淺談現代綠色建筑節能設計的應用策略

黃鈺茹，王錫琴

(成都大學建筑與土木工程學院，四川 成都 610106)

0 引言

現代建筑的設計思路，已經從追求表面上的高質、高量，轉至科學運用自然能源，開展綠色環保設計的層面。此種理念既符合時代發展需求，又可以為使用者創造出回歸自然的生活、工作條件。

1 發展綠色建筑節能設計的意義

根據UNEP(聯合國環境署)2020年全球建筑和施工狀況報告，2019年建筑和建設行業占全球總能源使用量的35%，占與能源相關的CO2排放量的38%。因此，建筑成為了全球能源消耗的主要貢獻者，降低建筑業的能源消耗，減輕建筑業造成的生態環境污染，對實行我國碳中和戰略起著至關重要的作用。推進現代建筑的節能設計，發展綠色建筑對現代社會的可持續發展有重大意義。發展綠色建筑的節能設計，不僅可以高效地利用資源，通過可再生資源的使用來降低生活熱源的成本，也可以通過建筑材料的循環使用來達到降低建筑成本及環境成本的作用，而且極大地拓寬了建筑材料的選擇范圍，對新型材料的研發起到推動作用，大大緩解地球溫室效應產生的壓力，也極大地保護了其他資源。

2 現代綠色建筑節能設計的基本原則

2.1 和諧性原則

為促進人與自然、人與社會的和諧發展，在進行現代建筑節能設計時應遵循和諧性原則，在設計過程中堅持因地制宜的設計理念，充分利用周圍環境的資源條件，保證建筑與當地環境的整體性。只有人類建筑實踐活動遵守生物因素和地理因素相互聯系的規律，才能達到節約資源和可持續發展的目的，使建筑物真正變得安全、節能、舒適，與周圍環境和諧共處。

2.2 現代化原則

綠色建筑在當代科技迅速發展的大時代環境下應運而生，在這樣的社會條件下，綠色建筑節能設計要符合現代化的基本原則。但這并不與傳統本土建筑相對立，而是在繼承和保護傳統地域建筑及其技術的基礎上，采用創新材料和技術策略，滿足時代發展的需求，為綠色建筑增添新的活力，通過現代技術實現人與自然、技術與文化的共生。

2.3 低耗能原則

綠色建筑的主旨便是在保障使用者的安全舒適下，實現能源的高效利用，最大程度地減少能量的消耗。建筑行業一直占據高投入、高消耗的行業前列，不符合現代可持續發展的趨勢，只有將綠色可持續發展理念完全融入建筑建設的每一個環節，才能更好地實現真正的資源有效利用，例如在進行建筑外立面設計時，可以考慮利用當地的建設材料，既能減少資源消耗又實現經濟利益的最大化。

3 存在的問題

3.1 可再生能源利用率低

到2020年，我國的一次能源消費依然是煤炭占主導，城市的能源供給主要來自煤炭，新能源的利用仍舊不高，意味著能源結構調整是我國發展正面臨的重要任務之一，必須減少對石化能源的需求，降低對煤電的依賴，推進節能減排，向部分發達國家學習，大力開發新能源和可再生資源，積極利用風、水、太陽能等支持建筑行業的綠色設計發展。

3.2 創新節能技術及節能材料應用少

目前建筑行業參與綠色建筑建設的積極性并不高，使綠色建筑節能技術的研發速度很慢，相關的科技創新技術很少，關鍵節能技術得不到開展，直接影響到綠色建筑的實現，導致綠色建筑的發展跟不上城市化的步伐。而改變傳統高能耗建筑材料則將從源頭減少建筑的能耗，節能環保材料不僅可以減少對不再生資源的使用，而且將改善使用者的空間體驗感，將地球的負荷降到最小。因此，應加大對創新節能技術和節能建筑材料的投入，才能加快綠色建筑的建設進程。

3.3 沒有融入綠色設計理念

在綠色建筑的項目實施過程中，從前期設計到項目施工都應融入綠色建筑的設計理念，將節能環保貫徹到整個建設過程中。但設計人員在進行建筑設計時，并未實地考察，就無法了解當地的環境自然條件，不僅使建筑在周圍環境中顯得突兀，而且無法充分利用當地的氣候條件，既影響建筑的采光或通風效果，又加大后期對建筑設備的耗能，降低了使用者對生活、工作感受的滿意度。

4 現代綠色建筑節能設計的應用策略

4.1 從自然能源的運用層面進行節能

現代建筑綠色節能設計的核心思路在于充分運用自然能源。使建筑的空間設計具備“生態屬性”，充分運用可再生能源，使可持續發展理念得到實踐。比如在進行建筑暖通、光照系統、空調系統設計時，可以充分運用太陽能資源、風能資源、地熱能資源等，通過自然調節，即可滿足消費者需求。如太陽能熱水器，通過太陽能電池板，即可將可再生的太陽能資源轉化為熱能，達到加熱水的目的。隨著技術的發展，除了熱水器外，在建筑的頂層及部分墻體表面，可以鋪設太陽能板和太陽能管道，目的在于將太陽能轉化為熱能后，儲存在器件中，在特定時候，可以成為建筑的輔助熱能，從而降低電力資源的消耗。

4.2 從建筑設計層面進行節能

4.2.1 圍護結構設計

圍護結構節能技術指通過改善建筑物圍護結構的熱工性能，達到夏季隔熱、冬季保溫，使建筑物室內溫度盡可能達到人體的舒適溫度，以減少通過輔助設備達到合理舒適室溫所產生的負荷，最終達到節能目標。雙層幕墻就以其豐富的美學效果和生態節能的理念在綠色建筑中應用日益廣泛，通常由外層幕墻、熱通道和內層幕墻構成，且在熱通道內能夠形成空氣有序流動的建筑幕墻，具有通風換氣、隔熱、隔聲、節能環保功能，使室內生活環境與室外自然環境達到完美融合[1]。

4.2.2 室內環境設計

現代綠色建筑在進行室內照明設計時常用智能照明系統，可以做到有人時自動識別光線和冷暖需求，在光線充足時只開空調不開燈，無人時自動關閉。通風設計則可通過合理的建筑及室內空間設計，充分利用自然通風排除室內不新鮮的空氣，從而達到通風節能的目的。如被動式綠色建筑常采用自然通風，它不僅可以降低建筑物夏季輔助設備的能耗，也可以改善室內空氣質量。以上海市的綠地集團總部大樓為例，其所有天窗的可開啟面積達到了41%，所有幕墻的可開啟面積大于13%，因基地鄰近黃浦江邊，在亞熱帶海洋性季風氣候作用下，在過渡性季節也能夠引導建筑室內通風[2]。

4.2.3 建筑材料選擇

圍繞“綠色、節能、環?！钡冗M行建筑設計時，不應盲目追求價格昂貴的材料，應該基于科學分析，選擇材料時應評估資源的消耗量(見圖1)，選擇資源消耗少、可集約化生產的建筑材料。比如建筑施工時可以選用硅酸鹽混凝土、含硫石膏等。此類材料通過科學方法，將煤炭等化石資源充分燃燒之后產生的含硫化合物、二氧化碳等加以處理，制作成與普通石膏、混凝土性能相近的材料。應用此類工藝，不僅極大地降低了天然石膏的開采率，還有效保護了不可再生資源。此外，使用含硫混凝土等材料，還可以使建筑具備一定的生態屬性，讓消費者仿佛置身于天然環境之中。

圖1 建筑材料能耗統計對比

4.3 從規劃設計方案層面進行節能

現代建筑多為高層建筑，采用此種設計理念的根本目的在于提升土地資源利用率。在保證此項目標不變的前提下，還應合理規劃設計方案，降低后續使用過程的資源消耗率。本文提到的充分運用風能資源，可以在夏季炎熱天氣發揮重要作用，弱化空調、電風扇等電力設備的存在價值。假設在一個單元、4戶型的高層建筑中，東西2個邊緣為大戶型，同時設有南北陽臺或臥室，在高溫天氣時，如果有自然風流經，將會產生“過堂風”，能夠充分調節室內溫度。但夾在2個大戶型中間的小戶型，往往只具備單一方向的陽臺或者臥室，無法形成對流風向，為了應對夏季高溫，選擇此戶型的消費者必然開空調或者電扇?；诖耍O計人員應該盡可能地調整小戶型房間的結構，使其在南北兩面都具備“空氣開口”(比如在防盜門上方設置小型窗戶，由內部開啟，既可以保證室內安全，又能夠形成“過堂風”)[3]。

5 結語

發展現代綠色建筑的節能設計能夠減少對地球自然資源的消耗，在一定程度上，實現可持續發展的目標。相關人員在設計過程中，應融入綠色環保的設計理念，充分把握建筑與自然環境、人文環境的和諧性，符合現代化的發展需求，重視對資源的高效利用，給使用者創造一個安全舒適的生活環境。盡管當前的綠色建筑設計還存在不少問題，但隨著國家對節能環保設計的關注，相關行政法規的不斷完善，以及人們綠色環保意識的普遍覺醒，將促使我國綠色建筑建設走上更明確、更清晰的發展道路，從各個層面進行節能設計，將綠色建筑的環保理念融會貫通，發展以綠色建筑為主流的城市建設。