綠色建筑節能設計的應用措施

文／劉文煉、朱林、藍偉州 龍崗區建設工程質量安全監督站 廣東深圳 518172

引言：

隨著社會經濟的發展，建筑行業已經成為我國經濟發展中的重要部分。但是，由于建筑行業具有污染性大、能耗大等多種特點，在項目建設中需要耗費大量資源能源，與此同時，國家開始大力強調節能環保，綠色建筑節能設計也隨之而生，注重從建筑設計這一源頭著手，提升建筑的整體節能水平，在保證建筑使用功能和室內環境質量的前提下，按照有關法律法規的要求采取有效措施，減少能源和資源的消耗，降低碳排放，從而為廣大群眾提供舒適的活動場所，推動建筑行業的穩定發展。

1、綠色建筑節能設計的原則

1.1 環保性原則

基于環保性原則的綠色建筑節能設計要求要尊重自然環境，不能出現破壞環境的行為。在綠色建筑的設計過程中，相關人員應積極落實這一原則，在節能設計中加強對自然環境的保護，設計人員應從環保層面出發，明確建筑與環境之間的關系，在充分利用自然環境的同時保證不出現任何對環境不利的行為。

1.2 節約性原則

在綠色建筑節能設計中，應堅持節約原則，充分利用節能設計方法，節約施工資源，提升各項資源的利用率，減少資源浪費。節約性原則在綠色建筑節能設計中的應用，有助于實現施工資源的最大價值利用，同時，還要求引入各種清潔能源以及新型能源，以取代不可再生資源，由此可見，堅持節約原則，在綠色建筑節能設計中至關重要[1]。

1.3 人性化原則

人性化原則指的是，在綠色建筑節能設計中應堅持以人為本，基于安全、舒適的要求，合理規劃節能設計。通風、采光、降噪等各種因素與人們的生活質量有密切聯系，在節能設計中應遵循人性化原則，充分考慮這些因素，凸顯出人性化原則的實踐價值。

2、綠色建筑節能設計的重要性

綠色建筑節能設計旨在減少污染、保護環境、節約資源，為人民提供健康和諧的生活空間，綠色節能建筑的推廣不僅是改善環境、緩解能源緊缺的高效措施，還是有效落實科學發展觀，促進社會主義現代化建設重要舉措。從環境保護層面來看，綠色建筑節能設計是改善大氣環境的需要。在建筑建造、使用期間，會產生大量能源與污染，在全國溫室氣體的排放貢獻率中，北方城市冬季燃煤較為明顯，而綠色建筑節能設計能夠在滿足采暖需求下，盡可能減少煤炭的使用，從而減少大氣污染物的排放，起到環境改善、緩解溫室效應的目的。從可持續發展層面來看，綠色建筑節能設計有助于改善室內熱環境。我國冬夏季節持續時間比較長，春秋時間較短，這意味著我國需要借助采暖空調設備滿足創造適宜的室內環境，相應的能耗非常大，為了改善室內熱環境，緩解能源緊缺現狀，就需要大力推廣綠色建筑節能設計，這也是落實國家能源消費革命的一大舉措，遏制能源的不合理消費[2]。從國民經濟層面來看，建筑節能將成為新的增長點，實踐證明，綠色建筑節能技術的應用，每平方米建造成本提升6%左右，能夠達到50%左右的節能目標，從而實現投資、環境效益的共贏，在推動國民經濟增長的同時，又能節約能源、保護環境。由此可見，綠色建筑節能設計已經成為一種趨勢，這也是我國建筑行業的轉型升級的方向。

3、綠色建筑節能設計的應用措施

3.1 建筑空間分區節能設計

綠色建筑節能設計已經成為當前建筑工程的發展趨勢，建筑空間分區設計，不僅是一種藝術，空間節能設計也是現代追求的一種生活態度，對節能環保事業有著積極推動作用。首先，建筑表層空間節能設計。建筑表層空間設計對建筑內外環境有著極大的影響，“雙層表皮”是建筑表層空間節能設計的一種典型案例。從建筑表層，使用雙層幕墻結構，再借助縱向疊合方式，最大程度利用建筑空間，充分展現建筑空間的采光部分。同時，為了使建筑空間遮陽系統達到完美飽和效果，使用水平、垂直交織的遮陽板，將建筑外層空間合理設計，從而最大程度發揮其遮陽效果。其次，建筑內部的分割，應確保滿足多房間的使用，并且保證采光、通風良好；對于嚴寒地區的建筑外廊、樓梯間、廚房、衛生間等交通聯系空間以及輔助空間，最好設計在北側；對于主要空間，如臥室、客廳、書房等，最好設計在南側；陽臺采用外凸式，保證光照充足，確保主要使用房間具有較好的保溫性，南方地區應與此相反，采用凹式、半凹半凸式陽臺，避免陽光直射。在建筑內部空間節能設計中，為了達到更好的通風效果，采取中庭、側庭相結合的方式，形成統一的空間體系；為了達到較好的采光效果，上方一般采取采光中庭，發揮采光效果，并借助自然通風，降低能耗。

3.2 建筑圍護結構節能設計

建筑圍護結構節能設計可以實現隔熱、保溫的目的，并對建筑能耗、室內采光等造成較大的影響。據相關研究表明，在建筑施工中外墻耗能最大，占建筑整體能耗的40%左右，加強建筑圍護結構節能設計至關重要。當前，在建筑項目中，比較強調自然通風，設計人員需要依據建筑項目的地位置、功能等，合理選擇相應的圍護結構，確保滿足節能要求[3]。在材料的應用中，熱惰性材料能夠增強墻體的蓄熱性，并加長圍護結構向室內傳熱的時間，從而錯開室內最高溫與建筑使用的時間。墻體作為建筑外圍護結構的主要部分，若使用普通的墻體材料進行建設，無法起到較好的保溫作用，因此，在具體設計中，應使用玻璃棉板、聚氨酯發泡等一些具有保溫性的材料，有效提升建筑外圍結構的保溫作用。外墻外保溫是一種應用范圍較廣的節能方式，不僅能夠保護建筑主體結構，延長建筑使用壽命，還能夠緩解因溫度變化而導致的結構變形，避免紫外線以及各種有害氣體對結構的危害。如圖1所示，為無機玻化微珠外墻保溫設計，在建筑外墻外側，由飾面層、抗裂防護層、無機玻化微珠保溫層、界面層構成，不僅具有較好的隔熱與保溫效果，還具有防水、抗壓等多種特點，比較適用于夏熱冬冷、夏熱冬熱以及部分寒冷地區，其具體的施工工藝為：基層處理、第一遍保溫層、第二遍保溫層、抗裂砂漿、網格布、抗裂砂漿、飾面層[4]。

圖1 無機玻化微珠外墻保溫設計

3.3 建筑門窗節能設計

在建筑項目中，陽光和冷風主要通過門窗進入室內，這也是產生能耗的重要部分。因此，在綠色建筑門窗節能設計中，應在滿足良好采光與通風的基礎上適當減小門窗口的面積，合理控制開窗率，提升外門窗的保溫性能，從而最大程度降低能耗。同時，還需要結合門窗的抗風性、滲水性、透風性，展開全面分析與復查，確保設計的合理性。在門窗節能設計中應控制好窗墻比，窗墻比指的是某個朝向的外窗面積與墻面積之比，《公共建筑節能設計標準》規定，建筑中某個朝向的窗墻比不應超過0.7，若窗墻比小于0.4 時，玻璃的可見光透射比則應高于0.4。窗墻比需要結合各地區冬夏季的日照情況、季風、溫度等多種因素，與外墻相比，普通窗戶的保溫隔熱性能較低，窗墻比越大，所需的能耗則越大，只有控制好窗墻比，才能起到節能的作用[5]。要想增強外窗的氣密性，防止冬季冷空氣侵襲，就需要選擇密封性較好的材料，設置好門窗密封條。要想增強門窗的保溫性能，在門窗節能設計中，一定要選擇好門窗材料，緩解門窗熱損耗這一問題。例如，選擇中空玻璃、吸熱玻璃一些節能玻璃，其中，吸熱玻璃具有較多優點，一是能夠吸收太陽輻射熱，具體的吸收程度受自身厚度、顏色等因素的影響，在太陽光照下，若玻璃的厚度為6mm，普通玻璃透過熱量為84%，而吸熱玻璃的透過熱量為60%，具有較好的吸熱納涼效果，這也是當前建筑節能設計中比較常用的門窗材料之一；二是吸熱玻璃能夠吸收可見光，削減太陽光的強度，使光照變得更加柔和，有效緩解眩目反應；三是擋光、阻隔冷空氣，室內達到冬暖夏涼效果。如圖2所示，為同顏色的吸熱玻璃，目前，我國主要生產的吸熱玻璃厚度有四種，即2mm、3mm、5mm、6mm。

圖2 吸熱玻璃

3.4 建筑屋面節能設計

在屋面設計中，大多使用外保溫屋面，屋面保溫層的選擇需要結合建筑的使用要求、氣候等多種因素，如果使用吸水性較高的保溫材料，則需要在屋面設置一些排氣孔，方便將其中的水分排出去。保溫屋面的施工需要采取人工方式進行攪拌，先按照一定比例將珍珠巖、水進行混合，再灑水進行攪拌，待手握成團不出水，且松開手之后不會松散最佳。在施工中，需要依據對屋面坡度、厚度等方面的要求進行設計，鋪好控制點的保溫層，依據相應的厚度拉線，保溫層的虛鋪厚度為設計厚度的130%左右，之后，使用木杠將保溫層刮平，按照一定的壓縮比按壓，按壓到設計的厚度之后，開始鋪設第二層保溫層，并壓實，做好2-3d后，開始做找平層，完成找平層6d后，展開屋面試驗，使用重量為400kg 的架子車，在屋面行駛，確保強度符合要求。

屋面設計的類型包括架空、淺色、種植綠色等屋頂，可以起到隔離輻射的作用，并在屋頂上方覆蓋一層保溫隔熱材料，或涂抹具有較高反射率的材料，在夏季吸收太陽熱量，避免熱量傳遞至建筑室內，減少空天制冷負荷，起到較好的節能效果。屋面綠化設計可以降低整個建筑的能耗，防止溫室氣體大量排放出去，既能擴大綠化面積，還能避免城市熱島效應的出現。綠化屋面是在屋頂進行種植，借助植物光合作用，有效避免太陽輻射熱產生的影響，并且起到綠化、小氣候調節、降噪等作用，對屋面結構有較好的保護作用，這也是比較值得大力推廣的一種節能措施[6]。

屋面蓄水設計是在屋頂程序水層，借助水的比熱大的優勢，可以促進水分蒸發，待水分蒸發后將屋面傳熱量吸收，并且還有助于保護防水層。蓄水屋面的水層深度設計在150mm 至200mm 較為合適，且屋面的坡度應小于0.5%，以確保水層深度的均勻性。對于防水層的做好，最好是在剛性防水屋面使用，或者是卷材防水屋面，同時，為了方便檢修，防止水層出現較大的風浪，需要將蓄水屋面劃分成多個蓄水區域，且每一個區域的長度控制在10m 之內，在各個區域之間的壁上設置水孔，連通各區域的水層。通風隔熱是設置通風隔層，借助風壓、熱壓，將熱量帶走，而反射降溫隔熱則是在屋面上涂一層白色的涂料，也可以使用水泥珍珠巖等，降低屋頂面的熱輻射，這樣的設計方式大概節省25%的能耗[7]。

3.5 建筑暖通空調節能設計

建筑暖通空調的能耗非常大，在建筑暖通空調節能設計具有重大意義。建筑暖通空調主要是在通風、采暖、空氣調節，通過調節溫度、濕度，滿足人們對于室內空間環境的需求。要想實現暖通空調節能目的，就要采取新技術、新工藝，在當前的暖通空調節能設計中，溫度、濕度、風速等對室內舒適度有較大的影響，在參數選取中，應控制好這幾要素的比例，確保舒適度與節能降耗的和諧統一。室內設計計算溫度取值對空調能耗有較大的影響，應依據相關標準取值，并結合實際情況進行分析，充分考慮不同功能分區、建筑所在地等。冷熱負荷的計算對暖通空調節能設計有重要作用，在具體的工程項目中，受多種因素的影響，經常出現管道直徑偏大或冷熱源設備容量偏大等現象，導致損失嚴重。采暖系統較為復雜，在具體設計中應考慮不同空間的室溫可以單獨進行調控；實現分戶分攤這一功能；管路系統不復雜，管材消耗較少。在實際采暖系統設計中，比較常見的有上供下回、下供下回垂直雙管系統。空調冷凍水系統的節能設計需要結合實際冷熱供應的需求來選擇，盡可能降低系統運行中的能耗，四管制系統的應用能自由選擇供熱、供冷模式，可以有效節能能量[8]。

結語：

我國生態環境問題較為突出，綠色建筑已經成為建筑行業的發展趨勢。綠色建筑節能設計是在綠色建筑基礎上，提升節能設計水平，使建筑設計更加符合環保、低碳理念。綠色建筑節能設計包括多個方面，在建筑整體節能設計中，從建筑整體層面出發，保證選址、朝向的合理性；在圍護結構節能設計中，在外墻應用保溫材料，有效降低能耗；在門窗節能設計中，使用吸熱、中空玻璃等一些節能玻璃，控制好窗墻比；在屋面節能設計中，采用種植屋面、蓄水屋面；在室內節能設計中，合理利用節能電器，采用節能技術。通過結合建筑實際情況，合理開展節能設計工作，推動綠色建筑的發展。