探討建筑規劃設計中建筑節能的設計

余海霞 中國船舶集團有限公司第七二五研究所

1 前言

要想最大限度地降低建筑的資源消耗，還需要合理規劃建筑物，優化內部結構和功能設計。在落實能源設計的情況下，應保證建筑設計遵循當地的自然環境、地理位置等，充分結合當前的生態節能理念，運用現代化的技術工藝，在節能的基礎上改進建筑設計。從綠色環保方面來看，重點是通過使用低能耗的各類建材、設備等完善建筑設計，施工過程中要以節約資源為主，運用行業的新技術、新理念強化建筑的整體性能，為民眾提供更加良好的居住環境。

2 建筑節能的概念

建筑節能設計是指在對公共或居民建筑設計、規劃和使用的過程中，通過加入適當的技術、工藝、材料等方式，或者借助當前的可再生能源類的節能系統設備，最大限度地降低傳統建筑的能源消耗，減少對周邊環境的影響，提高用戶的居住體驗和使用效果。

建筑節能設計的理念在于滿足人們對建筑良好居住體驗和使用要求的基礎上，盡可能地降低建筑使用過程中的各類能源消耗。而現代建筑的能源消耗多數體現在生產建造，以及建筑使用過程中所產生的諸如制冷、采暖、照明、家用電器等各個方面的消耗。

在工程建設過程中，設計規劃是建筑節能中的一個重要環節。建筑整體的設計過程中，應考慮相應的結構優化和熱工性能，同時借助當前的可再生能源和節能減排等技術，最大限度地減少建筑使用中所產生的大量能源消耗。所以，落實建筑節能，還要從最基本的能源使用方面進行規劃，明確節能低碳的環保理念。

3 建筑節能設計的前提基礎

全面合理的考慮建筑結構、節能措施等，既可以幫助開發商節約施工成本，還可以讓施工建設做到有的放矢，從各個關鍵環節點落實節能降耗的目標。

通常情況下，建筑能耗的分析應該成為節能設計的重要前提和參考依據，是施工團隊在建設初期就應該重點考慮的問題。而從建筑結構學方面來看，影響建筑能耗的因素是多方面的，通常與建筑的自身結構、位置還有各類其他外在客觀因素有關[1]。

具體來看建筑本身的因素，可以細化為結構性能耗、材料性能耗以及使用性能耗問題。結構性能耗涉及建筑的位置朝向、內部結構、保溫隔熱性能等因素；材料性能耗涉及外墻、門窗、屋頂、地板等使用的各類材料性能；而使用性能耗涉及各類家用電器，如夏天制冷、冬天取暖的問題。

外在的客觀因素需要考慮建筑所處的環境情況，自然氣候、地理位置、建筑所具備的功能，還有室內能源的控制質量等。當然，建筑節能的外在因素與其本身的建造設計等有著重要的聯系，直接影響到建筑內部是否存在大量的能源消耗問題[2]。

例如現代城市當中，夏天空調制冷，冬天取暖制熱，以及日常建筑內部的光照等情況，都是能源消耗的大頭，而這些方面所消耗的電力、煤炭等能源占據城市能源消耗總量的60%以上。因此在新時期下，建筑節能設計規劃也需要從這些方面進一步完善落實。

4 建筑節能規劃的設計探析

4.1 建筑位置環境方面的考慮

節能建筑的設計規劃，首先需要考慮土地建筑使用的綜合情況，結合當地具體的氣候、地理環境條件展開分析，挑選適當的建設位置。然后根據建筑的使用需求改善當前的外在環境，同時還要重點考慮建筑的體型結構所能起到的節能效果。建筑形式需重點考慮周邊的環境條件等，切實處理好建筑多樣化、個性化與節能的關系。比如，在建筑選址、布局方面的節能設計考慮。

在國內東北等平均氣溫較低的區域中，將建筑物規劃在向陽、避風處，有利于加強建筑使用太陽能的效果，避風位置的設計可以有效減少在氣溫較低的情況下，建筑內部的熱損耗。而在南方等平均氣溫較高的地區中，建筑設計中需考慮到街道布局、建筑群規劃等，要與當地的夏季主導風向基本一致，通過這種方式，強化城市建筑群區域內部的熱交換，幫助建筑進行熱量的流動和釋放[3]。

4.2 建筑形體與空間的節能設計考慮

建筑空間和形體的設計考慮也是影響建筑節能的重要因素，是節能型建筑必須重點考慮的內容。深入分析建筑形態和內部空間的規劃設計時，要明確建筑物本身的體型參數，合理控制建筑物的體型系數，這樣可以有效降低建筑物內部與外界環境之間的熱量交換，進而降低建筑內部的能源使用消耗。

一般情況，建筑設計中可通過減少建筑的面寬，或是加大建筑進深、控制組合體和建筑層數等控制體型參數。同時，還要考慮到建筑的平面布局情況，分析建筑內部空間的采光效果、通風合理性等，讓每個建筑空間內部都具備良好的穿堂風以及充分的光照效果。這樣可以在夏季時節利用自然風降低內部溫度，而冬季可以適當利用陽光取暖，進而在一定程度上降低能源使用。

4.3 室外空間環境和綠化方面考慮

在建筑環境的設計規劃中，還要考慮到周邊的水文、綠植地的分布情況。通過合理的設計水面、綠地，既可以改善建筑周邊的空氣和溫度狀況，還可以有效起到調節空氣濕度、氣溫，改善室內熱環境，利用植物降低熱輻射的效果，進而減少空調制冷所使用的消耗[4]。

根據區域狀況下的不同小氣候狀況，設計規劃種植布局不同種類、高度的樹木植被等，這樣在一定程度上起到夏季時節，可以創造建筑群內部陰影遮蔽環境，并且利用植被疏導通風，冬季時節還可以起到防寒風的作用。

而在建筑物的屋頂、陽臺、墻壁等位置予以適當的綠化，可有效防止建筑物被陽光暴曬，或者大風驟雨等天氣對建筑物外表的沖擊，進而導致建筑物內外誤差過大，減少溫度的內外傳遞，對建筑內部的環境溫度起到良好改善作用。

5 建筑節能規劃的具體設計措施

5.1 建筑物墻體的保溫隔熱設計

在國內的建筑形式當中，外圍護墻體的占比面積最大，重要性也較高。所以，在分析建筑整體保溫隔熱性能時，很大程度的判斷依據在于建筑的外圍墻體設計建造情況。而影響到外圍建筑墻體性能的主要因素就是所使用的材料，在優化建筑物墻體保溫隔熱設計的情況下，如何考慮建筑的外墻材料使用是施工團隊所要考慮的。

總體來說，外墻建設需要采用保溫效果較好的材料，可以使用單元材料；而墻體的中部設計需要添加新型保溫材料，形成墻體對齊的保溫夾層；同時在外墻處增設保溫層，提升外墻保溫性能，降低外界環境溫度對室內的影響。

具體的節能優化措施為：使用保溫性能良好的新型墻體材料，如當前很多城市建筑中所使用的多孔黏土磚，加氣混凝土砌塊等。而一些新建的建筑群體當中，則是采用新型的復合式墻體材料。這類墻體材料大多都是由聚苯乙烯、巖棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等物質構成的材料，在墻體當中加入這種類型的材料，能夠有效降低甚至隔斷由于混凝土梁、柱、接縫等位置產生的導熱情況。簡單的理解就是這種新型墻體材料，如同建筑的外層披上了一層保護罩，從而有效提升了建筑外墻的整體保溫隔熱效果[5]。

從建筑物本身因素來看，為了盡量減少建筑物導熱效率，設計的過程中要盡量減少建筑的外表面積、結構面積、形體的凹凸面積等。從建筑學角度來看，這些面積的大小會影響到建筑的體型系數（建筑體型系數是建筑物與室外大氣接觸的表面積）。而在體型系數一定的情況下，外表面積和所包圍的體積呈正比例關系。所以建筑的體型系數越小，建筑外表面積也越小，進而可以提升建筑的保溫隔熱效果。一般情況下，體型系數控制在0.3左右可以起到較為良好的建筑節能效果。

5.2 屋頂的保溫隔熱設計對策

建筑屋頂屋面的保溫隔熱設計，是與建筑外墻一樣需重點關注的環節。但是相對于建筑外墻，屋頂更容易受到外界自然環境、氣候的影響。屋面從建筑結構層面來看，也是屬于建筑的重要圍護結構之一，對建筑的整體保溫效果也會起到較大的影響。尤其在夏天光照熱輻射強烈的時候，建筑屋頂的溫度可能會上升到70℃左右，如果隔熱措施不足會加劇室內的溫度上升。而在冬季的時候，這個影響也會相反，加劇室內溫度的流失。因此在這樣的影響下，施工人員需要重點對建筑屋頂的保溫隔熱進行優化設計[6]。

現階段，屋面的節能設計主要通過建筑材料以及綠色植物兩個方面進行。在建筑材料的使用基礎上，需考慮到其具體的保溫隔熱效果。施工過程中，在屋面位置鋪設一層化工材料，當前使用較多的材料是聚苯板、膨脹型珍珠巖、憎水性保溫材料等。

聚苯板的性質屬于膨脹型泡沫材料，其本身密度較大，但是在導熱系數和吸水率方面較低，此特點也讓其成為一種較為廉價劃算的保溫隔熱材料。憎水性保溫隔熱材料多數都被用于屋面的防水層設計當中，可以緩解屋面結構老化導致的保溫隔熱效果降低的問題。

此外，綠色植被的方式也是最為經濟、環保的方式。因為多數建筑的屋頂面是一個平面，上層鋪設了防水材料等。如果沒有適當的遮蓋物，在經過風吹日曬之后，屋頂的建材老化腐蝕速度會加快，因此，可通過自然植被的方式進行降溫隔熱。在屋頂位置處種植適當的灌木、花卉等綠色植物，形成屋面區域的小氣候環境[7]。

5.3 門窗通風設計

門窗在建筑物的使用中，起到空氣循環流通、內外交換的重要作用，同時窗戶的設計還會影響到建筑的采光、光照時間等問題。而由于門窗的這些功能特性，也使其成為建筑物中耗熱的重要途徑。門窗的結構和材質性質，使得其傳熱性質遠遠高于外墻和屋面，所以在建筑的結構設計方面，通常都是采用調整門窗方位、面積大小、材料等優化門窗的具體保溫作用。

首先需要考慮的是外墻與門窗的面積比例，要結合當地的氣候環境，建筑朝向等綜合考慮。如果地區氣候干燥、盛行西北風，門窗面積則不宜過大，窗戶設計可以朝向東或者東南方；如果當地氣候潮濕且盛行東南風，門窗面積可適當擴大，同時可以使用落地窗、飄窗的設計。

其次，要著重關注門窗的材料。由于玻璃面積會占據窗戶的80%以上面積，并且一般玻璃熱阻小，有一定吸收熱輻射的作用，所以在北方區域可使用雙層玻璃，或者為了達到更好的保溫隔熱效果，還可以使用中空玻璃、鍍膜玻璃等，利用內部空氣有效阻隔熱傳遞。門窗配件可使用塑料、玻璃鋼型材、鋁型材等，同時盡量減少窗框外露面積，以此達到較好的隔熱保溫效果[8]。

5.4 加入循環能源設計

現代建筑的節能設計，一方面是強化對建筑結構、材料技術方面的應用，達到降低能源消耗，從而實現節能的目的。另一方面，通過使用一些新型技術和可再生清潔能源加以優化，降低對電力能源的消耗。太陽能、風能、水能都是較為常見的可再生能源，對于城市建筑而言，太陽能使用更加成熟高效，所以在建筑設計當中，可利用太陽能為建筑內部的部分設備功能，如通過太陽能采暖、公共區域照明、太陽能熱水器等。

通過將現代的一些光電產品與建筑構件結合，如使用光電外墻板、光電遮陽板、光電屋面板等，最大效率的利用自然環境循環產生能源，讓建筑傳統的耗能轉變為產能，進一步降低對日常能源的消耗。日常的公共照明可以大力推廣節能型的管型熒光燈和白熾燈，在提供必要照明的情況下，也能夠最大限度地減少能源消耗。

6 結束語

資源短缺已成為全球性難題，而國內建設規?？焖贁U張的同時，也面臨著建筑資源、能耗快速上漲的趨勢，這也成為制約建筑行業可持續發展的重要因素。為了順應我國綠色環保、可持續發展的理念，同時也為了促進建筑行業的收益，需要業內人士積極轉變建設規劃理念，多積累、多總結，通過多種方式的組合優化建筑功能設計，體現建筑節能方面的良好效果，為未來城市建設發展創造更加低廉、高效、環保的建設生產方法。