现代建筑中关于节能设计的研究策略
摘要：在低碳、绿色建筑发展背景之下，建筑节能成为了社会经济可持续化发展的重要内容，建筑设计中的节能设计成为了人们关注的焦点，尤其是随着我国城市化进程的脚步加快，建设节能设计的比重将继续提升，鉴于我国能源供应不足和环境保护任务迫切的情况下，建筑施工单位要快速推进建筑的节能设计工作，关注影响建筑节能设计的相关因素，筛选影响较大的建筑节能指标，并加以分析和研究，从而提出相应的解决对策。本文将主要就现代建筑中关于节能设计的研究方法进行分析和探讨。
关键词：现代建筑；节能设计；研究；策略
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0284-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.157
Abstract： under the background of low-carbon， green building development， building energy conservation has become an important content of sustainable social and economic development， energy saving design in architectural design has become the focus of attention， especially with our city urbanization accelerated the pace of building energy-saving design， the proportion will continue to improve， in view of Chinas energy insufficient supply and environmental protection under the urgent situation， the construction units to promote energy-saving building design work fast， concerned about the impact of factors related to the design of building energy saving， building energy-saving effect of the high index screening， and analysis and research， and put forward corresponding countermeasures. In this paper， the main research methods of modern building energy saving design
Key words： modern architecture； energy-saving design； research； strategy
隨着人类文明的发展，生态环境在人类科技、经济高速发展中遭到严重破坏，生态环境危机一次又一次地向人类敲响警钟。由此人类提出了关于“节能”的环境保护理念，在各个领域内得到广泛实施，建筑方面也不能独善其身，在建筑工程中采用节能技术，就是应对环境问题的有力方案。节能设计既是关于控制论，同时也是一个系统论的问题。在建筑业，工程已经由最开始建筑设施利用率最大化转变为建筑要满足人类对于适用、美观等多样化的需求，也是社会可持续发展的需求。
1 建筑节能的概念和意义
建筑节能是落实以人为本，全面协调、可持续发展观，减轻环境污染，实现人与自然和谐发展的重要举措。建筑行业中产生的能耗主要是在建筑和使用过程中的总消耗，在这个总消耗领域之内，主要是通风、采暖、空调的能耗，它们占据建筑能耗的绝大部分比例。为了应对能源危机，需要在建筑领域节约能源和资源，要推行建筑节能，要在建材环节、运输环节、存放环节等部分，实现能源的节约，注重对建筑节能的设计，避免“短命建筑”，充分利用建筑围护结构技术，实现资源的最大化应用。建筑节能在现代化城市进程中的重大意义主要体现在以下几个方面：
1.1 保护大气环境，节约能源
建筑行业中的建造能耗和使用能耗之中，温室气体的排放量较大，一些居住性建筑中的空调所产生的二氧化硫其他污染物，严重影响了大气的变化，产生了较为强烈的温室效应，因而，在对建筑节能设计的过程中，要尽量减少大气污染物的排放，改善和优化大气环境。
1.2 推进社会经济可持续性发展
建筑所消耗的能源占用比例较大，如果对建筑能耗加以有效的设计控制，则可以极大地提升能源利用率，减少资源浪费，推动社会经济持续、协调发展。
1.3 居民生活质量改善的内在需求
在人们生活水平不断上升的态势下，适宜的建筑环境已经成为人们内在的需求，为了满足人们的舒适性需求，要通过建筑节能设计，改善室内的环境，减少冬季采暖、夏季空调的能耗状态，从而实现宜居、节能的生活环境。
2 影响建筑节能设计的主要因素
我国正处在发展中阶段，随着社会经济水平的不断提高，城市化进程脚步加速，我国的建筑物数量大幅增长，据不完全统计，每年新建房屋面积可达17—18亿平方米，已经超过所有发达国家建筑的综合。我国提倡全面建设小康社会，建筑行业发展更是如火如荼，相应的建筑能耗也越来越大，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、电梯和家用电器等方面的能耗是非常大的，大约占建筑总能耗的百分之七十。而在我国目前统计在内的400亿建筑面积内，仅仅有百分之一的为节能型建筑，而建筑围护结构和采暖空调系统均属于高耗能系统，每年浪费的大量能源。下面笔者将简单分析影响建筑节能的几个因素。
2.1 建筑体型系数对建筑节能的影响
2.1.1 建筑平面布局因素
在现代建筑设计之中，人们崇尚和欣赏具有立体层次感的建筑凸凹变化设计，这与人们的审美能力提升有关，而在现代建筑设计的过程中，基本的前提是对建筑平面的功能性划分，由于建筑平面设计的不同要求，需要考虑对建筑节能的影响，在建筑平面布局因素之中，建筑面宽、建筑進深、建筑高度的因素，都对建筑节能设计产生较为重要的影响，在平面布局不同的状态下，建筑节能设计要选用不同的保温材料，在产生不同的传热系数的条件下，加以设计。[1]
在这个影响因素之中，要最大程度地减小围护结构的表面积F与建筑体积V之间的比值，避免建筑体型系数过大而导致传热系数过高的现象，在建筑高度相等的情况下，建筑外表面积越小，其能耗也越小，建筑体型系数越小就对建筑节能设计最为有利，而且，正方形平面的建筑体型系数最小，而L型和凹形的建筑平面体型系数最大，由此可见，建筑平面的凹凸多变状态，会对建筑节能设计产生不同的影响。
2.1.2 建筑长度及进深的影响因素
建筑长度和进深影响到建筑节能设计中的采光设计、通风设计等基本功能，在建筑面积一定的前提下，要选取建筑长度为15米-20米的长度，在这个长度设计之下，可以实现最为有利的建筑体型系数控制，实现建筑节能设计。同时，还可以在建筑进深长度一定的前提下，增加建筑单元的个数，从而减小建筑体型系数。
2.1.3 建筑高度影响因素
选取一定数值的建筑高度，要考虑建造成本以及节能设计的要求，而且还要考虑在建筑高度降低的条件下，建筑结构的刚性会大幅度地增加，建筑高度的增加会导致建筑的体型系数减小，当建筑层高增加的条件下，对建筑体型系数的影响越小。这可以由以下柱形图加以表示。
2.2 建筑朝向对建筑节能的影响因素
建筑朝向要注重日照采光和建筑节能设计，如：建筑为南北朝向时，耗热量较少，日照采光也较多，这样，可以使人们充分享受到太阳的自然热能的照射温度。建筑朝向影响节能设计的主要考虑方面，有以下几点：（1）确保建筑的夏季通风以及冬季免受北风的吹袭；（2）合理利用地形条件，在住宅用地规划之下进行节约用地。（3）要符合建筑群体的组合设计要求。
2.3 建筑开窗形式对建筑节能的影响因素
建筑的墙壁或屋面开的洞口，可以增加建筑室内的采光和通风情况，由于不同的开窗会产生不同的传热系数，如：开窗形式、窗的建筑材质等，因而，要合理设计建筑外围护结构的窗户的节能计算。
3 建筑节能设计的实施策略
3.1 合理控制建筑体型系数
在依照不同地区制定的相关规范，进行建筑设计，这是一个硬性指标，可以通过以下几种措施进行节能设计：其一，减少建筑长度，加大建筑进深；其二：增加建筑层高。这两种方法都可以有效地控制建筑体型系数。其三：建筑平面的凹凸设计变化不要太多，这是由于平面结构变化过多、不规则设计越复杂，越会导致建筑物的外围护结构与大气之间的接触面积增加，从而减小建筑的传热系数。因而，要注重建筑平面的平整、简洁设计，这样，利于建筑节能。通常来说，建筑的体型系数应当控制在0.3左右，可以通过适当的调整，减少耗热量指标，如：可以通过调整外墙、屋顶等围护墙的材料方式；可以通过增加围护结构的厚度方法等，这样，可以有效地将建筑的耗热量指标控制在额度之内。[2]
3.2 合理设计建筑朝向
建筑朝向的建筑节能设计，要充分考虑建筑的得热量和空气渗透耗热量，选取合适的设计，以提高太阳辐射量，充分利用太阳的热能，节约其他资源，主要采用以下方式加以节能：可以采用错落式设计的方式，利用山墙之间的空隙，最大程度地提高日照水平；采用点式和点式住宅组合的设计，利用空隙争取最大程度的日照。
3.3 建筑开窗节能设计策略
建筑外围护结构的开窗节能设计也是需要考虑的方面，由于建筑的窗墙比越大，那么建筑的外围护结构的保温薄弱部位越多，因而，需要严格地控制窗墙面积比，这样，才能最大程度地实现建筑节能的设计目标。比如厚度为30mm的挤塑聚苯板，保温位置为倒置，传热系数为0.79，热惰性指标为0.96，而厚度为50mm的泡沫玻璃，保温位置为倒置，传热系数为0.96，热惰性指标为3.44.根据建筑物的具体情况，选择合理的开窗形式是很有必要的。
3.4 提高总能源利用效率
从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源的损失是很大的。因此，建筑节能设计应该从应该开采、处理、运送、储存、分配到终端使用的全过程进行综合评价，才能全面反映能源利用效率对环境的影响，并据此有效设计合理的节能方案。比如针对建筑中空调、热水器、洗衣机等设备，可以采用二代能源系统，充分利用不同品味热能，最大化的利用能源。
3.5 充分利用新能源
新能源在建筑节能方面有着十分广泛的应用。一般认为新能源是太阳能、地热能、风能、生物质能等。太阳能可以用来发电，在其欧美一些发达国家建立的试验性太阳能大电站，可以将太阳能热发电商业化，太阳能光伏发电也已经开始研究和应用，不全统计，世界已经有书万台光伏水泵开始运行。[3]
4 结束语
总之，建筑节能设计是当前房地产行业的方向，在可持续发展的总规划之下，要关注影响建筑节能的各种因素，减少能源消耗较大的问题，从建筑体型系数、建筑朝向、建筑外围护结构等方面，推进建筑的绿色、节能发展。
参考文献
[1]祁会祥.谈绿色建筑和建筑节能设计[J].山西建筑，2014，（32）：198-200.
[2]王亮，潘佳庚.基于绿色建筑理念的严寒地区办公建筑节能设计与实践[J].吉林建筑大学学报，2014，（06）：63-66.
[3]王策.基于绿色建筑节能设计的几点思考[J].科技风，2014，（01）：157+159.
收稿日期：2017-05-04
作者简介：卿鹏（1975-），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向为建筑设计。
关键词：现代建筑；节能设计；研究；策略
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0284-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.157
Abstract： under the background of low-carbon， green building development， building energy conservation has become an important content of sustainable social and economic development， energy saving design in architectural design has become the focus of attention， especially with our city urbanization accelerated the pace of building energy-saving design， the proportion will continue to improve， in view of Chinas energy insufficient supply and environmental protection under the urgent situation， the construction units to promote energy-saving building design work fast， concerned about the impact of factors related to the design of building energy saving， building energy-saving effect of the high index screening， and analysis and research， and put forward corresponding countermeasures. In this paper， the main research methods of modern building energy saving design
Key words： modern architecture； energy-saving design； research； strategy
隨着人类文明的发展，生态环境在人类科技、经济高速发展中遭到严重破坏，生态环境危机一次又一次地向人类敲响警钟。由此人类提出了关于“节能”的环境保护理念，在各个领域内得到广泛实施，建筑方面也不能独善其身，在建筑工程中采用节能技术，就是应对环境问题的有力方案。节能设计既是关于控制论，同时也是一个系统论的问题。在建筑业，工程已经由最开始建筑设施利用率最大化转变为建筑要满足人类对于适用、美观等多样化的需求，也是社会可持续发展的需求。
1 建筑节能的概念和意义
建筑节能是落实以人为本，全面协调、可持续发展观，减轻环境污染，实现人与自然和谐发展的重要举措。建筑行业中产生的能耗主要是在建筑和使用过程中的总消耗，在这个总消耗领域之内，主要是通风、采暖、空调的能耗，它们占据建筑能耗的绝大部分比例。为了应对能源危机，需要在建筑领域节约能源和资源，要推行建筑节能，要在建材环节、运输环节、存放环节等部分，实现能源的节约，注重对建筑节能的设计，避免“短命建筑”，充分利用建筑围护结构技术，实现资源的最大化应用。建筑节能在现代化城市进程中的重大意义主要体现在以下几个方面：
1.1 保护大气环境，节约能源
建筑行业中的建造能耗和使用能耗之中，温室气体的排放量较大，一些居住性建筑中的空调所产生的二氧化硫其他污染物，严重影响了大气的变化，产生了较为强烈的温室效应，因而，在对建筑节能设计的过程中，要尽量减少大气污染物的排放，改善和优化大气环境。
1.2 推进社会经济可持续性发展
建筑所消耗的能源占用比例较大，如果对建筑能耗加以有效的设计控制，则可以极大地提升能源利用率，减少资源浪费，推动社会经济持续、协调发展。
1.3 居民生活质量改善的内在需求
在人们生活水平不断上升的态势下，适宜的建筑环境已经成为人们内在的需求，为了满足人们的舒适性需求，要通过建筑节能设计，改善室内的环境，减少冬季采暖、夏季空调的能耗状态，从而实现宜居、节能的生活环境。
2 影响建筑节能设计的主要因素
我国正处在发展中阶段，随着社会经济水平的不断提高，城市化进程脚步加速，我国的建筑物数量大幅增长，据不完全统计，每年新建房屋面积可达17—18亿平方米，已经超过所有发达国家建筑的综合。我国提倡全面建设小康社会，建筑行业发展更是如火如荼，相应的建筑能耗也越来越大，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、电梯和家用电器等方面的能耗是非常大的，大约占建筑总能耗的百分之七十。而在我国目前统计在内的400亿建筑面积内，仅仅有百分之一的为节能型建筑，而建筑围护结构和采暖空调系统均属于高耗能系统，每年浪费的大量能源。下面笔者将简单分析影响建筑节能的几个因素。
2.1 建筑体型系数对建筑节能的影响
2.1.1 建筑平面布局因素
在现代建筑设计之中，人们崇尚和欣赏具有立体层次感的建筑凸凹变化设计，这与人们的审美能力提升有关，而在现代建筑设计的过程中，基本的前提是对建筑平面的功能性划分，由于建筑平面设计的不同要求，需要考虑对建筑节能的影响，在建筑平面布局因素之中，建筑面宽、建筑進深、建筑高度的因素，都对建筑节能设计产生较为重要的影响，在平面布局不同的状态下，建筑节能设计要选用不同的保温材料，在产生不同的传热系数的条件下，加以设计。[1]
在这个影响因素之中，要最大程度地减小围护结构的表面积F与建筑体积V之间的比值，避免建筑体型系数过大而导致传热系数过高的现象，在建筑高度相等的情况下，建筑外表面积越小，其能耗也越小，建筑体型系数越小就对建筑节能设计最为有利，而且，正方形平面的建筑体型系数最小，而L型和凹形的建筑平面体型系数最大，由此可见，建筑平面的凹凸多变状态，会对建筑节能设计产生不同的影响。
2.1.2 建筑长度及进深的影响因素
建筑长度和进深影响到建筑节能设计中的采光设计、通风设计等基本功能，在建筑面积一定的前提下，要选取建筑长度为15米-20米的长度，在这个长度设计之下，可以实现最为有利的建筑体型系数控制，实现建筑节能设计。同时，还可以在建筑进深长度一定的前提下，增加建筑单元的个数，从而减小建筑体型系数。
2.1.3 建筑高度影响因素
选取一定数值的建筑高度，要考虑建造成本以及节能设计的要求，而且还要考虑在建筑高度降低的条件下，建筑结构的刚性会大幅度地增加，建筑高度的增加会导致建筑的体型系数减小，当建筑层高增加的条件下，对建筑体型系数的影响越小。这可以由以下柱形图加以表示。
2.2 建筑朝向对建筑节能的影响因素
建筑朝向要注重日照采光和建筑节能设计，如：建筑为南北朝向时，耗热量较少，日照采光也较多，这样，可以使人们充分享受到太阳的自然热能的照射温度。建筑朝向影响节能设计的主要考虑方面，有以下几点：（1）确保建筑的夏季通风以及冬季免受北风的吹袭；（2）合理利用地形条件，在住宅用地规划之下进行节约用地。（3）要符合建筑群体的组合设计要求。
2.3 建筑开窗形式对建筑节能的影响因素
建筑的墙壁或屋面开的洞口，可以增加建筑室内的采光和通风情况，由于不同的开窗会产生不同的传热系数，如：开窗形式、窗的建筑材质等，因而，要合理设计建筑外围护结构的窗户的节能计算。
3 建筑节能设计的实施策略
3.1 合理控制建筑体型系数
在依照不同地区制定的相关规范，进行建筑设计，这是一个硬性指标，可以通过以下几种措施进行节能设计：其一，减少建筑长度，加大建筑进深；其二：增加建筑层高。这两种方法都可以有效地控制建筑体型系数。其三：建筑平面的凹凸设计变化不要太多，这是由于平面结构变化过多、不规则设计越复杂，越会导致建筑物的外围护结构与大气之间的接触面积增加，从而减小建筑的传热系数。因而，要注重建筑平面的平整、简洁设计，这样，利于建筑节能。通常来说，建筑的体型系数应当控制在0.3左右，可以通过适当的调整，减少耗热量指标，如：可以通过调整外墙、屋顶等围护墙的材料方式；可以通过增加围护结构的厚度方法等，这样，可以有效地将建筑的耗热量指标控制在额度之内。[2]
3.2 合理设计建筑朝向
建筑朝向的建筑节能设计，要充分考虑建筑的得热量和空气渗透耗热量，选取合适的设计，以提高太阳辐射量，充分利用太阳的热能，节约其他资源，主要采用以下方式加以节能：可以采用错落式设计的方式，利用山墙之间的空隙，最大程度地提高日照水平；采用点式和点式住宅组合的设计，利用空隙争取最大程度的日照。
3.3 建筑开窗节能设计策略
建筑外围护结构的开窗节能设计也是需要考虑的方面，由于建筑的窗墙比越大，那么建筑的外围护结构的保温薄弱部位越多，因而，需要严格地控制窗墙面积比，这样，才能最大程度地实现建筑节能的设计目标。比如厚度为30mm的挤塑聚苯板，保温位置为倒置，传热系数为0.79，热惰性指标为0.96，而厚度为50mm的泡沫玻璃，保温位置为倒置，传热系数为0.96，热惰性指标为3.44.根据建筑物的具体情况，选择合理的开窗形式是很有必要的。
3.4 提高总能源利用效率
从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源的损失是很大的。因此，建筑节能设计应该从应该开采、处理、运送、储存、分配到终端使用的全过程进行综合评价，才能全面反映能源利用效率对环境的影响，并据此有效设计合理的节能方案。比如针对建筑中空调、热水器、洗衣机等设备，可以采用二代能源系统，充分利用不同品味热能，最大化的利用能源。
3.5 充分利用新能源
新能源在建筑节能方面有着十分广泛的应用。一般认为新能源是太阳能、地热能、风能、生物质能等。太阳能可以用来发电，在其欧美一些发达国家建立的试验性太阳能大电站，可以将太阳能热发电商业化，太阳能光伏发电也已经开始研究和应用，不全统计，世界已经有书万台光伏水泵开始运行。[3]
4 结束语
总之，建筑节能设计是当前房地产行业的方向，在可持续发展的总规划之下，要关注影响建筑节能的各种因素，减少能源消耗较大的问题，从建筑体型系数、建筑朝向、建筑外围护结构等方面，推进建筑的绿色、节能发展。
参考文献
[1]祁会祥.谈绿色建筑和建筑节能设计[J].山西建筑，2014，（32）：198-200.
[2]王亮，潘佳庚.基于绿色建筑理念的严寒地区办公建筑节能设计与实践[J].吉林建筑大学学报，2014，（06）：63-66.
[3]王策.基于绿色建筑节能设计的几点思考[J].科技风，2014，（01）：157+159.
收稿日期：2017-05-04
作者简介：卿鹏（1975-），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向为建筑设计。
