綠色理念下的建筑節能設計研究

周小靖，龍 嘯，趙 劍，陳世榮

（中國石油集團川慶鉆探工程有限公司安全環保質量監督檢測研究院，四川 廣漢 618300）

0 引言

隨著綠色理念提出，我國相繼出臺多個文件圍繞綠色建筑標準對城市建設發展提出具體要求。在政策指引下，眾多城市在優化建筑格局方面加大了對建筑節能技術的應用力度，從建筑的布局、外觀、密度等方面重新調整方案，取得了一定的改造成效。部分地區在實際綠色建筑改造施工時，出現了規劃不合理，與城市整體發展格局不相適應的問題，導致最終建筑的人類宜居度和整體環保性不盡如人意，造成對人力、物力、財力等資源的浪費。由此可見，建筑節能設計的主要突破口在于節能環保，要對城市建筑進行綠色規劃，而不僅限于外觀層面的改變，否則，建筑設計則無法體現出綠色理念和節能環保的作用和價值。

1 設計原則

1.1 居住需求

建筑設計采取節能理念和綠色理念的主要目的是為城市居民的生活、工作、出行等需求提供宜居環境，這一目標決定了城市建設的第一原則就是要貫徹以人為本的理念。設計師在建筑設計的各個環節中只有遵循人類居住需求原則，才能使設計發揮現實作用。在綠色節能理念融入建筑設計中時，應同步考慮人性化設計，比如在商業區規劃中，應考慮人們的交通出行、飲食生活、購物娛樂等需求進行一體化設計，努力提升其在商業區的生產生活舒適度。

1.2 節能環保

在綠色理念下，節能環保既是鄉村建設的重要原則，又是城市現代化建設需遵循的核心要求。設計師在制定建筑方案時，需從建筑物的外觀到內部、局部到整體進行綠色節能元素的思考和替換。同時，還需充分整合現有節能資源和技術手段，提高建筑設計的節能實用度和利用率。比如在建筑物外墻設計時，可在房頂或空曠的區域內安裝多個太陽能板，利用太陽能轉化成電能，為外墻提供照明和保溫功能，從而減少對電能、泡沫保溫材料等資源的浪費，達到節能環保的效果（見圖 1）。

圖1 零能耗建筑

2 設計內容

2.1 選材與施工

綠色理念下的建筑選材與施工十分重要，其是綠色建筑的建造基礎。當前，我國城市建設中節能效果不佳的原因之一就是建筑材料使用不當，消耗的資源與節省下的資源反差較大，同時造成了環境污染，故需在選材上嚴格把關，采用一些產品標準合格、綠色無公害的材料進行建筑設計（見表1）。

表1 綠色建材分類

在施工過程中，應當優先對建筑項目的現場作業區、生活區、管理區進行明確區分，并采取有效環保措施對施工中造成的額外環境污染、光污染、噪聲污染等進行處理，減少其帶來的消極影響。

2.2 使用與保護

綠色建筑的正常運營階段是能耗最高、產生廢棄物污染最多的時期，因此設計者應對綠色建筑的整個投入使用階段負責，及時對建筑物進行保護或整修。從節能上分析，建筑物使用階段的資源與能源消耗主要分為業主消耗和公共消耗兩種情況，因此可由業主和物業公司達成使用與保護共識，共同承擔減少建筑物資源與能源消耗的責任，以達到有效節能、節源效果。

3 設計現存問題

3.1 綠色節能意識仍較薄弱

在當前城市化進程中，雖然綠色環保元素越來越多，融入建筑設計中的節能技術也越來越廣泛，但在部分綠色建筑設計中，設計者的綠色節能意識仍然較為薄弱，對綠色建筑理念的認識仍然停留在擴大綠化面積、設計復古建筑元素等層面，而忽略了減少能耗、使用環保材料等改造手段。部分設計者對綠色建筑和規劃節能的區別缺乏了解，平時較少參觀和學習其他環保型城市的建筑節能設計思路和方案，不利于綠色理念的宣傳和滲透。

3.2 節能資源與技術有待引進

對于能源消耗量較大的建筑行業而言，調整以往的建筑設計模式，立足綠色理念開展建筑節能設計工作是響應國家綠色節能、低碳環保政策的必要舉措。但是多年來在城市建設中，考慮成本利益和預期效益的因素仍然靠前，而使用環保材料、構筑生態人文環境的因素則較為靠后，造成這一現象的主要原因是節能環保材料和技術尚未全面推廣與滲透，使用這些資源和技術需要前期投入更多的精力和更大的成本，比如太陽能、風能轉化為電能需要創建發電廠、購置電熱板，故相關部門和設計者便會弱化對此類資源和技術的使用。

3.3 建筑設計缺乏整體性

當前，我國城市化進程不斷推進，給建筑行業帶來極大的發展空間，城市建設規模持續增長，與此同時，建筑行業的整體資源與能源消耗量也在上升。高消耗、低使用率成為我國建筑行業面臨的新問題，其根本原因主要與對綠色節能理念重視程度不夠。建筑行業雖然對城市中的住宅區、商業區以及老舊區域進行了改造，但在改造設計中較少融入綠色建筑設計元素，反而側重于讓城市更具現代感和時尚感，故城市建筑的整體利用率一直處于較低水平。比如在城市住宅建筑設計中，較少考慮室內節能元素，室內空間的建筑材料、建筑結構等都呈現出綠色理念缺失的問題，從而影響人類對環境舒適度的需求，未能體現出設計的整體性、宜居性和環保性原則。

3.4 綠色建筑設計監管較薄弱

通常情況下，建筑設計中融入綠色理念不僅需要設計者的細致規劃，還需要相關部門的全方位監管。部分地區在城市建設中，存在對節能材料偷工減料、技術運用不夠等問題，主要原因與地方管理部門監管不到位有關。長久以來，部分地區相關部門尚未更新經濟低碳、綠色環保理念，致使在政策法規、建筑設計激勵政策以及評估中的監管政策落實上有所缺漏，城市建筑規劃節能設計中的監管工作缺位現象較為明顯，給綠色節能要求的融入造成了管理上的阻礙。

4 設計優化對策

4.1 注重對綠色理念的宣傳

隨著物質生活水平的提升，大眾對建筑綠色環保的重視程度也越來越高，無論在生活還是在工作中，對周邊建筑物設計的綠色節能要求愈加嚴格，但部分設計者在城市建設中存在綠色理念缺失的問題。建筑行業需要增強設計者貫徹綠色理念的能力和水平，平時多集中組織一些綠色建筑分析會、研討會，或者到周邊環保型城市集中進行參觀，并就設計理念與當地的設計者進行溝通與交流，以強化設計者對綠色建筑設計的重視程度。

4.2 加強對節能資源和技術的開發

1）科學引入可再生資源 設計者為深入貫徹綠色節能理念，在建筑規劃設計階段，需科學利用可再生資源，減少對不可再生資源的消耗量，如風力資源。當前城市中高層建筑拔地而起，但也伴隨產生通風及采光問題。傳統的空調設計方式不僅會消耗大量資源，而且還會污染環境，不能滿足綠色節能的需求。對此，可在高層、超高層建筑設計中引入風能資源，使其代替傳統空調設計，從而提高對可再生資源的利用效能。

2）合理引進先進技術 在綠色理念下，設計者對建筑進行節能設計時，需考慮引入先進的技術手段。杭州科技館設計采用了許多先進的生態節能技術，比如風能轉化技術、地源熱泵技術、雨水回收技術等，既降低了建筑設計環節的資源能耗，又合理利用資源回收技術，減少了污染物的排放，被評為國家三星級綠色建筑，對綠色建筑設計起到典型示范作用（見圖2）。

圖2 杭州科技館

4.3 重視建筑整體設計

1）位置和布局 我國領土遼闊，人員分布十分廣泛，因此建筑設計應考慮到南北方、東西部地區的特殊性和人員分布特點，確定地區建筑物的位置和布局。具體來看，設計者需從各地建筑文化差異性出發，充分結合當地的自然條件和建筑風格，確定建筑位置。比如在北方，冬天氣溫較低，故建筑設計需充分利用太陽能，保證建筑物室內溫度適宜人類居住和生活，滿足北方民眾的生活宜居需求。而南方地區夏季氣候較為炎熱，因此在建筑布局規劃中，可根據風向的變化規律選擇建筑位置，進而緩解南方建筑室內的濕熱難題。

2）外部公共空間 在綠色理念下，建筑外部公共空間設計也是設計者需要考慮的環節。眾所周知，建筑物外部空間品質會影響最終的節能效果，故設計者需根據建筑物的外觀特點和空間結構進行綠色規劃。比如可在商業辦公區域的外圍適當種植綠色植物，擴大公共綠化面積，以緩解大眾辦公疲勞、商業區建筑物溫度過高。同時，綠色植物的大面積種植還能減少商業區的外圍噪聲，阻擋部分紫外線照射，提升人類辦公生活的宜居度，實現建筑綠色節能目標。

4.4 健全綠色建筑管理體系

1）健全建筑監管的政策法規 從宏觀層面上，政府與相關部門需注意加強對建筑監管體系設置。在設計、施工過程中建立明確的懲罰機制，對于隨意改變或降低綠色建筑標準或等級的，實行責任到人的追究制度。在建筑選材與使用階段，應不定期進行質量抽查，確保材料的綠色安全。同時，政府及相關部門應細化政策法規中的相關內容，對“綠色建筑”“節能設計”等理念進行合理定義，針對綠色建筑節能設計中的建筑材料、建筑規格、環保評估標準等細節內容進行詳細區分和規定，為建筑企業解決節能設計問題提供明確的政策指引。

2）完善技術標準體系 在建筑節能設計中，還需要建筑企業完善自身技術標準體系，按照有關文件中的技術要求開展節能設計。以吳中太湖新城地下商業建筑的技術標準為例，從單體與周邊環境相適應、地下空間充分利用、綠化面積開發與保護、優化建筑布局等指標上進行逐項技術標準確定。與GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》的專業指標對比可知，蘇州建筑物的節能節源利用項目共有19項，整體節能效果較好。其他地區在建筑規劃節能設計時也可參考這一評價標準，以降低能源消耗總量。

5 結語

在建筑設計中，設計者需要基于城市整體格局、預期運營效益等多重因素，重新對城市建筑進行節能化設計，使其符合城市可持續發展的綜合化要求，確保建筑與環境協調，保證城市資源與能源的最大化利用。