綠色建筑設(shè)計(jì)對節(jié)能減排的重要性

成利偉

（河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，鄭州 450000）

1 引言

建筑工程以大量的水資源、木材資源以及其他能源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對建筑的科學(xué)打造。建筑施工過程中會產(chǎn)生大量的建筑垃圾和二氧化碳，導(dǎo)致能源浪費(fèi)嚴(yán)重，污染問題頻發(fā)。綠色建筑設(shè)計(jì)理念應(yīng)用可以起到良好的節(jié)能減排效果，通過綠色技術(shù)應(yīng)用，預(yù)計(jì)能源消耗量可以降低5%以上，二氧化碳排放量可以降低大約12%，垃圾污染問題減少約8.6%，建筑使用能源消耗量降低20%~30%。

2 綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

綠色建筑設(shè)計(jì)是指通過空間設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、室內(nèi)外物理環(huán)境設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，落實(shí)綠色發(fā)展理念。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)合理利用現(xiàn)有的資源，開發(fā)可再生資源，降低建筑的能源消耗，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使建筑在使用過程中可以起到良好的節(jié)能效果。以下對綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 建筑布局設(shè)計(jì)

合理的建筑布局設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置資源的目標(biāo)，減少可能出現(xiàn)的能源消耗問題。設(shè)計(jì)時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，考慮該地區(qū)的自然環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合氣候因素等進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，并考慮風(fēng)向、陽光等對建筑舒適程度造成的影響。例如，我國西北地區(qū)日照時間比較長，降雨量較少，基于節(jié)能減排理念，在建筑設(shè)計(jì)中為了確保建筑采光良好，在規(guī)劃布局上采用整體朝南的形式，適當(dāng)朝著風(fēng)向進(jìn)行偏移，使建筑在夏季有良好的通風(fēng)散熱功能，冬季有著良好的保溫效果[1]。

2.2 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑電氣設(shè)備在使用過程中會消耗大量的能源，考慮到綠色理念在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)按照國家對建筑照明設(shè)計(jì)提出的要求，合理確定照明的亮度、標(biāo)準(zhǔn)值以及功率等，依照標(biāo)準(zhǔn)文件提出的要求對照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用合適的無功補(bǔ)償方式。例如，某建筑在建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)用靜態(tài)補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行無功補(bǔ)償，經(jīng)過試驗(yàn)之后，其電力傳輸?shù)南牧拷档土思s20%，并且在電力輸送過程中，電壓可以時刻保持穩(wěn)定的狀態(tài)[2]。設(shè)計(jì)人員為了減少環(huán)境因素對無功補(bǔ)償運(yùn)行造成的不良影響，采用動態(tài)跟蹤監(jiān)測技術(shù)對其進(jìn)行優(yōu)化，時刻關(guān)注輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.3 節(jié)能材料應(yīng)用

節(jié)能材料的應(yīng)用可以減少建筑投入使用之后不必要的能源消耗。外墻可以應(yīng)用復(fù)合保溫材料降低墻體的平均傳熱系數(shù)，根據(jù)各地氣候特征，采取外保溫、內(nèi)保溫和內(nèi)外保溫相結(jié)合的方式減少建筑能耗和熱橋問題。對于窗戶區(qū)域的設(shè)計(jì)，考慮到其密封效果，可以使用新型的節(jié)能窗，減少外窗熱損增加的情況。玻璃的設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用節(jié)能理念，采用LOW-E 玻璃、三玻雙中空或充氬氣的中空玻璃，都能有效減少窗戶的傳熱系數(shù)，通過增加空氣層厚度的方式，也可以起到一定的保溫效果，從而減少通過外窗產(chǎn)生的能耗[3]。屋頂區(qū)域可以采用質(zhì)量較輕、導(dǎo)熱系數(shù)比較小的材料，將擠塑聚苯板、泡沫混凝土等有效融合，采用倒置式屋面，可以起到節(jié)能效果的同時，延長防水層材料的使用壽命，從而提高房屋質(zhì)量。節(jié)能材料的應(yīng)用可以起到良好的節(jié)能效果，二氧化碳的排放量也有所降低。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中常用材料見表1。

表1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)常用材料

2.4 可再生能源應(yīng)用

風(fēng)能、水能、太陽能等可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以起到良好的效果。在建筑屋頂區(qū)域加裝太陽能集熱板，可以用于水源加熱、屋內(nèi)保暖等。太陽能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以減少建筑采暖50%的能源消耗量。地?zé)崮苜Y源的應(yīng)用可以有效減少建筑投入使用過程中的二氧化碳消耗量，設(shè)計(jì)地下水熱泵系統(tǒng)，將其與地表水熱泵系統(tǒng)有效結(jié)合，通過在地源內(nèi)部埋設(shè)管道的方式，為建筑供暖、制冷提供便利條件。該能源在我國北方建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛，由于其冬季和夏季之間的溫度差異較大，地?zé)崮艿拈_發(fā)利用效率更高。

3 綠色建筑設(shè)計(jì)節(jié)能減排重要性評價

3.1 案例分析

某建筑位于北京市，建筑占地面積3 025 m2，建筑結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)，高40.5 m。地上部分應(yīng)用厚度為30 cm 的C35 鋼筋混凝土墻。內(nèi)墻設(shè)計(jì)應(yīng)用厚度為20 cm 的混凝土實(shí)心磚墻。外墻使用聚苯板作為節(jié)能保溫材料，屋面應(yīng)用泡沫聚氨酯作為保溫防水材料。對其節(jié)能減排效果進(jìn)行權(quán)重比值評價分析，計(jì)算材料在生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的碳排放總量周期，編制建筑建材碳排放量計(jì)算表。

3.2 評價模型構(gòu)建

本文基于權(quán)重平均價模型對建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行評價，對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行選取。應(yīng)用全生命周期概念對建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的節(jié)能效果進(jìn)行評價，應(yīng)用公式如下：

式中，Qi為活動強(qiáng)度；Cj為建筑材料的碳排放因子；E為材料的生命周期碳排放量；f為單因素方差。基于設(shè)計(jì)角度對建筑的節(jié)能效果進(jìn)行綜合評價，涉及因素比較多，考慮到建筑建設(shè)周期較長，評價角度存在多樣性。應(yīng)用五級評所指標(biāo)對建筑節(jié)能效果進(jìn)行綜合評價。

五級評價指標(biāo)的設(shè)定按照節(jié)能減排效果分為優(yōu)秀（A）、較好（B）、中等（C）、合格（D）、不合格（E）5 類。列定為“優(yōu)秀”的建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容說明其符合節(jié)能指標(biāo)和判斷標(biāo)準(zhǔn)；“較好”的說明其有部分區(qū)域的設(shè)計(jì)節(jié)能指標(biāo)較好，但存在一部分不合格的情況；列定為“中等”的節(jié)能評價說明其個別內(nèi)容符合標(biāo)準(zhǔn)，不達(dá)標(biāo)的數(shù)量也比較少；列定為“合格”的區(qū)域說明大多數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)，且不達(dá)標(biāo)的數(shù)量較多；列定為“不合格”的說明其僅有部分達(dá)標(biāo)，其余均不符合標(biāo)準(zhǔn)。

按照建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容對其指標(biāo)進(jìn)行分析，采用定性、定量相結(jié)合的分析方法，所得最終評價結(jié)果見表2。

表2 建筑設(shè)計(jì)節(jié)能定量、定性分析結(jié)果

應(yīng)用定量指標(biāo)對能源的消耗量和能源的利用效率進(jìn)行分析，對計(jì)算結(jié)果、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能指標(biāo)進(jìn)行評價。由于上述節(jié)能評價分析內(nèi)容較為復(fù)雜，涉及因素比較多，考慮到可能存在指標(biāo)缺失的情況，建筑的用能情況分析存在差異，需要進(jìn)一步對指標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。碳排放量受建筑的類型、結(jié)構(gòu)等影響較大，僅可應(yīng)用縱向?qū)Ρ鹊姆绞綄ζ溥M(jìn)行分級計(jì)算，對單位面積的二氧化碳排放量進(jìn)行明確，并將其作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行最終的排放比率計(jì)算。

3.3 評價結(jié)果

基于上述指標(biāo)分析綠色建筑設(shè)計(jì)對節(jié)能減排的重要性。從結(jié)果上看可能存在一定的問題，受數(shù)據(jù)條件和實(shí)際環(huán)境所影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)內(nèi)容節(jié)能效果可能與實(shí)際情況存在差異。因此，對量化指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的幅值調(diào)整，按照分值對其進(jìn)行分類評價，綜合得分在60 分以下的為不合格；在60~70 分的為合格；在70~80 分的為中等；在80~90 分的為較好；90 分以上的為優(yōu)秀。對案例的節(jié)能效果進(jìn)行最終評價，應(yīng)用權(quán)重比對其進(jìn)行結(jié)果分析，其最終的評價值在80~90 分，說明綠色建筑設(shè)計(jì)對節(jié)能減排影響較大，最終節(jié)能效果比較好。應(yīng)用全生命周期碳足跡理論對建筑的碳排放量和能源消耗量進(jìn)行分析，最終取得的結(jié)果與預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果之間存在一致性，在具體落實(shí)設(shè)計(jì)方案中可以嘗試應(yīng)用監(jiān)測平臺、監(jiān)測技術(shù)對異常情況進(jìn)行分析，可以減少設(shè)計(jì)方案落實(shí)過程中的能源消耗情況。

通過對綠色建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)的重要性進(jìn)行分析可知，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能選擇環(huán)境影響因子較小，并且應(yīng)用回收率比較高的材料，通過應(yīng)用回收材料減少高能材料的因素，如木材、混凝土等。此外，降低運(yùn)行過程中的能源消耗量，需要使用清潔能源和可再生能源，優(yōu)化現(xiàn)有的能源系統(tǒng)，太陽能、地?zé)崮艿仍诮ㄖO(shè)計(jì)中的應(yīng)用，既減少了建筑設(shè)計(jì)成本，也符合節(jié)能減排的綠色設(shè)計(jì)理念。

4 結(jié)論

綜上所述，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念和綠色建筑技術(shù)，可以起到節(jié)能減排的作用，減少建筑使用的能源消耗量。基于對綠色建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能減排的重要性分析，通過數(shù)據(jù)對比、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)評價方式，可以了解到不同技術(shù)在設(shè)計(jì)中的節(jié)能效果和節(jié)能作用，對在建筑設(shè)計(jì)中推廣該技術(shù)應(yīng)用有積極作用。