摘要：随着时代的发展，设计初期的建筑方案决策在建筑能耗和物理环境性中扮演着重要的角色，由于设计进程的不断壮大和发展，建筑节能和物理环境相关的性能可供调整的东西变少，但是成本不断的增加且收益不断减少。此文重点介绍了在办公建筑方面找到的方案设计初期的节能优化措施，巩固和调整创新设计初期建筑提前准确的预测能耗，使得各种建筑体型空间平面造型参数可以朝着优化的方向发展，且找到在建筑空间平面模型方面符合的类型、天然采光、热体形系数、日照阴影等一系列因素不断发展。在这种情况下，对设计初期建筑节能优化方面，通过正向计算和反向优化流程不断进行，了解立案，找出怎样才能从整体上减少能耗，对建筑体型、空间方案获得反向设计优化进行了深入的研究，利用热体形系数作为代表，了解怎样对单一被动式性进行调整。
关键词：设计初期；建筑节能；优化方法
引言
由于自然资源被消耗的越来越快，因此，节能减排工作引起了社会各界的高度重视。为了使此项内容得以贯彻落实，我国政府曾下发过有关通知，对建筑工程的设计初期和施工过程提出了重视节能管理的严格要求。项目建设属于一个比较繁杂的工程，要想达到节能减排的目的，就应该把节能减排贯穿于整个项目建设的过程当中，然而，建筑方案属于设计全过程的初期阶段，决定着节能是否可以达到有效的效果，基于此，有必要对设计初期的建筑节能优化展开研讨。
1设计初期建筑节能优化现状
1.1国外现状
在当前经济社会发展背景下，许多国家均意识到设计对于建筑节能的影响，因此建筑领域的专家学者在研究如何将节能因素融入到设计方案中。随着研究实践的开展，已经获得一定成效，出现了成功设计案例。以日本为例，仙台媒体中心在设计时，将通风井、采光井相结合，有效改善了室内的视觉效果。在意大利，吉巴欧文化中心在设计时，将自然通风、建筑造型相融合，明显降低了电能消耗。
1.2国内现状
在我国，随着节能环保理念的推广应用，绿色建筑、绿色设计发展迅猛，建筑设计人员更加关注初期设计的节能问题。分析当前建筑设计方案，主要存在两个问题：①环境工程师和建筑设计师之间的沟通不足，从设计师的角度来看，设计工作首先考虑建筑的艺术性、美学性，以及设计带来的寓意，然后才会将节能元素融合到设计中。如此一来，建筑的节能效果明显降低。②虽然部分设计师认识到环境工程师的重要性，两者能共同参与建筑设计，但是环境工程师一般只提供定性建议，和建筑实际情况可能不符，因此节能理念、设计理念之间存在矛盾，不利于节能方案的实施。对此，设计师和环境工程师应该加强沟通、信息共享，确保节能理念和设计理念有机融合，提高节能效果。
2建筑工程设计初期的特点
建筑工程的设计，主要包括四个环节：①方案设计；②初步设计；③详细设计；④施工图设计，并根据现场施工情况进行修整。其中，方案设计属于设计初期阶段，直接决定了建筑的整体构造。对于设计师而言，应该树立严谨态度，对设计方案进行反复修改，达到最优效果。分析初期设计的特点如下：
①方案设计是设计过程的第一步，决定了建筑的整体走向，此时基本确定了主要设计元素，例如构造、色彩、材质等。②方案设计只能确定建筑的整体，而不会考虑到各个细节。此时设计师获得的建筑信息往往也不全面，开展模拟计算时存在一定难度。举例来说，建筑的通风系统在设计时，必须掌握开口面积，然而缺乏相关信息就会阻碍设计方案的形成。③方案设计是设计师脑中的初步想法，再加上建筑信息掌握不全，因此设计内容的变动性强，考虑到后期会进行多次修改，此时建模会选择简单的模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆④方案设计期间会遇到多种问题，为了有效解决问题，会辅助利用技术软件，一方面评价设计方案的合理性，另一方面为设计工作提供节能建议。
在模拟软件方面，随着科学技术的进步，目前已经出现了多种软件类型，例如Phoenics、Energyplus等，这些软件能提供数据、曲线、示意图，为了实现节能目标而提供规划和意见。但是，软件在应用期间也存在缺陷，体现在数据输入输出、建模设计需求、计算时间等要素上的差异性大，会导致设计工作反复进行，而且后面的设计可能没有解决前面设计中遗留的问题，因此设计效率较低。
3面向设计初期的建筑节能优化方法
设计师在初期设计中，技术支持主要是模拟辅助设计思想。对于设计人员而言，首先应该根据设计要求制定初步设计方案，然后将已知的建筑信息输入模拟软件中，通过分析、评价后确定下一步的工作。如果软件显示存在设计问题，就应该及时修改，修改后再次进行分析、评价，直至满足设计要求。面向设计初期的建筑节能优化方法具体如下：
3.1明确设计流程
第一步，草图设计。该阶段完全依赖于设计师的创作，因此不会辅助利用模拟软件，要求设计师具备扎实的知识技能，以及丰富的设计经验。第二步，总体平面设计。该阶段从建筑环境、造型入手，开展环境、日照模拟工作，根据模拟结果修改设计中的不合理之处。以环境模拟为例，能够获得采光条件、风压系数，继而优化平面设计，实现良好的采光、通风效果。另外，模拟结果能提供多项数据，为节能方案的制定打下基础。第三步，单体方案设计。该阶段设计完成后，直接决定了建筑的整体性能。一般情况下，此时应该对单体设计方案进行模拟分析，从可行性、经济性两个方面进行评价，避免出现方案型费能的现象。以围护结构为例，通过热性能模拟分析可以获得不同参数，最终确定最佳的节能方案，降低能源损耗。对通风效果进行模拟时：①看当前设计是否满足通风要求；②提供开口的口径数据，从而减少修改次数，提高设计效率。第四步，单体设计方案完善。对设计方案进行完善，主要是利用模拟数据信息预测建筑的负荷大小，对所有单体模型进行评价，看是否达到整体节能的标准要求。如果某个单体的节能不达标，就应该及时进行微调。
3.2应用模拟软件
当前建筑节能设计中，已经离不开模拟软件的支持，主要用来总体平面设计、单体设计两个阶段。由此可见，提高模拟软件的性能质量，才能保证设计方案的科学性。以围护结构、采光、通风三个要素为例，对于模拟软件的要求如下：①在围护结构上，模拟软件能够分析建筑造型、布局对围护结构热性能带来的影响，分析不同设计方案中的参数差异性，帮助设计师确定最佳参数。②在采光上，模拟软件利用建筑信息了解室内的一年采光度，制定照明电量的节约方案，为采光设计提供数据。另外，设计期间也要考虑可见光透过率、窗户数量等因素。③在通风上，利用模拟软件计算自然通风条件下，建筑节省的能源多少，从而确定通风口的位置和大小。如此能避免设计盲目性，减少后期修改次数。
3.3建立能耗模型
建筑能耗模型主要包括两个方面：①空调供暖能耗；②照明能耗。计算空调供暖能耗时，可以将围护结构作为基础，分析空调系统的运行效率。能耗模型构建完成后，节能优化的实现，可以从以下两点实现：①优化算法。计算建筑总能耗时，可以采用自动反向寻优遗传算法，得到能耗最低时的建筑几何参数、热工性能参数、空调系统参数、照明系统参数等，继而对设计方案进行改进。②算法拓展。建筑节能设计期间，应该考虑到空间、体型、平面等多个要素，满足通风、采光、热力交换等特性。以自然采光为例，可以利用Rediance软件，能获得建筑内部的采光系数、照度指标，不仅计算快速，而且准确度高。依据计算结果绘制设计草图，能避免重复建模、输出，提高了设计效率。将Rediance软件和遗传优化算法相结合，以采光最优作为目标，就能确定最佳设计方案。
结语
综上所述，设计初期属于决定建筑形态的主要因素，因此，设计师应该加强重视项目建设的设计初期阶段。同时，还应该高度关注设计初期的建筑节能，不仅能够为后续设计以及施工工作的开展打下坚实的基础，而且也有利于促进我国建筑行业的长远发展，从而为我国发展低碳经济创设了优质的市场环境。
参考文献
[1]张姬.面向设计初期的建筑节能优化方法[J].居业，2016（5）
[2]蔡坤妤，王廷魁.地域性绿色建筑设计初期的BIM应用[J].建筑节能，2015（12）
论文作者:贾天宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/10
标签：建筑论文; 初期论文; 节能论文; 采光论文; 设计方案论文; 建筑节能论文; 软件论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;