建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計探討

郭旭陽 (浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計探討

郭旭陽 (浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

隨著人們的環(huán)保節(jié)能觀念越來越強(qiáng)，建筑的節(jié)能環(huán)保越來越為人們所重視。闡述了建筑設(shè)計和環(huán)保節(jié)能之間的關(guān)系，對建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計的方式進(jìn)行了分析，從建筑物的布局設(shè)計、體型朝向設(shè)計、墻體設(shè)計、窗戶設(shè)計、屋頂設(shè)計、采暖系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計等方面探討了建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計的具體舉措。

建筑；環(huán)保節(jié)能；設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的物質(zhì)水平提高，人們對建筑的節(jié)能設(shè)計方面具有的重要性引起了重視，這也符合我國現(xiàn)在提出的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，因此有必要對建筑的節(jié)能設(shè)計進(jìn)行深入的分析和探討。

1 建筑設(shè)計和環(huán)保節(jié)能之間的關(guān)系

現(xiàn)在的建筑很大程度上通過空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行環(huán)境的調(diào)節(jié)[1]，雖然居住環(huán)境的改善很大，但是耗費(fèi)了大量的能源，影響到人類的生存以及發(fā)展，這與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相悖。

伴隨建筑行業(yè)不斷的發(fā)展以及生活水平的提高，建筑在使用過程中能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重，在社會的能源消耗中占了很大的比例，并且建筑在施工過程中也對環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，如噪聲引起的污染、對水資源、空氣以及土壤造成的污染以及對建筑材料的大量消耗，對城市的資源消耗巨大。因此，建筑在給人們帶來舒適生活的同時，也在對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行破壞。

所以，建筑設(shè)計和環(huán)保節(jié)能是密切相關(guān)的，在建筑的施工過程中，要合理的利用自然資源，保持人與自然的和諧相處，維持自然資源的可持續(xù)發(fā)展。

2 建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計的原則

在建筑設(shè)計中要把節(jié)能和環(huán)保的思想進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，按照國家的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計要遵循以下的原則：

1)對自然資源利用的效率要提高。由于建筑在建造和使用過程中，消耗大量資源，所以要對現(xiàn)有資源進(jìn)行合理使用，對資源的使用率要提高，如水資源、土地資源、建筑材料以及能源等。

2)防止建筑物環(huán)境污染。建筑在施工過程中既會影響到環(huán)境，又會影響到人們的生活。因此，在建筑的施工過程中要防止對水和土壤造成污染；選擇可以重復(fù)使用的建筑材料，對建筑材料做到可以回收以及再次利用；在進(jìn)行建筑設(shè)計過程中要做到以人為本的設(shè)計理念，既要滿足人的生活需求，又要保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，對人類的未來居住環(huán)境進(jìn)行考慮。

3 建筑環(huán)保節(jié)能設(shè)計的具體措施

3.1建筑物的布局設(shè)計

1)選址 建筑物的選址應(yīng)該設(shè)置在朝陽以及避風(fēng)的位置，朝陽可以使建筑物對太陽能進(jìn)行充分的利用，避風(fēng)可以使建筑物減少熱的損失。

2)規(guī)模和區(qū)域密度 在進(jìn)行建筑物的布局設(shè)置時，要注意對城市的規(guī)模進(jìn)行控制。進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，在人口密度以及建筑密度非常高的功能區(qū)，應(yīng)該避免連片布置，控制好區(qū)域密度。

3)朝向 要盡可能的選用南北朝向的布置，對日光進(jìn)行充分利用，依據(jù)每個房間功能的不同，將建筑的輔助用房以及停留人員時間很短的房間設(shè)計在朝北的方向，樓梯和電梯設(shè)計為東西朝向。這種把房間進(jìn)行南北朝向設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是冬季可以得到更多的日照，使居住的環(huán)境更加舒適。

4)氣流 對氣流進(jìn)行合理的控制，降低建筑物的熱損失，更好的實現(xiàn)自然通風(fēng)。建筑物群不能設(shè)計為周邊布局模式。低層建筑安置在夏季主導(dǎo)風(fēng)向的迎風(fēng)面，多層建筑安置在中間部分，高層建筑安置在建筑群的最后面，并且要讓走廊兩側(cè)的門面對面，以便于夏季通風(fēng)。

3.2建筑物的體型、朝向以及間距設(shè)計

1)建筑物的體型 在進(jìn)行節(jié)能的設(shè)計中，建筑物的體型系數(shù)(建筑物外表面面積與建筑物體積之比)影響著建筑物的節(jié)能效果。建筑物要進(jìn)行保暖時，相同體積條件下，建筑物外表面積要盡量小，或相同外表面積條件下，建筑物體積要盡量大。對建筑物的體型系數(shù)應(yīng)控制在節(jié)能設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，建筑物的體型系數(shù)每增加1%，耗熱量就會增加2.5%，因此要控制建筑物的體型系數(shù)在0.30以下[2]。

合理改變建筑物的形狀是減小體型系數(shù)的一種方法。建筑物的形狀盡量設(shè)計為簡單的幾何圖形，減小外形的凹凸變化，在不對平面的功能布置產(chǎn)生影響以及在地形不受限制的條件下使用簡單常規(guī)的外型，是一種對建筑體型系數(shù)進(jìn)行減小的可行方式。將建筑物外形設(shè)計為圓形或是正方形是種較為理想的節(jié)能形式。夏季建筑物的受熱量非常大，因此建筑物的長寬比要合理設(shè)計。建筑物的進(jìn)深由8m增加為14m，建筑物的耗熱量就會降低11%～33%。此外，對建筑物的外墻的凸面以及架空樓板的設(shè)計要盡量減少，在外墻的洞口處不能設(shè)置沒有窗戶的凸窗，坡屋頂部要設(shè)置結(jié)構(gòu)平頂棚或者降低坡度，且要使用封閉式的樓梯間。當(dāng)建筑物的體型系數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)時，對保護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能進(jìn)行加強(qiáng)，且要控制建筑物采暖空調(diào)的能耗不能超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2)建筑物的間距 如果建筑物的間距比較大，日照時間很充分，建筑物的受到的日照質(zhì)量就會很好，有利于建筑物的節(jié)能。但目前城市用地非常的緊張，為節(jié)約土地，建筑物間距設(shè)計得非常小，因此要在設(shè)計中處理好這一問題：建筑物的布置要合理，從既要有良好的日照，又要有較小的間距兩方面考慮，采用最優(yōu)設(shè)計。

3.3建筑物墻體設(shè)計

墻體是建筑物維護(hù)建筑結(jié)構(gòu)中的主要部分，其主要功能有建筑物的承重、防水、防潮、隔熱以及保溫。建筑物承重結(jié)構(gòu)的布局影響著節(jié)能工程的造價，所以進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵是對建筑物的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計。我國傳統(tǒng)建筑中使用實心粘土磚作為墻體的材料，常常為了滿足保溫的要求增加墻體的砌筑厚度，這對材料以及土地資源造成了極大的浪費(fèi)，單一的墻體材料不能滿足保溫和隔熱的要求[3]，因此要推行使用空心磚墻以及復(fù)合墻體的技術(shù)，這是現(xiàn)代節(jié)能墻主流的模式。

1)復(fù)合墻體 用磚或者鋼筋混凝土作為承重墻，與絕熱的材料進(jìn)行復(fù)合，絕熱的材料包括巖棉材料、礦棉材料、玻璃棉材料、聚苯乙烯材料以及加氣的混凝土等。復(fù)合墻的制作有：①內(nèi)保溫。在外墻的內(nèi)側(cè)復(fù)合絕熱的材料，施工簡單，應(yīng)用廣泛。②外保溫。在承重墻的外側(cè)復(fù)合絕熱的材料，熱穩(wěn)定性非常好，避免了冷橋現(xiàn)象，居住環(huán)境非常舒適。外保溫墻能夠消除日曬雨淋以及冰凍的影響，中間保溫，外墻中間設(shè)置絕熱的材料，這樣可以起到保溫的作用。填充要非常的密實，避免出現(xiàn)內(nèi)部的空氣對流，內(nèi)外墻體之間的拉結(jié)要做好。

此外，一些單一材料的墻體也可以起到對能耗進(jìn)行減小的作用。如加氣的混凝土的外墻和傳統(tǒng)的粘土的磚墻進(jìn)行對比，前者導(dǎo)熱的系數(shù)是粘土磚砌體的29%，是一種保溫性能很好的墻體材料。

2)空心磚墻 空心磚以及空心的砌塊外墻既可以減少粘土的用量，使重量減輕，又具有很高的熱阻特性，使用工業(yè)的廢料所制作的更加具有環(huán)保的作用。在進(jìn)行節(jié)能的具體設(shè)計中，不管墻體的朝向位置如何，每面墻都使用相同的傳熱系數(shù)，因此要在每一面墻上添加相同厚度的保溫層，雖然這樣能耗可以降低，但從經(jīng)濟(jì)方面來看，因為建筑物各面受到太陽輻射量的差別非常大，主要是南面墻冬季獲得的熱非常多，西面的墻如果增加保溫的話不如對北面的墻進(jìn)行保溫獲得的經(jīng)濟(jì)效益更大，因此最好將保溫材料設(shè)置在北面以及東面墻上，這樣不僅減少了保溫措施的費(fèi)用，在構(gòu)造方面也很更加簡單[4]。外墻的保溫應(yīng)該根據(jù)墻體朝向的不同，使用不同深淺的顏色裝飾表面，這樣會獲得更好的節(jié)能效果。

3.4窗戶設(shè)計

建筑物中的窗戶是同時具有保溫作用、隔熱作用、隔音作用以及防火作用和觀察作用的維護(hù)結(jié)構(gòu)。窗戶是薄壁輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于建筑耗熱的主要部分。一般普通的單層玻璃占到建筑物在冬季保溫以及夏季的降溫中能耗的50%以上，因此要對窗戶的絕熱效能進(jìn)行改善。在不同的朝向，控制不同的窗墻面積比，避免在東西方向設(shè)置大窗戶，同時在夏季要對窗戶的遮陽性能進(jìn)行提高。依據(jù)空調(diào)設(shè)備的價格以及制冷采暖的費(fèi)用選擇合適的玻璃品種，從玻璃對太陽的阻隔特性和導(dǎo)熱特性進(jìn)行節(jié)能效果比較來看，選擇可以吸熱的玻璃、熱反射的玻璃和低輻射的玻璃來降溫，以及用中空的玻璃等提高建筑的氣密性[6]。另外，窗戶上貼上透明的聚酯膜，也具有節(jié)能的效果。

此外，這些年出現(xiàn)了很多具有節(jié)能效果的門窗，其保溫特性及氣密性都很好。值得注意的是，在保證空氣質(zhì)量達(dá)到基本衛(wèi)生要求后，要對窗戶的氣密性進(jìn)行加強(qiáng)，以減少空氣滲透的耗熱量[7]。

3.5屋頂設(shè)計

除了對建筑外墻以及外窗進(jìn)行保溫設(shè)計外，也要特別注意屋面的保溫和隔熱問題。屋面的節(jié)能方面的措施主要有以下2點(diǎn)：①屋面的保溫層不能使用密度非常大以及導(dǎo)熱系數(shù)很高的保溫的材料，避免屋面的重量以及厚度過大；②屋面的保溫層還不能選擇吸水率特別大的保溫的材料，防止屋面進(jìn)行濕的作業(yè)時出現(xiàn)保溫層大量吸水而降低保溫的效果[8]。如果還是選用了吸水率很高的保溫材料，在屋面上應(yīng)該設(shè)置排氣孔，對保溫層內(nèi)不容易排出的水分進(jìn)行排除。目前許多建筑在屋面的保溫措施中，使用了巖棉板的保溫層，替代了瀝青的珍珠巖和水泥的珍珠巖，克服傳統(tǒng)屋面保溫的一些缺點(diǎn)[9]。

3.6建筑的采暖系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)方面

建筑的采暖以及空調(diào)的節(jié)能設(shè)計要與建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計同步進(jìn)行。人們的居住的要求一般是可以晝夜連續(xù)使用，所以室溫以及空氣的質(zhì)量要滿足很高的要求，因此對建筑物節(jié)能的重點(diǎn)工作就是對采暖系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能以及減少用來降溫的能耗。在設(shè)計之前，要進(jìn)行合理的規(guī)劃以及選擇合適的采暖設(shè)備，對采暖的供熱系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，對其運(yùn)行進(jìn)行管理，使鍋爐的運(yùn)行效率得到提高；對管道的保溫進(jìn)行加強(qiáng)，提高室外的管道的輸送效率。并且為了提高采暖系統(tǒng)的發(fā)熱效率，要提倡集中供熱的方式，最大程度上節(jié)省燃料的消耗。

為了盡最大可能的對制冷設(shè)備的能耗進(jìn)行降低，最佳的方式就是不使用制冷而是用通風(fēng)的方式來對室內(nèi)的溫度進(jìn)行降低。如可以對室內(nèi)產(chǎn)生的熱進(jìn)行抑制，對室內(nèi)的熱吸收進(jìn)行促進(jìn)，避免熱量進(jìn)入室內(nèi)；對熱量進(jìn)行引導(dǎo)，使熱量向室外進(jìn)行散發(fā)[11]。如果使用降溫設(shè)備，要使用高效、節(jié)能的空調(diào)設(shè)備，并進(jìn)行合理的運(yùn)行，使空調(diào)設(shè)備在運(yùn)行過程中有很高的效率。

4 結(jié) 語

隨著人們的環(huán)保節(jié)能的觀念不斷的增強(qiáng)，必須對建筑的節(jié)能設(shè)計進(jìn)行相關(guān)的研究和分析，降低建筑的能源消耗水平，對家居的生活成本進(jìn)行控制，充分發(fā)揮建筑的功能，提供給人們一個健康而舒適的生活的環(huán)境，提高建筑節(jié)能的效率，使我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略[12]。

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[12] 許嘉龍. 淺談建筑節(jié)能的幾種途徑[J]. 遼寧建材, 2009(7)：251-252.

2012-12-25

郭旭陽(1993-)，男，現(xiàn)主要從事建筑設(shè)計方面的學(xué)習(xí)。

TU201.5

A

1673-1409(2013)07-0083-03

[編輯] 洪云飛