設(shè)計(jì)初期的建筑節(jié)能優(yōu)化方法探究

王 斌

(容海川城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030012)

建筑能源消耗性能不單單會(huì)直接影響到建筑的整體質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)對(duì)建筑的受歡迎程度以及使用性能產(chǎn)生影響。而從某種程度上講，建筑設(shè)計(jì)的施工方案決定了建筑的節(jié)能潛力。在工程建設(shè)中，設(shè)計(jì)階段是一個(gè)非常重要的階段。需要對(duì)設(shè)計(jì)方案中的節(jié)能性進(jìn)行深入規(guī)劃，為后來的施工和設(shè)計(jì)工作創(chuàng)造條件，以更好的滿足我國低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。

1 設(shè)計(jì)初期建設(shè)節(jié)能優(yōu)化的現(xiàn)狀和問題

新的歷史時(shí)期，世界各國都已經(jīng)充分意識(shí)到，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑工程的節(jié)能目標(biāo)，設(shè)計(jì)初期的建筑節(jié)能優(yōu)化的重要性。所以，國外的一些建筑學(xué)家都在致力于研究和探索如何在設(shè)計(jì)的初期階段，融入建筑節(jié)能這一元素，由此很多成功的案例相繼誕生。例如在對(duì)吉巴歐文化中心進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，意大利建筑師倫佐對(duì)這一理念進(jìn)行了成功的踐行，他將自然通風(fēng)有機(jī)的融合了建筑造型的設(shè)計(jì)，使電力的消耗大大減少。在國內(nèi)，隨著近年來“四節(jié)一環(huán)?！钡睦砟畹牟粩嘭瀼睾蛯?shí)施，在建筑領(lǐng)域，開始逐步興起綠色建筑事業(yè)，很多建筑師積極轉(zhuǎn)變理念，對(duì)于初期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的節(jié)能問題開始高度注重，并在建筑的節(jié)能環(huán)保方面做出了一定的貢獻(xiàn)。但是在設(shè)計(jì)的初期階段，還有以下兩個(gè)方面的問題普遍存在:

1)在方案設(shè)計(jì)的過程中，建筑設(shè)計(jì)師往往優(yōu)先對(duì)建筑本身所要傳達(dá)的寓意、建筑整體的美學(xué)意義和藝術(shù)感進(jìn)行考慮。其次，在已經(jīng)成型的設(shè)計(jì)方案當(dāng)中融合節(jié)能環(huán)保因素，這樣的設(shè)計(jì)，會(huì)大大降低建筑的節(jié)能效果。為此，建筑設(shè)計(jì)師需要對(duì)建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能環(huán)保高度重視，并對(duì)自身的設(shè)計(jì)方式不斷調(diào)整。

2)在方案設(shè)計(jì)的過程中，能源環(huán)境工程師雖然將一些定性的建議提出，但卻沒有與建筑的實(shí)際要求相結(jié)合，提出有針對(duì)性的建議，這樣會(huì)使建筑方案的節(jié)能理念有悖于工程的設(shè)計(jì)理念，不能將節(jié)能環(huán)保真正落實(shí)到每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。所以，必須加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)師與能源環(huán)境工程師的溝通與合作，通過融入科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，最大化的提高節(jié)能的效果。

2 設(shè)計(jì)初期階段的建筑節(jié)能優(yōu)化方法

2.1 明確設(shè)計(jì)流程，提高設(shè)計(jì)的合理性

1)總體平面設(shè)計(jì)。應(yīng)與造型和建筑環(huán)境相結(jié)合，模擬日照和環(huán)境，與結(jié)果相結(jié)合，進(jìn)一步完善和優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，通過對(duì)環(huán)境的模擬，將采光條件和風(fēng)壓系數(shù)獲取，并針對(duì)這些結(jié)果，反復(fù)優(yōu)化和調(diào)整平面設(shè)計(jì)中不足之處，以此促進(jìn)采光和通風(fēng)效果的提高。

2)單體方案設(shè)計(jì)。這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)效果會(huì)對(duì)建筑的總體性能產(chǎn)生直接影響。為了防止方案中存在耗費(fèi)能源的問題，需要對(duì)單體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬分析，對(duì)方案的經(jīng)濟(jì)性以及可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)。比如，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面，通過模擬熱能，將不同參數(shù)得出，并對(duì)最優(yōu)的節(jié)能方案進(jìn)行選擇，以此將能源的損耗情況減少。在通風(fēng)模擬時(shí)，既要查看設(shè)計(jì)是否與通風(fēng)的相關(guān)要求相符，還要將開口的口徑數(shù)據(jù)提供，使修改的現(xiàn)象盡可能的減少，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)效率。

3)完善單體設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)環(huán)節(jié)，需要通過模擬數(shù)據(jù)信息，科學(xué)評(píng)價(jià)各個(gè)單體模型，檢查是否與整體節(jié)能方面的標(biāo)準(zhǔn)要求相滿足，通過及時(shí)調(diào)整，使之與國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符。

2.2 應(yīng)用模擬軟件，提高設(shè)計(jì)的效率

通過對(duì)有效的模擬軟件進(jìn)行應(yīng)用，以此促進(jìn)設(shè)計(jì)的可靠性和效率的提升。模擬軟件主要是在單體設(shè)計(jì)和總體平面設(shè)計(jì)兩個(gè)階段中應(yīng)用。通過模擬軟件的性能質(zhì)量的提高，可使設(shè)計(jì)方案更具科學(xué)性與合理性。比如，通過分析各種設(shè)計(jì)方案中的參數(shù)差異性，能提供最優(yōu)參數(shù)，輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)；在通風(fēng)方面，利用軟件，能提升設(shè)計(jì)的合理性以及科學(xué)性，可計(jì)算出節(jié)省多少能源，這樣能將修改次數(shù)有效減少，并設(shè)計(jì)合理的通風(fēng)口徑。

2.3 建立能耗模型，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性

作為資源消耗型產(chǎn)業(yè)，建筑行業(yè)的每個(gè)建筑環(huán)節(jié)都需要以建筑施工材料資源為基礎(chǔ)。即在整個(gè)過程中，充分利用收工材料資源，認(rèn)真貫徹綠色節(jié)能建筑施工技術(shù)。照明能耗和空調(diào)供暖能耗是建筑能耗模型主要部分。為了促進(jìn)節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在將耗損模型建立完之后，需要做到兩個(gè)方面：

1)對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化。在計(jì)算建筑總能耗時(shí)，利用自動(dòng)反向，獲取包括熱工性能、照明系統(tǒng)等建筑相關(guān)參數(shù)信息，并以此對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

2)拓展算法。在設(shè)計(jì)建筑節(jié)能的過程中，應(yīng)對(duì)平面、空間以及體型等多方面的要素綜合考慮，并對(duì)熱力交換、采光以及通風(fēng)等相關(guān)的特性提供滿足。為了增強(qiáng)計(jì)算的效率以及準(zhǔn)確性，在自然采光上，將設(shè)計(jì)草圖繪制出，以此對(duì)重復(fù)建模和輸出的問題有效的防止，提升設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，還可通過有機(jī)的結(jié)合應(yīng)用軟件和遺傳優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)最佳的采光方案，促進(jìn)用電的節(jié)能性和有效性的全面提升。

3 設(shè)計(jì)初期階段的建筑節(jié)能優(yōu)化具體應(yīng)用

首先，要求設(shè)計(jì)人員能對(duì)各種類型的建筑充分考慮，并對(duì)具有一定相似性的建筑物進(jìn)行找尋。其次，在基礎(chǔ)上，認(rèn)真研究這一類型的建筑區(qū)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件和限制條件充分掌握。最后，對(duì)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，科學(xué)的預(yù)測(cè)建筑的使用時(shí)間以及性能。比如，某設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)一個(gè)公共建筑物的過程中，需要體現(xiàn)出個(gè)性化的設(shè)計(jì)。對(duì)于單體公共建筑物來講，因?yàn)榫邆滹@著的特征，設(shè)計(jì)人員在整體設(shè)計(jì)中，需要采取相關(guān)技能設(shè)計(jì)，積極運(yùn)用信息技術(shù)。與建筑施工實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)建筑施工設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行建立和健全，合理配置各項(xiàng)資源，不斷提升能源使用的科學(xué)性。并對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備輔助措施有效的利用，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)初期的建筑節(jié)能效果。對(duì)先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備積極使用，同時(shí)對(duì)建筑電能結(jié)構(gòu)體系及時(shí)更換。對(duì)工地區(qū)域和生活區(qū)域的用電額度嚴(yán)格限定，并且在績效考核中納入此項(xiàng)工作。對(duì)建筑電能使用行為規(guī)范進(jìn)行建立和健全，樹立電能資源節(jié)約意識(shí)，強(qiáng)化宣傳和教育，對(duì)于各項(xiàng)施工工作，要求施工人員嚴(yán)格依據(jù)各項(xiàng)規(guī)范進(jìn)行。通過優(yōu)化配置及資源，推動(dòng)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

4 結(jié)語

隨著不斷加快的城市化發(fā)展的步伐，對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展，也發(fā)揮了極大的促進(jìn)作用。建筑的特點(diǎn)是高能耗，并且能極大的影響周圍的環(huán)境。新的歷史時(shí)期，人們對(duì)環(huán)境問題開始日益關(guān)注，為了與時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)，建筑行業(yè)開始運(yùn)用建筑節(jié)能理念。而通過探究設(shè)計(jì)初期的建筑節(jié)能優(yōu)化方法，能提高建筑物的整體性能，并以此促進(jìn)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。