新技術和新材料在建筑設計中的運用

高明德

（甘肅第一建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730070）

隨著各種新型建筑技術和材料的應用，使建筑設計更具現(xiàn)代感。施工項目是一個復雜的綜合工程，根據空間與功能的不同要求，進行相應的施工設計，并選用合適的材料和技術，滿足施工需要。近年，能源消耗逐漸增加，人們越來越重視綠色環(huán)保建筑的應用，新時代的建筑設計，應更注重安全環(huán)保，通過采用新技術、新材料，提高建筑設計的效益。

1 建筑設計中運用新材料、新技術的重要性

我國能源儲量豐富，人口眾多，但是人均資源較少，隨著社會發(fā)展，資源日益消耗，能源存量不斷減少，難以滿足需求。此外，由于我國能源結構體系不平衡、礦產資源分布不合理，導致能源利用率逐步下降，因此，對占用能源量大的建筑領域提出了更高的節(jié)能設計標準。而新材料、新技術在建筑工程設計中具有巨大的設計潛力，近年，我國相繼出臺相關節(jié)能、環(huán)保設計的規(guī)范，但因仍處于發(fā)展初期，節(jié)能設計的環(huán)保理念還需進一步推廣。

1.1 降低住宅能耗

利用新能源，引進科學先進的技術，推廣使用環(huán)保材料和節(jié)能技術，提高能源利用效率，對于降低建筑能耗至關重要。采用節(jié)能環(huán)保的設計技術，是降低建筑能耗的重要途徑。通過合理的設計，可以有序安排后續(xù)施工，施工階段采用節(jié)能施工技術是降低能耗的重要手段。

1.2 提高生態(tài)環(huán)境質量

美好舒適的居住環(huán)境是一項基本需求。因此，為營造良好環(huán)境，必須加強環(huán)保材料與節(jié)能設計，選用環(huán)保材料，降低能耗。

1.3 降低建筑施工成本

通過建筑工程的節(jié)能減排設計，可以提高施工效率，有效縮短后續(xù)施工周期，降低成本支出和施工能耗。同時，也可以不斷推動建筑設計技術的創(chuàng)新與發(fā)展。對于民用建筑而言，施工周期長，必然會增加建筑成本，而采用新材料、新技術可以縮短施工周期、提高施工效率。

2 新技術在建筑設計中的應用

2.1 生態(tài)科技

采用生態(tài)技術進行建筑設計，主要是滿足人們節(jié)能環(huán)保的需要，有利于社會的穩(wěn)定發(fā)展。應用該項技術可以促進建筑生態(tài)與自然生態(tài)的有機結合，在建筑設計中，生態(tài)技術的主要表現(xiàn)為以下幾點：第一，協(xié)調自然環(huán)境。生態(tài)化設計改造了傳統(tǒng)的屋頂保溫技術，最大限度利用自然環(huán)境，減少建筑成本，降低能耗，有效緩解環(huán)境污染問題。第二，建筑物設計中，屋面的保溫能力決定屋面的保溫性能。為保證屋面具有良好的保溫性能，根據相關標準，可采用屋頂綠化或倒置式屋面的新技術，在保溫層下設計防水層，對屋面進行綠化施工，降低能耗和溫室氣體排放。第三，遮陽系統(tǒng)的設計。遮陽裝置的設計主要采用活動性裝置和永久性裝置，根據房間使用樁，可以設計活動性裝置；根據當?shù)貧夂驐l件，可以設計永久性裝置（見圖1）。生態(tài)技術可以充分利用原材料，減少生態(tài)破壞和環(huán)境污染，作為一個動態(tài)的發(fā)展概念，當其處于不同的狀態(tài)和條件時，應用也不一樣。

圖1 保溫隔熱設計圖

2.2 節(jié)能技術

采用建筑節(jié)能技術的目的是降低能耗、減少結構損耗、有效提高資源利用率。施工設計中，要根據能耗狀況，通過與新技術的有機結合科學改造施工材料，降低工程材料的消耗。節(jié)能技術關系到建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此，在建筑設計中，要滿足節(jié)約能源的基本要求，并對其進行深入、全面的研究。

2.3 數(shù)字化信息技術

數(shù)字化信息技術是指通過計算機、網絡等手段使建筑設計智能化、系統(tǒng)化、專業(yè)化，提高建筑設計的自由度和設計效率。近年，隨著科學技術的不斷發(fā)展，信息技術的日益普及，數(shù)字化信息技術在建筑設計中得到廣泛應用，它不僅是進行數(shù)據處理和存儲的重要手段，也是發(fā)展知識經濟和信息社會的重要保障。將該項技術引入建筑設計，不僅可以優(yōu)化室內環(huán)境，而且可以有效普及通信、管理等相關技術。

2.4 自然與建筑相結合

在現(xiàn)代建筑設計中，我國主要以具有科技風格的高樓為主，建筑外部環(huán)境的設計更具前衛(wèi)感、時尚感和現(xiàn)代感，而忽視了自然生態(tài)的風格設計以及人與自然的有機融合。生態(tài)系統(tǒng)都有相應的循環(huán)規(guī)律和自然結構，其循環(huán)規(guī)律固定，能量的流動方式比較單一。因此，要將建筑設計和節(jié)能設計互相融合，在建筑美化的基礎上，減少建筑資源的浪費，同時，也要重視可持續(xù)性設計。為了體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的建筑設計理念，除了最大限度利用土地資源，還需要充分利用節(jié)能資源，例如，針對水資源短缺的問題，可采取雨水資源設計，有效利用和移動水資源，促進其循環(huán)利用。

2.5 給排水系統(tǒng)的設計

給排水系統(tǒng)的設計對于建筑工程非常重要，對于住宅而言，設計給排水泵和液位可以保證用戶的用水需求和消防用水的需要。在消防水池設計中，可采用液位計方法檢測水池水位，并通過控制泵進行聯(lián)動控制。同時，設置自動巡檢泵和自動排水監(jiān)測系統(tǒng)，為居民住宅的用水安全提供保障。

2.6 暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計

對建筑電氣工程來說，暖通空調設計是一個系統(tǒng)、復雜的工程，其涉及領域很多，因此，要綜合考慮各個施工要素，以確保最終的效果。HVAC的性能與設計優(yōu)良，是一種相互聯(lián)系的關系。一般而言，系統(tǒng)設計需要按照最大負荷原則，在實際運行中，空調系統(tǒng)標準要求較低，如果系統(tǒng)各單元只簡單達到負荷運行，卻不適應負荷運行的狀態(tài)，會導致系統(tǒng)產生最大能耗。應從節(jié)能角度出發(fā)，科學比較和選擇設計方案，如選擇冷熱源系統(tǒng)，由于 HVAC能耗最高的是冷熱源系統(tǒng)，必須考慮其運行費用和投資成本，結合建筑使用功能和能源結構特點，合理分析和比較能耗指標。另外，還應根據工程實際情況，按照空調系統(tǒng)運行季節(jié)，進行全過程、全方位地分析計算，確定科學合理的設計方案。根據建筑工程所處的環(huán)境、人文、氣候等條件，科學設計HVAC的各項指標參數(shù)，確保HVAC經濟運行，為HVAC節(jié)能降耗奠定良好基礎。

3 新材料在建筑設計中的應用

3.1 保溫材料

傳統(tǒng)的隔熱材料厚度較大、外觀不雅致，易使層間間距縮小，窗洞加深。與之配套的真空保溫板，可有效解決此類問題。真空保溫板較薄，可減少污染。真空隔熱層由紙張、金屬包裹外部，將殼體之間的空氣抽走，選用硅酸鹽或泡沫填充，形成真空隔熱。采用這種新材料，隔熱板厚度可減至50mm，具有廣泛的應用空間。近年，隨著科學技術的不斷進步，玻璃保溫材料逐步得到應用，如調光玻璃、吸熱玻璃。設計者要根據建筑的不同功能和結構形式，選擇合適的保溫材料，提高采光保溫效果。

3.2 通風材料

根據相關研究，新研發(fā)的特殊窗框，可通過窗框底部進行空氣過濾，再由底部向室內輸入新鮮空氣。獨特的處理方式，可保證空氣流動速度穩(wěn)定。設置噪音吸收板，可以促進凝結水的排泄，有效過濾空氣。另外，可以利用計算機、總線系統(tǒng)，動態(tài)掌握能耗狀況，詳細了解建筑物在不同通風狀態(tài)下的能耗情況。實際上，建筑物的空間布局、平面設計以及三維設計方案，都會對自然通風產生影響。如采用通風節(jié)能設計，可降低建筑投資，改善空氣品質和居住舒適度?，F(xiàn)代建筑設計中，通過房屋結構的自然通風設計，可以合理調節(jié)室內空氣及周圍環(huán)境，從而達到環(huán)保和經濟雙重收效的目的（見圖2）。

圖2 建筑工程通風設計圖

3.3 照明材料

作為建筑電氣工程中的一項重要內容，照明設計對建筑能源消耗影響極大。為達到節(jié)能效果，在不影響照明質量的前提下，可以采用低亮度設計。

（1）充分利用自然光線。按光源體系分類，自然光是一種清潔、環(huán)保的能源，可以充分發(fā)揮自然光的作用，增大門窗、外窗的尺寸。在白天，通過自然光就可以達到照明效果，降低照明能耗。

（2）根據每個房間的照明需要，選擇合理的照明燈具和節(jié)能開關設備，如高壓鈉燈、聲控開關等。

（3）選擇太陽能產品。近年，隨著電力產品的更新和電力技術的發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將太陽能轉換成電能。

3.4 結構材料

當前，我國正處于數(shù)字化、信息化時代，建筑材料領域呈現(xiàn)高科技化，新材料種類日益多樣化，傳統(tǒng)建筑結構以木質結構為主，而新型建筑結構以鋼筋混凝土建筑結構為主，建筑造型材料也隨著新技術、新材料的發(fā)展而不斷變化和進步。

4 結語

總之，在建筑設計中，廣泛應用新技術、新材料，可以解決各種建筑工程問題，降低建筑成本，實現(xiàn)資源的合理配置，提高建筑施工、設計質量和效率，促進建筑業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。因此，要加大新技術、新材料研發(fā)創(chuàng)新的力度，促進建筑業(yè)整體水平提升，實現(xiàn)建筑與自然的和諧穩(wěn)定發(fā)展。