現代綠色建筑的生態節能設計策略與應用

屈婉璐 單小妮

1.陜西榆林市規劃建筑設計院 陜西 榆林 719000；

2.榆林市自然資源調查與規劃中心 陜西 榆林 719000

引言

現階段，資源能源缺乏已經成為世界各國共同面對的主要問題，生態節能也因此成為整個人類的共同使命，為了確保社會可持續發展，最重要的就是從各個方面入手，落實切實有效節能降耗措施。綠色建筑的出現與發展，正是建筑行業響應國家綠色、可持續發展號召的具體表現，但是要想建造名副其實的綠色建筑，首先要明確了解建筑工程生態節能設計原則與設計策略，并保證建筑工程生態節能設計策略在建筑工程建設中的合理應用，以便確保建筑工程具備應有的節能環保效果。

1 綠色建筑可持續發展設計原則

首先要遵守因地制宜原則。因地制宜原則意味著綠色建筑設計應根據特定地區的氣候、氣象、環境和文化等因素進行個性化的考慮。例如，在寒冷地區，建筑可以采用雙層或三層窗戶來隔離寒冷空氣和保持室內溫暖。在炎熱地區，建筑可以采用遮陽結構、通風設計等來減少室內熱量積聚。此外，合理利用當地的可再生能源資源，如太陽能、風能或水力發電，也是因地制宜的策略。

其次要遵循和諧原則。綠色建筑的和諧原則強調將建筑融合到周圍環境中，與自然景觀相協調。這包括使用本地材料、采用自然色彩，以及通過景觀設計將建筑與周圍的植被和水體融合在一起。同時，通過采用景觀綠化和生態修復技術，綠色建筑還可以恢復或改善當地生態系統，提供更多的生物多樣性[1]。

2 現代綠色建筑的生態節能設計策略

2.1 自然通風

在現代綠色建筑的生態節能設計中，自然通風是一項重要的策略。通過合理利用自然氣流，可以實現室內空氣的良好流通和舒適度的提高，減少對人工通風系統的依賴，從而降低能源消耗和運營成本。自然通風利用氣壓差和風向來推動空氣流動。通過將通風口設置在高低處，形成自然的氣流路徑，比如在屋頂設置排氣口和在底部設置進風口。這樣可以促使熱空氣上升并排出，同時吸入新鮮空氣。對于大型建筑或復雜建筑布局，根據當地氣候特點，合理選擇建筑的朝向和布局，最大限度地利用自然風的流通。可以考慮引入中庭或通風廊道，以促進自然通風并形成空氣對流。通過合理的設計，可以引導風在建筑中自由流動，并起到通風和冷卻的效果。

2.2 自然采光

自然采光在現代綠色建筑的生態節能設計中扮演著重要的角色。通過合理利用自然光線，可以最大限度地減少對人工照明系統的依賴，提高室內環境的舒適性，同時減少能源消耗和碳排放。在建筑設計過程中，考慮到建筑物的朝向、視野和周圍環境，合理安排窗戶和天窗的位置和大小。將主要生活區域和工作區域盡可能靠近窗戶，確保陽光能夠進入室內，為人們提供充足的自然光線。除此之外，選擇具有較高透光率的材料，例如玻璃或透明聚碳酸酯板（PC板），以便更多的自然光線能夠穿透到室內。同時，這些材料還可以提供良好的保溫和隔熱效果，確保室內溫度的穩定。

2.3 可再生能源

傳統建筑主要依賴市電供電，但市電傳輸過程中存在高線損率問題，導致實際能源消耗超過了系統運行所需的電量。這意味著我們需要考慮減少對市電的依賴，以降低能源浪費和成本。我國當前主要的電力來源是火力發電，這導致大量不可再生的化石能源被消耗。這與綠色建筑的理念相違背，因為綠色建筑強調減少環境影響和推廣可再生能源的使用。為了解決以上問題，應當積極利用太陽能、風能、地熱能等可再生能源來取代傳統的電力能源。綠色建筑項目具體的措施包括在建筑的屋頂設置光伏發電裝置，通過利用太陽能轉化為電能，為建筑提供一部分電力需求。同時，在屋頂可以安裝真空管熱水器，利用太陽能熱水來滿足建筑的熱水需求。此外，還可以設置地熱井和換熱站，利用地下的低溫地熱能源進行建筑采暖。通過地熱換熱系統，有效利用地下穩定的溫度，減少對傳統電力的需求。

3 現代綠色建筑的生態節能設計策略應用實例

3.1 項目案例

某建筑工程項目位于南方某省會城市，占地面積437000m2，建筑總面積為180000m2，該建筑緊鄰城市中的一個森林公園以及一個城市公園，該建筑由三棟不同功能的建筑以及配套生活住房組成，目標是將該建筑群打造為該城市以科技產業創新為主題的新型科技社區。

3.2 現代綠色建筑生態節能設計策略的具體應用

3.2.1 自然通風優化設計。

（1）朝向調整是根據當地氣候和風向，通過科學計算和分析確定建筑最佳朝向角度，以提高通風效果。根據氣象數據和風向圖，考慮到當地季節性風向的變化，調整建筑的朝向，使建筑物主要開口面朝向風口，最大限度地利用自然通風。

（2）建筑群布局調整是根據風向分析，在建筑群的整體規劃設計中考慮風的影響，并選擇合適的平面布置方式。一種常見的方式是采用錯列式高低層交錯布局。通過將高層建筑錯落布置在低層建筑之間，可以形成風道，增加風速，促進空氣流動。這樣可以提高整個建筑群的通風效果，減少局部阻擋風的影響。

（3）單體建筑平面布局調整是通過多種方法改善室內通風。其中包括設置中庭和庭院，以增加室內外空氣的交流和通風。中庭可以成為室內空氣流動的核心區域，通過設置開敞的樓梯、通風窗或天井，使新鮮空氣能夠流入建筑內部，舊空氣能夠順暢地排出。

3.2.2 自然采光優化設計。

（1）開窗形式設計。為了提供足夠的自然光線，建筑設計中應考慮合適的窗戶類型和位置。側窗可以采用豎向窗或水平窗的形式，根據當地的光照條件選擇最合適的類型。同時，設計中還可以考慮使用高側窗，尤其是朝南或朝北的側面，以獲得更多的日照。高側窗優先采用南、北向，在小進深建筑使用磨砂玻璃，大進深建筑使用高透光玻璃：在安排高側窗時，優先考慮朝向南北方向，以最大限度地利用自然光線。對于小進深的建筑，可以使用磨砂玻璃來增加光的均勻性和柔和性。而對于大進深的建筑，可以選擇高透光玻璃，以確保光線能夠深入室內。建筑進深過大時設置天窗，根據采光需求選擇矩形或鋸齒形天窗：當建筑的深度較大，側窗無法滿足需要時，可以考慮設置天窗[2]。

（2）建筑物遮陽設計。在建筑設計中，應考慮采取適當的遮陽設計措施，以防止太陽直射進入室內，造成室內溫度過高。這可以采用遮陽板、遮陽蓬或者樹蔭等方式來實現。同時，遮陽設計也有助于解決室內光照分布不均勻和眩光問題，提供更加舒適的環境。為了避免直射光線的強烈穿透，可以在室內安裝導光板。導光板能夠遮擋直射光，并通過反射將光線引導到其他區域，從而改善室內的照度均勻性。

（3）朝向調整設計。根據地理位置和氣候條件，優先選擇朝向日照時間較長、陽光充足的方向開設側窗和高側窗。這樣可以使室內獲得更多的自然采光，減少對人工照明的依賴，并提供舒適的室內環境。過多在東西向開窗可能會導致采光時長減少，因為太陽的軌跡在東西向上相對較短。此外，過多的東西向窗戶也可能導致室內溫度過高，增加空調負荷。同時，東西向光線進入建筑物時，可能會產生眩光問題，影響視覺舒適度。

（4）中庭空間設計。在傳統的內廊式建筑中，由于走廊區域無法直接獲得自然采光，常常需要依賴人工照明來提供照明條件。這會增加能源消耗，并且對居住者或使用者的視覺健康造成一定的影響。為改善建筑內部采光狀況，可以在建筑中間設置中庭空間。中庭的開放設計將允許自然光線進入建筑內部，有效地提供室內自然采光。通過中庭空間，光線可以從上方進入并傳播到周圍房間和走廊，提升整體的照明質量。

3.2.3 低能耗圍護結構設計。

（1）保溫隔熱墻體。保溫隔熱墻體的主要功能是阻擋室內外熱量的傳遞，從而減小室內空間受外界溫度影響的程度。它可以有效地減少冬季的熱量流失和夏季的熱量進入，提供更穩定舒適的室內環境。通過設置保溫隔熱墻體，可以增強建筑圍護結構和整體結構的熱工性能。它可以降低墻體的熱傳導系數，減少冷熱橋效應，并提高建筑的整體保溫性能和能源利用效率。

（2）隔熱通風墻體。隔熱通風墻體的設計目標是在提供良好的隔熱性能的同時，確保室內空氣的良好通風和舒適度。它既要減少熱量的傳遞，又要保證空氣的流通。具體的結構形式是采用雙層皮外墻結構，外層采用透明的玻璃材料，內層則使用中空玻璃。這種結構可以有效地隔離室內外的溫度差異，減少熱量傳遞。

（3）門窗節能。合理設計和選擇門窗材料是提高整體建筑節能性能的關鍵。傳統的門窗存在著縫隙和不完全密封的問題，因此，需要采取措施來增強門窗的保溫隔熱能力，減少能量損失。調整窗墻比例是一種常見的措施，可以適當減少門窗的面積，增加墻體的保溫隔熱面積，從而減少熱量的傳遞和能耗。采用低導熱系數的中空玻璃、低輻射率玻璃或者夾層玻璃等，可以有效地減少熱量的傳導和輻射損失。

（4）屋頂節能。強化屋頂的保溫隔熱性能是提高屋頂節能效果的關鍵。可以采用架空屋面或者蓄水屋面等措施來實現。架空屋面通過在屋頂與保溫層之間留出一定的通風空間，降低熱傳導和熱輻射，減少室內外溫差傳導。蓄水屋面在防水層上設置一層深度在150～200mm或300mm以上的蓄水層，通過蓄水層的吸熱和蒸發作用來調節屋面溫度。

3.2.4 建筑綠化設計。建筑綠化設計是一種重要的設計理念，通過垂直綠化和屋頂花園等方式，可以改善空氣質量、降溫隔熱、美化環境、提供休憩空間，并且取得環境效益和經濟效益。采用垂直綠化和屋頂花園等方式進行建筑綠化設計。垂直綠化是指在建筑結構上栽植攀爬植物，如爬山虎等。屋頂花園則是在建筑的屋頂部分鋪設種植土，用于栽植綠色植物。垂直綠化可以改善空氣質量、營造微氣候，并且不占用大量的空間。通過栽植攀爬植物，可以增加建筑表面的綠色覆蓋面積，吸收二氧化碳，釋放氧氣，凈化空氣，降低空氣中有害物質的濃度，提高周圍環境的空氣質量。屋頂花園的建設可以帶來多重益處。屋頂花園可以降低室內溫度，起到隔熱的作用，減少室內空調的使用頻率，降低能耗。

3.2.5 可再生能源設計。可再生能源設計是在建筑和基礎設施中利用太陽能、風能、水能、地熱能等可再生能源的原則和方法。通過安裝太陽能電池板、太陽能熱水系統、風力發電系統、水力發電機組等，將自然資源轉化為電能或熱能，滿足建筑能源需求。此外，利用地熱能、生物質資源等也是可再生能源設計的重要方向。整合不同能源系統并優化利用，能實現能源的高效利用和互補。可再生能源設計可以實現建筑能源自給自足，減少能源成本，同時符合可持續發展的要求[3]。

4 結束語

開展綠色建筑工程建設是建筑行業發展必然走向，也是有效改善傳統建筑工程建設模式高能耗、高污染特點的有效手段。但是目前我國綠色建筑還處在發展研究階段，仍需要不斷摸索和總結建設經驗。因此為了促進綠色建筑發展，同時也為了提高綠色建筑建設水平，我們應繼續加大現代綠色建筑生態節能設計策略及其應用實踐的分析研究力度。