現(xiàn)代綠色建筑節(jié)能設(shè)計的發(fā)展與應(yīng)用

□吳 峰

世界性的環(huán)境污染和能源危機(jī)使“可持續(xù)發(fā)展”理念成為全世界的共識，也使綠色建筑設(shè)計理念深入人心。當(dāng)前，我國建筑能耗占全國總能耗的1/4 左右，95%以上的建筑都是高能耗建筑。同時，隨著城市化進(jìn)程的加快，我國的資源環(huán)境問題日漸凸顯，建筑能耗也呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。為此，應(yīng)積極推廣綠色建筑節(jié)能設(shè)計，為人們提供高效、健康、舒適的活動場所和居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建筑和自然環(huán)境的和諧共生。

一、綠色建筑及綠色建筑節(jié)能設(shè)計的內(nèi)涵

綠色建筑又被稱為可持續(xù)發(fā)展建筑、節(jié)能環(huán)保建筑、生態(tài)建筑等，是指在建筑生命周期內(nèi)能盡可能地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水，減少環(huán)境污染，并可以為用戶提供健康、舒適生存空間的建筑物。綠色建筑最早是由建筑師保羅·索勒瑞于20世紀(jì)60年代提出的，他認(rèn)為建筑物應(yīng)當(dāng)能夠為人類提供健康、舒適、安全的工作和居住空間，并能夠高效利用資源、降低環(huán)境污染?？梢?，綠色建筑是能充分利用自然資源，對自然環(huán)境無害且不破壞自然生態(tài)平衡的建筑，是人、建筑、自然完美結(jié)合的建筑。

綠色節(jié)能建筑不僅具有綠色建筑的特征，還有著節(jié)約能源、節(jié)約資源的功能;不僅涉及能源消耗、污染排放、建筑材料、室內(nèi)環(huán)境等物理因素，還涉及建筑規(guī)劃、管理手段、經(jīng)濟(jì)效益等人文社會因素。綠色建筑節(jié)能設(shè)計是一種嶄新的設(shè)計理念，它強(qiáng)調(diào)使用本地材料，符合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，體現(xiàn)地域文化特色。隨著資源環(huán)境問題的日益突出，綠色建筑節(jié)能設(shè)計成了現(xiàn)代建筑設(shè)計的發(fā)展趨勢，被廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計的各個領(lǐng)域。2005年我國制定了《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，2006年出臺了《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378 －2006，這標(biāo)志著我國綠色節(jié)能建筑已走上了規(guī)范化道路。

二、綠色建筑節(jié)能設(shè)計的基本原則

綠色建筑節(jié)能設(shè)計是一項涉及節(jié)能、節(jié)水、減少污染排放等因素的系統(tǒng)工程，充分體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的特性。同時，綠色建筑節(jié)能設(shè)計也是降低建筑能耗、提高節(jié)能效益的基本前提，它體現(xiàn)于建筑設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在能量消耗量控制、單項建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱、建筑面積為基準(zhǔn)的能耗標(biāo)準(zhǔn)控制等方面。

(一)和諧原則。生態(tài)環(huán)境是綠色建筑設(shè)計的重要主題，也是人類生存和發(fā)展的重要前提。在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)充分考慮周圍的地理環(huán)境，收集當(dāng)?shù)氐臍夂?、環(huán)境、交通、資源、社會習(xí)俗等資料，充分利用場地的特殊性;不僅要保證建筑物安全、舒適、經(jīng)濟(jì)，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)建筑物和周邊生態(tài)環(huán)境的和諧共處。［1］

(二)節(jié)約原則。針對經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的資源短缺、資源浪費(fèi)等問題，我國提出了節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)財、保護(hù)環(huán)境(四節(jié)一環(huán)保)的可持續(xù)發(fā)展理念，建筑業(yè)是高消耗、高浪費(fèi)的行業(yè)，理應(yīng)將“四節(jié)一環(huán)?！钡睦砟顫B透到建筑設(shè)計之中。研究表明，節(jié)能設(shè)計可以提高建筑物的能源利用率，周密、有效的建筑技術(shù)可以節(jié)約2/3 的建筑能耗。因而，在綠色建筑設(shè)計中，應(yīng)堅持就地取材的原則，選用當(dāng)?shù)氐摹⑸鷳B(tài)化的建筑材料，提高建筑物的節(jié)能功效，用有限資源、較低能源消耗獲得最大經(jīng)濟(jì)和社會效益。

(三)舒適性原則。在現(xiàn)代社會中，人們對建筑物的舒適度有著較高要求，希望建筑物能夠與自然溝通，能給人一種舒適、溫馨、健康的自然環(huán)境。建筑物的舒適性主要體現(xiàn)于采光、通風(fēng)、濕度、溫度等方面，在綠色建筑設(shè)計中，應(yīng)多考慮建筑物的通風(fēng)、采光、濕度等，盡可能提高建筑物的室內(nèi)健康指數(shù)，滿足用戶的健康需求。

(四)高效環(huán)保原則。在當(dāng)代社會中，環(huán)境污染、資源浪費(fèi)成為重要的社會問題，也成為影響經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因而，在綠色節(jié)能建筑設(shè)計中，應(yīng)遵循高效環(huán)保的原則，通過中水回用、材料再生、鋼材回收等方式實(shí)現(xiàn)資源回收和再利用。此外，在投入端應(yīng)減少資源輸入，在住房消費(fèi)中減少資源消耗和環(huán)境污染，降低居住區(qū)的環(huán)境負(fù)荷，解決好通風(fēng)、換氣、日照、采光、污水處理等問題，減少生活垃圾排放。［2］

三、綠色建筑節(jié)能設(shè)計的方法策略

綠色節(jié)能建筑不僅要為用戶提供健康、安全、舒適的生存空間，還應(yīng)提高土地、材料、能源等資源的利用效率，盡可能減少建筑物對周圍環(huán)境的不良影響。針對中國人居資源稟賦、住房消費(fèi)狀況，應(yīng)當(dāng)從節(jié)能、環(huán)保、人與自然和諧的角度出發(fā)，選擇資源節(jié)約型的發(fā)展模式，大力推廣低消耗、低污染、少排放的綠色節(jié)能建筑設(shè)計。

(一)綠色建筑整體設(shè)計。建筑整體設(shè)計是綠色建筑設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要途徑。如果建筑地址選擇不當(dāng)或設(shè)計不合理，就會給建筑物后期運(yùn)行帶來無可挽回的損失。因而，應(yīng)從人、建筑物、自然和諧的角度出發(fā)，在策劃、選址、設(shè)計等環(huán)節(jié)都體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的要求。

1．選擇合理的建筑地址。當(dāng)前，我國人均耕地不斷減少，耕地與建筑用地之間產(chǎn)生了尖銳沖突，因而，應(yīng)從節(jié)約土地的角度出發(fā)規(guī)劃建筑用地，實(shí)現(xiàn)土地集約使用。在綠色建筑選址時，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐臍夂?、地勢、交通、能源供?yīng)、文化等因素，盡量利用自然資源和周邊環(huán)境，科學(xué)安排建筑物朝向，因為合理的建筑朝向能提高建筑物的采光度，創(chuàng)造自然、安全、高效的光環(huán)境。

2．合理進(jìn)行外部環(huán)境設(shè)計。建筑物周邊環(huán)境也會影響建筑能耗，如果在建筑物周邊布置植被、水面等，可以改善局部微氣候，避免產(chǎn)生熱島效應(yīng)。因而，應(yīng)科學(xué)設(shè)計配置建筑物周邊的喬木、灌木、花草等，提高建筑區(qū)的綠量率;營造人工濕地、透水地面、人工湖泊等，使雨水能夠回滲地下或回收利用;還應(yīng)通過人工與自然的結(jié)合，創(chuàng)造出人與自然和諧統(tǒng)一的生態(tài)環(huán)境。

3．科學(xué)進(jìn)行建筑整體設(shè)計。在綠色建筑設(shè)計時，要充分利用夏季主導(dǎo)風(fēng)向、避免冬季不利風(fēng)向，比如，廣西地區(qū)屬于夏熱冬暖，夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，在小區(qū)群體布局時可以將小體量的低層、獨(dú)立式住宅放于南邊，大體量的高層放到北邊，這樣可以阻擋冬季的西北風(fēng)，也可以滿足夏季通風(fēng)要求。此外，應(yīng)通過科學(xué)的建筑設(shè)計提高建筑物的通風(fēng)效果，降低室內(nèi)溫度，排除污濁空氣，帶走潮濕氣體，減少人們對空調(diào)系統(tǒng)的依賴，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、減少污染、預(yù)防疾病的目的。比如，在房間內(nèi)部或中庭頂部設(shè)置一定的開窗面積，這樣能實(shí)現(xiàn)自然采光的目的，又能利用室內(nèi)外風(fēng)壓、熱壓差形成有組織的自然通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)、調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的設(shè)計目的。

(二)綠色建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括墻壁、門窗、屋頂、遮陽設(shè)施等，具有保溫、隔熱、節(jié)能等作用，直接影響著建筑耗能、室內(nèi)空氣質(zhì)量、環(huán)境性能、室內(nèi)采光度、熱舒適環(huán)境等。研究表明，建筑物外墻耗能占建筑物耗能的40%左右，改善和維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能性能所用費(fèi)用占總投資的5%左右，節(jié)約能源可達(dá)30%左右。可見，綠色建筑設(shè)計中，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能的投資，完全可以從節(jié)約能源所獲收益中得以補(bǔ)償。［3］

對自然通風(fēng)的建筑來說，外圍護(hù)隔熱設(shè)計主要是為了控制表面溫度，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)有一定的衰減度和延遲時間，以免向室內(nèi)輻射過多熱量?？梢愿鶕?jù)建筑的功能、地理位置等選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱，利用材料的熱惰性加強(qiáng)墻體的蓄熱性，以增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室內(nèi)傳熱的延遲時間，將室內(nèi)表面最高溫度出現(xiàn)時間與建筑使用時間錯開。墻體是建筑外圍結(jié)構(gòu)的主體，普通建筑材料很難滿足隔熱保溫的要求，因而，在綠色建筑設(shè)計中，一是可以使用擠塑聚苯板、玻璃棉板、巖棉板、聚氨酯發(fā)泡等保溫材料，通過提高外墻結(jié)構(gòu)的隔熱性、保溫效果等改善室內(nèi)熱循環(huán);二是可以在墻體內(nèi)設(shè)置與室內(nèi)外相通的通風(fēng)間層，利用風(fēng)壓或熱壓帶走空氣層的部分熱量，減少傳輸?shù)绞覂?nèi)的熱量;三是可以在墻體外熱表面使用淺色的飾面材料，降低建筑物對熱量的吸收率。窗戶的傳熱系數(shù)比屋面、外墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)大，約有35%的住宅熱損是由門窗和室外的熱交換造成的，在門窗設(shè)計中使用真空玻璃、低輻射玻璃等可以有效降低門窗熱損耗。在屋頂設(shè)計時，可以用水泥聚苯板、浮石砂、水泥珍珠巖等材料，以減少屋頂對太陽熱輻射的吸收。

(三)充分利用可再生能源。在綠色建筑中，新能源使用有助于促進(jìn)環(huán)保、節(jié)約能源，對資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)具有重要意義。太陽能是指太陽光輻射產(chǎn)生的能量，也是綠色、無污染、可以長久使用的可再生能源。在綠色建筑設(shè)計中，可以通過太陽能熱板集熱、太陽能光伏發(fā)電、太陽能干燥系統(tǒng)等方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，也可以將太陽能材料代替屋頂覆蓋層，提高墻體的隔熱效果。建立科學(xué)的“水系統(tǒng)”是節(jié)約能源、減少污染的重要方式，綠色建筑中“水系統(tǒng)”是指在滿足建筑功能、水質(zhì)要求等條件下，對建筑用水、污水處理、雨水利用、排水等進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)水資源的污染控制、綜合利用、生態(tài)修復(fù)等。比如，可以合理設(shè)計雨水收集和利用，科學(xué)規(guī)劃地表水徑流，增加地表水的滲透量;多采用節(jié)水器具，綠色用水、洗車等非飲用水盡量使用中水或雨水，將生活中的優(yōu)質(zhì)排水進(jìn)行處理，并排放到小區(qū)的景觀湖中。［4］此外，可以根據(jù)建筑特點(diǎn)、功能、地理環(huán)境等設(shè)計出高能效的空調(diào)系統(tǒng)，如蓄能系統(tǒng)、區(qū)域供暖系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)等，運(yùn)用高效的能源管理與監(jiān)控系統(tǒng)控制室內(nèi)溫度、濕度、空氣質(zhì)量等，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、提高室內(nèi)舒適度的目的。比如，清華大學(xué)在2006年完成我國首座節(jié)能示范樓，該節(jié)能樓全部運(yùn)用水循環(huán)空調(diào)，比普通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%左右，樓內(nèi)均安裝了感應(yīng)裝置，人離開房間后裝置會自動關(guān)閉能源系統(tǒng)，停止冷氣或熱氣供應(yīng)，這樣比同等規(guī)模建筑節(jié)約能源70%左右。樓內(nèi)配有雨水處理系統(tǒng)，可以用這些水沖廁所或澆灌花草。［5］

(四)立體綠化和建筑設(shè)計相結(jié)合。城市立體綠化是改善城市生態(tài)環(huán)境，豐富城市綠化景觀的有效途徑。當(dāng)前，許多城市面臨著用地緊張、建筑覆蓋率高等問題，制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。因而，在綠色建筑設(shè)計中，應(yīng)發(fā)展立體綠化，可以將屋頂設(shè)計為空中花園形式，種植各種常綠草坪，這樣豐富城市園林的空間層次，能夠降低建筑物燥熱性，提高城市立體景觀效果，減少城市熱島效應(yīng)的發(fā)生。

四、結(jié)語

綠色建筑是既環(huán)保又節(jié)能的建筑，建設(shè)綠色建筑是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要途徑。當(dāng)前，我國的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題日漸突出，直接影響著經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。因而，應(yīng)發(fā)展綠色建筑，加強(qiáng)綠色建筑節(jié)能設(shè)計，實(shí)現(xiàn)人、建筑、自然的和諧共處。

［1］ 尹伯悅，賴明，謝飛鴻．綠色建筑與智能建筑在世界和我國的發(fā)展與應(yīng)用狀況［J］．建筑技術(shù)，2006，10

［2］ 林海燕．可持續(xù)建筑發(fā)展中的建筑節(jié)能［J］．建筑科學(xué)，2006，9

［3］ 劉志霞．論綠色建筑與節(jié)能設(shè)計相結(jié)合［J］．內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011，10

［4］ 林志．綠色建筑的環(huán)保節(jié)能設(shè)計［J］．建筑節(jié)能，2009，37

［5］ 曾琳．對綠色建筑設(shè)計發(fā)展趨勢的探討［J］．四川建材，2009，1