綠色環保低碳節能建筑設計應用及探討

李永環

摘要：建筑生產作為推動我國經濟發展的重要行業，建筑行業在資源上的消耗占比較大，綠色環保、低碳節能的設計理念已經成為建筑業未來發展的主旋律。本文主要從建筑物的主要外圍構成部分，智能系統，太陽能光熱設備與建筑一體化設計的應用及探討加以闡述。

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.

關鍵詞：綠色環保;低碳節能;建筑設計;應用探討

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

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

0 ?引言

建筑行業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境的方式存在，顯然對實現建筑業與生態環境的和諧有一定的沖擊，從而造成社會效益和生態效益損失。綠色環保、低碳節能的設計理念已經成為建筑業未來發展的主旋律，它也是行業能繼續發展的根本。因此，必須從技術層面不斷地推陳出新緩解建筑產品對材料資源的消耗，為我國的能源緊張問題作出實質性貢獻。

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，都能夠盡量節約資源、減少能耗、不影響環境，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，所使用的建筑材料、施工設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。

據此看來，綠色建筑和低碳建筑的相關概念大體一致，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，應當歸類為節能建筑。

2 ?節能設計應用探討

節能設計是項目施工之前的預測概算，它以規模類似的建筑產品的能源消耗平均數據為基礎，從而對未來的建筑產品資源利用作出大致的估算。本文從建筑物的主要外圍構成部分，如屋面、門窗、墻體、樓地面、等直接與外界進行能量交換的構件，結合智能系統設計、工程實例為闡述對象，詳細探討了綠色環保，低碳節能應用價值作用。

2.1 屋面節能設計探討

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，從結構保護角度出發，需要對屋面進行保溫隔熱及防水處理。選擇較低的導熱系數、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;隨著綠色環保理念的深入，在建筑物的屋頂采取種植綠色植物的設計思路，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、美化環境的效果，同時起到一定的隔熱和吸水作用。從低碳節能角度看，這種方式減少了太陽對建筑物的直接輻射程度，能達到冬暖夏涼的自然保溫效果。根據相關的測算數據顯示，相較于普通建筑物而言，屋面綠化的建筑，其室內溫度更低，大約低了2～8℃，其表面溫度可降低4～5℃。

2.2 門窗節能設計探討

任何建筑物都必須要有門窗構件，它是建筑采光、通風的主要形式。隨著現代工藝的不斷提高，門窗工程已經發展成為建筑外觀美學上的重要組成部分。必須從技術設計上優化門窗的保溫隔熱功能，進而減少室內能量的散失，保證資源利用的最大化。材料性能是實現這一目標的最佳方式。目前，國內的門窗發展最好的是中空的雙層玻璃。這主要是利用空氣的低導熱性來實現的。與傳統的實心玻璃相比，這種玻璃的導熱性根據實驗結果顯示能降低大致26～36%。在北方地區，夏天能隔離外界的高溫，減少通風空調的能源消耗，冬天能隔絕冷空氣進入，減少暖通系統的能源消耗。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、壓條等進行密封。

2.3 墻體節能設計概述

墻體作為整個建筑物最不可或缺的圍護結構，對其進行節能設計時，應當充分考慮墻體節能材料的運用，確保墻體傳熱系數有效降低，以保證室內溫度在可控范圍內。墻體保溫從本質作用上來看，分為兩種。一是墻體材料自身的性能優勢，如加氣混凝土砌塊墻的孔隙率就是很好的保溫原理，雖然質量上不如專業的保溫材料高，但是從經濟成本等角度來看，也是值得推廣使用的建筑材料。而這也是摒棄傳統的紅磚做法之一。像爐渣砌塊磚等都是重復循環利用生產廢棄物，從而達到綠色環保低碳節能的建筑生產目標，減少對現有的有限資源的開發利用。二是在外墻增加高效保溫絕熱材料，降低墻體的傳熱系數，增強其保溫效果。對外墻而言，保溫材料節能設計方式主要有兩種：外墻內保溫及外墻外保溫;其中，外墻外保溫節能設計一般不會占用室內面積，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計，當然，舊樓改造也可以使用這一設計，其應用較廣泛。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）敷設在外墻外部，能夠墻體傳熱系數大幅降低，確保建筑結構熱橋現象不會出現，將建筑使用壽命延長。類比于屋頂種植綠化產品的節能設計理念，墻體一樣可以通過綠色攀援植物起到能源節約，吸收溫室氣體的作用。如圖1所示的墻體綠化部分圖。對于現代高樓林立的城市環境，這類建筑產品很好的體現了人與自然和諧相處的設計理念，同時以較好的外觀視覺給人煥然一新的感受。通過數據分析對比，我們能得出準確的結論。相較于普通墻面而言，覆蓋綠植的墻面溫度普遍低于環境溫度3～12.2℃，大多數時段，其溫差都在5～9℃之間。這對于降低暖通空調的電資源消耗將有巨大的意義。

2.4 樓地面節能設計探討

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

2.5 智能系統設計概述

智能系統設計在盡量滿足相關需求的基礎上，可以對施工設備進行優化，減少思想運行數量級及時間，盡可能不要消耗過多電能，避免電氣污染物對環境造成污染;智能系統設計與低碳節能環保之間具有趨同性，將高科技、生態設施系統應用于環保中，可以對廢氣、廢水進行綜合利用，用系統作為監管工具，可以改善人們的居住環境和生活環境。在建筑設備中應用智能系統設計，可以讓整個系統同時具備測量功能、監視功能、控制功能，以保證其它各系統正常運行，進而確保各大系統的安全性、可靠性、穩定性，以達到低碳節能的目的。如圖2所示，采用空氣能熱水器，可使耗能降低三分之二，而使用可透光板進行豎向洞口的防護可有效利用自然光。

2.6 太陽能光熱設備與建筑一體化設計設探討

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，其設計不僅無法統一，還難以協調建筑外觀，對建筑整體形象造成破壞，不利于展現城市美觀;當出現颶風、冰雹，凍雨、漏水等安全防護問題時，難以進行防控;建筑防水層、管道等難以布設合理，會讓整個建筑設計失去整體性。當前，解決以上問題的最好途徑如下：從建筑規劃之初，便將太陽能光熱設備一體化設計的理念應用于“建筑設計、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、協調統一，這也是問題的關鍵所在。其優點：①有機結合，巧妙利用;②綜合考慮建筑結構、水電系統和太陽能設備的協調;③同步規劃設計，同步施工安裝;管道布設與線路布置要規范、經濟，防風固定構件應預埋在建筑中，既方便安裝、維修、保溫效果好，對建筑的構造、美觀沒有帶來不利的影響。太陽能光熱系統與建筑的完美結合，通過實踐逐步走向成熟。太陽能光熱技術將發揮出更大的優勢，為社會做出更大的貢獻。

例如某校區中對太陽能系統的設置位置在紫閣書院。紫閣書院在兩個軸線的劃分作用之下形成了四個區域，每一個區域內的具體布置也有著不同的規劃，但是組團空間卻完全相同。每個組團內氛圍四棟樓，一棟樓為學子之家，三棟樓為學校宿舍樓，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，南山書院當中規劃的宿舍樓和學子之家的數量分別是12棟和3棟，同時設置了辦公樓和宿舍樓各一棟，建筑的總面積達到118542.4平方米。太陽能系統設備由集熱管控制系統，循環系統，保溫水箱管道以及輔助加熱系統共同構成。全玻璃真空管集熱器當中的集熱原理如下：全玻璃真空管接受太陽光的照射，內管表面選擇性吸收涂層并且吸收太陽能所照射的輻射能，輻射能轉化為熱能之后直接對熱管內的水進行加熱，在真空管內的熱水和連及箱內的密度差的作用下形成了虹吸作用，由此來形成管內和聯集箱內水的自然循環。自然循環加熱作用之下是得即熱器內的水溫在不斷升高，當集熱器出水口和進水口和凈水口的溫差達到一定標準的時候，系統就可以啟動了循環泵，最終會增加熱水系統內的水溫。（表1）

集熱管全部使用集熱管采用的是Φ58×1.8×26模塊，三高管材質為特硬高硼硅3.3，設備當中的各項性能得符合相關規范要求，能夠被任意的實踐當中。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 ?結束語

綠色環保、低碳節能的設計理念已經成為建筑業未來發展的主旋律。因此，在實際的設計工作中，準確把握設計要點，不斷的對建筑節能設計進行探討和分析，有針對性的選擇建筑材料，充分合理的利用當地的自然資源，以達到人與建筑、環境與經濟之間的最佳組合，從而提高建筑的整體節能環保效益。

參考文獻：

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