綠色環(huán)保低碳節(jié)能建筑設(shè)計應(yīng)用及探討

李永環(huán)

摘要：建筑生產(chǎn)作為推動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，建筑行業(yè)在資源上的消耗占比較大，綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的設(shè)計理念已經(jīng)成為建筑業(yè)未來發(fā)展的主旋律。本文主要從建筑物的主要外圍構(gòu)成部分，智能系統(tǒng)，太陽能光熱設(shè)備與建筑一體化設(shè)計的應(yīng)用及探討加以闡述。

Abstract： As an important industry to promote China's economic development， construction industry accounts for a large proportion of resources consumption. The design concept of green environmental protection and low carbon energy conservation has become the main theme of the future development of the construction industry. This paper mainly elaborates on the application and discussion of the main peripheral components of the building， intelligent systems， solar thermal equipment and building integration design.

關(guān)鍵詞：綠色環(huán)保;低碳節(jié)能;建筑設(shè)計;應(yīng)用探討

Key words： green environmental protection;low carbon energy saving;architectural design;application discussion

中圖分類號：TU201.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0224-03

0 ?引言

建筑行業(yè)在資源上的消耗占比較大，這些資源大多屬于合成的可再生資源，但從本質(zhì)上來看，也是對有限資源的一種消耗。一旦這些資源以不可回收或者污染環(huán)境的方式存在，顯然對實現(xiàn)建筑業(yè)與生態(tài)環(huán)境的和諧有一定的沖擊，從而造成社會效益和生態(tài)效益損失。綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的設(shè)計理念已經(jīng)成為建筑業(yè)未來發(fā)展的主旋律，它也是行業(yè)能繼續(xù)發(fā)展的根本。因此，必須從技術(shù)層面不斷地推陳出新緩解建筑產(chǎn)品對材料資源的消耗，為我國的能源緊張問題作出實質(zhì)性貢獻(xiàn)。

1 ?綠色建筑和低碳建筑的概念差異

綠色建筑指的是某一建筑從建造之初到投入使用的過程中，都能夠盡量節(jié)約資源、減少能耗、不影響環(huán)境，力求給人們提供更為舒適、健康、高效的空間。

低碳建筑指的是在整個建筑生命周期內(nèi)，所使用的建筑材料、施工設(shè)備等都能夠最大限度降低能耗、增強能效、減少二氧化碳排放量。

據(jù)此看來，綠色建筑和低碳建筑的相關(guān)概念大體一致，但綠色建筑更為重視建筑物施工、使用過程中產(chǎn)生的二氧化碳，對建筑物拆除時的二氧化碳并不重視，就這一點看來，低碳建筑將綠色建筑納入其中，但某些綠色建筑并不算低碳建筑，應(yīng)當(dāng)歸類為節(jié)能建筑。

2 ?節(jié)能設(shè)計應(yīng)用探討

節(jié)能設(shè)計是項目施工之前的預(yù)測概算，它以規(guī)模類似的建筑產(chǎn)品的能源消耗平均數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從而對未來的建筑產(chǎn)品資源利用作出大致的估算。本文從建筑物的主要外圍構(gòu)成部分，如屋面、門窗、墻體、樓地面、等直接與外界進(jìn)行能量交換的構(gòu)件，結(jié)合智能系統(tǒng)設(shè)計、工程實例為闡述對象，詳細(xì)探討了綠色環(huán)保，低碳節(jié)能應(yīng)用價值作用。

2.1 屋面節(jié)能設(shè)計探討

屋面不同于建筑組成中的任何其他部位，它與自然環(huán)境直接接觸，不僅承受較大的太陽輻射作用，而且存在與雨水直接接觸的可能。因此，從結(jié)構(gòu)保護(hù)角度出發(fā)，需要對屋面進(jìn)行保溫隔熱及防水處理。選擇較低的導(dǎo)熱系數(shù)、較高的強度、較低的吸水率的保溫材料，可以將保溫材料放置在防水層和面層板中，增強其保溫效果。比如：輕骨料混凝土板、聚苯乙烯板等;隨著綠色環(huán)保理念的深入，在建筑物的屋頂采取種植綠色植物的設(shè)計思路，由于綠色植物光合作用，吸收大量的二氧化碳，釋放氧氣，起到凈化空氣、美化環(huán)境的效果，同時起到一定的隔熱和吸水作用。從低碳節(jié)能角度看，這種方式減少了太陽對建筑物的直接輻射程度，能達(dá)到冬暖夏涼的自然保溫效果。根據(jù)相關(guān)的測算數(shù)據(jù)顯示，相較于普通建筑物而言，屋面綠化的建筑，其室內(nèi)溫度更低，大約低了2～8℃，其表面溫度可降低4～5℃。

2.2 門窗節(jié)能設(shè)計探討

任何建筑物都必須要有門窗構(gòu)件，它是建筑采光、通風(fēng)的主要形式。隨著現(xiàn)代工藝的不斷提高，門窗工程已經(jīng)發(fā)展成為建筑外觀美學(xué)上的重要組成部分。必須從技術(shù)設(shè)計上優(yōu)化門窗的保溫隔熱功能，進(jìn)而減少室內(nèi)能量的散失，保證資源利用的最大化。材料性能是實現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳方式。目前，國內(nèi)的門窗發(fā)展最好的是中空的雙層玻璃。這主要是利用空氣的低導(dǎo)熱性來實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的實心玻璃相比，這種玻璃的導(dǎo)熱性根據(jù)實驗結(jié)果顯示能降低大致26～36%。在北方地區(qū)，夏天能隔離外界的高溫，減少通風(fēng)空調(diào)的能源消耗，冬天能隔絕冷空氣進(jìn)入，減少暖通系統(tǒng)的能源消耗。此外，要保證門窗的密封性，防止門窗與建筑物的連接縫隙造成的能源消耗，具體可以通過橡膠、壓條等進(jìn)行密封。

2.3 墻體節(jié)能設(shè)計概述

墻體作為整個建筑物最不可或缺的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)充分考慮墻體節(jié)能材料的運用，確保墻體傳熱系數(shù)有效降低，以保證室內(nèi)溫度在可控范圍內(nèi)。墻體保溫從本質(zhì)作用上來看，分為兩種。一是墻體材料自身的性能優(yōu)勢，如加氣混凝土砌塊墻的孔隙率就是很好的保溫原理，雖然質(zhì)量上不如專業(yè)的保溫材料高，但是從經(jīng)濟成本等角度來看，也是值得推廣使用的建筑材料。而這也是摒棄傳統(tǒng)的紅磚做法之一。像爐渣砌塊磚等都是重復(fù)循環(huán)利用生產(chǎn)廢棄物，從而達(dá)到綠色環(huán)保低碳節(jié)能的建筑生產(chǎn)目標(biāo)，減少對現(xiàn)有的有限資源的開發(fā)利用。二是在外墻增加高效保溫絕熱材料，降低墻體的傳熱系數(shù)，增強其保溫效果。對外墻而言，保溫材料節(jié)能設(shè)計方式主要有兩種：外墻內(nèi)保溫及外墻外保溫;其中，外墻外保溫節(jié)能設(shè)計一般不會占用室內(nèi)面積，且具有很好的保溫效果，對于新建建筑而言，多使用外墻外保溫設(shè)計，當(dāng)然，舊樓改造也可以使用這一設(shè)計，其應(yīng)用較廣泛。比如說，使用高效保溫絕熱材料（如聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯塑料等）敷設(shè)在外墻外部，能夠墻體傳熱系數(shù)大幅降低，確保建筑結(jié)構(gòu)熱橋現(xiàn)象不會出現(xiàn)，將建筑使用壽命延長。類比于屋頂種植綠化產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計理念，墻體一樣可以通過綠色攀援植物起到能源節(jié)約，吸收溫室氣體的作用。如圖1所示的墻體綠化部分圖。對于現(xiàn)代高樓林立的城市環(huán)境，這類建筑產(chǎn)品很好的體現(xiàn)了人與自然和諧相處的設(shè)計理念，同時以較好的外觀視覺給人煥然一新的感受。通過數(shù)據(jù)分析對比，我們能得出準(zhǔn)確的結(jié)論。相較于普通墻面而言，覆蓋綠植的墻面溫度普遍低于環(huán)境溫度3～12.2℃，大多數(shù)時段，其溫差都在5～9℃之間。這對于降低暖通空調(diào)的電資源消耗將有巨大的意義。

2.4 樓地面節(jié)能設(shè)計探討

建筑樓地面是建筑豎向生產(chǎn)中的重要結(jié)構(gòu)，伴隨著建筑商品房的迫切需求，大多數(shù)高層都會在樓地面裝飾裝修中進(jìn)行保溫隔熱處理，一方面有利于個體對個體空間能量的保護(hù)，另一方面也能減少樓地面開裂等質(zhì)量問題。

2.5 智能系統(tǒng)設(shè)計概述

智能系統(tǒng)設(shè)計在盡量滿足相關(guān)需求的基礎(chǔ)上，可以對施工設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，減少思想運行數(shù)量級及時間，盡可能不要消耗過多電能，避免電氣污染物對環(huán)境造成污染;智能系統(tǒng)設(shè)計與低碳節(jié)能環(huán)保之間具有趨同性，將高科技、生態(tài)設(shè)施系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)保中，可以對廢氣、廢水進(jìn)行綜合利用，用系統(tǒng)作為監(jiān)管工具，可以改善人們的居住環(huán)境和生活環(huán)境。在建筑設(shè)備中應(yīng)用智能系統(tǒng)設(shè)計，可以讓整個系統(tǒng)同時具備測量功能、監(jiān)視功能、控制功能，以保證其它各系統(tǒng)正常運行，進(jìn)而確保各大系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，以達(dá)到低碳節(jié)能的目的。如圖2所示，采用空氣能熱水器，可使耗能降低三分之二，而使用可透光板進(jìn)行豎向洞口的防護(hù)可有效利用自然光。

2.6 太陽能光熱設(shè)備與建筑一體化設(shè)計設(shè)探討

太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，也是最干凈、最豐富的可利用能源，可以說是“取之不盡，用之不竭”的。傳統(tǒng)的方法是，在房屋建好后，利用各種手段（如穿墻打洞、拉固、打膨脹螺絲等），在屋頂固定太陽能，其設(shè)計不僅無法統(tǒng)一，還難以協(xié)調(diào)建筑外觀，對建筑整體形象造成破壞，不利于展現(xiàn)城市美觀;當(dāng)出現(xiàn)颶風(fēng)、冰雹，凍雨、漏水等安全防護(hù)問題時，難以進(jìn)行防控;建筑防水層、管道等難以布設(shè)合理，會讓整個建筑設(shè)計失去整體性。當(dāng)前，解決以上問題的最好途徑如下：從建筑規(guī)劃之初，便將太陽能光熱設(shè)備一體化設(shè)計的理念應(yīng)用于“建筑設(shè)計、施工、使用、運維、改造”這一流程之中，讓太陽能如同其它部件一般，能夠成為建筑有機組成部分，保證整體美觀、協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這也是問題的關(guān)鍵所在。其優(yōu)點：①有機結(jié)合，巧妙利用;②綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、水電系統(tǒng)和太陽能設(shè)備的協(xié)調(diào);③同步規(guī)劃設(shè)計，同步施工安裝;管道布設(shè)與線路布置要規(guī)范、經(jīng)濟，防風(fēng)固定構(gòu)件應(yīng)預(yù)埋在建筑中，既方便安裝、維修、保溫效果好，對建筑的構(gòu)造、美觀沒有帶來不利的影響。太陽能光熱系統(tǒng)與建筑的完美結(jié)合，通過實踐逐步走向成熟。太陽能光熱技術(shù)將發(fā)揮出更大的優(yōu)勢，為社會做出更大的貢獻(xiàn)。

例如某校區(qū)中對太陽能系統(tǒng)的設(shè)置位置在紫閣書院。紫閣書院在兩個軸線的劃分作用之下形成了四個區(qū)域，每一個區(qū)域內(nèi)的具體布置也有著不同的規(guī)劃，但是組團空間卻完全相同。每個組團內(nèi)氛圍四棟樓，一棟樓為學(xué)子之家，三棟樓為學(xué)校宿舍樓，同時，在南北軸線的兩端還布置了食堂和辦公樓各一棟。因此，南山書院當(dāng)中規(guī)劃的宿舍樓和學(xué)子之家的數(shù)量分別是12棟和3棟，同時設(shè)置了辦公樓和宿舍樓各一棟，建筑的總面積達(dá)到118542.4平方米。太陽能系統(tǒng)設(shè)備由集熱管控制系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，保溫水箱管道以及輔助加熱系統(tǒng)共同構(gòu)成。全玻璃真空管集熱器當(dāng)中的集熱原理如下：全玻璃真空管接受太陽光的照射，內(nèi)管表面選擇性吸收涂層并且吸收太陽能所照射的輻射能，輻射能轉(zhuǎn)化為熱能之后直接對熱管內(nèi)的水進(jìn)行加熱，在真空管內(nèi)的熱水和連及箱內(nèi)的密度差的作用下形成了虹吸作用，由此來形成管內(nèi)和聯(lián)集箱內(nèi)水的自然循環(huán)。自然循環(huán)加熱作用之下是得即熱器內(nèi)的水溫在不斷升高，當(dāng)集熱器出水口和進(jìn)水口和凈水口的溫差達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的時候，系統(tǒng)就可以啟動了循環(huán)泵，最終會增加熱水系統(tǒng)內(nèi)的水溫。（表1）

集熱管全部使用集熱管采用的是Φ58×1.8×26模塊，三高管材質(zhì)為特硬高硼硅3.3，設(shè)備當(dāng)中的各項性能得符合相關(guān)規(guī)范要求，能夠被任意的實踐當(dāng)中。由于冬夏兩季天氣對于集熱管有很大的影響，所以在選擇性吸收涂層的時候就充分考慮到了損耗、抗寒、抗壓等多個功能。

3 ?結(jié)束語

綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的設(shè)計理念已經(jīng)成為建筑業(yè)未來發(fā)展的主旋律。因此，在實際的設(shè)計工作中，準(zhǔn)確把握設(shè)計要點，不斷的對建筑節(jié)能設(shè)計進(jìn)行探討和分析，有針對性的選擇建筑材料，充分合理的利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源，以達(dá)到人與建筑、環(huán)境與經(jīng)濟之間的最佳組合，從而提高建筑的整體節(jié)能環(huán)保效益。

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