环保节能型建筑设计浅析

    左付华　杨珊珊

    摘 要: 环保节能型建筑是一个符合可持续发展的绿色建筑，是人类与自然和谐相处的产物，环保节能型建筑是人类文明的标志，是人类保护自己的懒以生存环境的明智的选择。本文通过大量的数据对比与应用实例,阐述了如何将节能与环保的设计理念溶入现代建筑设计词典中。

    关键词: 环保；节能；建筑；绿色建筑；可持续发展

    环保节能型建筑是顺应可持续发展和环境保护的要求而产生的，是追求自然、建筑和人三者之间的和谐统一，并且符合可持续发展要求的建筑，其核心内容是尽量减少能源、资源消耗，减少对环境的破坏，并尽可能采用有利于提高居民品质的新技术、新材料。要有合理的选址与规划，尽量保护原有的生态系统，减少对周边环境的影响破坏，并且充分考虑自然通风、日照、交通等因素。要实现资源的高效循环利用，尽量使用再生资源，尽可能采用太阳能、风能、地热、生物能等自然能源，尽量减少废水、废气、固体废物的排放，采用生态技术实现废物的无害化和资源化合理，控制室内空气中各种化学污染物质的含量，保证室内通风、日照条件良好。积极发展绿色建筑，符合当今世界和平发展的主流。按照绿色建筑标准建设的房屋，不仅可以让使用者享受更舒适、更方便、更健康的生活条件，而且有利于保护生态环境，有利于节约能源，因此，大力推广节能环保型建筑是非常有意义的。

    1 减少能源散失

    就减少建筑本身能量的散失而言，首先要有高效、经济的保温材料和先进的构造技术来有效地提高建筑维护结构的整体保温、密闭性能；其次为了保证良好的室内卫生条件，既要适当的通风又要设计配备能量回收系统,，只有这样才能做到有效减少建筑维护结构向室外散失的能量。

    1.1 建筑外墙

    众所周知，节能住宅分外保温墙体、内保温墙体两种。但目前较多采用外保温墙体，因为外保温墙体具有施工方便、保温层不受室外气候侵蚀的优点，同时可以避免产生热桥，保温效率高，所以较之内保温具有一定的优越性。另外，外保温还有减少保温材料内部结露的可能性、增加室内的使用面积、房间的热惰性比较好、室内墙面二次装修和设备安装不受限制、墙体结构温度应力较小等优点。有关人员作过这样一个试验：在一间穿上外保温“新衣”、建筑面积16m2 的节能样板房内，开上一天一夜空调，可以比传统住宅节电5°左右，保温效果是传统住宅的一倍。另外，围护结构采用浅色外表面，可反射夏季太阳辐射热，减少壁面得热。

    1.2 外窗

    外窗是建筑维护结构中耗能最大的一个方面，如果处理不当的话，它将成为冬季热量损失和夏季冷量损失的大漏洞，会直接造成能源的浪费和开支的增加。随着科技的发展，外窗的透光材料已经从普通的单层3mm玻璃发展到使用镀膜、中空玻璃，透光材料的改进大大提高了外窗的保温、隔热性能。例如，LOW- E玻璃的使用，不仅能阻止室内热量的外泄、吸收太阳辐射能量、降低采暖负荷、节省采暖费用，更重要的是它可以大大减少玻璃表面与室内空气的温差，提高室内舒适质量。另外，由于木材短缺和其耐久、防火性能的不足，外窗框已较少单独使用木材制作。取而代之的是耐久、防火性能更好的合金及复合材料，如铝合金、塑钢、塑木、铝木复合窗框等。为了提高合金窗框的隔热性能和配合中空玻璃的使用，导致了带隔热桥型材断面的出现。所有这些新材料的应用都极大地减少了建筑能耗，提高了室内的舒适性。

    1.3 遮阳系统

    在欧洲某些夏季炎热地区，外遮阳帘是建筑物的必备设施，它的构造简单、使用方便、遮阳效果非常好，它不仅可以遮挡直射辐射，还可以遮挡漫射辐射。从而使室内温度尽量少受太阳辐射热能的影响，降低制冷负荷，提高舒适度和节省制冷开支。

    1.4 节能新风系统

    在节能建筑中，由于外窗具有良好的呼吸与隔热作用，外围护结构具有良好的密封性和保温性，使得人为设计室内新风和污浊空气的走向成为舒适性中必然要考虑的一个问题。目前流行的下送上排式通风系统,就能很好地解决这个问题。将新鲜空气由地面的墙边送入，将污浊空气由屋顶排出。其优点首先是新鲜空气能够直接送到人体的口、鼻处。因为人体是新鲜空气所能接触到的最热的热源,所以它顺着人体爬升到口、鼻处是必然的结果。

    其次是因人体呼出的气体是室内最热的气体,所以不存在呼出的污浊气体与新鲜空气交叉混合的可能,而只能是升至屋顶从排气口排除室外。其三是节能,它利用排除气体的冷、热与将要送入室内的新风进行热量交换,以减少新风加热或制冷处理的能耗。

    2 环保措施

    2.1 新能源的使用

    在节能建筑设计中,除了考虑减少建筑能源散失外，还要充分考虑到在建筑采暖、空调及热水供应中利用工业余热、采用太阳能、地热能、风能等绿色能源。以地热能为例，地源热泵以大地为热源和热汇，通过埋入地下的换热器与大地进行冷热交换，实现建筑空调和热水供应的目的。与地面上的环境空气相比，地热源温度较为恒定, 可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。在冬季,地源热泵将大地中的低位热能提高向建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用；夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量，以备冬用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相当，冷暖负荷基本相同，用同一系统,可以充分发挥地下蓄能的作用。此外,地源热泵可与太阳能联用以便改善冬季运行条件。由于地源热泵系统中的埋地换热器在地下进行吸放热, 减小了空调系统对地面空气的热及噪音的污染，并且不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的“绿色技术”，符合当前可持续发展的要求。在日本的居住小区中比较普遍地应用了太阳能, 它大多属于被动式太阳房系统。通过屋顶吸阳板高效率地采集太阳能，通过自身的太阳能电池自动控制系统, 根据房内需要自动地向室内输入热(冷)风并供应热水。有太阳能装置的住宅还可配置同电力网的切换装置,在用电低峰时,可充分利用太阳能供暖、供水,而在用电高峰时,则可利用太阳能将电能切换到电力网中,以提高太阳能的利用效益。居住小区太阳能利用不仅可以节省电能，同时也可以改善、保护和优化环境,是一种新的绿色能源,也是小区建设中符合可持续性发展节能的一个方向。

    2.2 节水

    在节水方面，要充分考虑废水利用的问题，一是雨水利用,建筑物屋面和地面的雨水经过收集、处理、储存、回用等过程,可以归入中水系统；二是一般的生活用水后经过简单处理以后，也可以归入中水系统。中水可重复使用于冲厕、绿化浇灌、洗车和景观用水等。

    2.3 绿化

    绿色系统具备防晒、防尘、降温、调节气候、提高空气负氧离子浓度、减少二氧化碳含量，保障居住区温度、湿度和风速等生态功能, 有利于降低居住区的噪音。采取有效措施发展阳台绿化、屋顶绿化和攀悬植物，扩充宅前绿地，改善绿地种植质量，将会产生有效的节能作用。绿化要见缝插针，哪怕是一小块地、一旮角都可以用绿色加以点缀。在绿化中，新材料的应用也不容忽视。在日本,就采用了可以大幅度降低荷载重量的轻质人工土壤，对建筑物屋顶进行绿化。在屋顶施行绿化，具有使绿化保持持续性的巨大效果；另外，除了土壤的隔热效果(根据水份含量而不同)外，由于植物的蒸腾作用和绿荫效果，从而能够发挥出很高的隔热效果。间接地还能减少冷暖空调的费用，提高了建筑物的保温隔热性能，具有节能的作用。

    3 设计要因地制宜

    我国地域辽阔，南北东西各地气候差异悬殊。我国第Ⅰ建筑气候区的东北地区和第Ⅵ建筑气候区的青藏高原及第Ⅶ建筑气候区的我国西北部地区，冬季严寒漫长，第Ⅱ建筑气候区的华北地区，冬季气候寒冷且持续期长，夏季湿润炎热。第Ⅲ建筑气候区的长江中下游及以南的大部分地区，冬季湿冷，夏季闷热。因此，住宅建筑设计中，气候是一个不容忽视的要素，顺应当地气候条件，这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用。

    3.1 平面布局

    我国传统民居的布局从北至南都选择了合院式这一基本平面布局，这种虚实相间的屋-院序列空间不仅有效地利用了基地面积，达到了人与自然的交融，还综合解决了日照、通风、防噪等问题。而院落与屋宇的比例，因各地气候的不同，由北向南呈递减之势，这是对由“纳阳”向“遮荫”的转变所做出的反应：北方院大于屋，纵长方形的主院是合院建筑的中心；而南方地区多以高敞的厅堂为主，窄小的方形天井是主厅空间上的延伸，纵横交错的廊及檐下空间不仅构成了整组建筑的交通网络，更控制、导引着气流的运行。

    3.2 屋顶坡度变化

    在住宅建筑中另一个对气候做出反应的明显例证是屋顶坡度的变化：北方较为平缓，向南逐渐加大，至江浙地区为最，而到了东南沿海复又减缓，控制建筑上这种“形式”变化的主要因素是降雨量的改变，而沿海地区又综合考虑了台风的影响。

    3.3 外饰面材料

    建筑外饰面材料的选取也具有明显的南北差异，在我国由北至南，涂料的使用比例逐步下降，面砖的使用比例逐步上升。例如，北京的居住建筑绝大部分以涂料为主，而香港则绝大部分以面砖为主。这种现象的出现主要是由于气候原因：香港地处我国南部，属于亚热带海洋性气候，湿热多雨，年降水量比较大，因此要求居住建筑的外饰面材料具有良好的耐水性和自洁性，能够在雨水的冲刷下长时间地保持不渗漏、不变形、不褪色、易于清洁，因此，在南方外饰面材料选取面砖就明显优于涂料，成为理想的选择。

    结束语

    环保节能型建筑是21世纪可持续发展的迫切需要，拥有极大的发展潜力，是今后建筑发展的主要方向之一。推动建筑向绿色、节能、环保方向发展，是个世界建筑领域实践可持续发展理念的大趋势，也是中国经济社会发展面临的重要任务。随着我国城镇化上业进程的加快，发展绿色建筑，开展建筑节能、环保有着广阔的前景和巨大的潜力。同时，在环境效益、经济效益和社会效益等方面也已取得了一定的成效。21世纪建筑业的主旋律，应体现在健康、节水、节电、节能、制污、循环利用等方面，相信在小久的将来建筑在节能、环保方而会越来越完善。

    参考文献

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