綠色建筑節能設計存在問題對策探索

文／李旭 荊州市城市規劃設計研究院 湖北荊州 434000

引言：

隨著節能環保理念逐漸成為我國社會經濟發展的主要指導思想，建筑設計也需要積極轉變傳統設計理念，并通過新型節能環保技術以及清潔可再生性新能源的應用來減少建筑能耗，實現綠色建筑的設計目標。近年來綠色節能設計已經成為我國建筑設計的發展方向之一，在設計實踐中也取得了一定的成功經驗。然而在綠色建筑的節能設計工作中還有很多不足之處。設計人員應不斷總結綠色建筑設計實踐經驗，深入分析節能設計中遇到的問題以及問題成因。同時，設計人員應加強對綠色建筑設計理念的學習和理解，及時掌握節能技術設備的發展動態，并嚴格遵守設計規范要求，根據建筑工程的實際情況合理運用各項綠色節能設計方法，以提高建筑節能降耗效果，實現綠色建筑的設計目標。

1、概述綠色建筑節能設計

綠色建筑節能設計就是在綠色節能的新型設計理念指導下進行建筑設計活動，其設計目標是在建筑全周期內通過各項節能技術以及新能源技術的綜合應用中降低建筑工程的能耗，減少對資源和能源的浪費，并有效保護環境，實現建筑綠色的可持續性發展。綠色建筑節能設計是一項涉及多個學科領域知識的綜合性系統工程，對設計人員自身的理論水平、設計經驗以及綜合素質均有很高的要求。我國在綠色建筑節能設計方面還存在較大的發展空間，目前在設計實踐中有很多不足之處，需要設計人員不斷提高設計水平和能力，積極創新設計理念和設計方法，以提高建筑的綠色節能設計質量。

2、現階段我國綠色建筑節能設計實踐中的問題分析

2.1 設計人員對綠色節能設計理念缺乏充分的認識

一些建筑設計人員對于綠色節能的新型設計理念缺乏充分的認識，在設計實踐中仍然固守傳統設計思維以及設計方式，其關注點僅集中在建筑結構設計的穩定性以及建筑功能的實現上，對于建筑工程所在地區的地理位置、氣候特點以及建筑朝向等因素缺乏綜合分析，在相關設計參數的計算和取值上也未能考慮節能要求，對于節能環保技術設備更缺乏了解，嚴重制約了我國綠色建筑節能設計水平的提高，也不利于綠色建筑設計理念的發展，給綠色建筑節能設計實踐帶來了一系列的問題，影響了設計的質量和建筑的綠色節能效果。

2.2 錯誤設置計算模型

在綠色建筑節能設計工作中，部分設計人員由于對建筑工程所地區的氣候特征缺乏了解，未能準確掌握建筑工程的結構特點及相關建筑材料的質量性能，導致其在模型構建中存在參數設置錯誤等問題，直接影響了設計參數取值的合理性以及數據計算的準確性，進而造成建筑工程的整體節能效果不符合節能設計標準要求。一些設計人員還存在對于先進的專業設計軟件和數據計算分析軟件操作不熟練等問題，也會影響建模中參數設置的準確性，并導致設計質量下降。

2.3 所選擇建筑材料不符合綠色節能設計標準

部分設計人員在綠色建筑節能設計中所采用的建筑材料達不到節能技術標準，材料在其質量性能方面存在缺陷，其實際節能效果與設計目標之間存在較大的差異。同時，一些設計人員由于對新型建筑節能材料技術缺乏足夠的了解，在設計方面中仍采用了已經被相關技術規范所禁用的落后材料技術，不僅影響了綠色建筑節能設計的整體技術水平，也不利于建筑節能降耗目標的實現。還有一些設計人員對于相關建筑材料的使用條件以及技術工藝缺乏了解，造成在設計方案中存在保溫層厚度設置不合理等問題，也會影響建筑的綠色節能效果。

2.4 未能達到自然通風設計標準

一些建筑工程雖然采用了綠色節能設計，但在實際的自然通風效果上并未達到節能設計的技術標準。這主要是由于設計人員對于建筑在過渡季節的工況條件缺乏科學的分析，未能準確計算具備自然通風條件的建筑空間，設計中開窗開啟面積與房間地面面積之比或者是在需要經由鄰接房間實現自然通風的房間窗墻比等。些問題造成建筑無法依靠自然通風來滿足室內通風的實際需求，造成必須開啟機械通風設備，客觀上增加了建筑的能耗，降低了建筑的綠色節能效果。

2.5 未能充分利用可再生性能源

一些設計人員對于可再生性新能源技術缺乏了解，未能將其有效應用在綠色建筑的節能設計中，使得這些建筑設計雖然能夠在一定程度上減少對能源的消耗，但仍主要依賴于傳統化石能源，其節能降耗效果十分有限。而部分綠色建筑節能設計中雖然應用了太陽能光伏技術，但是在光伏板設置以及蓄熱設備和光電轉換設備的選擇方面均存在不合理之處，難以保障能源供應的穩定性和可靠性，客觀上影響了建筑的節能降耗效果。同時，還有一些綠色建筑的節能設計雖然對新能源技術有所應用，但仍停留在單一類型的新能源應用層面，未能根據建筑工程所在地區的實際能源情況實現能源的多元化，缺乏復合型能源技術的應用。這反映了設計人員對于新能源技術的發展動態了解不夠，特別是在土壤源熱泵、水源熱泵以及空氣源熱泵等新型能源技術方面沒有進行深入的學習和研究，制約了相關技術在綠色建筑實踐中的應用。

2.6 其他綠色建筑節能設計問題分析

目前在綠色建筑節能設計實踐中還存在，建筑朝向不合理、未能科學控制墻窗比、綠化系統設計較為單一等問題。同時，設計圖中標識不清楚以及設計參數取值科學等也會在客觀上影響建筑的節能效果。

3、綠色建筑節能設計問題解決對策分析

造成綠色建筑節能設計問題的成因較為復雜，設計人員應對其進行綜合性分析，并堅持因地制宜、以人為本以及環境友好等綠色建筑節能設計基本原則分析，不斷優化設計方案，切實提高綠色建筑節能設計質量和節能效果。

3.1 設計人員應加強對綠色節能設計理念的理解

隨著我國綠色環保、可持續性發展理念的提出，各行業領域在不斷加快升級轉型進程。在此背景下，建筑行業也必須從傳統的高能耗型行業向節能、環保、低碳方向發展，而建筑設計人員必須充分認識行業發展趨勢，加深對綠色節能設計重要性的認識，積極轉變設計理念，加強對綠色節能設計等先進設計理論的學習和理解，并要在建筑設計實踐中將節能環保技術與建筑設計有效結合，從而實現綠色建筑的設計目標，以適應現代社會對于建筑設計在綠色、低碳、節能以及多元化等方面的要求。

3.2 準確計算各項設計參數

在綠色建筑的節能設計工作中，設計人員應準確計算各項設計參數，確保各項植被參數取值合理，以防止計算模型設置錯誤，影響整體的設計質量和效果。例如在對綠色建筑中的保溫材料的蓄熱系數以及導熱系數進行計算時，應充分考慮參數修正問題。這主要是由保溫材料的實驗室測試數據與其在工作狀態下的數據存在一定的差異。保溫材料在實際應用中會受到施工荷載等相關因素的影響，進而出現壓縮變形等現象，此時其厚度會相應地降低，而材料密度則會隨之加大，這會對其實際保溫效果產生一定的影響。因此在設計實踐中應結合材料的修正系數才能對其蓄熱以及導熱參數進行準確的計算分析。而在確定建筑墻面或者屋面的反射系數值時，由于建筑屋面和墻面結構面層的顏色以及粗糙程度等因素會在不同程度上影響其反射以及吸收太陽漫射和直射的能力，因此在節能設計中應結合相關要素適當調整該系數取值，以確保計算模型的參數設置準確合理。

3.3 合理確定建筑朝向

在建筑工程的綠色節能設計中，設計人員應充分了解建筑工程所在地區的氣候條件、季節變化以及風向等信息，以便合理確定建筑朝向。其中夏季盛行風向是建筑朝向設計中的重要參考因素。通常北向建筑體量可適當加大，建筑墻體厚度也應相應的增加，以增強建筑抵御冬季北風的能力，提高建筑的保溫效果。而南向建筑體量可適當縮小，并應低于北面建筑的高度，以實現不同朝向建筑之間自然風的共享，從而全面減低建筑能耗，實現綠色節能設計目標。

3.4 合理控制建筑間距

在綠色建筑節能設計過程中，建筑之間的距離對于建筑的自然通風效果以及自然采光量都會產生較大的影響，進而需要通過人工照明系統以及空調等機械設備的運行來為建筑室內提供光照和通風，這會增加建筑的能耗。因此，設計人員應科學計算建筑間距，既要對建設用地資源進行高效集約化利用，同時也要確保建筑間距合理，避免建筑密度過大影響建筑室內的空氣流通以及光照。

3.5 綠色建筑屋面節能設計要點

在綠色建筑節能設計工作中，建筑屋面的節能設計是一個重要的環節。這主要是由于在高溫天氣，建筑屋面部分會受到強烈的太陽輻射影響，大量的熱量將經由建筑屋面進入建筑內部，加大了建筑室內溫度條件的壓力，客觀上造成建筑室內需要延長空調、風扇等降溫設備的運行時間，導致建筑能耗的增加。而在低溫嚴寒季節，室內熱量又會經由建筑屋面散逸，并造成建筑需要消耗更多的能源用于供暖，以維持較好的室內環境溫度。因此，設計人員必須加強建筑屋面的保溫隔熱設計，以實現節能降耗的目標。

（1）設計人員應充分了解建筑工程所在地區的氣候特點和季節溫度變化，合理選擇建筑屋面的結構形式，以提高屋面的保溫隔熱效果。例如在冬暖夏熱地區的建筑屋面設計中，由于此類地區對于建筑屋面的保溫效果并未很高的要求，因此可以采用保溫屋面結合架空板的結構形式，利用架空板所形成的架空層來提高建筑屋面的通風散熱效果，而包溫度厚度則可以適當降低，這樣既能夠起到較好的溫度調節效果，而且可以有效降低建筑工程對能源以及資源的消耗，有利于建筑工程成本的合理控制。設計人員還可以根據建筑工程中所使用的保溫材料的質量性能來選擇正置以及倒置屋面結構形式。通常當所采用的保溫材料吸收率在4%以下且其壓縮強度較好時，在建筑屋面的節能設計中可以選擇倒置保溫屋面形式。例如在綠色建筑的保溫層設計中采用的是XPS擠塑板材料時，建筑屋面即可設計為倒置結構，也就是在防水層上方設置保溫層，這樣既能夠起到較好的保溫效果，也能夠對防水層加以保護，有利于綠色建筑節能設計目標的實現。但是倒置形式的成本相對較高，設計人員在提高建筑綠色節能效果的同時還應充分考慮節能設計方案的經濟性，根據建筑工程的具體節能要求以及成本控制要求確定相應的節能設計方案。

（2）在選擇建筑屋面材料時，設計人員應盡量選擇吸收率和材料密度相對較低、材料自重較輕且導熱系數低的建筑材料，以提高建筑屋面的保溫隔熱效果，達到降低建筑能耗的目的。設計人員還應在建筑屋面設計中優化屋面排水設計，一般可以采用找坡排水方式，以避免由于設置排水溝對建筑屋面保溫層造成破壞而影響建筑的實際節能效果。

（3）在建筑屋面的綠色節能設計中還可以充分利用植物對建筑室內溫度進行調節，這樣不僅能夠降低建筑能耗，而且能夠增加城市綠化面積，美化建筑外觀，并改善空氣質量。在設計實踐中，設計人員應選擇草種、低矮灌木和花卉等形成生態隔熱保溫系統，從而實現對室內溫度的自然調節，達到綠色節能設計目的。

3.6 綠色建筑墻體節能設計要點

在綠色建筑節能設計工作中，墻體設計質量將對建筑的保溫隔熱效果產生較大的影響，因此建筑墻體是節能設計中的核心內容之一。現代建筑外墻大多采用了外保溫結構，通過設置外保溫板等方式提高建筑墻體的保溫隔熱效果。在設計實踐中，設計人員應根據建筑工程的實際情況合理選擇聚苯乙烯塑料、加氣混凝土、巖面以及玻璃棉等材料作為建筑墻體的外保溫材料，以提高建筑的節能效果。而在建筑結構的內墻體設計中則可以采用空心磚等材料，以減少建筑工程的資源消耗。為進一步提高建筑工程的綠色節能效果，設計人員還可以利用綠色植物來形成自然生態的建筑墻體保護層，以達到降低建筑能耗和綠化環境的目的。

設計人員應充分了解建筑工程所在地區的氣候條件和土壤性質，并采用爬山虎等能夠附著于建筑墻體的植物類型栽種在建筑外墻上。在選擇植物種類時應進行選取本土原生植物及其生長應具有季節性特征，以便在夏季形成蔭障，遮擋太陽輻射；而在冬季落葉后不會對建筑墻體吸收熱量產生不利的影響，從而使建筑室內溫度能夠保持穩定舒適，通過綠色生態方式降低建筑能耗，美化環境，吸收空氣中的二氧化碳及其他揚塵，改善城市環境和空氣質量，從而實現綠色建筑設計目標。

3.7 綠色建筑門窗節能設計要點

在綠色建筑的節能設計中、門窗不僅是建筑室內通風采光的重要途徑，也是室內外熱量交換的重要節點，因此其設計的合理性會對建筑工程的整體節能效果產生較大的影響。在設計實踐中，設計人員應合理控制建筑墻窗比。雖然較大面積的窗戶有利于建筑室內的通風采光，但是建筑門窗也同樣是建筑室內外熱量交換的重要途徑，過大的開窗面積也會導致大量的熱量進入室內，或者加速室內熱量的散逸，這會在客觀上造成建筑需要消耗更多的能源以維持室外環境溫度的穩定。因此設計人員應根據建筑工程所在地區的氣候條件、季節性風向特點、建筑門窗的具體朝向等因素對墻窗比進行相應的調整。例如在位于冬季低溫嚴寒地區的建筑以及北向窗戶的設計中，設計人員應將開窗面積適當減小，以提高室內的保溫隔熱效果。

在建筑門窗設計中，設計人員應盡量采用氣密性較好的門窗材料以及門窗設置方式，準確計算門窗的熱傳導系數以及遮陽系數等各項指標參數，以確保門窗的氣密性能夠達到節能設計標準要求，以提高建筑門窗的節能效果。例如住宅性建筑門窗的氣密性一般應達到6機左右。外窗可以根據建筑工程的實際情況采用平開窗等方式。目前在綠色建筑設計實踐中斷橋鋁等新型窗戶、具有較高遮陽防輻射性能的玻璃以及節能門的使用已經較為普遍，有利于提高建筑門窗的保溫隔熱效果。設計人員還應在門窗框和門窗洞口之間設置發泡填充劑以及密封條等，進一步提高建筑門窗的氣密性，防止空氣滲透而產生的冷橋現象。設計人員還可以在框扇設計中采用高低縫的設計方式，并在門腹位置采用巖棉板等保溫隔熱材料，以減少室內外的冷熱空氣的交換。

此外，在建筑外窗的設計中，設計人員還可以根據窗戶朝向以及開窗位置等實際情況合理設置水平式遮陽篷以及綜合式等設施，以便通過對遮陽裝置的調整以適應不同的季節變化以及太陽輻射變化，從而減少建筑室內空調設備的運行實踐，以達到降低建筑能耗的目的。

3.8 加強新能源技術的應用

近年來我國新能源技術發展較快，在建筑工程中也得到了越來越廣泛的應用。設計人員在進行綠色建筑節能設計時，應充分了解建筑工程所在地區的光照條件、風向變化以及地熱等新能源的賦存情況等數據信息，并根據建筑結構特點合理應用新能源技術設備，以降低建筑能耗。例如在光照條件較為充足的地區，設計人員可以在平屋頂等具備基本結構條件的建筑工程中采用太陽能技術設備，將太陽能作為建筑的重要能源來源。在應用太陽能技術時，設計人員應準確把握太陽能技術特點，合理確定光伏板的設置位置、朝向以及角度，并應科學選擇光電轉換設備以及蓄熱設備，以確保太陽能系統能夠穩定運行，為建筑提供可靠的能源保障。在具備地熱資源的建筑工程中，設計人員可以將其作為建筑內熱水供給以及采暖的能源基礎，以減少對傳統化石能源的消耗。此外，在綠色建筑的節能設計中，設計人員可以綜合應用多種新能源技術，以提高建筑的節能降耗效果，保障建筑正常的能源需求。

3.9 綠色建筑節能材料合的理選擇

在綠色建筑的節能設計中，設計人員應結合建筑工程的實際情況，合理采用節能型建筑材料，以提高建筑工程的節能降耗效果。在設計實踐中，設計人員可以采用加氣混凝土砌塊等新型的建筑材料，并應通過各種可循環利用的建筑以及裝飾材料的應用來提高資源的利用率，有效控制資源浪費問題，從而降低建筑工程的整體能耗。

結語：

節能設計是實現綠色建筑的重要基礎，其設計水平和質量直接關系到建筑工程的實際節能降耗效果，因此設計人員應充分認識綠色節能設計工作的重要性，加強對綠色節能設計理念的研究，及時掌握新型綠色節能技術工藝、材料設備的發展動態，積極借鑒國內外綠色節能設計的成功案例，不斷提高自身的設計能力和綜合素質。在設計實踐中應嚴格遵守綠色建筑節能設計技術標準，確保各項設計參數計算準確且取值合理，優化設計方案，推動我國建筑設計的現代化發展。