淺析建筑設(shè)計與環(huán)保節(jié)能

陸 冰

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑在設(shè)計的時候需要注意的不僅僅是建筑的功能、外形等，其節(jié)能問題也成為人們關(guān)注的焦點。在國家大力提倡節(jié)能環(huán)保的大背景下，節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為建筑設(shè)計發(fā)展的大趨勢。這也是人們在生活條件日益改善的當(dāng)代社會對建筑與環(huán)境提出的新的要求。因此，減少建筑中資源和能源的消耗,同時提高建筑的使用功能，提高人們生活舒適度，是建筑的兩大主要目標(biāo)，也是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要策略。滿足這樣目標(biāo)的建筑設(shè)計才能夠更加適應(yīng)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會文明進(jìn)步的需求。

1 建筑設(shè)計與環(huán)保節(jié)能的關(guān)系

住宅建筑設(shè)計中的生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)與節(jié)省能源不是孤立的，也不是矛盾的，而是相互影響和聯(lián)系的。人類可以自主建造舒適的建筑內(nèi)部環(huán)境，但人工化的舒適通常依賴于照明、空調(diào)和通風(fēng)等高耗能設(shè)施，且舒適度的提高又往往以耗能的增加為前提條件。能源過度消耗,勢必造成一定的能源危機(jī)問題，這樣下去將會對人類的生存和發(fā)展造成一定的威脅，不利于可持續(xù)戰(zhàn)略的實施。

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高,建筑能耗問題越來越嚴(yán)重，在整個能耗中己經(jīng)占有了很大的比例，對環(huán)境造成了較大的影響。每年由于新建和改建建筑，消耗了大量的能源，從而導(dǎo)致自然環(huán)境不斷惡化，同時在建設(shè)過程中還存在水污染嚴(yán)重、土地資源利用率低、建筑耗材高等嚴(yán)重問題，如不注意防止水、土和空氣的污染，自然環(huán)境也將受到嚴(yán)重影響。自然環(huán)境的日趨惡化，結(jié)果是建筑系統(tǒng)內(nèi)和建筑系統(tǒng)外的物質(zhì)良性循環(huán)與能量的良性轉(zhuǎn)換受到嚴(yán)重破壞，也就是生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。

因此，建筑設(shè)計與環(huán)保節(jié)能問題是密不可分的,我們在進(jìn)行建筑設(shè)計的時候需要注意自然資源的合理利用和人與自然關(guān)系的和諧問題，將資源的可持續(xù)性作為重要原則。

2 基于環(huán)保節(jié)能的建筑設(shè)計原則

現(xiàn)代社會將節(jié)能環(huán)保作為重要的研究課題,在建筑設(shè)計上應(yīng)該更加注意節(jié)能與環(huán)保思想的體現(xiàn)。節(jié)能按照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，盡量利用自然資源例如自然光、雨水等，建筑更加省水省電是綠色建筑師未來建筑發(fā)展的方向,需要加以重視。建筑設(shè)計體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能原則應(yīng)該具有以下幾點∶

1.1 設(shè)計原則

1）提高資源利用效率

建筑設(shè)計中對于能源的利用較多，提高能源的利用率對于建筑節(jié)能有很大的幫助,能源包括水、土地、建材和能源等，實現(xiàn)其有效利用可以節(jié)省大量的能源。

2）減少對周圍環(huán)境的影響，建筑工程實施的過程中會對環(huán)境有很大的影響，進(jìn)而影響人們的生活,需要注意的有幾個方面∶①防止建筑施工中造成水和土壤等污染；②注意加強(qiáng)本地資源的利用，這也是對環(huán)境影響最小的一項措施，因為這樣可以減少運輸對環(huán)境的影響，而且還可以支持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展；③另外還要注意建筑材料的重復(fù)使用。在建筑選材時，選擇的建筑材料盡量能夠循環(huán)使用，加強(qiáng)材料后期的回收和再利用，這是鼓勵利用可回收的建筑材料；④還要注意提高建筑物的壽命。建筑設(shè)計中應(yīng)該盡量的遵循以人為本的原則,滿足其物質(zhì)精神需求的同時還要注意生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，考慮到人類未來的居住狀況。

3 環(huán)保節(jié)能建筑設(shè)計的具體措施

3. 1設(shè)計上的節(jié)能環(huán)保

1）建筑規(guī)劃上要提高環(huán)保節(jié)能意識。在規(guī)劃設(shè)計和建筑設(shè)計過程中,由于受到諸多用地環(huán)境、設(shè)計要求及商業(yè)價值等方面的影響，設(shè)計人員往往對環(huán)保節(jié)能兼顧不夠,最為突出的問題就是建筑的朝向，部分建筑呈東西向，造成了室內(nèi)熱工環(huán)境差。

2）建筑構(gòu)造要求按節(jié)能設(shè)計的要求進(jìn)行設(shè)計。

3）設(shè)計人員要加強(qiáng)建筑的通風(fēng)性能，改善室內(nèi)熱工環(huán)境，防止西曬，可利用能源等方面的研究。

3.2 環(huán)保節(jié)能材料應(yīng)用

隨著社會生產(chǎn)力的進(jìn)步，健康與安全是現(xiàn)代人最為重視的兩大主題。環(huán)保材料越來越多地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，建筑行業(yè)也不例外。

1）給水材料。從水質(zhì)保證的角度分析，為什么自來水公司生產(chǎn)出的生活飲用水是合乎標(biāo)準(zhǔn)的，但終端飲用水的質(zhì)量卻難以保障呢?這主要是傳統(tǒng)的管道系統(tǒng)多采用金屬管材，而金屬管材特性有四大致命弱點∶易生銹、易腐蝕、易滲漏、易結(jié)垢，這就使得二次污染的問題長期未得到解決。這些受污染的自來水?dāng)y帶的細(xì)菌像無形的殺手，其對人的身體健康有嚴(yán)重的危害。環(huán)保型塑料給水管材，具有對人體無害、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點，所以我們應(yīng)該全面推廣使用以環(huán)保型塑料管材為主體的優(yōu)質(zhì)綠色管材，從根本上解決自來水管理系統(tǒng)中的二次污染問題。而且綠色管材的運用還能相應(yīng)節(jié)省金屬的耗費，做到既環(huán)保又節(jié)能。

2）裝飾材料。

環(huán)保的裝飾材料主要有幾種∶①基本無毒無害型。是指天然的，本身沒有或極少有毒有害的物質(zhì)、未經(jīng)污染只進(jìn)行了簡單加工的裝飾材料;②低毒、低排放型。指經(jīng)過加工、合成等技術(shù)手段來控制有毒、有害物質(zhì)的積聚和緩慢釋放，其毒性輕微且對人類健康不構(gòu)成危險的裝飾材料。如甲醛釋放量較低、達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的大芯板、膠合板、纖維板等。不同的裝飾材料對能源的消耗不同。一間貼著深色墻紙的房間，需要的照明用電是同樣大小貼著淺色墻紙房間的兩倍。鼓勵用戶使用環(huán)保照明，這是一種以節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境為目的的照明系統(tǒng)。通過科學(xué)的照明設(shè)計，利用高效、安全、優(yōu)質(zhì)的照明電器產(chǎn)品，創(chuàng)造出一個舒適、經(jīng)濟(jì)、有益的照明環(huán)境。不同材料對能源的利用也是不同的，應(yīng)盡量選用綠色環(huán)保節(jié)能材料來建造人類家園。

3）圍護(hù)材料。我國民用建筑的外墻圍護(hù)熱能損失量是發(fā)達(dá)國家的幾倍甚至十幾倍，我國每年建成的城鎮(zhèn)住宅達(dá)5億m2以上,如外墻圍護(hù)面積按1/1.2計算，即需要建筑外墻圍護(hù)面積達(dá)6億m2，所以解決外墻圍護(hù)熱能損耗的問題是當(dāng)務(wù)之急。現(xiàn)在新型的建筑環(huán)保節(jié)能材料如中空玻璃、倒置式隔熱保溫屋面、保溫砂漿、外墻擠塑板等新產(chǎn)品可以大大提高建筑的保溫性能，改善建筑熱工環(huán)境，我們應(yīng)該大力推廣使用。

4）開發(fā)新的節(jié)能能源代替電力。節(jié)能燈的運用緩解了部分電力緊張的現(xiàn)象，但每逢夏季，我國南部地區(qū)的電力仍是不足。如果在建筑住宅設(shè)計的初級階段就將燃?xì)庾鳛殡娏δ茉吹难a(bǔ)充考慮進(jìn)去，則將會節(jié)省很大電力。由于液化天然氣安全、清潔、價格相對便宜而成為燃?xì)饪照{(diào)的首選能源。隨著液化天然氣工程的引入，我國許多地方都將具備運用這種環(huán)保能源的條件。

另外，要加大對新能源的使用和攻關(guān)，如地?zé)帷⑺疅?、風(fēng)能、太陽能等自然能源的研發(fā)和應(yīng)用迫在眉睫,特別是要將太陽能在建筑中的應(yīng)用作為重點，解決好太陽能與建筑一體化、光電一體化的問題。

4 建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計

4.1 墻體節(jié)能

墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，我們可以采用保溫性能好、蓄熱能力強(qiáng)及強(qiáng)度較低的砌塊墻體,如加氣混凝土砌塊。也可以采用復(fù)合墻體的形式，如內(nèi)保溫復(fù)合墻體、外保溫復(fù)合墻體、夾芯復(fù)合墻體等。但內(nèi)保溫復(fù)合墻體由于熱橋?qū)Ρ氐挠绊戄^大,國家已經(jīng)開始限制內(nèi)保溫復(fù)合墻體使用。而且從長遠(yuǎn)來看,外墻外保溫的效果明顯高于內(nèi)保溫。由于復(fù)合墻體能滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)各種功能的要求，因此這種采用高效保溫材料與磚砌的復(fù)合墻體，有著更多的優(yōu)越性。

4.2 門窗節(jié)能

建筑物耗熱量是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量及門窗空氣滲透耗熱量兩部分組成。通過本地區(qū)多層住宅試驗分析，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量約占總量的73～77%，空氣滲透耗熱量占23～27%，由此可以看出外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是節(jié)能設(shè)計中的主體。而在傳熱耗熱量所占的份額中，外墻約占23～34%；窗戶約占23～25%；樓梯間隔墻約占6～11%；屋頂約占7～8%；陽臺門下部約占2～3%；戶門約占2～3%；地面約占2%。將窗的傳熱耗熱量與其空氣滲透耗熱量相加，約占全部建筑耗熱量的50%，由此得出的結(jié)論是一棟好的節(jié)能建筑，采用保溫性能及密封性能優(yōu)異的門窗是至關(guān)重要的。根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，窗戶面積每增大10%，則相當(dāng)于整體外圍護(hù)保溫系統(tǒng)K值降低 0.08 W2(m·K)，因此在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，應(yīng)盡可能減少住宅外門窗洞口的面積，以減少能量的損失。同時，選擇適宜的門窗材料及構(gòu)造設(shè)計也是其保溫性能及密封性能的良好保證。

4.3 屋面節(jié)能

在建筑工程中不斷改進(jìn)外墻、外窗的保溫性能后，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)屋面保溫隔熱的研究。建筑屋面節(jié)能措施的要點∶①屋面保溫層不宜選用密度大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；②屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔，以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分?，F(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開始應(yīng)用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環(huán)境,芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，更可顯示出它的優(yōu)越性。此外，屋頂綠化己成為許多現(xiàn)代城市住宅的節(jié)能首選。

4.4 充分利用太陽能

太陽能是一種天賜的能源，節(jié)能建筑必須給予極大的重視。在建筑物的建設(shè)方面，盡量選擇南北朝向，充分利用太陽能。事實證明，建筑物南北朝向比東西朝向建筑耗能要少。這樣的各居室室溫較高，居民在此可充分享受陽光，使用也較合理。住宅等民用建筑也采用地源熱泵技術(shù)，利用地下水的水溫在冬夏季的溫差不大相當(dāng)于恒溫的原理，來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，已達(dá)到節(jié)能的目的。公共建筑節(jié)能采用屋頂或外墻鋪設(shè)太陽能光伏發(fā)電裝置，或者外墻利用光伏材料,光伏材料發(fā)電以提供本建筑的用電，以達(dá)到節(jié)能的目的。

我國大部分地區(qū)都具有較好的太陽能資源，這為在建筑中充分利用太陽能這種綠色的潔凈資源，減少建筑能耗，提供了資源保證。太陽能的利用方式主要分為兩種∶主動式太陽能建筑和被動式太陽能建筑。主動式太陽能建筑指的是需要輔助資源配合的太陽能使用系統(tǒng)的建筑。在這種系統(tǒng)里面，光電系統(tǒng)是研究較多的對象，但它的能量轉(zhuǎn)換效率較低且太陽能的系統(tǒng)的利用費用過高。所以如果大批量地使用還需要進(jìn)一步研究。被動式太陽能建筑是指在陽面使用儲蓄熱質(zhì)、陽光房來吸收儲備熱量進(jìn)而利用的一種形式，目前應(yīng)用便捷廣泛。

5 我國環(huán)保建筑的前景

隨著人們對工作、生活環(huán)境要求的提高，我國建筑耗能必定會有較大幅度的增長,而能源有限，建筑節(jié)能將日顯重要。在未來的發(fā)展中，作為建筑設(shè)計人員，必須樹立起建筑節(jié)能意識，并貫徹于自身工作的始終，認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并認(rèn)真貫徹執(zhí)行，大力發(fā)展建筑節(jié)能設(shè)施，共同努力提高我國的建筑節(jié)能水平。在科學(xué)技術(shù)方面，必須加大科技投入，大力開發(fā)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，讓我國的節(jié)能環(huán)保邁入新的層次?？傊?，我國節(jié)能建筑的發(fā)展必將越來越輝煌。

6 結(jié)語

發(fā)展的觀念正逐漸成為人類社會的共識，環(huán)保建筑也好，節(jié)能建筑也好，其宗旨都是為了人類的安居樂業(yè)和長久的持續(xù)發(fā)展。我們要在“以人為本”的建筑設(shè)計前提下,在有限的地球資源條件下，建立一個更加美好、和諧的人居環(huán)境。

[1]山西省電力工業(yè)局.電機(jī)檢修[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.電機(jī)檢修(2)[M].北京:中國電力出版社，2008.

[3]郎辭維.中國建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2002，23（12）:12~23.

[4]李嘉華,等.開發(fā)研究高新技術(shù),發(fā)展建筑節(jié)能[J].建筑技術(shù)開發(fā),2003（2）.

[5]王志剛.建筑節(jié)能及新能源應(yīng)用研究[D].西安建筑科技大學(xué),2005.

[6]俞育均.混凝土框架改擴(kuò)建結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].科技資訊，2009，01，23.