節(jié)能環(huán)保材料在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

趙 珺，吳 赟

（蘭州寰球工程有限公司，甘肅 蘭州 730060）

隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑行業(yè)獲得飛速發(fā)展，建筑行業(yè)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)和材料也不斷發(fā)展和成熟。當(dāng)然建筑行業(yè)技術(shù)和材料的發(fā)展和要求是與時(shí)俱進(jìn)的，必須符合當(dāng)前社會發(fā)展中節(jié)能和環(huán)保的要求。節(jié)能環(huán)保型環(huán)保材料已成為目前建筑市場的寵兒，并將是未來發(fā)展的目標(biāo)。本文就重點(diǎn)對建筑設(shè)計(jì)中不同環(huán)節(jié)節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，力求通過深入研究幫助增強(qiáng)設(shè)計(jì)效果，最大限度降低能耗、減少污染物排放。

1 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料的概念

建筑節(jié)能環(huán)保材料指的是在建筑中使用具有節(jié)能環(huán)保功效的材料來進(jìn)行建筑，避免或減少材料浪費(fèi)和環(huán)境污染的出現(xiàn)。最常見的例如：選擇含甲醛等有害物質(zhì)少的材料進(jìn)行建筑施工，減少后期造成的污染發(fā)生[1]。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)同時(shí)還包括不同工序的銜接過程等，在保證材料環(huán)保節(jié)能的同時(shí)，也要保證各部分的有機(jī)銜接和結(jié)合，保證建筑質(zhì)量。

2 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料的重要性

2.1 降低能耗、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

不論是哪個(gè)年代，能源都是非常重要的資源，是各個(gè)行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和動力，在社會建設(shè)發(fā)展中起到重要作用?？梢哉f能源在一定程度上起到支持國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和效果產(chǎn)生影響。而在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用環(huán)保節(jié)能材料，可以在建筑使用過程中降低能耗，起到節(jié)能的作用，因此在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料可以幫助促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.2 減少環(huán)境污染，提高生活品質(zhì)

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用環(huán)保節(jié)能材料，可以減少建筑材料的使用及一些不必要的工序，減少材料浪費(fèi)及亂扔等情況的發(fā)生，減少環(huán)境污染的機(jī)會。同時(shí)應(yīng)用環(huán)保型的材料，可以減少非環(huán)保材料造成的污染問題，總體而言可以起到減少環(huán)境污染的作用[2]。進(jìn)而可以提高居民生活環(huán)境的環(huán)境質(zhì)量，給人們提供舒適健康的工作、生活環(huán)境，滿足人們的生活需求。

3 節(jié)能環(huán)保材料建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1 建筑窗戶設(shè)計(jì)

窗戶是建筑中非常重要的環(huán)節(jié)，承載著連接室內(nèi)外空氣環(huán)境的作用，是接收太陽最強(qiáng)烈的位置，對建筑節(jié)能而言具有重要意義。因此必須將窗戶作為節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。需要通過設(shè)計(jì)和改良來提高玻璃對外面陽光的利用率，以便最大限度將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能和光能，減少后期電能消耗及外墻保溫材料使用。窗戶設(shè)計(jì)過程中，首先要做好玻璃材質(zhì)選擇，保證玻璃滿足玻璃堅(jiān)固的性能要求的同時(shí)，保證玻璃具有良好的吸光性能，而非遮擋[3]。其次，可以選用合適的復(fù)合材料與玻璃共同使用，提高玻璃的支撐力的同時(shí)，起到節(jié)約建筑材料的目的。

3.2 建筑墻體材料選擇

墻體是建筑中面積最大的部分，因此也是建筑墻體中節(jié)能材料設(shè)計(jì)應(yīng)用中不可忽視的部分，也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。建筑墻體材料選擇時(shí)不僅要考慮墻體材料的性能是否滿足節(jié)能環(huán)保的要求，還要考慮墻體的支撐問題、壽命問題等，考慮材料的總體質(zhì)量。一般而言，墻體材料的組成包括兩部分，即外墻和復(fù)合型保溫隔熱材料。實(shí)際外墻是二者混合使用構(gòu)成的。其中外墻的主要材料包括空心磚材料或混凝土材料等[4]。還有的建筑中會使用塑料泡沫材料進(jìn)行保溫。外墻設(shè)計(jì)中還有采用有機(jī)玻璃材料的，因?yàn)橛袡C(jī)玻璃不僅能夠隔熱，還能提高建筑對太陽能的吸收能力，甚至還可以將有機(jī)玻璃與太陽集熱板聯(lián)合使用，提高能源利用率的同時(shí)降低能量消耗。但是應(yīng)用有機(jī)玻璃作為外墻材料時(shí)，還需要考慮外墻的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性。

3.3 建筑屋頂設(shè)計(jì)

屋頂也就是建筑的頂端，尤其是對單層及高層、頂層而言，建筑屋頂也就是房頂，其承擔(dān)著接受光照的重任，對屋頂下室內(nèi)的溫度高低具有重要影響，因此必須對節(jié)能環(huán)保材料在屋頂中的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，增強(qiáng)屋頂?shù)墓?jié)能效果。屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)要考慮屋頂和造型和材質(zhì)選擇。首先，是屋頂造型選擇。研究表明較平頂而言，圓形屋頂或塔式屋頂可以減少同期動力對建筑屋頂?shù)挠绊懀瑫r(shí)可以規(guī)避雨雪水滲漏及冰雹沖擊，保證屋頂質(zhì)量。其次，要注意屋頂材質(zhì)選擇。我們所說的建筑設(shè)計(jì)、施工及投用后的能源問題主要是材料使用和后期用來進(jìn)行照明、保溫等作業(yè)的電耗及材料損耗問題[5]。為了提高太陽能等能源利用率，可以對屋頂保溫，也可以嘗試使用有機(jī)玻璃建造屋頂。

4 增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保材料應(yīng)用效果的措施

增強(qiáng)節(jié)能環(huán)保材料在建筑中應(yīng)用效果的方法主要可以體現(xiàn)在以下減少材料應(yīng)用及做好材料設(shè)計(jì)選擇兩個(gè)方面：

4.1 注意節(jié)能環(huán)保材料的質(zhì)量和材料選擇

節(jié)能環(huán)保材料的選定具有一定的原則，基本原則是“低成本、污染小”。因此，必須在建筑設(shè)計(jì)方案中體現(xiàn)具體的材料種類選擇。首先，在設(shè)備選擇方面。對功率相同的同類設(shè)備而言，選擇效果好的。對同等效果的設(shè)備而言，要選擇功率小的，同時(shí)對低功率達(dá)標(biāo)與高功率高效果的設(shè)備而言，選擇前者即可，避免造成浪費(fèi)[6]。總而言之，要保證設(shè)備的節(jié)能性；其次，對施工中所使用的材料而言，也必須考慮節(jié)能的問題。這個(gè)主要從原料使用及后期投入使用后的節(jié)能問題兩方面來考慮：①盡可能減少某一種材料的使用，很多時(shí)候可以采用廢物利用，達(dá)到節(jié)能的目的；②進(jìn)行材料選擇時(shí)，必須考慮材料應(yīng)用后的效果，綜合考慮材料投入與其最終應(yīng)用效果兩方面的因素，在保證后期能源節(jié)約的基礎(chǔ)上減少前期投入，做出最優(yōu)選擇。最后，重視節(jié)能環(huán)保材料質(zhì)量。應(yīng)該進(jìn)行節(jié)能環(huán)保材料質(zhì)量分析，了解材料有無污染物或污染物的占比多少等問題，同時(shí)還應(yīng)該保證節(jié)能環(huán)保材料的使用壽命，盡可能低保證材料壽命與建筑物壽命一致，避免中途材料損壞更換，出現(xiàn)二次施工及材料更換現(xiàn)象，造成材料消耗的同時(shí)增加工程施工投入成本、污染。還需注意施工過程中的施工技巧和步驟選擇，避免因?yàn)槊つ渴┕ぴO(shè)計(jì)問題而影響施工材料的性能，進(jìn)而造成材料損壞，縮短材料壽命。例如考慮材料承載負(fù)荷的能力，避免壓力過大縮短材料使用壽命。

4.2 通過優(yōu)化設(shè)計(jì)減少材料消耗

首先，合理優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，減少材料使用。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)是必須考慮環(huán)保建筑工程的功能要求及建筑工地周圍的光照、風(fēng)向等環(huán)境因素。進(jìn)而進(jìn)行建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計(jì)，通過充分利用周圍環(huán)境中的溫度、陽光、水源等自然資源，提升項(xiàng)目的節(jié)能性。這樣不僅可以提高建筑完工以后的能源利用率，提升建筑的總體節(jié)能性，還能有效減少建筑過程中一些不必要的設(shè)施設(shè)備等材料使用，達(dá)到節(jié)約資源的目的。具體的建筑設(shè)計(jì)包括通過選擇建筑朝向和地址來吸收光能、風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)這些能量到熱能、光能的轉(zhuǎn)化。如將建筑項(xiàng)目中的陽臺選在光照角度好的位置，優(yōu)先選用陽光直射的區(qū)域，以便達(dá)到減少人工光照設(shè)置的頻率，減少電能消耗。同時(shí)還可以增強(qiáng)冬季保暖效果，減少冬季空調(diào)使用。建筑設(shè)計(jì)時(shí)將房屋建筑朝向設(shè)計(jì)在順風(fēng)向上，增強(qiáng)建筑的季節(jié)性溫度變化調(diào)節(jié)能力，減少悶熱、潮濕等現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。其次，適當(dāng)進(jìn)行綠化配置。節(jié)能建筑建設(shè)過程中必須考慮綠化配置問題，建筑周圍設(shè)置綠植可以起到吸收熱能，幫助大地阻擋建筑地面吸收熱能的效果，起到一些改變建筑周圍環(huán)境氣候的目的。同時(shí)還應(yīng)該配置一些水池、噴泉等建筑，幫助建筑降溫，減少夏季空調(diào)、風(fēng)扇等設(shè)施設(shè)備的使用，起到節(jié)約電能的目的[7]。與此同時(shí)，不僅室外可以設(shè)計(jì)綠植和水池，室內(nèi)也可以擺放綠植等。最后，減少現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)。這里所說的減少現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，指的是對于一些需要到現(xiàn)場加工的原材料，可以采用選用材料半成品的方式來替代原材料使用，以便減少由原材料到半成品的施工過程，減少施工現(xiàn)場污染、降低建筑資源能耗。最常見的包括使用化學(xué)合成的PVC 門窗及鋁木門窗等半組裝式門窗來替代現(xiàn)場設(shè)計(jì)施工。實(shí)際施工設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)該提前根據(jù)需求制定材料選擇的環(huán)保和能耗標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)施工資源及需求來進(jìn)行種類選擇。例如：選用玻璃鋼門窗替代鋁木復(fù)合門窗，以避免后者后期的氧化問題出現(xiàn)，提高建筑建設(shè)質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，環(huán)保節(jié)能是目前和未來社會發(fā)展的原則之一。建筑行業(yè)也不例外。相關(guān)人員必須認(rèn)識到在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料的重要性，將材料選擇標(biāo)準(zhǔn)及原則等融入設(shè)計(jì)方案中，增強(qiáng)建筑的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)效果，進(jìn)而確保建筑的總體建筑效果。