節能環保材料在建筑設計中的應用研究

字榮春

（云南建投第一水利水電建設有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

伴隨著人們生活水平質量的提高，社會經濟的利好發展，人們對居住環境的要求越來越高。當前人們的環保理念不斷提高，使得節能環保材料在建筑設計中得到廣泛應用。一般情況下，節能環保材料可以回收以后再次利用，并且在回收過程中不會對環境和社會產生影響。如何更好的在建筑設計中采用節能環保材料是我們首要面臨的問題。所以對建筑設計中節能環保材料的應用進行分析[1]。

1 建筑設計中節能環保材料的應用意義

目前，隨著我國建筑企業的發展，為了更好地適應相應國家的規定指標，國家出臺了生態保護政策，建筑企業在設計中應選擇節能環保材料作為裝飾施工的一部分材料，在建筑施工中發揮著重要的作用。尤其對于兒童而言，室內裝飾材料污染物存在一定危害性。其中甲醛是第一大室內污染物，甲醛是一種無色有刺激氣味的化學物品，已被世界衛生組織公認為致癌物及致畸物。一般而言，裝修完的房子都需要購買家具來進行室內裝飾，且大部分的室內裝飾、家具需要大量的人造板材，而這些板材正是甲醛的元兇[2]。由于甲醛是室內污染空氣的頭號危險污染物，甲苯、二甲苯是第二號污染物。其中，甲醛有著較長的釋放周期，極易危害人們的身體健康。苯是一種有機溶劑，其中有稀釋劑、油漆的添加劑、殺蟲劑的溶劑等，可麻痹人們的神經系統，抑制人體的造血功能。尤其孕婦吸收了以上污染物，可導致胎兒畸形，甚至死胎[3]。部分常見的室內污染物如圖1 所示。

圖1 部分常見室內污染物

現代社會，人們的衣食住行都離不開建筑，建筑已成為人們生活中不可或缺的一部分。建筑活動也是人類最為原始的生產活動，故建筑與環境也有著密切聯系。人們對環保建筑材料也日益受到重視，若大量采用污染材料，將不利于人們健康。建筑材料再加工過程中會產生很多有毒的廢水、廢棄材料等，這些都會威脅到人們的健康。所以，在生產過程中應減少天然資源的使用，需多加留意身邊的新型環保材料。

建筑設計中離不開藝術，也離不開技術，兩者相互聯系。建筑的藝術創造也是在建筑特性而來的，水泥、玻璃等材料的應用，較好的體現了設計藝術性。當前城市中所處可見玻璃幕墻，如紐約的西格拉姆大廈（圖2）采用了鋼窗框與隔熱剝離，色彩的搭配上較出彩，可以實現建筑技術與建筑藝術的有效結合[4]。人們對建筑設計功能的要求不斷增加，同時也展現了建筑原有特點，建筑表皮是建筑的外表面，不僅承擔著建筑自身，還承擔著居住舒適的責任，在建筑設計中都希望采用節能環保的材料。所以，在建筑設計中采用節能環保材料對保護身體健康具有重要意義[5]。

圖2 紐約西格拉姆大廈

2 節能環保型建筑材料特性

2.1 主墻體材料

所謂主墻體是指建筑的主體結構，在施工中可以使用的材料有EPS 砌塊、加氣混凝土砌塊、模網混凝土、混凝土空心砌塊。加氣混凝土砌塊是一種多孔混凝土制品，雖然質量不是很好，但有著較好的節能及保溫效果。加氣混凝土砌塊屬于發泡聚苯乙烯砌塊，與混凝土、砂漿混合后，可產生全新建筑材料，有著較好的環保節能性能。無論以上哪一種材料，有著較低的生產成本并且具有較好的抗震性能，在建筑企業中得到廣泛應用。

2.2 外墻體材料

建筑外墻體的環保建筑節能材料有礦物棉、聚丙乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硬質聚氨酯泡沫塑料。聚丙乙烯泡沫塑料的密度較高，可隔絕噪音干擾性。礦物棉有著較穩定的化學性質，且有著較好的保溫性能及耐熱性能[6]。硬質聚氨酯泡沫塑料有著較高的隔熱效果，但相對而言，保溫效果較差，且生產中成本特性較高。水泥聚苯板有著較高的強度，但容易出現開裂現象，常將其作為保溫材料。

2.3 門窗材料

門窗上的環保建筑節能材料有兩種，一種是節能框扇，另外一種是節能玻璃。前者又分為玻璃鋼型材、塑鋼型材、塑鋁型材，有著較強的抗腐蝕性能力及保溫性能。后者則具有較好的保溫及隔熱效果，較強的防輻射特點。將其用到建筑設計中，可取得較好的環保效果[7]。

3 建筑設計中節能環保材料的應用

3.1 墻體材料

在建筑施工材料中墻體材料是很關鍵的材料，在選擇材料的時候需要考慮墻體材料的堅固和耐用，還要考慮墻體材料有沒有保溫隔熱的效果。往往選擇夾心的復合型材料，并與混凝土外墻、空心磚外墻混合。也可采用塑料泡沫的保溫材料，可與鋼筋混凝土外墻一起使用。有色玻璃也可起到隔熱的作用，可大幅度的提高建筑吸收太陽能，最大限度節約能量消耗，提高清潔能源的利用率。但若建筑的墻體都采用歐力，應充分考慮玻璃的堅固性及其穩定性。

3.2 屋頂設計

屋頂是在整個建筑中是除窗戶外受太陽照射最多的地方，故如何實現節能設計是當前解決的重要問題。圓形屋頂、塔式屋頂是實際設計中較常用的屋頂設計方式，可較好躲避雨水滲漏、冰雹打擊[8]。在這個過程中，屋頂如果采用有色的玻璃，可以讓屋頂接受更充足的光照，屬于最理想的光電能轉換場所。

3.3 窗戶設計

窗戶是高層建筑接受陽光最為強烈的地方，設計窗戶時，也需要考慮節能因素。尤其有色玻璃可吸收大量的太陽能，有利于將光能轉換為電能。故越大的有色玻璃可轉化為越多的熱能與電能。在對樓群建筑進行設計時，將重點放在窗戶的設計上，為了能實現玻璃材料的節能。需要充分的考慮玻璃的材質，不玻璃的材質不但要堅固，并且還應該能吸收更足量的陽光[9]。施工材料也可以把復合型材料跟窗戶玻璃一起使用，在一定程度上節約建筑所需要的材料。若單靠玻璃難以支撐整個建筑，故需要與其他材料一起使用，提高窗戶的堅固性。

4 建筑節能設計的實例分析

4.1 實例一

選擇某住宅小區為例，用地面積、總建筑面積、地上建筑面積分別為 37823.07m2、27863.6m2、28983.78m2，其中住宅、商業分別為23541.16m2、商業6782.17m2。設計效果如圖3 所示。

圖3 住宅項目鳥瞰圖

堅持自然發展規律，結合人們的居住習慣，并且精細化的戶型設計，做到現代生活與傳統生活的完美結合。以“院”為核心，強調戶內及戶外的融合活動，實現家與自然的結合，給客戶提供舒適的室內環境[10]。整體空間布局堅持城市空間格局，達到西低東高的空間效果[11]。與項目西側別苑形成較好的設計和空間關系。為了使住宅獲得更好的性能，使采光、通風俱佳，并體現戶型的實用性。外墻設計采用巖棉作為保溫層，可起到保溫、節能及防水效果[12]，如圖4 所示。

圖4 外墻圍護設計

4.2 實例二

從2008 年舉辦北京奧運會開幕式的國家體育場鳥巢和國家游泳中心水立方中就可見到新型節能環保材料的使用，可看到鋼筋鐵骨支撐的“鳥巢”，同時采用ETFE 膜材料的“水立方”。無論是從設計還是施工工藝上，都可看到綠色節能理念的使用。這些節能設計可較好的向人們展示綠色概念。其中“水立方”大多是根據綠色建筑標準來設計的，設計中對建筑節能設施、水資源保護有很好的效果。并且采用ETFE 膜維護的結構設計，如：自然采光、自然通風等。ETFE 膜具有價格低廉，且操作方便。同時“水立方”采用了專門的方法，減少自來水的消耗及廢水排放問題。我國游泳中心的ETFE 膜材料也發揮著重要作用[13]，如圖5 所示。

圖5 水立方

5 結語

總而言之，隨著當前環境的日益惡劣，全球變暖，已嚴重影響到人們的日常生活及工作，亟需加強對環境的保護。對于建筑行業而言，更應重視節能環保設計，通過采用節能環保材料，實現可持續發展。