綠色建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能技術(shù)研究

陳泳麟

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們環(huán)境保護(hù)的意識(shí)不斷增強(qiáng)，綠色建筑也逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。綠色建筑是以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)和以節(jié)約資源為前提，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)行合理地保護(hù)和利用的建筑。由于綠色建筑是利用環(huán)境友好材料建造的，因此材料在建造過程中對(duì)自然生態(tài)造成的影響相對(duì)傳統(tǒng)建筑材料微弱。另外綠色建筑的設(shè)計(jì)需要遵循可持續(xù)發(fā)展原則，提高對(duì)資源的利用程度。在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，人們對(duì)節(jié)能環(huán)保和綠色生活方式的需求越來越高。為了滿足人們對(duì)節(jié)能環(huán)保居住環(huán)境和生活質(zhì)量的要求，我國(guó)逐漸開始采用新型節(jié)能技術(shù)來構(gòu)建綠色可持續(xù)發(fā)展模式，這就要求建筑設(shè)計(jì)在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)必須采用多種新型綠色材料、充分利用水資源以及各種節(jié)能設(shè)備，采用“節(jié)能+生態(tài)”的組合模式，利用最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)理念分析

綠色建筑通常指的是在建筑物的有效使用期限內(nèi)，盡可能提高對(duì)自然可持續(xù)能源和環(huán)境友好型建材的使用程度，以達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，減少對(duì)環(huán)境的污染，從而為人們提供更加舒適的生活空間。但是從生態(tài)方面的角度來看，建筑工程由于本身規(guī)模較大，對(duì)資源的消耗較多，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響程度較高。

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中，為了減少建筑物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，需采取更加合理的建筑設(shè)計(jì)理念來進(jìn)行保證，從而保證人與自然能夠和諧相處，充分貫徹好可持續(xù)的發(fā)展理念，成為未來建筑與設(shè)計(jì)的主導(dǎo)理念。

在建筑設(shè)計(jì)的過程中充分引入綠色建筑設(shè)計(jì)理念，將建筑物和周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)行反復(fù)有效的設(shè)計(jì)，并且在設(shè)計(jì)的過程中，除了要綜合考慮建筑物與環(huán)境之間的關(guān)系，還要分析好建筑物與其他系統(tǒng)之間組成的關(guān)系，從而降低對(duì)能源的損耗。

2 綠色建筑設(shè)計(jì)貫徹原則分析

2.1 節(jié)能設(shè)計(jì)原則

在開展綠色建筑設(shè)計(jì)的過程中，最為重要的就是充分貫徹節(jié)能設(shè)計(jì)原則，在進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備工作的過程中，要提前掌握綠色建筑物設(shè)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采用各種有效的技術(shù)手段，充分達(dá)到節(jié)約能源的目的性。另外在開展設(shè)計(jì)的過程中，要提前準(zhǔn)備好各種材料設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)各種可再生能源的利用，其中包括光能源、風(fēng)能源等等。同時(shí)在保證建筑物質(zhì)量的同時(shí)，盡量滿足建筑物的一切功能，減少對(duì)空調(diào)以及其他采暖供熱設(shè)備的使用，減少對(duì)空氣的污染。最后在開展綠色建設(shè)設(shè)計(jì)的過程中，要特別重視對(duì)新技術(shù)以及新材料的使用，最終達(dá)到節(jié)約能源的效果。

2.2 對(duì)建筑過程實(shí)施全面監(jiān)控

建筑工程由于本身涉及范圍較廣，在進(jìn)行建設(shè)的過程中非常復(fù)雜，因此要想保證建筑物的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，實(shí)施全面的監(jiān)控措施是非常重要的，而要想使建筑物更加符合綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的原則，就需要充分關(guān)注建筑物建造的整個(gè)過程，之后再實(shí)施全程監(jiān)控。除了保證建筑物的建造質(zhì)量外，對(duì)于建筑材料的選擇也要實(shí)施全面監(jiān)控，在保證質(zhì)量的同時(shí)價(jià)格方面以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面也要有所保障，滿足綠色建筑物建造的規(guī)范要求。

2.3 對(duì)各種資源的綜合利用

在開展綠色建筑設(shè)計(jì)的過程中，需要通過綠色建筑材料的選擇和適當(dāng)?shù)墓?jié)能技術(shù)進(jìn)行整合，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的優(yōu)化配置，一方面是降低對(duì)資源的鋪張浪費(fèi)，另一方面還可以有效提高對(duì)資源的綜合利用，提高建筑物的使用壽命，通過對(duì)各種能源的循環(huán)利用，減少能源的浪費(fèi)。

3 節(jié)能技術(shù)內(nèi)容分析

3.1 空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)

建筑物中的空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)機(jī)組和室內(nèi)冷凝器組成。在該系統(tǒng)中機(jī)組主要采用空氣調(diào)節(jié)和制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)制冷，空調(diào)機(jī)組主要由制冷機(jī)組和風(fēng)機(jī)組成。在進(jìn)行空調(diào)設(shè)備選型時(shí)，需要根據(jù)房間內(nèi)人員流動(dòng)和空氣流動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮。室內(nèi)冷凝器可以采用風(fēng)冷熱泵，這種方式主要是利用冷凝水對(duì)空氣進(jìn)行降溫。此外可以通過安裝在室外的水蒸發(fā)器來增加室內(nèi)的空調(diào)效果。與其他形式的制冷形式相比，這種制冷方式能夠減少室內(nèi)二氧化碳的排放、減少噪音的產(chǎn)生、提高室內(nèi)溫度、減少室內(nèi)空氣污染。而且這種空調(diào)設(shè)備具有一定的清潔效果，并且能夠通過冷熱泵直接向室內(nèi)送風(fēng)或者回風(fēng)的方式來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度和濕度的控制，在保證向人們提供舒適生活空間的同時(shí)，充分體現(xiàn)出節(jié)能的效果[1]。除了風(fēng)冷熱泵以外，在中國(guó)南方地區(qū)，空氣源熱泵也逐漸成為綠色建筑設(shè)計(jì)的主流產(chǎn)品，相較于其他形式的熱泵，空氣源熱泵不會(huì)造成水體污染也不會(huì)造成土壤污染，直接利用空氣中的熱量達(dá)到加熱的目的。直接利用空氣源熱泵加熱熱水，能有效減少傳統(tǒng)能源的消耗。

3.2 建筑物朝向設(shè)計(jì)

建筑物朝向設(shè)計(jì)在節(jié)能技術(shù)起到了非常關(guān)鍵的作用，不但能夠繼續(xù)降低對(duì)能源的消耗，還可以提高建筑物的合理性設(shè)計(jì)。在一般情況下，不同建筑面積的建筑物在南北朝向與東西朝向之間的能源消耗比之間有著較大的差異。當(dāng)建筑物的高度超過一百米時(shí)，陽光照射量會(huì)隨著時(shí)間而遞減，并且不同月份的陽光照射量也是有著明顯的差別。

如果要想使建筑物在夏季以及冬季陽光照射量更加充足，需要調(diào)整好建筑物的長(zhǎng)度以及寬度之間的比例關(guān)系，盡可能調(diào)整到4:1 的關(guān)系，之后再設(shè)計(jì)成東西朝向比的結(jié)構(gòu)，因此東西朝向的設(shè)計(jì)形式無論是在效果以及能源使用上都更加突出。但是在現(xiàn)實(shí)中，受限于地理位置工程師往往無法完全把握建筑的朝向，東西向的節(jié)能問題便成為了一個(gè)對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)師重大的挑戰(zhàn)。最后再進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，盡量控制好建筑物中的房屋面積，避免房屋面積大小相等，使后續(xù)各種系統(tǒng)設(shè)備能夠安裝順利。另外需要注意的是在安裝空調(diào)系統(tǒng)以及采暖系統(tǒng)的過程中，盡量選擇面積相對(duì)較少的房間進(jìn)行安裝，這是因?yàn)榉课菝娣e越低，那么房間的冷負(fù)荷也就越低，所造成的能源消耗也就更低[2]。

3.3 墻體設(shè)計(jì)

在墻體節(jié)能設(shè)計(jì)中，大致分為兩種不同的類型結(jié)構(gòu)，一種是單一墻體中的節(jié)能設(shè)計(jì)，另一種是復(fù)合形態(tài)下的墻體節(jié)能設(shè)計(jì)。雖然兩者的節(jié)能形態(tài)有著較大的差別，但是對(duì)于節(jié)能材料的使用卻非常重視，因此在開展墻體設(shè)計(jì)之前需要把控好對(duì)節(jié)能材料的制作，使墻體節(jié)能設(shè)計(jì)效果更加突出，具體節(jié)能材料制作流程如圖1 所示。

圖1 建筑墻體節(jié)能材料制作流程

從圖1 中可以看出，節(jié)能材料制作離不開各種機(jī)械設(shè)備的使用，需要不斷改善材料結(jié)構(gòu)的熱工性能，使節(jié)能材料能夠充分發(fā)揮其效果?；蛘咭部梢栽诮ㄖ镏黧w結(jié)構(gòu)之外添加一層玻化微珠保溫砂漿，一方面是為了減少建筑外墻的傳熱系數(shù)，控制好建筑物內(nèi)的溫度。另一方面可以繼續(xù)優(yōu)化建筑墻體的熱工性能，提升室內(nèi)的舒適程度。根據(jù)材料的使用不同以及主體結(jié)構(gòu)位置上的不同，墻體節(jié)能技術(shù)又可以分為多種不同的技術(shù)類型，包括內(nèi)保溫技術(shù)、外保溫技術(shù)以及夾心保溫技術(shù)等等。結(jié)合目前建筑墻體節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果來看，該技術(shù)不僅在能源消耗上更低，而且在施工更加便捷，可有效利用導(dǎo)熱系數(shù)較低的加氣混凝土砌塊作為材料，減少墻體的導(dǎo)熱系數(shù)，使能源消耗總量不斷減少[3]。

3.4 建筑門窗設(shè)計(jì)

隨著建筑工程的不斷發(fā)展，近年來由于采光方面的需要，很多建筑物對(duì)于門窗的設(shè)計(jì)面積不斷增大，尤其是在一些現(xiàn)代建筑物當(dāng)中，整個(gè)墻體設(shè)計(jì)都是由幕墻系統(tǒng)打造，門窗設(shè)計(jì)占據(jù)了絕大部分的面積，如果缺乏對(duì)門窗設(shè)計(jì)的重視，就會(huì)使門窗設(shè)計(jì)比例逐漸失衡，門窗設(shè)計(jì)比例過大的話，夏季陽光照射量會(huì)非常充足，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致夏季室內(nèi)溫度較高，反之同樣如此。尤其在中國(guó)南方地區(qū)，東西向的太陽熱量巨大。如此一來會(huì)加重對(duì)空調(diào)系統(tǒng)以及采暖系統(tǒng)的使用，這些系統(tǒng)設(shè)備在能源消耗上會(huì)非常突出，不符合如今可持續(xù)發(fā)展的建筑設(shè)計(jì)理念。因此在進(jìn)行門窗設(shè)計(jì)的過程中需要綜合考慮好采光量以及能源消耗量，在南北朝向上門窗設(shè)計(jì)比例不宜超過35%，而在東西朝向上門窗設(shè)計(jì)比例不宜超過25%，具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 建筑門窗設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

一般來講，在設(shè)計(jì)門窗結(jié)構(gòu)的過程中盡量減少傳熱量，控制好太陽光的照射量，使室內(nèi)中的氣體流動(dòng)保持好平衡性，減少對(duì)能源的消耗。另外在對(duì)門窗進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了增強(qiáng)門窗的氣密性，可以使用一些質(zhì)量較高的密封材料，盡量減少居室內(nèi)外的氣體流動(dòng)，防止室內(nèi)熱量較高造成能源消耗較大。于此同時(shí)中空玻璃的使用、隔熱涂層的革新和隔熱型材窗框的應(yīng)用，使得玻璃也能有效阻擋太陽熱量對(duì)室內(nèi)的影響。例如廣東省受氣候環(huán)境的影響，太陽光的輻射量較大，使得室內(nèi)溫度較高。當(dāng)?shù)亟ㄖ餅榱吮３趾檬覂?nèi)的通風(fēng)程度會(huì)選擇一些遮陽設(shè)備或者遮陽系數(shù)較大鑲嵌材料進(jìn)行使用，為了進(jìn)一步增強(qiáng)建筑物門窗的隔熱性能，將大部分熱量隔絕在室外，從而調(diào)控好室內(nèi)的溫度，盡量為人們提供更加舒適的環(huán)境[4]。

3.5 建筑屋頂設(shè)計(jì)

建筑物屋頂離太陽光距離較近，受到太陽光的輻射強(qiáng)度較大，影響了建筑物內(nèi)的環(huán)境。為了調(diào)控好室內(nèi)的溫度，減少對(duì)能源的消耗程度，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中，可以提前在屋頂設(shè)置一層隔熱板減少熱量的傳遞。在廣東省比較常用的是XPS 擠塑聚苯板，除了優(yōu)質(zhì)的隔熱性能，在防潮和抗腐蝕方面也有優(yōu)秀的表現(xiàn)。如果建筑物屋頂空間面積較大，可以在屋頂進(jìn)行其他方面的設(shè)計(jì)，包括種植植物和建設(shè)閣樓等等，增加屋頂?shù)木G化覆蓋面積，調(diào)控好屋頂?shù)臏囟?，從而使室?nèi)溫度保持在合理范圍內(nèi)，以廣東省某建筑物為例，該建筑物充分利用屋頂空間面積進(jìn)行了一系列的改造設(shè)計(jì)，使室內(nèi)溫度達(dá)到適應(yīng)的程度，降低了對(duì)能源的消耗使用[5]。具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 屋頂設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)效果

4 結(jié)語

綜上所述，綠色建筑設(shè)計(jì)對(duì)于我國(guó)社會(huì)發(fā)展起到了非常關(guān)鍵的作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境問題的重視程度不斷提高，綠色建筑越來越受到人們的重視。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中必須注重對(duì)水資源、空氣等資源的節(jié)約利用問題。采用更多先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，不斷減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)。