綠色建筑節能設計分析

【摘要】作者從建筑物初期的設計規劃、維護結構的設計以及通過新能源的利用三個方面探討建筑的節能設計。推行建筑節能，發展綠色建筑，實現可持續發展已成為共識。作者結合工作經驗對綠色建筑節能設計提出了自己的見解，并簡單介紹了新能源（太陽能）的利用。

【關鍵詞】綠色建筑；節能設計；生態；太陽能

1、綠色建筑設計準則

綠色建筑也被稱作綠色生態建筑、可持續建筑。就是以自然生態原則為依據，探索人、建筑、自然三者之間的關系，為人類塑造一個最為舒適合理且可持續發展的環境的理論。它是將人類社會與自然界之間的平衡互動作為發展的基點，將人作為自然的一員來重新認識和界定自己及其人為環境在世界中的位置。生態建筑不是僅靠幾位建筑師就可實現，更不是一朝一夕就能完成的，生態建筑是21世紀建筑設計發展的方向，是建筑師應該為之奮斗的目標。

一般來講，生態是指人與自然的關系，那么生態建筑就應該處理好人、建筑和自然三者之間的關系，它既要為人創造一個舒適的空間小環境（即健康宜人的溫度、濕度、清潔的空氣、好的光環境、聲環境及具有長效多適的靈活開敞的空間等）；同時又要保護好周圍的大環境--自然環境（即對自然界的索取要少、且對自然環境的負面影響要小）。

2、綠色建筑節能設計方法

2.1 建筑的選址、布局的節能設計

合理的建筑布局能夠最大化場地和資源的利用效率，從而能夠改善建筑物的室內環境，減少建筑物熱排放，優化建筑物布局的主要措施為：第一，規劃好建筑內內部的功能區分，建筑物北面盡量安排不需設置窗戶的功能區，將功能相似的區域盡量布置在同一地區，這樣能夠方便建筑物內部空調和通風系統的設計。第二，為減少建筑物的資源能源消耗，應盡量利用已有的地形當做其圍護結構。第三，按照當地的主要風險和緯度，優化建筑物朝向，盡量利用當地的風能和太陽能等資源，同時最大化使用當地的其他自然資源。第四，利用當地已有的各種植物來減小建筑物的熱負荷影響。

2.2 建筑體型、朝向、配套設施的節能設計

2.2.1 建筑體型的設計

建筑空間系統和建筑物形體不僅僅是綠色節能建筑的重要組成部分，也是地域性建筑本質特征的表現。建筑物的室內熱能耗與其形體之間有著極為緊密的聯系，而建筑物的熱能也是其重要的衡量指標。建筑物本身的形體系數越小，說明建筑物形態較為規整，能夠極大地減少夏季制冷和冬季供暖所產生的熱工損耗，反之則較易于利用自然通風。正確把握建筑物自身的形體系數也是節能建筑的重要設計因素。在建筑物本身的設計中，可以適當使用別墅理念。借鑒別墅中線角、陽臺、門窗、屋頂和建筑飾面激勵的豐富性，及其與自然相結合的特點，這樣能夠體現出自然與人類和諧發展的基本原則，從綠色環保理念出發能夠使建筑實現可持續發展。

2.2.2 建筑朝向的設計

建筑物的朝向對于建筑節能有很大的影響。當建筑物為南北朝向時，耗能較少。近年來，設計實踐中的一種現象是越來越多的出現偏軸方位的建筑朝向，這種做法，可在活躍建筑群體、節約用地、處理建筑外形等方面帶來一些益處，但從長遠角度看，我們還是要強調正南朝向(包括南偏東、偏西15°以內朝向)的節能意義。因此，從節能的角度出發，如總平面布置允許自由考慮建筑物的形狀和朝向， 則應首先選長方形體型，朝向盡可能大體朝南，避免東西向。在確定朝向時，另一個必須注意的問題是要處理好建筑朝向與季風風向的關系。在北方寒冷地區，主要使用房間的朝向應盡可能避免對著冬季主導風向，在南方炎熱地區，建筑的朝向宜與夏季主導風向入射角保持在30°－6O°的范圍內。

2.2.3 建筑物和配套設施的設計

建筑物配套設施的設計能夠保證建筑物的健康性和室內環境舒適，在設計建筑物配套系統時，除了使用各種高效環保的建筑材料之外，還有以下幾項措施：第一，新風系統的設計。新風系統是改善建筑物室內環境質量的重點，同時能夠極大地提高室內的空氣質量。無論夏季還是冬季，室內與室外之間都會存在較大的溫差，而新風量越大也就說明處理新風會消耗更多的資源能源。第二，自然資源的使用。節約能源是綠色建筑的本質特點之一，綠色節能建筑的平均能耗量是同類建筑的一半左右，在節能的同時還要保證室內環境的質量水平，所以說，自然能源的使用在一定程度上決定著建筑能否實現綠色節能。建筑物常用的自然能源主要包括太陽能、地熱能和風能等幾種。第三，實現自然通風。建筑物自然通風是指通過大氣自身的熱壓作用實現通風的一種方式，這種方式的主要標志是沒有任何的能源消耗，便可以實現改善室內空氣和整體環境質量的目的，這種方式所達到的效果不亞于空調的作用。但是，自然通風會在一定程度上受到建筑物結構和當地自然條件的限制，所以，為了達到良好的通風效果，實現預期目標，還要適當配合以其他自動調控設備。

3、圍護結構節能設計分析

3.1 墻體節能設計

外墻的面積是建筑圍護結構的主體，因而外墻體的保溫設計相當重要，必須改變以往的外墻設計，采用新的節能墻體材料。在禁止使用黏土磚以后，應該把外墻的節能構造列為重要課題。墻體節能是采用高效保溫隔熱材料附著或填入墻體內，以提高墻體的熱阻。復合墻體越來越成為當代節能墻體的主流，其一般做法是用磚或鋼筋混凝土作承重墻并與絕熱材料復合。某些單一材料墻體也可以起減少能耗的作用。

墻體改革推動了新型墻體材料的發展，多種節能型墻體應運而生，主要有加氣混凝土外墻、頁巖多孔磚、內保溫復合外墻、夾心復合外墻和外保溫復合外墻等。

3.2 窗節能設計

窗在建筑中的主要作用是采光、通風，同時也起圍護作用。有資料表明，窗既是耗熱構件，設計合理也可成為得熱構件。因此，沒法減少窗耗熱和提高窗得熱是建筑節能的重點工作之一。影響窗的熱損失的因素有以下幾種：

3.2.1 窗體位置

安排好門窗相對位置及開啟方式，組織穿堂風通過：設置可調節的活動遮陽，如遮陽棚、窗蓋板、窗簾、百頁、熱反射簾或自動卷簾等，以便夏季減少太陽輻射得熱，冬季又得到日照，特別對西向、南向窗要更加重視。

3.2.2 窗體大小

窗大小與空調負荷關系甚大，窗墻比宜適當控制。在窗墻比的選擇上，應區別不同的朝向。對南向窗，在選擇合適玻璃層數及采取有效措施減少熱耗的前提下可適當增加窗面積，充分利用太陽輻射熱：而對其他朝向的窗，應在滿足居室采光環境質量要求的條件下適當減少開窗面積以降低熱耗。

3.2.3 窗體材料

（1）窗框：對金屬窗框進行斷熱處理，用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間，加大窗框的熱阻，或利用空腹金屬窗內的空氣間層達到增加窗框熱阻的目的。同時，選用導熱系數較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。（2）玻璃：選用合適的玻璃品種，適當選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃或中空玻璃。可在普通玻璃上貼隔熱膜代替節能玻璃。（3）加強窗的氣密性，采用氣密條，提高外窗氣密水平，提高窗用型材的規格尺寸、準確度、尺寸穩定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量，減少開啟縫的寬度達到減少空氣滲透的目的。

4、新能源的利用

太陽能

太陽能是取之不盡的可再生能源，它利用量大，可隨地取用，對環境無任何污染。目前已將太陽能的利用納入環境的總體設計，把建筑、技術和美學融為一體，成為建筑的一部分。目前，已有很多利用太陽能的建筑實例，值得我們進一步推廣。在建筑上太陽能的應用不僅可以節省能源，更重要的是有利于保護環境。建筑物利用太陽能的方式有被動式和主動式兩種。被動式利用太陽能足指建筑物直接利用太陽輻射的能量使其室內冬季最低溫度升高、夏季最高溫度降低。主動式利用太陽能是指通過一定的裝置將太陽能轉化為人們日常生活所需的熱能和電能。目前，已有很多利用太陽能的建筑實例，值得進一步推廣。太陽能在建筑上的應用不僅可以節省能源，更重要的是有利于保護環境。

在利用太陽能技術時應考慮到，由于太陽輻射強烈而引起頂層房間過熱是一個十分普遍的問題，必須認真對待。應加強隔熱層，可以設架通風層，還可設倒置式屋面；采用種植屋面，改善生態環境：另外還可采用坡屋頂．利用閣樓通風散熱。

5、結語

我國經濟社會的高速發展，使得生態環境與社會發展之間產生了諸多的不可避免的矛盾和問題，這些問題的出現給我們敲響了警鐘，也使社會建設者認識到了綠色生態理念的重要性，使可持續發展這一理念上升為了我國的基本國策。綠色建筑的觀念已經受到各個階層人員的重視。綠色建筑的本質在于尊重自然生態，循環利用資源，保護自然環境和地球環境。綠色建筑強調的不僅僅是對建筑建設過程的管理，建筑的全壽命周期都應該貫穿”綠色”的理念。回歸建筑的本源，我們需要用創意迎接挑戰，創造豐富而有內涵的新型綠色建筑。