建筑節能優化方法初探

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摘要：工業化和城市化發展步伐不斷加快，這也讓建筑行業得到了極大的發展，建筑具有高能耗的特點，對環境也具有較大的影響作用，在人們日益關注環境問題的背景下，建筑行業為了能夠適應發展趨勢，也提出了建筑節能的概念。設計階段是建筑建設中很重要的一個階段，要減少建筑能耗以及污染，就需要在這一階段采取有效的節能優化方法，本文分析了設計初期階段的建筑節能優化方法。

關鍵詞：設計初期階段；建筑節能；優化方法

建筑能源消耗性能情況具有重要影響，不僅會對建筑的整體質量造成影響，還會影響到建筑的受歡迎程度以及使用性能。而建筑的節能潛力則很大程度上取決于設計階段的施工方案，設計階段是工程建設中很重要的一個階段，所以，面向設計初期中的各種工作，深入規劃建筑物一些部分設計方案中的節能性，可以為之后的設計工作以及施工奠定基礎，推動行業的發展，這和我國發展低碳經濟也相適應。

1設計初期階段的建筑節能優化方法

1.1明確設計流程

要想提升設計的科學性以及合理性，就需要先清楚設計的流程：①草圖設計，設計師需要設計出草圖，在這一過程中不用模擬軟件，只靠設計師，因此，對設計師的專業水平提出了較高的要求，要求設計師還具備豐富的設計經驗；②總體平面設計[1]。在這一環節中需要立足于建筑環境以及造型，進行日照、環境的模擬，結合結果對設計進行優化和完善。比如，在模擬環境時，可以獲得風壓系數以及采光條件，進而針對這些結果對平面設計中不足的地方進行調整和優化，提升通風以及采光的效果。除此之外，模擬結果還可以提供多項數據，這也為制定節能方案提供了保障；③單體方案設計，在這一環節的設計效果會直接影響到建筑的總體性能。通常在這一環節需要模擬分析單體設計方案，要評價方案的經濟性以及可行性，防止方案中存在耗費能源的問題。比如，在圍護結構方面，利用熱能模擬進行分析能夠得到不同參數，進而選擇出最優的節能方案，減少能源的損耗情況。在模擬通風時，需要查看設計是不是符合通風的相關要求，還需要提供開口的口徑數據，進而減少修改的現象，促進設計效率的提升；④要對單體設計方案進行完善，這主要通過模擬數據信息對建筑的負荷情況進行預測，評價各個單體模型，檢查是不是都滿足整體節能方面的標準要求，要是其中一個單體模型節能不符合標準，就需要馬上調整，指導符合標準。

1.2應用模擬軟件

當前科技不斷發展，在建筑節能設計中需要有效的應用模擬軟件，這能夠有效提升設計的效率和可靠性，模擬軟件主要用在兩個階段，一個是單體設計，另一個就是總體平面設計，所以，提升模擬軟件的性能質量能夠提升設計方案的合理性以及科學性。比如，通風、采光以及結構，就對模擬軟件有要求，在圍護結構上，能夠對建筑的布局、造型對圍護結構熱性能帶去的影響，對各種設計方案中的參數差異性進行分析，進而幫助設計師明確最優參數。在采光方面，可以通過模擬軟件基于建筑信息的基礎上掌握室內的一年采光度，進而制定出科學的照明電量節約方案，給采光設計奠定基礎。除此之外，在設計中還需要多考慮其他因素，如，窗戶數量、可見光透過率等；在通風方面，對軟件進行利用能夠計算得到在自然通風的情況下能夠節省多少能源，進而為通風口的大小以及位置制定提供依據，可以有效減少修改次數，提升設計的合理性以及科學性。

1.3建立能耗模型

建筑能耗模型主要分為兩部分，一部分是照明能耗，另一部分就是空調供暖能耗。在對空調供暖能耗進行計算的過程中，可以基于圍護結構為基礎，對空調系統的運行效率進行分析[2]。建立完能耗模型之后，要實現節能優化，就需要做到兩點：①優化算法。在對建筑總能耗進行計算時，利用自動反向尋優遺傳算法獲得在能耗最低條件下的建筑相關參數信息，包括空調系統、建筑幾何、照明系統、熱工性能等，進而優化設計方案。②算法拓展。在設計建筑節能的過程中需要考慮多方面的要素，如，平面、空間以及體型等，需要滿足相關的特性，如，熱力交換、采光以及通風等。比如，在自然采光上，就可以通過Redixncc軟件，可以得到建筑內的照度、采光系數指標，提升計算的效率以及準確性。基于計算結果的基礎上繪制出設計草圖，可以有效的防止出現重復建模和輸出的問題，進而促進設計效率的提升，應用該軟件和遺傳優化算法結合起來，將采光最優當做目標就可以明確最佳設計方案。

1.4計算熱體形系數

熱體形系數自身的重點就是建筑圍護結構所提供的單位面積在全年可以獲得的負荷BEQ；體形系數內容其實就是建筑物體積以及外表面積之間的比值，其能夠有效的體現出建筑的幾何特點[3]。在計算這一系數的過程中，設計人員利用通過權重因子得到不同朝向建筑物在外表面上的不同，進而從總體上對建筑物的各方面進行分析，如，熱工參數，窗墻比例等。設計人員應用該系統能夠得到圍護結構在冷季可以獲得的熱量。通常熱體形系都是比零大的，其能夠體現出建筑物空調季的圍護結構。在特定的情況下，熱體形系數要比零小，這是由于圍護結構在空調季散熱量較多。所以，在對設計初期施工方案進行改善時，設計師需要通過熱體形系數對兩種方案具備的熱特性進行判斷，選擇出最好的設計方案。和體系系數對比，熱體形系數可以直接的體現出各種熱工參數、建筑造型對建筑熱性能阻礙的方式，還能夠體現出建筑的整體窗墻比、平面布局等體現出來。所以，計算熱體形系數十分便利，可以有效的掌握不同方案在熱性能方面的不同，進而讓用戶可以更好的利用計算結果對方案進行更新。可以看到通過熱體形系數計算方案的應用，可以為設計師的設計初期方案設計提供積極影響，促進設計效果的提升。

2設計初期階段的建筑節能優化具體應用

現階段國內的建筑節能設計還不具備完善的計算機輔助設備，這就限制了國內建筑節能優化在設計初期的發展[4]。所以，設計人員要對各種類型的建筑進行分析，從中找出具有一定相似性的建筑物，對這一類型的建筑區節能優化設計方式進行研究，加上先進商業模擬軟件的應用，可以在掌握施工現場的限制因素、氣候條件的前提下，明確建筑的節能設計方案，進而有效的對建筑的使用時間以及性能進行預測。在這一情況下，設計人員能夠指導那些特殊地區的建筑節能優化設計，比如，某設計師在對一個公共建筑物進行設計中，要滿足該區域的濕熱氣候條件，就對建筑進行相應的設計，體現出設計的個性化。對于具備比較明顯特點的單體公共建筑物而言，設計人員在整體設計中，都需要合理的吸收和借鑒相關技能設計的技術措施，有效的利用計算機設備進行輔助，確保優化設計初期的建筑節能效果。

3結束語

綜上所述，當前建筑行業不斷發展，建筑的類型以及數量都在快速的發展，人們對于建筑設計也提出了更高的要求，在能源危機的情況下，建筑行業也開始注重節約能源。設計階段是工程建設中的一個重要環節，其設計水平會直接影響到建筑物的質量、能耗情況等，這就需要采取有效的建筑節能優化方法，提升設計的科學性。

參考文獻

[1]林波榮，李紫微.面向設計初期的建筑節能優化方法[J].科學通報，2016（01）.

[2]張姬.面向設計初期的建筑節能優化方法[J].居業，2016（05）.

[3]夏冰，陳易.關于低碳建筑設計方法的比較研究[J].建筑節能，2014（09）.

[4]趙洋.基于低能耗口標的嚴寒地區體育館建筑設計研究[J].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2014.

作者：翟清 單位：建盟設計集團有限公司