生態(tài)建筑節(jié)能設(shè)計

邱　琳

摘 要：隨著全球能源問題的日益嚴(yán)峻和“可持續(xù)發(fā)展”理念的推廣，生態(tài)建筑節(jié)能設(shè)計越來越引起我國廣大建筑工作者的重視。怎樣既保證生態(tài)平衡又可獲得必需的物資和能源；既要擴(kuò)充生存空間，又要保證必要的生態(tài)環(huán)境，這是需要我們建筑工作者積極探討的問題。

關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑；節(jié)能設(shè)計

1 生態(tài)建筑的概念：

所謂生態(tài)建筑，是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境，運用生態(tài)學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)的基本原理和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段等，合理安排并組織建筑與其他相關(guān)因素之間的關(guān)系，使建筑和環(huán)境之間成為一個有機(jī)的結(jié)合體，同時具有良好的室內(nèi)氣候條件和較強(qiáng)的生物氣候調(diào)節(jié)能力，以滿足人們居住生活的環(huán)境舒適，使人、建筑與自然生態(tài)環(huán)境之間形成一個良性循環(huán)系統(tǒng)。生態(tài)建筑的基本原則就是運用生態(tài)學(xué)原理和方法，有節(jié)制地利用和改造自然。尋求最適合人類生存和發(fā)展的可持續(xù)支撐環(huán)境；把建筑環(huán)境作為一個有機(jī)的，具有結(jié)構(gòu)和功能的整體系統(tǒng)來維護(hù)。

保羅·索萊里在其生態(tài)建筑學(xué)中指出：任何建筑或都市設(shè)計如果強(qiáng)加破壞自然結(jié)構(gòu)都是不明智的，號召將富勒的“More with less”原則應(yīng)用到建筑中去，對有限的物資資源進(jìn)行最充分、最適宜的設(shè)計和利用；反對使用高耗能，提倡在建筑中充分利用可再生資源。

2 生態(tài)建筑設(shè)計原則

生態(tài)建筑歷經(jīng)數(shù)十年的實踐，逐漸形成了一些重要的設(shè)計 思想 、原則 、方法。從本質(zhì)上講，生態(tài)建筑設(shè)計是一種由生態(tài)倫理觀、生態(tài)美學(xué)觀共同駕馭的城市建筑發(fā)展觀。在實踐中的生態(tài)城市設(shè)計和建筑設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：

2.1 注意與自然環(huán)境的結(jié)合和協(xié)作，使人的行為與自然環(huán)境的發(fā)展取得同等地位，這是生態(tài)設(shè)計的最基本內(nèi)涵。它首先要求建筑師調(diào)整自己的心態(tài)，正確地認(rèn)識到建筑作品不僅僅是環(huán)境中的一分子，以一種謙遜的姿態(tài)處理與環(huán)境的關(guān)系，給予自然環(huán)境以更多的關(guān)心。

2.2 要把空氣、陽光、綠色引進(jìn)每套住宅內(nèi)。未來的住宅設(shè)計，將會創(chuàng)造一切硬件條件，讓人們盡享大自然的賜予。不僅套型設(shè)計著重調(diào)整各種功能與空間的關(guān)系，尺度和色彩也將更符合人的情感需求，而且將通過設(shè)計師的創(chuàng)新，改善居住的舒適程度，努力營造一個綠色環(huán)境。例如，通過增大窗口可容納更多的陽光、空氣和綠色景觀；采取增加保溫隔熱手段或防熱隔膜玻璃等措施，把不必要的熱量拒之室外；通過會“呼吸”的綠色建材，不斷改善和調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，讓居住更為舒適；通過及時更換室內(nèi)污濁空氣，保持室內(nèi)空氣清鮮，等等。

通過優(yōu)良的設(shè)計，在住宅中重新引進(jìn)自然通風(fēng)的概念，將在夏季取代或減少空調(diào)的作用。例如，采用明廳、明臥、明廚、明衛(wèi)的設(shè)計，可減少照明用電，利用太陽能并實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，使太陽能系統(tǒng)和房屋面構(gòu)造結(jié)合為一體，既實用、美觀，又可最大限度地利用能源。

2.3 生態(tài)建筑設(shè)計的另一項重要原則，就是如何有效地利用資源，即最大化利用了最小化排廢。這與“節(jié)制”和“節(jié)省”有本質(zhì)的區(qū)別。大自然賦于我們各種資源，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)有保證的情況下，利用各種資源為人服務(wù)，供人享用。在享用和接受服務(wù)時，一切浪費都是犯罪。但“節(jié)制”和“節(jié)省”同樣也不適宜。我們提倡的最大化、有效化，是要提倡重復(fù)使用，回收利用。對不可再生物質(zhì)要十分珍惜，并著重開發(fā)各種替代產(chǎn)品。例如，實施垃圾分類，對分類后垃圾按照有機(jī)、無機(jī)、有害、無害物質(zhì)分門別類回收，以達(dá)到最小排出量和最大化利用。又如，在小區(qū)中實施中水系統(tǒng)，循環(huán)重復(fù)使用再生水資源，收集和利用雨水改善氣象環(huán)境等。這些都是生態(tài)建筑設(shè)計中必重視的問題。

3 生態(tài)建筑的節(jié)能設(shè)計措施

3.1 內(nèi)保溫復(fù)合節(jié)能墻體組成及應(yīng)用

復(fù)合節(jié)能墻體通常由絕熱材料與傳統(tǒng)墻體材料或某些新型墻體材料復(fù)合而成。如果絕熱材料復(fù)合在建筑物外墻的內(nèi)側(cè)，則稱為內(nèi)保溫復(fù)合墻體。

墻體結(jié)構(gòu)層：系指混凝土現(xiàn)澆或預(yù)制品的外墻，內(nèi)澆外砌或磚混結(jié)構(gòu)的外磚墻。以及諸如承重多孔磚外墻等其他承重外墻。

空氣層：空氣在0℃時導(dǎo)熱系數(shù)為0 024VV／(m·k)。在25℃±5℃時為0 0256W/(m·k)，即使在200℃的情況下仍有00：384 W／(m·k)。由此可見，空氣也是一種優(yōu)良的保溫材料。因此，在建筑物中常用材料圍成的空氣隔離層，不但可以保溫隔熱。而且具有切斷液態(tài)水份的毛細(xì)滲透、防止保溫材料受潮的功能，因為一般外側(cè)墻有吸水能力，而其內(nèi)表面常因溫度低而出現(xiàn)的冷凝水?？杀唤Y(jié)構(gòu)材料吸入且不斷向室外轉(zhuǎn)移和散發(fā)。

保溫隔熱層：這是節(jié)能墻體的主要功能部分，常用絕熱材料可分為有機(jī)、無機(jī) 金屬等三大類。出于導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、蒸汽滲透率、燃燒性能等方面的考慮。此處選用擠塑型聚苯板(XPS)為保溫材料。

保護(hù)層：主要功能是防止保溫層受破壞，并阻止室內(nèi)水蒸汽侵入保溫層。出于防火、抗沖擊和環(huán)保等方面的考慮，宜選用A級無機(jī)防火板為保護(hù)層材料。

飾面層：由于A級無機(jī)防火板具有優(yōu)良的表面親和特性，所以各種飾面材料均可使用，選用的內(nèi)墻涂料和粘貼瓷磚都有良好的效果。

結(jié)合各地的氣候和地理環(huán)境，借鑒各方面成功和失敗的經(jīng)驗，在優(yōu)化組合的基礎(chǔ)上開發(fā)的墻體內(nèi)保溫板，具有保溫、隔熱、隔音、防潮 抗沖擊、抗震、呼吸等功能，已在工程中應(yīng)用。

3.2 材料的循環(huán)利用和再生

建筑是整個生態(tài)系統(tǒng)的一部分。如果我們想模仿生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)設(shè)計要求設(shè)計師容易重

新使用、回收以及最終能與生態(tài)系統(tǒng)再次整合的材料和組件。

中國木結(jié)構(gòu)的桿件，主要依靠榫卯連接，這種連接不但可減少地震、大風(fēng)等自然災(zāi)害對構(gòu)架的危害，且桿件可以拆卸并重新被使用，使建筑達(dá)到其使用期限后材料被重新使用的目的，這種“可拆卸的”設(shè)計理念，是生態(tài)建筑可持續(xù)設(shè)計的根本。

建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能直接關(guān)系到室內(nèi)環(huán)境的熱穩(wěn)定性和舒適性，對降低建筑能耗起著至關(guān)重要的作用。國內(nèi)目前通行的做法是在外維護(hù)結(jié)構(gòu)完成后再在上面附加保溫層，以改善熱工性能。這種方法雖然可以達(dá)到一定的效果，但各種高效保溫材料價格不菲，而且其生產(chǎn)加工過程也會大量消耗各種能源。因此，建筑節(jié)能不應(yīng)當(dāng)只著眼于建筑建成后在使用過程中的能耗，還應(yīng)當(dāng)從整體系統(tǒng)的觀念出發(fā)，關(guān)注建筑全壽命周期的能源消耗。從這個角度出發(fā)，建筑材料就不但要有出色的保溫隔熱性能，其加工生產(chǎn)過程也應(yīng)當(dāng)簡單易行，節(jié)省能源。位于美國加州霍普蘭德山谷中的太陽生活中心(Real Goods Solar Living Center，Hopland，California)創(chuàng)造性地利用稻草垛作為墻體材料。其具體做法是先將稻草加壓打捆，再把它們砌成墻體，然后在墻體上噴涂一種8～10 cm的土質(zhì)護(hù)面灰來代替水泥砂漿。完成后的墻體不但具有良好的保溫隔熱性能，而且兼有較強(qiáng)的防火性，并且無毒無害。

可見，創(chuàng)造性地采用新型建材往往可以變廢為寶，減少污染和能源浪費，從而達(dá)到一舉多得的效果。

3.3 充分利用太陽能資源

太陽能作為一種天然的潔凈能源，也是居住建筑設(shè)計上廣泛推廣的節(jié)能設(shè)計之一。從近年來的能源使用和發(fā)展情況來看，煤、電、油的供應(yīng)緊張已經(jīng)不容忽視，太陽能應(yīng)該由“補充能源”向“替代能源”發(fā)展。特別是太陽能熱水器經(jīng)過20年的發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)日臻成熟，越來越受到消費者的青睞。另外，從使用效果和居衛(wèi)的淋浴費用和投資回收周期來看， 太陽能熱水器也具有較大的成本優(yōu)勢。然而由于各方面原因，目前太陽能熱水器仍以一家一戶的零散安裝使用方法為主，存在破壞建筑結(jié)構(gòu)、熱水溫度不穩(wěn)定等因素。要解決這些問題就必須將太陽能利用裝置納入到建筑設(shè)計規(guī)范當(dāng)中，在設(shè)計時將太陽能熱水器設(shè)備納入到建筑設(shè)計之中預(yù)留太陽能設(shè)置位置，特別是在廚房衛(wèi)生間內(nèi)。如果太陽能熱水器能夠充分加以推廣應(yīng)用，就可以大大節(jié)省常規(guī)能源，也是建筑節(jié)能的發(fā)展方向。

總結(jié)：只要按照生態(tài)、節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把好節(jié)能設(shè)計關(guān)，監(jiān)督好施工節(jié)能用材關(guān)，就能有效提高生態(tài)建筑節(jié)能效率，降低建筑能源耗費，節(jié)約居家生活成本，為住戶打造真正的環(huán)保節(jié)能、舒適、健康、方便的生態(tài)建筑，為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。有效地節(jié)約土地和能源，是中國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。