淺談現(xiàn)代綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

黃鈺茹，王錫琴

(成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610106)

0 引言

現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)思路，已經(jīng)從追求表面上的高質(zhì)、高量，轉(zhuǎn)至科學(xué)運(yùn)用自然能源，開展綠色環(huán)保設(shè)計(jì)的層面。此種理念既符合時(shí)代發(fā)展需求，又可以為使用者創(chuàng)造出回歸自然的生活、工作條件。

1 發(fā)展綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的意義

根據(jù)UNEP(聯(lián)合國環(huán)境署)2020年全球建筑和施工狀況報(bào)告，2019年建筑和建設(shè)行業(yè)占全球總能源使用量的35%，占與能源相關(guān)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(xiàn)者，降低建筑業(yè)的能源消耗，減輕建筑業(yè)造成的生態(tài)環(huán)境污染，對實(shí)行我國碳中和戰(zhàn)略起著至關(guān)重要的作用。推進(jìn)現(xiàn)代建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，發(fā)展綠色建筑對現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有重大意義。發(fā)展綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，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(huán)使用來達(dá)到降低建筑成本及環(huán)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(fā)起到推動(dòng)作用，大大緩解地球溫室效應(yīng)產(chǎn)生的壓力，也極大地保護(hù)了其他資源。

2 現(xiàn)代綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 和諧性原則

為促進(jìn)人與自然、人與社會(huì)的和諧發(fā)展，在進(jìn)行現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循和諧性原則，在設(shè)計(jì)過程中堅(jiān)持因地制宜的設(shè)計(jì)理念，充分利用周圍環(huán)境的資源條件，保證建筑與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的整體性。只有人類建筑實(shí)踐活動(dòng)遵守生物因素和地理因素相互聯(lián)系的規(guī)律，才能達(dá)到節(jié)約資源和可持續(xù)發(fā)展的目的，使建筑物真正變得安全、節(jié)能、舒適，與周圍環(huán)境和諧共處。

2.2 現(xiàn)代化原則

綠色建筑在當(dāng)代科技迅速發(fā)展的大時(shí)代環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生，在這樣的社會(huì)條件下，綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要符合現(xiàn)代化的基本原則。但這并不與傳統(tǒng)本土建筑相對立，而是在繼承和保護(hù)傳統(tǒng)地域建筑及其技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用創(chuàng)新材料和技術(shù)策略，滿足時(shí)代發(fā)展的需求，為綠色建筑增添新的活力，通過現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)人與自然、技術(shù)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(shí)現(xiàn)能源的高效利用，最大程度地減少能量的消耗。建筑行業(yè)一直占據(jù)高投入、高消耗的行業(yè)前列，不符合現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的趨勢，只有將綠色可持續(xù)發(fā)展理念完全融入建筑建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，才能更好地實(shí)現(xiàn)真正的資源有效利用，例如在進(jìn)行建筑外立面設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮利用當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)材料，既能減少資源消耗又實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(fèi)依然是煤炭占主導(dǎo)，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(jié)構(gòu)調(diào)整是我國發(fā)展正面臨的重要任務(wù)之一，必須減少對石化能源的需求，降低對煤電的依賴，推進(jìn)節(jié)能減排，向部分發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)，大力開發(fā)新能源和可再生資源，積極利用風(fēng)、水、太陽能等支持建筑行業(yè)的綠色設(shè)計(jì)發(fā)展。

3.2 創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)及節(jié)能材料應(yīng)用少

目前建筑行業(yè)參與綠色建筑建設(shè)的積極性并不高，使綠色建筑節(jié)能技術(shù)的研發(fā)速度很慢，相關(guān)的科技創(chuàng)新技術(shù)很少，關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)得不到開展，直接影響到綠色建筑的實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致綠色建筑的發(fā)展跟不上城市化的步伐。而改變傳統(tǒng)高能耗建筑材料則將從源頭減少建筑的能耗，節(jié)能環(huán)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(yàn)感，將地球的負(fù)荷降到最小。因此，應(yīng)加大對創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)和節(jié)能建筑材料的投入，才能加快綠色建筑的建設(shè)進(jìn)程。

3.3 沒有融入綠色設(shè)計(jì)理念

在綠色建筑的項(xiàng)目實(shí)施過程中，從前期設(shè)計(jì)到項(xiàng)目施工都應(yīng)融入綠色建筑的設(shè)計(jì)理念，將節(jié)能環(huán)保貫徹到整個(gè)建設(shè)過程中。但設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，并未實(shí)地考察，就無法了解當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境自然條件，不僅使建筑在周圍環(huán)境中顯得突兀，而且無法充分利用當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，既影響建筑的采光或通風(fēng)效果，又加大后期對建筑設(shè)備的耗能，降低了使用者對生活、工作感受的滿意度。

4 現(xiàn)代綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

4.1 從自然能源的運(yùn)用層面進(jìn)行節(jié)能

現(xiàn)代建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的核心思路在于充分運(yùn)用自然能源。使建筑的空間設(shè)計(jì)具備“生態(tài)屬性”，充分運(yùn)用可再生能源，使可持續(xù)發(fā)展理念得到實(shí)踐。比如在進(jìn)行建筑暖通、光照系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分運(yùn)用太陽能資源、風(fēng)能資源、地?zé)崮苜Y源等，通過自然調(diào)節(jié)，即可滿足消費(fèi)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(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到加熱水的目的。隨著技術(shù)的發(fā)展，除了熱水器外，在建筑的頂層及部分墻體表面，可以鋪設(shè)太陽能板和太陽能管道，目的在于將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能后，儲(chǔ)存在器件中，在特定時(shí)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(shè)計(jì)層面進(jìn)行節(jié)能

4.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)指通過改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，達(dá)到夏季隔熱、冬季保溫，使建筑物室內(nèi)溫度盡可能達(dá)到人體的舒適溫度，以減少通過輔助設(shè)備達(dá)到合理舒適室溫所產(chǎn)生的負(fù)荷，最終達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。雙層幕墻就以其豐富的美學(xué)效果和生態(tài)節(jié)能的理念在綠色建筑中應(yīng)用日益廣泛，通常由外層幕墻、熱通道和內(nèi)層幕墻構(gòu)成，且在熱通道內(nèi)能夠形成空氣有序流動(dòng)的建筑幕墻，具有通風(fēng)換氣、隔熱、隔聲、節(jié)能環(huán)保功能，使室內(nèi)生活環(huán)境與室外自然環(huán)境達(dá)到完美融合[1]。

4.2.2 室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)

現(xiàn)代綠色建筑在進(jìn)行室內(nèi)照明設(shè)計(jì)時(shí)常用智能照明系統(tǒng)，可以做到有人時(shí)自動(dòng)識(shí)別光線和冷暖需求，在光線充足時(shí)只開空調(diào)不開燈，無人時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。通風(fēng)設(shè)計(jì)則可通過合理的建筑及室內(nèi)空間設(shè)計(jì)，充分利用自然通風(fēng)排除室內(nèi)不新鮮的空氣，從而達(dá)到通風(fēng)節(jié)能的目的。如被動(dòng)式綠色建筑常采用自然通風(fēng)，它不僅可以降低建筑物夏季輔助設(shè)備的能耗，也可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。以上海市的綠地集團(tuán)總部大樓為例，其所有天窗的可開啟面積達(dá)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(fēng)氣候作用下，在過渡性季節(jié)也能夠引導(dǎo)建筑室內(nèi)通風(fēng)[2]。

4.2.3 建筑材料選擇

圍繞“綠色、節(jié)能、環(huán)保”等進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)盲目追求價(jià)格昂貴的材料，應(yīng)該基于科學(xué)分析，選擇材料時(shí)應(yīng)評估資源的消耗量(見圖1)，選擇資源消耗少、可集約化生產(chǎn)的建筑材料。比如建筑施工時(shí)可以選用硅酸鹽混凝土、含硫石膏等。此類材料通過科學(xué)方法，將煤炭等化石資源充分燃燒之后產(chǎn)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(yīng)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(hù)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(tài)屬性，讓消費(fèi)者仿佛置身于天然環(huán)境之中。

圖1 建筑材料能耗統(tǒng)計(jì)對比

4.3 從規(guī)劃設(shè)計(jì)方案層面進(jìn)行節(jié)能

現(xiàn)代建筑多為高層建筑，采用此種設(shè)計(jì)理念的根本目的在于提升土地資源利用率。在保證此項(xiàng)目標(biāo)不變的前提下，還應(yīng)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，降低后續(xù)使用過程的資源消耗率。本文提到的充分運(yùn)用風(fēng)能資源，可以在夏季炎熱天氣發(fā)揮重要作用，弱化空調(diào)、電風(fēng)扇等電力設(shè)備的存在價(jià)值。假設(shè)在一個(gè)單元、4戶型的高層建筑中，東西2個(gè)邊緣為大戶型，同時(shí)設(shè)有南北陽臺(tái)或臥室，在高溫天氣時(shí)，如果有自然風(fēng)流經(jīng)，將會(huì)產(chǎn)生“過堂風(fēng)”，能夠充分調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。但夾在2個(gè)大戶型中間的小戶型，往往只具備單一方向的陽臺(tái)或者臥室，無法形成對流風(fēng)向，為了應(yīng)對夏季高溫，選擇此戶型的消費(fèi)者必然開空調(diào)或者電扇。基于此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡可能地調(diào)整小戶型房間的結(jié)構(gòu)，使其在南北兩面都具備“空氣開口”(比如在防盜門上方設(shè)置小型窗戶，由內(nèi)部開啟，既可以保證室內(nèi)安全，又能夠形成“過堂風(fēng)”)[3]。

5 結(jié)語

發(fā)展現(xiàn)代綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)能夠減少對地球自然資源的消耗，在一定程度上，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。相關(guān)人員在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)融入綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，充分把握建筑與自然環(huán)境、人文環(huán)境的和諧性，符合現(xiàn)代化的發(fā)展需求，重視對資源的高效利用，給使用者創(chuàng)造一個(gè)安全舒適的生活環(huán)境。盡管當(dāng)前的綠色建筑設(shè)計(jì)還存在不少問題，但隨著國家對節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的關(guān)注，相關(guān)行政法規(guī)的不斷完善，以及人們綠色環(huán)保意識(shí)的普遍覺醒，將促使我國綠色建筑建設(shè)走上更明確、更清晰的發(fā)展道路，從各個(gè)層面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，將綠色建筑的環(huán)保理念融會(huì)貫通，發(fā)展以綠色建筑為主流的城市建設(shè)。