節(jié)能設(shè)計在建筑設(shè)計中的有效應(yīng)用

張岳文 白佳令

西安萬科企業(yè)有限公司 陜西 西安 710000

當(dāng)前我國面臨著資源緊張的社會問題，其中建筑運行產(chǎn)生的能源消耗，在總消耗中的占比較大，所以通過對建筑的節(jié)能設(shè)計，降低建筑運行能耗，能夠有效緩解我國能源緊張問題。節(jié)能設(shè)計是一項專業(yè)性工作，對于節(jié)能技術(shù)水平要求較高，需要按照建筑的布局、結(jié)構(gòu)以及能耗基本情況，對節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，確保技術(shù)實效性能夠發(fā)揮，降低建筑能耗水平。為此，需要將當(dāng)前先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)全面應(yīng)用在建筑設(shè)計中，以此方式降低建筑能耗，推動我國建筑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

1 節(jié)能設(shè)計在建筑設(shè)計中的應(yīng)用意義分析

在我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，社會生產(chǎn)對于能源的總量需求在不斷增加，電力能源作為當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對于社會節(jié)能化發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響，通過采用節(jié)能技術(shù)，能夠推動我國能源消耗結(jié)構(gòu)全面創(chuàng)新。在建筑設(shè)計過程中，多線電氣設(shè)備的應(yīng)用，使得建筑功能更加豐富，鞥能夠更好地滿足人們的各項需求，使得建筑便利性與舒適性提升，但是隨之也增加了各項能源的消耗。當(dāng)前部分建筑工程的開發(fā)商節(jié)能意識尚未全面發(fā)展，直到最近幾年才開始關(guān)注建筑節(jié)能設(shè)計，對電氣設(shè)備系統(tǒng)的電力能源消耗進(jìn)行控制，利用對電氣設(shè)備、系統(tǒng)的節(jié)能管理，使得建筑整體運行消耗有所降低[1]。

現(xiàn)階段，在建筑整體節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)用最為廣泛的方法為對電氣設(shè)備進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計，比如變電節(jié)能技術(shù)、排水節(jié)能技術(shù)、暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)等，通過自動化系統(tǒng)對電氣設(shè)備的運行進(jìn)行實時監(jiān)控和控制，從而建設(shè)能提高資源利用率、節(jié)能減排的方案。但是受到建筑電氣設(shè)備以及電氣系統(tǒng)的影響，部分建筑所采用的電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)方案尚未達(dá)到預(yù)期效果，比如暖通空調(diào)電氣設(shè)備的運行控制效果較差，無法按照建筑內(nèi)部空間設(shè)計需求改變運行狀態(tài)等問題。為了使建筑電氣設(shè)備的能源消耗降到最低，在不影響電氣設(shè)備實際效果的基礎(chǔ)上，通過安裝傳感器、創(chuàng)新控制技術(shù)等方式，具有較好的可行性，從而將建筑設(shè)計向節(jié)能化節(jié)能方向發(fā)展，在保證建筑正常、穩(wěn)定以及安全運行的基礎(chǔ)上，通過節(jié)能設(shè)計滿足國家對建筑節(jié)能環(huán)保所提出的要求。

2 節(jié)能設(shè)計在建筑設(shè)計中的應(yīng)用基本原則

在建筑設(shè)計中，節(jié)能設(shè)計必須遵循一定的原則，才能夠提升節(jié)能設(shè)計效果，確保節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮，按照建筑所處環(huán)境等基本情況，確保達(dá)到節(jié)能設(shè)計的要求，需要遵循的原則包括如下幾項：（1）與環(huán)境相適應(yīng)的基本原則。在建筑設(shè)計的過程中，環(huán)境因素是需要考慮的一個重要因素，環(huán)境因素直接影響著建筑物的能源消耗、使用壽命、建筑施工成本和使用過程中的舒適性等方面，所以節(jié)能設(shè)計需要盡可能與周圍環(huán)境相適應(yīng)。首先，建筑物的朝向需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝偷匦螚l件進(jìn)行選擇，對于寒冷氣候而言，建筑一般需要朝向南方以增加日照；對于炎熱氣候而言，建筑需要選擇朝向北方以盡可能避免太陽直射。其次，需要選擇與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的色彩和風(fēng)格，確保達(dá)到與環(huán)境的完美融合。最后，建筑物的形狀和尺寸需要考慮太陽能、風(fēng)能等可再生能源的收集和利用。（2）保證建筑物的密閉性和隔熱性。建筑物的隔熱性和密閉性是保證建筑物內(nèi)部室溫和空氣質(zhì)量的關(guān)鍵，在傳統(tǒng)的建筑節(jié)能設(shè)計中，建筑物通常不具有良好的隔熱性和密閉性，因此室內(nèi)外溫差過大，通風(fēng)也不夠充分，導(dǎo)致室內(nèi)溫度不穩(wěn)定，需要大量消耗能源來進(jìn)行空調(diào)、加熱、通風(fēng)等相關(guān)操作，所以保證建筑物的密閉性和隔熱性是建筑設(shè)計中的重要原則。在建筑設(shè)計的過程中，需要注重選材、施工工藝和施工質(zhì)量的控制，從而增強(qiáng)建筑物的隔熱性和密閉性，在保證室內(nèi)外溫差不大的同時，還能夠減少室內(nèi)外空氣的流通，從而進(jìn)一步提高能源利用率。

3 當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計存在的主要問題分析

3.1 新能源利用不足，能源消耗總量較大

在建筑設(shè)計中，為了提升建筑功能豐富性，滿足人們的需求，在設(shè)計中對于節(jié)能設(shè)計的關(guān)注不足，缺乏節(jié)能設(shè)計理念的融合，從而導(dǎo)致建筑能源消耗總量較高。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定文件來看，要求新建居住建筑與公共建筑平均設(shè)計能耗全面降低，加強(qiáng)對新能源的利用，但是當(dāng)前許多建筑設(shè)計中，缺乏新能源應(yīng)用意識，在設(shè)計過程中沒有為新能源的應(yīng)用提供支持，導(dǎo)致建筑運行依然以傳統(tǒng)能源消耗為主，整體能耗與浪費水平較高，尚未達(dá)到節(jié)能技術(shù)運用的目標(biāo)要求，沒有注重建筑內(nèi)部與環(huán)境的協(xié)調(diào)性，設(shè)計方案與行業(yè)節(jié)能發(fā)展不符，不利于建筑節(jié)能化建設(shè)，需要依據(jù)建筑的能源消耗實際情況，對消耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)對新能源技術(shù)的充分融合，從而提升節(jié)能設(shè)計實效性。

3.2 節(jié)能設(shè)計理念缺乏創(chuàng)新，節(jié)能意識有待提升

在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，節(jié)能設(shè)計是一項重要的理念，但是部分工程設(shè)計過程中，缺乏對節(jié)能設(shè)計理念的創(chuàng)新，依然采用傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計理念，整體節(jié)能意識水平不足，沒有將節(jié)能設(shè)計理念融合在建筑的各個細(xì)節(jié)中，使得建筑運行依然處于較高的能耗水平。節(jié)能設(shè)計并不是簡單的降低能源消耗，而是需要對建筑能耗系統(tǒng)進(jìn)行整體性優(yōu)化，提升能源利用率，確保各項能源能夠得到充分利用，在滿足建筑運行基礎(chǔ)上，減少能源浪費，是現(xiàn)代節(jié)能理念的基本內(nèi)涵，然而部分工程不具有節(jié)能意識，在設(shè)計過程中缺乏對節(jié)能技術(shù)的融合，需要進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計理念創(chuàng)新，從而提升建筑節(jié)能效果。

3.3 節(jié)能技術(shù)較為滯后，節(jié)能方式?jīng)]有更新

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動下，節(jié)能技術(shù)水平得以全面提升，為建筑節(jié)能設(shè)計提供了多樣化的可選擇技術(shù)，但是部分建筑的節(jié)能設(shè)計中，依然采用較為傳統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，沒有注重對新型節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，滯后的節(jié)能技術(shù)難以滿足建筑運行節(jié)能的需要，能夠取得的結(jié)果效果十分有限，不符合建筑節(jié)能設(shè)計的基本要求。同時，雖然近些年來我國節(jié)能技術(shù)得以全面發(fā)展，但是一些節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新性依然存在問題，節(jié)能技術(shù)發(fā)展還有很大的進(jìn)步空間，比如在建筑供暖方面，當(dāng)前采用以煤炭作為集中供暖的主要資源，燃燒期間沒有實現(xiàn)對煤炭的充分利用，導(dǎo)致煤炭資源被嚴(yán)重浪費，且供暖方面缺乏對新技術(shù)的應(yīng)用，使得建筑供暖系統(tǒng)的整體消耗依然處于較高水平。

4 節(jié)能設(shè)計在建筑設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)化措施

基于上文的分析可以明確，在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，節(jié)能設(shè)計是一項重要理念，能夠有效降低建筑運行產(chǎn)生的能耗，具有良好的節(jié)能環(huán)保作用，符合建筑行業(yè)發(fā)展的基本方向，但是在多種因素的影響下，當(dāng)前節(jié)能設(shè)計尚未得以全面落實，所以需要加強(qiáng)對建筑節(jié)能設(shè)計的優(yōu)化，確保節(jié)能設(shè)計能夠與建筑設(shè)計充分融合，采用更加科學(xué)的節(jié)能技術(shù)，不斷降低建筑能耗，推動建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，本文結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，總結(jié)如下多項建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用優(yōu)化措施：

4.1 建筑照明節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新

在建筑運行過程中，照明系統(tǒng)所產(chǎn)生的能耗較高，占據(jù)建筑能耗很大比重，主要消耗為電力能源，所以在節(jié)能設(shè)計過程中，需要做好對照明系統(tǒng)的優(yōu)化。首先，在燈具選擇方面，可以選擇一些能耗水平較低、照明效率較高的燈具，比如LED燈具，相比于傳統(tǒng)的燈具而言，能夠節(jié)省電能約50%以上，使得電能消耗水平大幅度降低，可以將其應(yīng)用在建筑室內(nèi)、公共空間等照明中，是照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵所在。其次，針對建筑戶外的公共照明系統(tǒng)，比如路燈等，需要加強(qiáng)新能源技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建太陽能發(fā)電系統(tǒng)，在燈具中安裝太陽能板，通過吸收太陽能的方式進(jìn)行照明，從而能夠減少對常規(guī)電能的消耗，太陽能為可再生清潔能源，通過對其充分利用，能夠優(yōu)化建筑能源消耗結(jié)構(gòu)，將太陽能的節(jié)能作用充分發(fā)揮。最后，在照明燈具的控制方面，為了避免公共空間、室內(nèi)的燈具處于常量狀態(tài)，可以加強(qiáng)聲控技術(shù)、光控技術(shù)以及遠(yuǎn)程控制技術(shù)等，按照實際需求開啟與關(guān)閉燈具，并根據(jù)環(huán)境亮度，自動調(diào)節(jié)照明亮度，避免燈具長期處于最大功率的運行狀態(tài)，以滿足當(dāng)前實際需求為基礎(chǔ)，從而能夠有效降低照明系統(tǒng)運行產(chǎn)生的能耗，能夠降低建筑照明系統(tǒng)能耗約30%—40%，具有良好的節(jié)能效果[2]。

4.2 建筑暖通系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新

隨著人們對居住環(huán)境舒適度要求的提升，當(dāng)前大部分建筑同安裝了暖通系統(tǒng)，暖通系統(tǒng)運行產(chǎn)生的能耗較高，在加熱、制冷以及通風(fēng)過程中，由于其機(jī)組功率較大，所以產(chǎn)生整體電能消耗較多，所以需要做好節(jié)能設(shè)計。針對暖通系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，核心在于變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，通過變頻節(jié)能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對暖通空調(diào)機(jī)組的運行功率調(diào)節(jié)，防止暖通機(jī)組長期處于最大運行功率，是降低暖通系統(tǒng)能耗的有效方式。在采用變頻節(jié)能技術(shù)之后，結(jié)合對溫度傳感器的應(yīng)用，能夠?qū)崟r獲取環(huán)境溫度，按照當(dāng)前環(huán)境溫度對暖通空調(diào)的運行功率進(jìn)行自動化調(diào)節(jié)，使得環(huán)境溫度處于人體舒適范圍內(nèi)，除了特殊環(huán)境與要求下，變頻功率都能夠?qū)崿F(xiàn)自動化調(diào)節(jié)，通過降低運行功率的方式，可以全面機(jī)組運行能耗，是現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

4.3 建筑墻體保溫節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新

在建筑運行過程中，墻體會對其保溫性能產(chǎn)生直接影響，如果墻體的保溫性較差，會導(dǎo)致建筑出現(xiàn)“冬冷夏熱”的問題，從而會增加供暖與制冷能耗，所以從節(jié)能設(shè)計的角度來看，需要做好建筑墻體的保溫設(shè)計，提升其保溫性能，以此方式能夠減少建筑室內(nèi)與室外的熱量交換，提升室內(nèi)溫度穩(wěn)定性，從而減少供暖與制冷需求，是降低建筑能耗的有效措施。因此，在建筑墻體設(shè)計中，需要加強(qiáng)對新型保溫材料的應(yīng)用，比如可以采用混凝土空心加氣泡磚材料，這種材料具有的保溫性能較好，且制備工藝簡單，能夠提升建筑墻體保溫性；在對裝飾系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，可以采用粘結(jié)砂漿、嵌縫類材料、保溫裝飾板以及密封性材料等，對墻體基層做好處理，之后安裝各項保溫材料，做好接縫處理，從而能夠提升建筑墻體的保溫性能，以此方式能夠有效降低建筑能耗，是建筑節(jié)能設(shè)計的有效應(yīng)用措施。

4.4 建筑屋面節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新

在建筑屋面的節(jié)能設(shè)計中，需要按照不同區(qū)域的不同氣候條件、地理環(huán)境等，采用科學(xué)的節(jié)能設(shè)計方案，重點做好冬季與夏季的節(jié)能設(shè)計，充分考慮到溫度對于能耗的影響。在對室內(nèi)隔熱保溫設(shè)計中，可以采用密度較大且吸水性較好的材料，發(fā)揮出材料的保溫性能優(yōu)勢；在對屋面設(shè)計中，確保所采用的建筑材料符合綠色環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，同時可以在建筑屋頂安裝太陽能集熱機(jī)組，充分吸收太陽能，將其轉(zhuǎn)化為電能等，提升太陽能利用率，集熱機(jī)組一般安裝在建筑屋面的南向位置，通過對太陽能的利用，能夠優(yōu)化建筑能耗結(jié)構(gòu)，降低電能消耗，具有良好的節(jié)能效果，所以需要加強(qiáng)對建筑屋面的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計，通過材料、太陽能等方面的設(shè)計達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

4.5 建筑供熱節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新

在建筑供熱系統(tǒng)設(shè)計中，除了傳統(tǒng)的集中式供熱體系之外，還可以采用地源熱泵的方式，地源熱泵以建筑區(qū)域內(nèi)的巖土體、地層土壤和地下水為低溫?zé)嵩矗卦礋岜脙?nèi)部系統(tǒng)主要包括地源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q模塊、建筑物內(nèi)系統(tǒng)構(gòu)成的供熱中央空調(diào)系統(tǒng)，能夠全面降低暖通空調(diào)運行電力能源消耗。相比于傳統(tǒng)的供熱方式而言，能夠?qū)崿F(xiàn)對地?zé)崮艿某浞掷?，地源熱泵是陸地淺層能源通過輸入少量的電力能源，實現(xiàn)從低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移的裝置，一般情況下地源熱泵消耗1kWh的能量能夠向用戶提供4kWh的熱量和冷量，由此可見將地源熱泵技術(shù)應(yīng)用在建筑供暖節(jié)能設(shè)計中，能夠優(yōu)化建筑供暖系統(tǒng)運行效率，以更少的電能能源提供更好的溫度調(diào)節(jié)效果[3]。

4.6 建筑門窗節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新

門窗在建筑中具有保溫、采光的功能，所以通過對建筑門窗的節(jié)能設(shè)計，能夠降低建筑暖通系統(tǒng)與照明系統(tǒng)能耗。例如，通過增加建筑門窗透光率，能夠提升建筑室內(nèi)亮度，從而減少照明系統(tǒng)的使用，降低電力能源消耗；通過采用多功能反射玻璃，能夠?qū)⑻栞椛溥M(jìn)行阻擋，可以降低夏季室內(nèi)溫度，同時在冬季吸收更多的太陽能熱量，從而能夠減少暖通系統(tǒng)運行，有效降低電力能源消耗，具有良好的應(yīng)用效果。在門窗節(jié)能設(shè)計中，為了進(jìn)一步提升節(jié)能效果，可以采用的節(jié)能設(shè)計技術(shù)包括如下幾項：（1）窗框節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的窗框大多采用金屬制造，質(zhì)量雖然穩(wěn)定，但難以達(dá)到保溫要求，導(dǎo)致能源浪費，而復(fù)合材料窗框可以耐用、穩(wěn)定、抵抗老化、抗沖擊，保溫隔熱性能較好，不會輕易產(chǎn)生冷氣橋，這使得其在建筑門窗節(jié)能中比傳統(tǒng)材料節(jié)能效果；窗框斷熱處理是利用斷熱條、斷熱材料將窗框與玻璃隔開，以防止冷氣橋的形成，維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。斷熱材料一般采用硅酸鹽、硅酸鋁、玻璃纖維等，而斷熱條采用高分子材料；在進(jìn)行窗框斷熱處理后，能夠減少室內(nèi)外氣氛交流，達(dá)到保溫降耗的效果。（2）玻璃節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。雙層玻璃是由兩層玻璃之間夾異氣體并嚴(yán)密密封而成，可以降低光照度和紫外線輻射，降低室內(nèi)溫度變化，同時具有良好的隔熱、保溫、隔音效果，節(jié)能效果良好；低放射性玻璃，是在玻璃表面加上一層微薄的金屬或金屬氧化層，可以有效反射紅外線輻射，達(dá)到降溫的作用，且低放射性玻璃還可以防止紫外線輻射，保護(hù)室內(nèi)家具和皮膚；智能玻璃是一種可以控制太陽能透過率的特殊玻璃，使用電壓調(diào)節(jié)玻璃表面的涂層厚度，可以隨時控制玻璃的透明度和反射率，智能玻璃不僅可以調(diào)節(jié)室內(nèi)光線和溫度，還可以保證個人隱私。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文簡要闡述了建筑節(jié)能設(shè)計的基本內(nèi)涵，并對當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計中存在的主要問題進(jìn)行分析，最后提出多項科學(xué)有效的建筑節(jié)能設(shè)計創(chuàng)新措施，希望可以對建筑工程設(shè)計領(lǐng)域起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提升建筑節(jié)能設(shè)計水平。