚乙烯泡沫、毛毡等。同时，设计师应重视窗框等结构的密封设计，从细节入手进行密封设计，减少门窗的热交换，降低外门窗的能耗[3]。