各专业在建筑节能设计中的分工问题及流程浅析

 1、各专业在建筑节能设计中的分工

现在的建筑设计均以建筑学专业为主专业。建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等，这3方面涉及的能耗构成70％以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会使能耗差别很大。建筑围护结构主要指外墙、屋顶、外窗、玻璃幕墙及外门等。优质建筑材料可以更好地满足保温、隔热、透光、通风等需求，甚至可根据变化的外界条件随时改变其物理性能，既能维持室内良好的环境，又能降低能源消耗。

建筑学专业与结构专业决定建筑围护结构采用的材料，这最终决定了建筑的能耗状况。建筑设计完成后由建筑学专业对建筑进行能耗分析，包括对建筑能耗性能指标和能耗组成的分析。将建筑能耗性能指标与能耗性能基准进行比较，从而确定建筑的能耗性能水平。

暖通专业的主要任务是根据建筑围护结构、功能及舒适性要求详细、准确地对建筑进行温度湿度设计，以达到GB50019--2003《采暖通风与空气调节设计规范》和GB50736--2012((民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》对建筑舒适度的要求。暖通设计包括制冷和供暖系统、新风系统、排风(排油烟)系统、灶具及燃气系统等的综合设计。暖通专业根据建筑冷、热负荷制定最合理的冷源、热源方案，确定水泵、风机的运行台数，根据舒适性要求确定回风比与冷水机组、热水机组、水泵、风机、冷却塔等的控制方案。

电气专业的主要任务是根据建筑物的功能为建筑的空调、照明、办公设备、电梯及其他动力设备等提供稳定、可靠的电力。电气专业一般是在满足建筑物功能的前提下，通过减小变压器的有功功率损耗和线路上的能量损耗、提高系统的功率因数、选用节能设备等达到节能的目的。

2、存在的问题

①互提条件的困难

新材料、新结构的运用会给各专业之间互提条件带来很多困难。比如新砌体的传热系数、玻璃幕墙的遮光率、节能门窗的冷风渗透率等参数各专业很难在短时间内很快熟悉。新的节能冷源和热源机组、节能通风装置与排风热回收装置、节能灯具、节水器具、节能燃气具的使用也存在同样的问题。

各专业设计都需要比较长的时间，而一般业主对于设计周期要求比较苛刻。有些业主对于房间的功能、使用时问、配备设备的发热量和耗电量等一直不能确定或者确定得不够细致，这也给建筑节能设计带来很大困难。

②计算取值过于保守

取值较保守是工程设计中普遍存在的问题，因为建筑的节能计算需要多个专业协同、配合、互提条件才能共同完成，所以专业间每互提一次条件就可能使耗能计算值增大一次。各专业在设计时，都担心其他专业更改设计条件或甲方提出新的设计要求时需要进行更改，因此有经验的设计师都喜欢在选择电气设备与空调设备时，选用功率、型号略大的设备。还有些设计师喜欢凭经验，不会针对每个工程进行计算，这样就使得设备的设计耗电量、耗热量、耗冷量大于实际值，造成能源浪费。

③重复工作

建筑物是个复杂系统，各方面因素相互影响，很难简单地确定各专业设计方案的优劣。例如，增大外窗面积可改善自然采光，在冬季白天还可获得更多的太阳能量，但冬季夜间会增大耗热量，同时夏季由于更多的太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要进行综合权衡后确定暖通专业或建筑专业进行相应的修改。

由于目前设计单位的能耗分析计算多由建筑学专业完成，这就意味着建筑学专业进行建筑物采暖、通风耗热量指标及空调制冷量指标节能计算完成以后，暖通专业在进行采暖、通风、空调设计时，仍需要进行更细致的冷、热负荷计算，也就是说有些热、冷负荷计算了两遍。结构专业在进行建筑的结构设计时，会对热桥、遮阳、围护结构等进行更详细地设计，设计的围护结构可能与建筑学专业选用的围护结构重复，也可能存在矛盾。

3、解决措施

建筑学专业首先与业主沟通，帮助业主确定房问详细的功能、使用时间等。然后由建筑学专业提供给各专业。暖通及电气专业根据房间内人员的出入情况确定空调、照明等的控制方案。设计师也要提高自身水平，多进行新材料、新设备、新工艺的学习，加深了解。

各专业在设计过程中积极地协调、互动，对于本专业出现的问题要与其他专业积极沟通，及时解决。建筑物整体的热工计算由建筑学专业完成，建筑学专业向暖通专业提供负荷计算书。暖通专业计算各房间具体的冷、热负荷，计算完成后根据建筑学专业的计算结果进行校核计算，确认无误后再进行采暖系统、空调系统的设计。

4、建筑节能设计的流程

4.1总图设计阶段

总图设计阶段主要考虑外部环境对建筑节能的影响。首先各专业在分析建筑周围气候环境条件的基础上，通过规划、总图布置、外部环境和体型朝向等设计，使建筑获得良好的外部微气候环境，达到节能的目的。

①建筑学专业

设计师根据当地的气候、土质、植被、地形及周围环境等因素的综合状况来确定总图布置。根据建筑的功能需求，通过合理的外部环境设计改善既有的微气候环境，创造建筑节能的有利环境。主要方法为：a．在建筑周围布置树木、植被，既能有效地遮挡风沙、净化空气，还能遮阳、降噪；b．创造人工自然环境，如在建筑附近设置喷泉等水景观，利用水来平衡环境温度、减少风沙等。建筑设计中，既要使建筑具有最优异的微气候环境，为建筑节能创造条件，又要兼顾各专业的要求。

②暖通专业

在总图布置确定之后，暖通专业应研究其微气候特征。比如合理确定空调、通风系统的进风口、回风口位置及大小，散热器、空调风口的布置和排布，北方寒冷地区设置必要的热风幕等。协助建筑学专业进行建筑的排布，确定通风最佳的总图布置方式。例如图1所示的两种建筑总图布置方式，从建筑专业角度分析方案一更好，因为其建筑排布整齐，建筑面积较大；但从暖通专业角度分析应该选用方案二，建筑错位排列，这样使建筑具有更好的通风效果。尤其对于沿海湿热地区，引入自然通风对节能非常重要。在规划布局上，可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压，即使在无风时也能形成通风，使自然风在其中回旋，得到良好的通风效果，从而达到节能的目的。

图1 不同的建筑总图布置方案

良好的建筑朝向对于建筑节能有着至关重要的影响。对于南方炎热地区，良好的建筑朝向及遮阳措施可以减少夏季空调的耗能量；对于北方严寒及寒冷地区，良好的采光又可以减少冬季采暖的耗能量。

③电气专业

对电气专业的影响，除了空调系统的装机容量外，最主要的是照明。良好的建筑采光可以节约大量的照明用电。对于北方寒冷地区，人员经常集中的房间应尽量靠南设计；而对于南方夏季较炎热的地区，应考虑遮阳，以减轻夏季的太阳辐射。建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素。建筑物受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约，要想使建筑物的朝向同时满足采光和夏季空调运行节能通常较困难，因此，只能权衡各个专业之间的得失，找到一个平衡点，选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向。

4.2建筑单体设计阶段

建筑单体的节能设计，大多是通过一些新型建筑节能材料和设备的选择，以及各专业根据建筑使用功能及面积等对建筑内部进行节能构造设计、对建筑内部空问进行合理分隔设计，来更好地利用既有的建筑外部气候环境条件，达到节能和改善室内微气候环境的效果。

①建筑各部位的节能构造设计

屋顶是建筑物与室外大气接触、阳光照射最强烈的部位。1j，外墙是建筑与外界进行能量交换面积最大的部位。建筑专业设计时，除加强屋顶及外墙保温措施外，还应与暖通专业协调设置通气天窗、风帽、气窗等；与电气专业协调设置采光板、天窗等；与给排水专业协调设置蓄水屋面、种植屋面等。建筑专业对楼板吊顶设计时，暖通专业和给排水专业可以考虑利用吊顶内的空间。

②合理的建筑空间划分

合理的建筑空间划分是在充分满足建筑使用功能要求的前提下，对建筑空间进行合理分隔(横向分隔和竖向分隔)，以改善室内保温、通风、采光等微气候条件，达到节能的目的。设计中应尽量将室内温差不大的房间就近布置，以最大限度地减少邻室传热。房间的布置应考虑过渡季节各房间的温度需求，对于温度需求较高的房间尽量布置在建筑内侧，而对温度要求不高的房问尽量布置在建筑外侧。对于影剧院、电视台等对光线要求比较特别的建筑，还应考虑合理的建筑灯饰配置。

③选用建筑节能材料和设备

合理选用新型的节能材料和设备也是建筑节能的一个重要方面。暖通、电气、给排水等专业应积极推荐新型的节能环保设备。例如近几年国家大力推广的分布式能源系统，可以利用燃气发电的废热为建筑提供冷源和热源，大大提高了能源利用效率。

5、结语

建筑节能设计的根本目的是节约我国有限的资源，符合我国可持续发展的长远战略要求心J。随着国家对节能意识的不断强化，节能设计的理念已经逐渐深入建筑设计师们Et常的设计中，节能设计也会更加科学、合理。