生態建筑節能設計

邱　琳

摘 要：隨著全球能源問題的日益嚴峻和“可持續發展”理念的推廣，生態建筑節能設計越來越引起我國廣大建筑工作者的重視。怎樣既保證生態平衡又可獲得必需的物資和能源；既要擴充生存空間，又要保證必要的生態環境，這是需要我們建筑工作者積極探討的問題。

關鍵詞：生態建筑；節能設計

1 生態建筑的概念：

所謂生態建筑，是根據當地的自然生態環境，運用生態學、建筑技術科學的基本原理和現代科學技術手段等，合理安排并組織建筑與其他相關因素之間的關系，使建筑和環境之間成為一個有機的結合體，同時具有良好的室內氣候條件和較強的生物氣候調節能力，以滿足人們居住生活的環境舒適，使人、建筑與自然生態環境之間形成一個良性循環系統。生態建筑的基本原則就是運用生態學原理和方法，有節制地利用和改造自然。尋求最適合人類生存和發展的可持續支撐環境；把建筑環境作為一個有機的，具有結構和功能的整體系統來維護。

保羅·索萊里在其生態建筑學中指出：任何建筑或都市設計如果強加破壞自然結構都是不明智的，號召將富勒的“More with less”原則應用到建筑中去，對有限的物資資源進行最充分、最適宜的設計和利用；反對使用高耗能，提倡在建筑中充分利用可再生資源。

2 生態建筑設計原則

生態建筑歷經數十年的實踐，逐漸形成了一些重要的設計 思想 、原則 、方法。從本質上講，生態建筑設計是一種由生態倫理觀、生態美學觀共同駕馭的城市建筑發展觀。在實踐中的生態城市設計和建筑設計應當遵循以下原則：

2.1 注意與自然環境的結合和協作，使人的行為與自然環境的發展取得同等地位，這是生態設計的最基本內涵。它首先要求建筑師調整自己的心態，正確地認識到建筑作品不僅僅是環境中的一分子，以一種謙遜的姿態處理與環境的關系，給予自然環境以更多的關心。

2.2 要把空氣、陽光、綠色引進每套住宅內。未來的住宅設計，將會創造一切硬件條件，讓人們盡享大自然的賜予。不僅套型設計著重調整各種功能與空間的關系，尺度和色彩也將更符合人的情感需求，而且將通過設計師的創新，改善居住的舒適程度，努力營造一個綠色環境。例如，通過增大窗口可容納更多的陽光、空氣和綠色景觀；采取增加保溫隔熱手段或防熱隔膜玻璃等措施，把不必要的熱量拒之室外；通過會“呼吸”的綠色建材，不斷改善和調節室內的溫度和濕度，讓居住更為舒適；通過及時更換室內污濁空氣，保持室內空氣清鮮，等等。

通過優良的設計，在住宅中重新引進自然通風的概念，將在夏季取代或減少空調的作用。例如，采用明廳、明臥、明廚、明衛的設計，可減少照明用電，利用太陽能并實現光電轉化，使太陽能系統和房屋面構造結合為一體，既實用、美觀，又可最大限度地利用能源。

2.3 生態建筑設計的另一項重要原則，就是如何有效地利用資源，即最大化利用了最小化排廢。這與“節制”和“節省”有本質的區別。大自然賦于我們各種資源，在技術、經濟有保證的情況下，利用各種資源為人服務，供人享用。在享用和接受服務時，一切浪費都是犯罪。但“節制”和“節省”同樣也不適宜。我們提倡的最大化、有效化，是要提倡重復使用，回收利用。對不可再生物質要十分珍惜，并著重開發各種替代產品。例如，實施垃圾分類，對分類后垃圾按照有機、無機、有害、無害物質分門別類回收，以達到最小排出量和最大化利用。又如，在小區中實施中水系統，循環重復使用再生水資源，收集和利用雨水改善氣象環境等。這些都是生態建筑設計中必重視的問題。

3 生態建筑的節能設計措施

3.1 內保溫復合節能墻體組成及應用

復合節能墻體通常由絕熱材料與傳統墻體材料或某些新型墻體材料復合而成。如果絕熱材料復合在建筑物外墻的內側，則稱為內保溫復合墻體。

墻體結構層：系指混凝土現澆或預制品的外墻，內澆外砌或磚混結構的外磚墻。以及諸如承重多孔磚外墻等其他承重外墻。

空氣層：空氣在0℃時導熱系數為0 024VV／(m·k)。在25℃±5℃時為0 0256W/(m·k)，即使在200℃的情況下仍有00：384 W／(m·k)。由此可見，空氣也是一種優良的保溫材料。因此，在建筑物中常用材料圍成的空氣隔離層，不但可以保溫隔熱。而且具有切斷液態水份的毛細滲透、防止保溫材料受潮的功能，因為一般外側墻有吸水能力，而其內表面常因溫度低而出現的冷凝水。可被結構材料吸入且不斷向室外轉移和散發。

保溫隔熱層：這是節能墻體的主要功能部分，常用絕熱材料可分為有機、無機 金屬等三大類。出于導熱系數、抗壓強度、蒸汽滲透率、燃燒性能等方面的考慮。此處選用擠塑型聚苯板(XPS)為保溫材料。

保護層：主要功能是防止保溫層受破壞，并阻止室內水蒸汽侵入保溫層。出于防火、抗沖擊和環保等方面的考慮，宜選用A級無機防火板為保護層材料。

飾面層：由于A級無機防火板具有優良的表面親和特性，所以各種飾面材料均可使用，選用的內墻涂料和粘貼瓷磚都有良好的效果。

結合各地的氣候和地理環境，借鑒各方面成功和失敗的經驗，在優化組合的基礎上開發的墻體內保溫板，具有保溫、隔熱、隔音、防潮 抗沖擊、抗震、呼吸等功能，已在工程中應用。

3.2 材料的循環利用和再生

建筑是整個生態系統的一部分。如果我們想模仿生態系統，生態設計要求設計師容易重

新使用、回收以及最終能與生態系統再次整合的材料和組件。

中國木結構的桿件，主要依靠榫卯連接，這種連接不但可減少地震、大風等自然災害對構架的危害，且桿件可以拆卸并重新被使用，使建筑達到其使用期限后材料被重新使用的目的，這種“可拆卸的”設計理念，是生態建筑可持續設計的根本。

建筑外維護結構的保溫隔熱性能直接關系到室內環境的熱穩定性和舒適性，對降低建筑能耗起著至關重要的作用。國內目前通行的做法是在外維護結構完成后再在上面附加保溫層，以改善熱工性能。這種方法雖然可以達到一定的效果，但各種高效保溫材料價格不菲，而且其生產加工過程也會大量消耗各種能源。因此，建筑節能不應當只著眼于建筑建成后在使用過程中的能耗，還應當從整體系統的觀念出發，關注建筑全壽命周期的能源消耗。從這個角度出發，建筑材料就不但要有出色的保溫隔熱性能，其加工生產過程也應當簡單易行，節省能源。位于美國加州霍普蘭德山谷中的太陽生活中心(Real Goods Solar Living Center，Hopland，California)創造性地利用稻草垛作為墻體材料。其具體做法是先將稻草加壓打捆，再把它們砌成墻體，然后在墻體上噴涂一種8～10 cm的土質護面灰來代替水泥砂漿。完成后的墻體不但具有良好的保溫隔熱性能，而且兼有較強的防火性，并且無毒無害。

可見，創造性地采用新型建材往往可以變廢為寶，減少污染和能源浪費，從而達到一舉多得的效果。

3.3 充分利用太陽能資源

太陽能作為一種天然的潔凈能源，也是居住建筑設計上廣泛推廣的節能設計之一。從近年來的能源使用和發展情況來看，煤、電、油的供應緊張已經不容忽視，太陽能應該由“補充能源”向“替代能源”發展。特別是太陽能熱水器經過20年的發展，產品的生產研發技術日臻成熟，越來越受到消費者的青睞。另外，從使用效果和居衛的淋浴費用和投資回收周期來看， 太陽能熱水器也具有較大的成本優勢。然而由于各方面原因，目前太陽能熱水器仍以一家一戶的零散安裝使用方法為主，存在破壞建筑結構、熱水溫度不穩定等因素。要解決這些問題就必須將太陽能利用裝置納入到建筑設計規范當中，在設計時將太陽能熱水器設備納入到建筑設計之中預留太陽能設置位置，特別是在廚房衛生間內。如果太陽能熱水器能夠充分加以推廣應用，就可以大大節省常規能源，也是建筑節能的發展方向。

總結：只要按照生態、節能新標準嚴格把好節能設計關，監督好施工節能用材關，就能有效提高生態建筑節能效率，降低建筑能源耗費，節約居家生活成本，為住戶打造真正的環保節能、舒適、健康、方便的生態建筑，為國民經濟可持續發展做出貢獻。有效地節約土地和能源，是中國可持續發展的戰略。