基于節能技術的綠色建筑設計研究

劉祝瑛

（四川廣播電視大學基建處，四川 成都 610021）

基于節能技術的綠色建筑設計研究

劉祝瑛

（四川廣播電視大學基建處，四川 成都 610021）

中國過去的經濟發展是建立在高耗能、高污染的基礎上，為了社會的可持續發展，社會公眾和國家都提出了建設綠色化社會的要求.有鑒于此，本文提出了基于節能技術的綠色建筑設計研究，通過對綠色建筑和節能技術的理論闡述，探討了綠色建筑的設計目標和要求，根據節能技術在綠色建筑中的運用方法，對已完成的某個綠色建筑小區中節能技術運用進行了分析，并和普通小區在通風、采暖以及間接蒸發降溫等方面進行對比，證明了利用節能技術的綠色建筑在降低能耗的同時，能夠有效地提高住戶居住環境的舒適性.為節能技術的運用提供了理論支持.

可持續發展；綠色建筑；節能技術

中國的城鎮化是在高耗能、高污染的發展基礎上建立起來的，這種發展方式雖然較快，但是造成了大量的資源浪費以及環境污染，隨著資源的日益枯竭以及社會環保意識的增強，再加上國家政策的改變，這種發展方式逐漸不再適合時代發展的需求，因此改變發展方式成為必然的選擇趨勢，當發展方式的改變反映到建筑這個具體行業時，就意味生產技術的改變和革新.因此，關于建筑行業的技術革新研究也越來越多，研究的著眼點也多種多樣，有從理念作為出發點的，例如鄭春劍的綠色建筑設計理念[1]；有從材料方向入手的，例如喬雪峰的綠色建筑材料[2]；有把技術作為重點進行研究的，例如胡猛等人的有關綠色建筑施工技術探索研究[3]；有從管理方向進行探索的，例如李俊的綠色建筑管理模式探究[4].在這里，本文根據目前建筑行業中，住宅建筑供需要求都十分巨大的情況下，提出基于節能技術的綠色建筑設計研究，希望從節能的方向使建筑達到綠色標準，也為綠色建筑設計提供另一種可選的思路.

1 綠色建筑與節能技術

綠色建筑是一種基于環保作用、充分利用自然資源且不破壞生態平衡的可持續發展的建筑.綠色建筑最早的概念是美國建筑師保羅·索勒瑞于上世紀六十年代提出的生態建筑理念，上世紀七十年代的石油危機推動節能技術發展與運用，到了上世紀八十年代世界自然保護組織提出了“可持續發展”口號，至此，節能和生態和諧成為了綠色建筑的主要標準，上世紀九十年代初，英國公布世界上第一個綠色建筑標準，經過二十幾年的發展，綠色建筑已經得到了全世界范圍的廣泛接受和發展.在關于綠色建筑方面的發展，我國起步比較晚，直到2006年，我國住房城鄉建設部才公布了我國首個綠色建筑標準.到了今天，綠色建筑的標準已經形成了較為固定的標準.主要表現為通過節能技術充分利用自然中的可再生能源，降低建筑在建造及使用過程中的能源浪費，提高資源的回收利用；通過合理的設計與布局使人與環境達到和諧共處，避免對生態環境造成破壞；合理使用自然資源和布局使人達到身心健康的目的.未來，綠色建筑必然以其可持續發展的特點成為未來建筑的主要發展趨勢，也會成為人類可持續發展的重要的支柱[5].

節能技術的出現與上世紀爆發的石油危機有很大的關系.石油危機的爆發使人類第一次考慮人類的未來，并因此推動節能技術發展和運用.節能技術主要概念就是通過高新技術提高能源的利用率以及開發清潔、可持續利用的再生能源，以達到降低能源消耗和環境破壞的目的[6].經過長期發展，節能技術已經在能源領域取得很大的成就，例如太陽能、風能等新能源的開發和利用、煤炭和石油使用過程中的碳排放降低，建筑工程中的新材料運用和降低能耗技術等，其中建筑節能技術運用最為廣泛和深入，主要原因就是全球范圍內，建筑用能占了所有能耗的約三分之一.我國關于節能技術的研究比較早，在上世紀八十年代初，國防科工委便批準編撰了我國第一步節能技術刊物《節能技術》.到了今天，我國節能技術的研究和應用一直緊跟世界前沿.隨著我國可持續發展概念的提出，節能技術的發展和應用必然會深入到各個行業和領域中，為我國的可持續發展提供技術支持.

圖1 當前綠色建筑設計已經是建筑設計的主流

2 節能技術在綠色建筑中的應用

2.1 綠色建筑的設計目標和要求

綠色建筑的興起與當前人類可持續發展要求有相當緊密的關系，也是建筑學領域里綠色設計的重要體現.綠色建筑設計的目標和要求是建立在設計過程中的某些元素的組成，這些元素是設計者操作的對象.目標和原則的分析把握在綠色建筑設計領域中具有十分重要的實踐意義.在當前，關于綠色建筑設計的原則和理念的研究有許多，但是這些原則和理念統一歸納出來可分為觀念目標和評價目標兩個目標標準，觀念目標包含了普遍性及系統性，普遍性指的是綠色建筑是一種普遍存在的社會理念，不是某種建筑風格或者藝術流派，也不是城市經過良好發展產生的產品.系統性則指的是綠色建筑是一個復雜的系統，它是由相關主體在各個領域進行技術、經濟、組織、管理決策等各個層面進行協同合作.評價目標則要求綠色建筑通過設計的手段使建筑指標符合綠色建筑的評價標準體系.

綠色建筑面臨的問題和傳統建筑的問題基本相似，同時，對環境的認識和科學技術不斷發展形成的問題，導致綠色建筑的設計方法也處在不斷變化之中，因此綠色建筑通過“集成設計”來解決這個問題.即通過不同領域的專家合作設計的方式來解決問題.因此從不同領域來看，綠色建筑的要求分為多種:從建筑與環境的關系來看，建筑與自然生態環境是一個有機結合的整體，即建筑與自然生態環境進行能量交換的同時又不破壞生態環境；從能源領域來看,降低建筑使用過程中的能源消耗;從廢物排放角度來看,建筑物的廢物能夠進行回收和利用，減少對環境的污染和破壞；從使用材料的角度來看，綠色建筑的使用材料是能夠回收利用的可再生或者可降解的材料；從建筑設計的角度看，建筑物通過合理的設計能對天氣變化進行自動調節.

目前國外關于綠色住宅設計可以分成五個方面，分別是選址、能源節約、水資源節約、材料綜合利用以及室內空氣質量.而在這五個方面之中，能源節約是重中之重.我國關于綠色住宅的設計與國外差別不大，歸納總結起來可以分為如下要求：

(1)建筑的能源系統是一個能夠降低能耗，使用綠色能源的系統，建筑的節能可以通過圍護結構的合理設計來達到，例如墻體、門、窗的設計.或者使用開發清潔的新能源，例如太陽能、風能以及地熱能.

(2)綠色建筑的水系統是節約用水、循環用水以及非常規水資源利用率高的系統，即通過設計能夠充分利用雨水等非常規水資源以及使用循環用水和節水器具達到節約用水的目的.

(3)綠色建筑室內環境系統必然是一個自然采光、噪音較低以及合理使用熱能的系統，即通過門、窗以及墻體等圍護結構的合理布局以及隔音材料的使用，使建筑物達到進行自然采光和降噪的目的.熱能的合理使用則需要通過提高熱能的利用效率及綠色能源的使用來達到.

(4)建筑內部的空氣環境通過合理的設計圍護結構達到自然通風、空氣新鮮的目標的同時，通過利用綠色材料的裝修來降低有害物質的排放，使室內空氣質量達到國家標準.

(5)建筑所在小區內廢物處理能夠進行無害化處理或者對廢物能夠進行回收利用，使建筑物達到與自然生態環境的和諧共生.

2.2 節能技術在綠色建筑中的運用方法

綠色建筑的主要理念使建筑物與自然生態環境達到和諧共生的目的.而建筑物與外界主要是通過墻體、屋頂、窗等圍護結構來區分.因此要達到綠色建筑的目標，必然是通過使用節能技術來建造維護結構實現綠色建筑的目標.

2.2.1 墻體的節能技術運用方法

墻體的存在除了區分室內與外界的作用外，還有一個重要的功能就是保溫，非綠色建筑的墻體保溫一般通過厚重磚墻及多層窗戶來實現，這種方法的缺點就是造成材料浪費以及保溫效果較差.綠色建筑的墻體則是通過墻體結構的布局、保溫材料的合理使用來使建筑達到保溫的目的，目前非常常見的墻體節能技術可以分為內、中、外三種保溫形式，見圖2.當然還有一些諸如太陽能空氣加熱墻體技術、雙層通風幕墻等節能墻體，但是都不太常見，應用也不是太廣泛.

圖2 墻體的保溫形式

2.2.2 屋頂的節能技術運用方法

屋頂與外界的溫差傳熱量是建筑物維護結構中最大的.因此減少耗能的最重要的措施就是通過提高屋面的保溫隔熱性能，當然降低夏季外熱作用也非常的重要.目前的屋頂節能技術有多種，分為倒置式保溫屋面、種植屋面、蓄水屋面、架空屋面、壓頂屋面、“冷”屋面及淺色坡屋面.在幾種屋面當中，淺色坡屋面的應用較少，主要原因是我國的建筑絕大部分都是平屋面；“冷”屋面目前還沒有明確的定義；種植屋面主要是通過屋面種植植物，利用植物光合作用進行屋面隔熱；蓄水屋面則是通過屋面蓄水來達到減少屋面熱傳遞和降低屋面溫度；架空屋面則是通過架設薄型制品進行隔熱的屋面；目前應用最廣，技術相對簡單的屋面是倒置式保溫屋面，倒置式保溫屋面的具體做法見圖3.

圖3 倒置式保溫層做法

2.2.3 窗的節能技術運用方法

窗是建筑物所有維護結構中熱傳遞最敏感活躍的部位，因此窗的節能技術運用就顯得比較重要.窗的節能主要是通過如下幾種方法實現:一是控制建筑物不同朝向的窗墻面積比，通過窗墻面積比來控制窗的遮陽性能；二是通過合理的設計達到室內環境與節能的協調統一；三是使用節能材料，比如窗戶玻璃采用節能玻璃降低傳熱能耗，窗框使用導熱系數小的材料，降低窗框的熱傳遞效應；四是控制窗的氣密性和開扇形式；五是使用窗簾及蓋窗板增加窗的保溫隔熱性能.其中墻窗面積比和節能材料的使用是窗戶節能的主要途徑.表1為嚴寒和寒冷地區建筑物的窗墻比.

表1 嚴寒和寒冷地區的窗墻比

3 綠色建筑的設計實踐分析

在綠色建筑設計實踐分析中，主要采用的某市的一個已建的綠色建筑小區進行實例分析，由于篇幅的限制，小區的建筑群的規劃、景觀以及小區的附屬設施、建筑物的供能及供水系統等綠色設計都不予以論述，主要針對建筑的圍護結構進行綠色節能設計的做法進行詳細的闡述，然后用相同位置的普通小區與該小區進行數據對比.

在該小區的建筑物維護結構中的墻體結構采用了外保溫節能方式，采用外保溫節能方式可以避免產生熱橋、能夠保障室內的熱穩定性，減小內部冷凝現象、有利于建筑結構耐久性的提高以及以后的建筑節能改造等優點.外保溫層直接深入地基部分并對女兒墻進行嚴密的包裹，陽臺和主體結構連、挑檐口和結構面板的連接處放置具有高強性質的絕熱材料，以保證從地基到樓頂都具有非常嚴密的保溫隔熱體系.具體的做法從外到內依次為外掛面磚、封閉空氣層、聚苯板保溫層、混凝土墻體，見圖4.

在該小區的建筑物圍護結構中的屋面做法采用倒置式保溫屋面，相比普通保溫屋面，倒置式保溫屋面具有構造簡單、抗壓強度高、防止防水層受到熱應力、紫外線等外在因素的破壞以及較長時間內穩定的保溫隔熱性能.具體的做法從下到上依次結構層、找坡層、防水卷材層、不燃酚醛復合板、混凝土保護層，具體的尺寸見圖5.

圖4 墻體做法

圖5 屋頂做法

在該小區的建筑物通風根據整年風速和風向分析采取了被動式通風，這種通風方式在減少業主的居住能耗的同時，提高其舒適性及通風率，改善了室內的空氣質量，保證了室內空氣濕度及風量平衡.圍護結構中的窗的材料采用中空玻璃結構，玻璃中空部位充滿氬氣并渡Low-E涂層，窗口和窗框采用嚴密隔熱保溫的構造設計方式.窗口漫輻射和能量傳導采用特殊材質的垂直遮陽板進行阻擋.

表2 綠色建筑和普通建筑整年統計

表2為相同位置普通小區和采用了綠色建筑節能設計小區在采暖、間接蒸發降溫、通風三方面整年的數據統計對比表，從表中可以看出，在采暖、間接蒸發降溫、通風這三個方面，采用了綠色建筑節能設計的小區相比普通小區都有非常大的提高，說明綠色節能技術能夠有效地提高住宅舒適性的同時，能夠做到節約能量消耗.環境的舒適性和降低建筑能源消耗，當然限于篇幅的原因，本文淺顯地討論了節能技術在建筑圍護結構上的運用，并未深入討論節能技術在綠色建筑其他方面的應用.

4 結論

隨著我國經濟水平越來越高，社會公眾在滿足了溫飽之后開始關注自身的居住環境，并對居住環境提出越來越高的要求.因此節能環保的綠色建筑開始越來越受到公眾的歡迎.本文因此從節能技術在建筑設計中應用進行研究，利用綠色建筑和普通建筑的整年數據采集進行了對比，從研究結果來看，相比于普通的建筑，基于節能技術的綠色建筑能夠在與自然生態環境和諧共處的同時，提高生活

[1]鄭春劍.綠色建筑設計理念[J].建筑知識（學術刊)，2010:58-59.

[2]喬雪峰.綠色建筑材料[J].建筑 建材 裝修，2012,（12）.

[3]胡猛,趙明志.綠色建筑施工技術研究[J].門和窗，2014（12）：132-132.

[4]李俊.綠色建筑管理模式研究[J].工業，2015（14）：58-59.

[5]陸陽.綠色建筑在未來城市建筑發展中的必然趨勢[J].科技信息，2012（10）：126-127.

[6]郝存泰.建筑節能技術對建筑設計的影響[J].城市建設理論研究(電子版)，2014,（16）.

TU 201.5

A

1672-2094（2017）05-0139-05

2017-07-14

劉祝瑛（1986-），女，四川南充人，四川廣播電視大學助教.研究方向：建筑環境與設備工程.

張隆輝