節(jié)能低碳建筑設(shè)計(jì)探討

蔡超　王曉波

（中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司　陜西　西安　710082）

節(jié)能低碳建筑設(shè)計(jì)探討

蔡超王曉波

（中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司陜西西安710082）

伴隨著我國眾多人口而產(chǎn)生的能源、環(huán)境問題，是當(dāng)今社會(huì)乃至全人類應(yīng)該嚴(yán)肅面對(duì)的狀況。本文從節(jié)能低碳建筑的概念和重要性出發(fā)，對(duì)節(jié)能低碳建筑的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，以供同行借鑒。

節(jié)能低碳；建筑設(shè)計(jì)；綠色材料

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步和能源資源的日益短缺，人們?cè)絹碓阶⒅貙?duì)環(huán)境的保護(hù)和資源的充分利用，各種環(huán)保節(jié)能的技術(shù)和材料被研制出來，且廣泛地用于人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活當(dāng)中。而建筑業(yè)對(duì)能源資源的需求量非常巨大，所需的建筑技術(shù)、設(shè)備、材料以及人工等也是其他一般行業(yè)所不及的。房屋的新建與利用的過程中巨大的資源和能源消耗制約社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，然而對(duì)建筑節(jié)能效果起到?jīng)Q定性作用的是建筑設(shè)計(jì)階段。據(jù)估計(jì)，建筑消耗中的大部分是可以通過有效、正確的建筑方法節(jié)省下來，假如設(shè)計(jì)師可以在建筑的設(shè)計(jì)階段就能預(yù)先考慮到建筑資源的節(jié)約，經(jīng)過各種有效的設(shè)計(jì)方案和措施，便可以很大程度的降低建筑整體使用能耗。所以，因地制宜的考慮地理氣候因素，做到最大化地利用自然資源，在建筑、能源、環(huán)境進(jìn)行有機(jī)地融合基礎(chǔ)上創(chuàng)造舒適健康的人居環(huán)境，建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的和諧共存。

1　低碳建筑概述

在購買建筑材料和設(shè)備以及項(xiàng)目的施工與投入使用這過程中，降低能源的消耗，減少二氧化碳的排放量，讓資源的利用率得到提高的一種建筑就是低碳建筑。資源與能源相結(jié)合的產(chǎn)物是建筑項(xiàng)目。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，50％的空氣廢氣是在建筑范圍產(chǎn)生的，建筑施工的過程中產(chǎn)生了40％的二氧化碳，一座建筑物的整體耗能大概占自然總能耗的30％左右。因而低碳建筑重要的發(fā)展方向是節(jié)能降耗，建筑設(shè)計(jì)人員要給予多一點(diǎn)的關(guān)注。

2　建筑節(jié)能低碳設(shè)計(jì)的必要性

2.1建筑節(jié)能低碳設(shè)計(jì)是時(shí)代發(fā)展的需要

隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，人們已不再一味追求粗放型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。節(jié)約資源，合理利用的意識(shí)越來越深入人心。在這種新形勢之下，建筑行業(yè)的節(jié)能低碳建筑設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，在滿足基本建筑要求的情況下，可以盡量的節(jié)約建筑資源，減輕對(duì)環(huán)境的破壞。與此同時(shí)，利用現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行科學(xué)管理，在保證建筑質(zhì)量的前提下，建立起真正的資源節(jié)約型社會(huì)。

2.2建筑新的美學(xué)便是節(jié)能低碳的建筑

通常的建筑用的是產(chǎn)品化的生產(chǎn)技術(shù)，現(xiàn)今建造的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，使得各地建筑風(fēng)貌千遍一律，然而節(jié)能建筑提倡的是體現(xiàn)地方的文化和本地的原資源，遵循地方的自然與地方氣候，風(fēng)格上的本土化，由此新的建筑美學(xué)便產(chǎn)生了。節(jié)能建筑可以最小程度的減少對(duì)大自然的索取，這種建筑，不僅可以讓人體驗(yàn)新的建筑藝術(shù)，同時(shí)還可以進(jìn)一步享受快樂、舒適的生活。

2.3我國的現(xiàn)實(shí)情況所決定

我國雖然地廣物博，但人口眾多，資源短缺已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問題，為了貫徹實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)能低碳建筑設(shè)計(jì)在我國的發(fā)展是必然的。我們需要在保證建筑工期和施工質(zhì)量的前提下，建立良好的運(yùn)營機(jī)制，將建筑中節(jié)約下來的能源應(yīng)用于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的其他方面，這樣既促進(jìn)我國社會(huì)主義建設(shè)發(fā)展，又不違背人和自然和諧相處的原則。

3　節(jié)能低碳建筑設(shè)計(jì)

在節(jié)能低碳的建筑設(shè)計(jì)中，低碳的設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)的構(gòu)造、設(shè)計(jì)、使用和廢棄等環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)都需要全面考慮低排放、低消耗以及低污染的一系列重要問題。以下幾個(gè)方面對(duì)節(jié)能低碳建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析：

3.1建筑形式上的節(jié)能低碳設(shè)計(jì)

屋面是與外界直接接觸，并且最貼近自然的建設(shè)部分，因此在建筑形式上，對(duì)于屋面的建筑都會(huì)充分利用自然條件的有利方面，形成低碳環(huán)保的新型屋面。最常見的屋面是蓄水和覆土種植屋面的保溫隔熱設(shè)計(jì)方法。它可以一定程度上緩解城市的“熱島效應(yīng)”，因?yàn)樗奈菝婢G化和墻體垂直綠化合并使用，這樣不但可以充分利用雨水、遮擋東西向的陽光以及美化建筑環(huán)境，而且蒸發(fā)的水蒸氣還可以凈化空氣，調(diào)節(jié)屋面和室內(nèi)的溫度。這兩種屋面在南方濕熱地區(qū)得到廣泛采用，效果甚佳。而對(duì)于建筑其他部位的設(shè)計(jì)，也都是為了滿足整體的節(jié)能要求而產(chǎn)生的，并且在設(shè)計(jì)的時(shí)候充分考慮周圍自然環(huán)境和自身的有利條件來進(jìn)行節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的，然而建筑設(shè)計(jì)涉及到的方面很多，內(nèi)容較為復(fù)雜，因此，對(duì)于節(jié)能低碳理念的運(yùn)用還需要研究人員進(jìn)一步的探索和研究。

3.2建筑外窗節(jié)能低碳設(shè)計(jì)分析

建筑外窗是室內(nèi)外空間變換的重要媒介，同時(shí)也是影響建筑能耗的關(guān)鍵因素之一。目前，外窗向呈現(xiàn)節(jié)能低碳化、智能化的方向發(fā)展，新型窗框、玻璃材料，優(yōu)化的腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，新型密封材料、五金配件等的不斷涌現(xiàn)為節(jié)能低碳窗的快速發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。

3.2.1對(duì)窗框材料的改進(jìn)

目前，大量單獨(dú)使用的外窗型材是鋁合金、塑料（PVC）兩種材料。鋁合金本身熱阻較小，但是采用熱橋阻斷技術(shù)可顯著提高其隔熱性能，加上鋁合金型材優(yōu)良的力學(xué)性能，使得鋁合金型材在目前節(jié)能低碳窗市場中占有一席之地。從保溫隔熱的角度看，型材斷面應(yīng)設(shè)計(jì)為多腔結(jié)構(gòu)，腔壁垂直于熱流方向分布，型材內(nèi)的多腔結(jié)構(gòu)對(duì)通過的熱流會(huì)起到多重阻隔作用，使得腔內(nèi)傳熱（對(duì)流、輻射和導(dǎo)熱）相應(yīng)被削弱，特別是輻射傳熱強(qiáng)度隨空腔數(shù)量增加而成倍減少。

3.2.2優(yōu)化窗墻的比例

合理布局窗墻的比例對(duì)門窗的節(jié)能低碳具有很大的幫助，雖然外窗面積要比墻的面積小，但是它流失的熱量卻是很大的。而具體的窗墻比應(yīng)該根據(jù)各地的情況來定，比如南方地區(qū)的窗戶應(yīng)該較大這樣在夏季時(shí)就能較好的通風(fēng)，在冬季時(shí)又可以獲得充足的陽光。而作者所在的西安市屬于寒冷B區(qū)，居住建筑窗墻比限值北面0.3，東西面0.35，南面0.5，為最合適的窗墻比。

3.2.3合理設(shè)置節(jié)能低碳窗的外形

門窗的類型將嚴(yán)重影響節(jié)能低碳的效果，固定窗和平開窗的節(jié)能低碳效果要好于推拉窗，因?yàn)榍皟烧叩拇吧群痛翱蛑g經(jīng)過橡膠密封后，幾乎不留下什么空隙，也就不會(huì)在玻璃之間形成對(duì)流，而推拉窗在來回的滑動(dòng)時(shí)上下都有較大的空隙，使得窗扇之間的對(duì)流非常明顯，冷熱空氣交織造成熱量流失，因此在設(shè)計(jì)節(jié)能低碳型門窗時(shí)應(yīng)當(dāng)首選平開窗或固定窗。

3.3低碳建筑材料的挑選

地球環(huán)境的變化以及龐大的能源耗損其中一部分原因是由于裝修、建筑等材料的生產(chǎn)、使用等環(huán)節(jié)造成的。如今城市的房屋建筑的結(jié)構(gòu)分析，大部分是用鋼筋水泥為首的結(jié)構(gòu)形式，水泥是能耗比較高的物質(zhì)，會(huì)給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，特別是在拆除建筑廢棄物時(shí)這些混凝土常常是非常難處理的。另一方面，材料的迥異使得使用狀況的不穩(wěn)定，容易造成材料使用不當(dāng)，這樣便留下許多的安全隱患。耗能低、功效高、維修與施工便捷、可以合理的對(duì)室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)是選取內(nèi)部裝修所需的材料要注意的方面。綠色建筑材料是指使用清潔生產(chǎn)技術(shù)，少用自然資源，使用大量可再生的固體廢料生產(chǎn)出來的無污染、無毒害，有一定使用周期，并可以回收利用的健康建筑材料。而低碳環(huán)保材料是指以減少溫室氣體排放為目的的，低能耗、低污染，注重綠色生態(tài)和材料回收利用的環(huán)保節(jié)能型材料，常見的有環(huán)保防水涂料、零甲醛生態(tài)板材等，所以，對(duì)于這些可再生的能源、低碳環(huán)保材料應(yīng)優(yōu)先選擇，并且在使用的過程中充分利用，發(fā)揮最大的材料優(yōu)勢和特性，將其有效的與建筑緊密結(jié)合，真正做到生態(tài)環(huán)保。

3.4區(qū)域的氣候與建設(shè)方式的統(tǒng)一

資源的有效節(jié)約，減少有害氣體的排放量和該地方區(qū)域氣候的濕度以及降雨量等多種因素有關(guān)，創(chuàng)造循環(huán)、可再生的環(huán)境系統(tǒng)與建筑形式的合理密不可分。窗戶的采光效果反映了氣候中兩大基本的要素是光與熱。在標(biāo)準(zhǔn)采光得以滿足的條件下適當(dāng)?shù)倪x用較小的窗墻和隔熱玻璃、鋁制窗框等材料在建筑施工的過程中能夠在一定程度上降低耗能和有害氣體的釋放量。而合理適度的選取遮陽散熱方式，不僅可以讓建筑表面對(duì)外界氣候資源的利用率得到提升，還能為建筑內(nèi)部空間給予通暢的氣候回流循環(huán)的環(huán)境。

4　結(jié)束語

節(jié)能低碳建筑是全人類進(jìn)步發(fā)展的必然趨勢，設(shè)計(jì)師們一定要不斷探索更新設(shè)計(jì)理念，開創(chuàng)新的技術(shù)，為人們提供節(jié)能低碳健康舒適宜居的生活環(huán)境。節(jié)能低碳的建筑建設(shè)計(jì)應(yīng)該對(duì)材料進(jìn)行合理的選擇和考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的舒適度以及與區(qū)域氣候的相結(jié)合；并提高建筑的性價(jià)比、經(jīng)濟(jì)效益各方面的因素以及提升建筑物完成使用后的適用性、提高建筑空間利用率。還有在進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，要注重建筑結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性及節(jié)能環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理可靠。

[1]高超.節(jié)能低碳理念下建筑設(shè)計(jì)方法與技術(shù)探析[J].科技致富向?qū)В?012（30）.

[2]唐京華.淺析節(jié)能低碳理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2011.

[3]李英春.關(guān)于住宅建筑節(jié)能低碳設(shè)計(jì)的分析[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2014（7）.

TU201.5

A

1673-0038（2015）17-0054-02

2015-4-10

蔡超（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。

王曉波（1984-），女，助理工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。