绿色节能建筑设计

【摘 要】作者从建筑物初期的设计规划、维护结构的设计以及通过新能源的利用三个方面探讨建筑的节能设计.推行建筑节能,发展绿色建筑,实现可持续发展已成为共识.

【关 键 词】绿色建筑：节能设计：围护结构：新能源

1.建筑规划阶段的节能设计

在建筑规划阶段,要慎重考虑建筑选址、建筑布局、建筑体型、间距、朝向、季风风向和绿化配置等因素对建筑节能的影响,改善热环境.在规划设计中,分析形成气候的决定因素(辐射因素、大气因素、环境因素、地理因素)的利弊,从改善城市环境和区域环境出发,根据不同地区的地形及小气候,合理布置建筑群,尽量避免不利因素的影响.另外还要考虑对太阳能、季风风向、地形等自然因素的利用,以达到节能之目的.

1.1基于建筑选址、布局以及季风风向的节能设计

建筑物尽量布置在向阳和避风的地方,向阳有利于建筑物充分利用太阳能,避风可尽量减少建筑物的热损失.建筑布局时.一方面要控制城市规模,并在规划设计中,注意避免人口密度与建筑密度较高的功能区连片布置,控制区域密度.另一方面,在南方炎热地区,要考虑一定数量的街道与当地夏季主导风向基本一致,这样可以加强市区和郊区之间的热交换,促使城市中心区多余的热量迅速转移到郊外.

1.2基于建筑体型、朝向、间距的节能设计

1.2.1建筑体型的节能

在建筑设计中,要适当控制建筑体型系数.有研究表明,体型系数每增大0.叭,耗热量指标约增加2.5%.建筑体型系数一般宜控制在0.30以下.一般来说,控制或降低体型系数的方法有：减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,增加建筑物的层数,选用长条型建筑外形等,而形体复杂、凹凸面过多的塔式建筑对节能不利.建筑体型系数还与建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关.在建筑设计中,应注意最低耗能体型的选择,即建筑的各方面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型.一般来讲,当各面的平均有效传热系数不同时,传热系数相对较小的面具有相应较大面积的体型是最佳体型：而当各面的平均传热系数相同时,体型系数最小的体型是最佳体型.

1.2.2建筑朝向的节能

建筑物的朝向对于建筑节能有很大的影响.当建筑物为南北朝向时,耗能较少.近年来,设计实践中的一种现象是越来越多的出现偏轴方位的建筑朝向,这种做法,可在活跃建筑群体、节约用地、处理建筑外形等方面带来一些益处,但从长远角度看,我们还是要强调正南朝向(包括南偏东、偏西15°以内朝向)的节能意义.因此,从节能的角度出发,如总平面布置允许自由考虑建筑物的形状和朝向,则应首先选长方形体型,朝向尽可能大体朝南,避免东西向.在确定朝向时,另一个必须注意的问题是要处理好建筑朝向与季风风向的关系.在南方炎热地区,建筑的朝向宜与夏季主导风向入射角保持在30°一6O°的范围内.

2.围护结构节能设计分析

建筑围护结构主要由墙、屋顶和门窗构成.建筑物的能耗主要取决于围护结构的热传导和冷风渗透,住宅围护结构的散热量要占采暖热耗的1／3以上.显然,如果建筑围护结构具有良好的保温隔热性能,便可减少室内、室外的热量交换,从而减少所需要提供的采暖和制冷能量.在选择维护结构节能材料时,应考虑材料的使用寿命,如屋顶或外墙采用泡沫玻璃、无机保温砂浆等无机类保温隔热材料.外墙直接使用自保温砌块,可与建筑物同生命周期.炎热地区使用浅色饰面,减少太阳辐射吸收热量.

2.1墙体节能设计

外墙的面积是建筑围护结构的主体,因而外墙体的保温设计相当重要,必须改变以往的外墙设计,采用新的节能墙体材料.在禁止使用黏土砖以后,应该把外墙的节能构造列为重要课题.墙体节能是采用高效保温隔热材料附着或填入墙体内,以提高墙体的热阻.复合墙体越来越成为当代节能墙体的主流,其一般做法是用砖或钢筋混凝土作承重墙并与绝热材料复合.某些单一材料墙体也可以起减少能耗的作用.

墙体改革推动了新型墙体材料的发展,多种节能型墙体应运而生,主要有加气混凝土外墙、页岩多孔砖、内保温复合外墙、夹心复合外墙和外保温复合外墙等.

2.2窗节能设计

窗在建筑中的主要作用是采光、通风,同时也起围护作用.有资料表明,窗既是耗热构件,设计合理也可成为得热构件.因此,没法减少窗耗热和提高窗得热是建筑节能的重点工作之一.影响窗的热损失的因素有以下几种：

2.2.1窗体大小

窗大小与空调负荷关系甚大,窗墙比宜适当控制.在窗墙比的选择上,应区别不同的朝向.对南向窗,在选择合适玻璃层数及采取有效措施减少热耗的前提下可适当增加窗面积,充分利用太阳辐射热：而对其他朝向的窗,应在满足居室采光环境质量要求的条件下适当减少开窗面积以降低热耗.

2.2.2窗体材料

（1）窗框：对金属窗框进行断热处理,用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间,加大窗框的热阻,或利用空腹金属窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的.同时,选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗.（2）玻璃：选用合适的玻璃品种,适当选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃或中空玻璃.可在普通玻璃上贴隔热膜代替节能玻璃.（3）加强窗的气密性,采用气密条,提高外窗气密水平,提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量,减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的.

2.3屋顶节能设计

由于太阳辐射强烈而引起顶层房间过热是一个十分普遍的问题,必须认真对待.应加强隔热层,可以设架通风层,还可设倒置式屋面；采用种植隔热屋顶.改善生态环境：另外还可采用坡屋顶.利用阁楼通风散热.

2.3.1隔热屋顶

屋顶构造中设置的隔热层阻挡了屋面吸收的太阳辐射热向室内传导,迫使屋面温度升高以增大屋面与环境和空气的温差,使其有利于屋面将吸收的太阳辐射热向环境和空气散发屋面内部可以设置贴铝箔的封闭空气层,采用含水多孔材料做屋面面层.高效保温材料的应用,提高了屋顶的隔热性能.

2.3.2倒置式屋顶

采用倒铺法,保温材料设在防水层以上,使防水层不直接接受日光暴晒,保护防水层以延缓其老化,使之耐久.

2.3.3架空型保温屋顶

屋顶最外层是遮阳板,下带通风空气间层,遮阳板拦截了直接照射到屋顶的太阳辐射热,并通过遮阳板与空气接触的上下两个表面把所吸收的太阳辐射热转移到空气随风带走,风速越大,带走的热量越多,隔热效果也越好.

2.3.4种植隔热屋顶、蓄水屋面

在屋顶上种一些植物,在遮挡太阳辐射热的同时还吸收这些热量用于植物的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用,把照射到屋顶的太阳辐射热转化为植物的生物能量和空气的有益成分,实现太阳辐射热的资源性转化,因此屋面温度变化比较小.种植隔热屋顶的植土不能太厚,植物扎根远不如地面,因此只适用于弱风环境不适用于强风环境.

3.新能源的利用

3.1太阳能

太阳能是可再生能源,它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染.太阳能与建筑结合为我们有效利用可再生能源提供了一个理想途径.建筑物利用太阳能的方式有被动式和主动式两种.被动式利用太阳能足指建筑物直接利用太阳辐射的能量使其室内冬季最低温度升高、夏季最高温度降低.主动式利用太阳能是指通过一定的装置将太阳能转化为人们日常生活所需的热能和电能.目前,已有很多利用太阳能的建筑实例,值得进一步推广.太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源,更重要的是有利于保护环境.

3.2地源热泵

地源热泵—是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统.地球表面吸收了太阳能的47%相当于人类一年所需能量的500多倍,地球深处热流或较深层的地热能对地表浅层也起到了加热作用.

冬天代替锅炉从土壤中取热,向建筑物供暖,夏天代替普通空调向土壤排热,给建筑物制冷.地源热泵高效节能,不破坏建筑的外观,使用寿命长达50年以上,一套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水家人的三套装置或系统,设备的运行没有燃油、燃煤污染.不抽取地下水,没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题,是真正的绿色环保能源利用方式.

4.结语

绿色建筑的观念已经受到各个阶层人员的重视.绿色建筑的本质在于尊重自然生态,循环利用资源,保护自然环境和地球环境.绿色建筑强调的不仅仅是对建筑建设过程的管理,建筑的全寿命周期都应该贯穿”绿色”的理念.回归建筑的本源,我们需要用创意迎接挑战,创造丰富而有内涵的新型绿色建筑.