現代建筑設計中節能環保理念的整合與運用

饒理

（中工武大設計集團有限公司，武漢430223）

1 引言

近年來， 為秉承節能環保理念， 實現建設環境友好的建筑，建筑領域涌現出許多新的節能技術和方法[1]，使現代建筑設計在冬冷夏熱地區滿足了嚴苛的熱效能要求， 在保持室內溫度恒定的同時，可以利用日照和自然通風調節室內環境，顯著減少了能源消耗。 新出現的建筑材料如空氣源熱泵、高效絕熱材料和熱鏡窗戶，既保證了建筑的節能性，又實現了對自然環境的最小化影響。 其中，屋面節能技術、門窗節能技術和墻體綠色節能技術是最具代表性并且效果顯著的3 種方法。

現代的屋面節能技術設計主要針對在高反射和高發射材料的選擇、綠色屋頂，以及加厚保溫層等方面，通過這些設計，不僅可以減少建筑的能源消耗，還可以提供更舒適的室內環境。

高效節能的門窗設計可以大大減少熱橋效應和無謂的熱損失，有效減小窗戶的熱透過系數，從而提高建筑的整體能效。

墻體綠色節能設計則著重于選擇低導熱系數的墻體材料、增加墻體的保溫厚度，以及運用外墻外保溫和幕墻隔熱等技術?？梢杂行p少墻體的熱損失，并且具有良好的隔音效果。

本次研究基于現代建筑設計中的節能環保理念，對屋面、門窗和墻體3 大部分的節能技術設計進行詳細闡述， 并總結出現代建筑設計中節能環保理念的整合與運用策略。 旨在通過這些節能環保技術提高建筑的能效， 以期為人們創造更加舒適和健康的居住環境。

2 現代建筑設計中節能環保技術

2.1 屋面節能設計

現代建筑設計的一大重要方向是環保與節能， 是對全球進行可持續發展的重要實踐。 而在合理的節能設計中，屋面的節能設計尤為重要[2]。 屋面通常選擇高反射和高發射的材料，能有效減少夏季的熱量吸收， 從而縮短了冷氣設備的運行時間并減少了耗能。 綠色屋頂也是一個有效的屋面節能方法，可以通過提高隔熱性能以及雨水徑流的減少， 緩解城市熱島效應。

屋面節能設計是一個涵蓋多個階段的過程。 首先，收集并理解建筑設計的基本信息，包括建筑的類型、地點、規模和設計參數等。 其次，通過考察各種超低能耗技術，如高效隔熱、太陽能利用等，遴選出適用于該建筑的技術。再基于遴選的技術，綜合考慮經濟性、 可行性和效率等因素， 選擇優異的技術方案。 而后建立基準建筑模型用于對比評價，通過能耗模擬軟件計算出基準建筑的能耗，以設計出最優的超低能耗技術方案。

2.2 門窗節能設計

隨著對可持續發展和環境保護的重視的不斷深入， 現代建筑設計開始越來越多地思考如何更好地整合節能環保技術。 而門窗節能設計成為一個關鍵環節， 門窗是建筑的 “眼睛”，是室內外環境交流的重要通道，直接影響著建筑的能源消耗和室內舒適度。 例如，低輻射玻璃可以反射部分太陽紅外線，減少熱量的傳遞，而雙層或三層玻璃設計更可以形成空氣層，有效降低熱的傳導。 這些特殊處理的玻璃，能夠在夏天隔絕室外熱量，在冬天保持室內溫暖，對節能起到了關鍵作用。

門窗節能設計流程是一個多層次、多環節的過程。 首先根據建筑性質分為公共建筑和居住建筑， 對其實施不同的節能規范。 居住建筑則面臨更為復雜的標準需求，需要根據民用建筑節能設計標準、 夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準和夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準進行細致的設計。 旨在提高門窗施工的節能效果，降低建筑能耗，優化能源利用，實現綠色建設的目標，對實現可持續發展有重要的推動作用。

2.3 墻體綠色節能設計

在現代建筑設計中，墻體綠色節能設計是一個非常重要的環節，因為墻體是建筑中的主要部分，對建筑的能耗和舒適度有重要影響[3]。綠色墻體節能設計的首要選擇是綠色建筑材料的使用，例如，采用空心磚或者保溫磚，可以減輕建筑負荷，且具有良好的隔熱效果。此外，一些富含有機物質的材料，如麻石灰墻體等，不但具有良好的保溫隔熱性能，還能吸收大量的二氧化碳，減少溫室氣體排放。 保溫墻體是另一個重要的綠色節能技術。通過在墻體中嵌入保溫層或者在墻體外部包覆保溫材料，可以有效降低墻體的熱傳導系數，大幅減少冷暖空氣交換，降低能耗。 墻體綠色節能設計施工效果如圖1 所示。

圖1 墻體綠色節能設計施工效果

墻體綠色節能設計是一個全面而嚴謹的過程。 綠色、環保的墻體材料，如新型瓷磚、保溫砂漿、生態石等，具有良好的保溫隔熱性能，同時可以降低建筑對環境的影響。 在具體的墻體綠色節能設計中，首先，應滿足節能建筑的標準，以達到減少熱能傳遞及提高能效的作用。其次，選擇合適的材料，如使用具有良好絕熱性能的新型環保材料，以減少對環境的負面影響。再次，運用自然采光和通風策略，針對墻體的朝向進行設計。 最后，引入智能信息技術，以實現人們對墻體保溫和透氣性的動態調節。 通過以上設計環節，提高人們居住空間的舒適度，并且降低建筑的整體能耗，對推進建筑業的發展具有重要作用。

3 現代建筑設計中節能環保理念的應用分析

3.1 節能技術的結合設計應用分析

在現代建筑設計中， 節能環保理念已成為重要的設計思維。 以下主要探討3 種主要的節能技術：屋面節能技術、門窗節能技術以及墻體綠色節能技術， 并分析這3 種技術在實踐中相互融合，共同推進建筑節能目標的實現。

屋面節能技術是現代建筑設計的重要組成部分， 其可以有效降低建筑熱量的流失，從而減少能源消耗。 門窗節能技術關注的是門窗的材料選擇、設計和安裝方式，可以顯著提高建筑的保溫性能，減少能源消耗。 墻體綠色節能技術則主要集中在墻體材料的選擇和應用上，可以提高建筑的隔熱性能，同時減少建筑材料的使用量。3 種節能技術的結合設計不僅可以提高建筑的節能性能，還可以為設計者提供更多的設計選擇。 例如，屋面綠化可以與墻體綠色節能技術相結合，實現整個建筑的綠色化；而門窗的設計也可以與屋面的設計相結合，實現最佳的保溫效果。 其節能施工技術的應用分析結果對比如圖2所示。

圖2 節能設計的應用結果對比

圖2 中， 不同節能設計策略對建筑能源消耗的影響具有明顯差異。 其中，在屋面施工設計下，5:00～24:00 的能源消耗量從3.89 kJ 增長至53.61 kJ， 表明屋面施工設計能有效降低建筑內部因外部溫度變化導致的能量交換。 而在門窗節能設計策略下，4:00～23:00 時段內， 能源消耗量從5.77 kJ 增加至68.53 kJ。墻體綠色節能設計策略下，2:00～21:00 時段內的能源消耗量從19.97 kJ 增長至55.76 kJ，該策略有效提高了墻體的保溫性能，減少了室內外熱量交換，對于整體建筑物能效的提升起到了重要作用。 將屋面、門窗及墻體節能設計結合，在3:00～22:00 時段內，總體能源消耗量從20.08 kJ 增至28.15 kJ?？梢?，綜合節能設計在能源消耗中具有協同作用，實現能源消耗的全面降低。 多元化的節能設計策略，通過各個設計要素相互配合，達到了優于單一設計策略的節能效果，為建筑能效優化提供了有效途徑。 驗證了通過精細化的設計和材料選擇，可以大幅度提高建筑的能源使用效率，實現節能降耗的目標。 研究所提方法可以更有效地平衡和控制全天的能耗量， 為建筑設計者提供了一種有效的方法，以實現更高效和穩定地節能。

3.2 挑戰分析與解決策略

冬冷夏熱地區， 現代建筑設計要求在冬季需要具備優秀的保溫性，以減少取暖所需的能源消耗；夏季則需要有良好的散熱效果，以降低對空調的依賴。 這種雙重要求使建筑設計在材料選擇、建筑形態和空間布局等方面，都必須經過精心規劃和設計。 近年來，一些新的解決策略和材料相繼出現，為此類問題的解決提供了新的解決方案。 例如，被動式設計通過利用自然光和通風以及建筑物的熱容量， 優化了室內溫度的調節方式。 其中，新型材料，如空氣源熱泵和高效絕熱材料可以有效提高能源利用率，減少建筑對環境的影響。 同時，夏季遮陽和通風設計以及屋頂綠化等策略，也有助于降低室內溫度，提高居住舒適度。 這些新的技術和材料的應用，不僅解決了冬冷夏熱地區的特殊挑戰， 也為全球各地的節能環保建筑設計提供了寶貴的經驗和啟示。 通過持續地創新和實踐，現代建筑設計將更好地實現節能環保理念的整合與運用。

4 結語

現代建筑設計實踐中，屋面節能設計、門窗節能設計和墻體綠色節能技術的融合構建了一套全面的節能環保策略，科技和材料的創新應用奠定了其節能性能，推動了綠色環保理念的落實，為可持續發展提供了保障。 屋面節能設計通過隔熱、綠色屋面和光伏等手段，實現了環境熱能源的高效利用與轉換。 門窗節能設計則通過選用高性能材料和智能控制系統，在確保充足采光的同時，減少了熱量交換，降低了空調和暖氣耗能。 墻體綠色節能設計采用綠色建材、保溫技術、墻面綠化及一體化光伏系統，形成節能“屏障”。 這3 項技術的有機設計融合，推動著建筑行業和社會向綠色、節能、可持續的未來前行。