摘要：设计初期的建筑方案决策对于建筑能耗和物理环境性能有重要影响.原因是随着设计进程的推进，建筑与节能和物理环境相关的性能可优化余地越来越小，获得相同收益所投入的成本则越来越高.本研究针对办公建筑提出了面向方案设计初期的节能优化方法，建立并完善设计初期建筑能耗快速预测模型，发展了针对多种建筑体型空间平面造型参数的目标寻优算法，并在建筑空间平面模型适用类型、天然采光、热体形系数、日照阴影等方面进行了拓展.在此基础上，提出了设计初期建筑节能优化的正向计算和反向优化流程.通过案例，分析了如何以整体能耗为目标进行建筑体型、空间方案实现反向设计优化并进行了参数敏感性分析.最后以热体形系数为例，介绍对单一被动式性能目标进行优化分析的方法。
关键词：设计初期；建筑工程；节能优化方法
引言
建筑能源消耗性能情况具有重要影响，不仅会对建筑的整体质量造成影响，还会影响到建筑的受欢迎程度以及使用性能。而建筑的节能潜力则很大程度上取决于设计阶段的施工方案，设计阶段是工程建设中很重要的一个阶段，所以，面向设计初期中的各种工作，深入规划建筑物一些部分设计方案中的节能性，可以为之后的设计工作以及施工奠定基础，推动行业的发展，这和我国发展低碳经济也相适应。
一、分析设计初期建筑节能优化方法的重要意义
在建筑工程设计初期，通过运用合理的节能优化方法，能够有效减少建筑施工资源的浪费，提升建筑工程的节能效果。根据相关研究表明，建筑工程设计初期能够决定建筑施工节能效果，如果建筑工程设计方案不科学，在一定程度上降低建筑节能效果。在建筑工程数量不断增多的今天，绿色建筑工程已经逐渐走进人们的视野，为了推动绿色建筑工程更好的发展，制定设计初期的节能优化方案特别重要。对于建筑工程节能优化设计人员来说，为了保证建筑节能效果，在其实际工作中，可以从以下两个方面入手：第一，结合建筑工程工程各项施工能源的利用情况，进行合理的施工设计，并不断完善原有的节能优化方案。第二，根据该地区的环境特点，进行合理的节能设计，不断减小建筑工程施工对周围环境的影响，进一步提升建筑施工节能效果。
二、建筑工程设计初期的主要特点
（一）设计内容变动较大
由于建筑工程设计初期中的节能设计方案涉及的内容比较广，节能设计人员可以结合施工现场的实际情况，合理改进原有的节能设计方案，不断提升建筑初期节能设计方案的合理性。另外，建筑工程节能设计初期会遇到很多问题，为了保证节能设计问题得到更加合理的解决，节能设计人员可以运用先进的设计软件，有效提升建筑节能设计方案的科学性与合理性，保证建筑节能设计方案得到有效实施。
（二）完善设计方案
为了保证建筑工程设计初期的设计方案得到更好的完善，工程中的节能设计人员要结合建筑工程的整体施工方案，分步骤进行完善，并合理确定建筑工程设计初期中的各项设计元素，如基本色彩与结构构造等。对于建筑工程设计初期中的设计人员来说，要详细了解工程的总体施工设计方案，并结合该地区的地形地貌特点，不断完善节能设计方案，从而保证建筑工程设计初期中的各项节能问题有效解决。
三、设计初期阶段的建筑节能优化方法
（一）建立能耗模型
建筑能耗模型主要分为两部分，一部分是照明能耗，另一部分就是空调供暖能耗。在对空调供暖能耗进行计算的过程中，可以基于围护结构为基础，对空调系统的运行效率进行分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建立完能耗模型之后，要实现节能优化，就需要做到两点：①优化算法。在对建筑总能耗进行计算时，利用自动反向寻优遗传算法获得在能耗最低条件下的建筑相关参数信息，包括空调系统、建筑几何、照明系统、热工性能等，进而优化设计方案。②算法拓展。在设计建筑节能的过程中需要考虑多方面的要素，如，平面、空间以及体型等，需要满足相关的特性，如，热力交换、采光以及通风等。比如，在自然采光上，就可以通过Redixncc软件，可以得到建筑内的照度、采光系数指标，提升计算的效率以及准确性。基于计算结果的基础上绘制出设计草图，可以有效的防止出现重复建模和输出的问题，进而促进设计效率的提升，应用该软件和遗传优化算法结合起来，将采光最优当做目标就可以明确最佳设计方案。
（二）明确设计流程
要想提升设计的科学性以及合理性，就需要先清楚设计的流程：①草图设计，设计师需要设计出草图，在这一过程中不用模拟软件，只靠设计师，因此，对设计师的专业水平提出了较高的要求，要求设计师还具备丰富的设计经验；②总体平面设计。在这一环节中需要立足于建筑环境以及造型，进行日照、环境的模拟，结合结果对设计进行优化和完善。比如，在模拟环境时，可以获得风压系数以及采光条件，进而针对这些结果对平面设计中不足的地方进行调整和优化，提升通风以及采光的效果。除此之外，模拟结果还可以提供多项数据，这也为制定节能方案提供了保障；③单体方案设计，在这一环节的设计效果会直接影响到建筑的总体性能。通常在这一环节需要模拟分析单体设计方案，要评价方案的经济性以及可行性，防止方案中存在耗费能源的问题。比如，在围护结构方面，利用热能模拟进行分析能够得到不同参数，进而选择出最优的节能方案，减少能源的损耗情况。在模拟通风时，需要查看设计是不是符合通风的相关要求，还需要提供开口的口径数据，进而减少修改的现象，促进设计效率的提升；④要对单体设计方案进行完善，这主要通过模拟数据信息对建筑的负荷情况进行预测，评价各个单体模型，检查是不是都满足整体节能方面的标准要求，要是其中一个单体模型节能不符合标准，就需要马上调整，指导符合标准。
（三）合理运用模拟软件
通过合理运用模拟软件，能够帮助节能设计人员进一步了解工程结构特点，使建筑工程设计初期的节能方案得到优化。例如，在设计建筑围护结构的过程中，模拟软件能够帮助节能设计人员更好的分析建筑结构造型，并结合该地区的照明特点，选择合理的设计参数，使设计初期的节能设计方案更加科学。另外，在构建建筑采光模型的过程当中，节能设计人员可以运用模拟软件详细了解建筑室内的采光情况，并制定更加科学的节能方案，不断提升建筑节能采光方案的实施率。对于建筑节能设计人员来说，在实际设计的过程中，要结合方案的实施情况，合理确定建筑窗户数量，不断减少建筑施工能源的损耗。在设计通风节能方案的过程当中，节能设计人员可以利用通风软件构建合理的建筑模型，并结合能源的利用情况，准确确定建筑通风位置，有效减少节能设计方案的修改次数。
结语
综上所述，当前建筑行业不断发展，建筑的类型以及数量都在快速的发展，人们对于建筑设计也提出了更高的要求，在能源危机的情况下，建筑行业也开始注重节约能源。设计阶段是工程建设中的一个重要环节，其设计水平会直接影响到建筑物的质量、能耗情况等，这就需要采取有效的建筑节能优化方法，提升设计的科学性。
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论文作者:李衍昌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/9
标签：节能论文; 建筑论文; 初期论文; 设计方案论文; 建筑节能论文; 采光论文; 建筑工程论文; 《基层建设》2019年第27期论文;