試析城市建設(shè)過程中生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計應用

劉 愷

山東省建筑設(shè)計研究院，山東濟南 250001

經(jīng)濟的迅速發(fā)展也帶來生態(tài)環(huán)境破壞和能源危機等一系列問題。建筑工程數(shù)量龐大，分布廣泛，其能源消耗量更是不容小覷。生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計理念能夠充分滿足人們對現(xiàn)代建筑綠色、健康、低能、環(huán)保的要求，是科學發(fā)展觀的重要體現(xiàn)。如何在城市建設(shè)過程中對生態(tài)節(jié)能建筑進行設(shè)計和應用，是本文需要探討的話題[1]。

1 生態(tài)節(jié)能建筑的重要性

1.1 緩解國內(nèi)能源資源緊張的局面

近年來城市化進程的不斷加快，能源資源的需求量大大提升，加劇了能源資源緊張的局面。建設(shè)生態(tài)節(jié)能建筑，能夠?qū)μ柲?、風能等自然資源進行充分利用，有效減少煤炭資源的使用，對于緩解國內(nèi)能源資源緊張的局面具有重要意義。

1.2 改善大氣環(huán)境，減少污染

近年來許多城市已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的霧霾現(xiàn)象，影響人們的身體健康。城市大氣污染的一個主要來源就是建筑采暖。在建筑設(shè)計過程中應用生態(tài)節(jié)能理念，利用太陽能和先進的保溫設(shè)施代替煤炭資源，能夠在實現(xiàn)建筑物采暖功能的前提下，有效減少大氣污染，改善生態(tài)環(huán)境。

1.3 保護耕地資源

目前，粘土磚依然是大多數(shù)城市進行建筑工程施工中用到的主要材料，然而，粘土磚保溫性能較差，其材料的獲取也會對耕地造成嚴重破壞，能源資源消耗量大。研究表明，國內(nèi)每年粘土磚的生產(chǎn)和北方建筑采暖二者的能源消耗之和占據(jù)國內(nèi)能源消耗總量的15%以上。因此，要建設(shè)生態(tài)節(jié)能建筑，應當堅決避免使用粘土磚，推廣使用新型墻體材料，這不僅能夠促進新材料的不斷發(fā)展，而且能夠有效保護耕地資源[2]。

1.4 提高人民群眾生活水平

建筑熱環(huán)境是提升居住環(huán)境舒適度的一個重要方面。國內(nèi)東西南北溫差都比較大，然而我國現(xiàn)階段的建筑熱環(huán)境還處于發(fā)達國家五十年代的水平。因此，建設(shè)生態(tài)節(jié)能建筑，不僅可以對建筑能源消耗進行有效降低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)部環(huán)境的改善，實現(xiàn)居住環(huán)境的冬暖夏涼，大大提升了人民群眾的生活水平。

2 生態(tài)節(jié)能建筑在城市建設(shè)中的應用

2.1 節(jié)能采暖設(shè)計

隨著人們生活水平的提高，采暖設(shè)備已經(jīng)在建筑設(shè)計中得到了廣泛應用。然而，要維持采暖設(shè)備的正常運行，其能源消耗量是巨大的。因此，在生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計和應用中，必須首先對采暖設(shè)備進行節(jié)能設(shè)計。節(jié)能采暖設(shè)計的主要內(nèi)容如下：

2.1.1 屋頂?shù)慕^熱

在進行平屋頂?shù)氖┕r，可以利用實體材料隔熱層實現(xiàn)建筑的節(jié)能設(shè)計。實體材料隔熱層的熱穩(wěn)定性較強，能夠?qū)ξ蓓攦?nèi)表面溫度進行有效降低；在進行坡屋頂?shù)氖┕r，要對屋頂進行保溫，首先要在屋頂上設(shè)置頂棚擱柵，然后再在板上進行油氈的鋪設(shè)，這樣可以起到保溫與隔熱的雙重作用。2.1.2 墻壁的隔熱

要解決墻壁的保溫隔熱、抗裂抗震和耐火問題，可以在墻壁施工過程中使用外墻外保溫技術(shù)，如設(shè)置墻體遮陽設(shè)備、利用膠粉聚苯顆粒和墻體材料等。

2.1.3 門窗的隔熱

要提升建筑的整體保溫性能，還可以提升門窗的氣密性和水密性，使得空氣滲透熱損失得以降低，從而起到保溫作用。相較于其他門窗材料，鋁塑和鋼塑型材料具有較強的保溫與隔熱性能，應當在建筑門窗設(shè)計中予以重視。此外，在門窗設(shè)計中使用中空多層玻璃甚至LOW-E玻璃，在實現(xiàn)門窗隔熱功能的技術(shù)上，還能對太陽能進行有效利用。2.1.4 選用節(jié)能采暖設(shè)備

傳統(tǒng)建筑采暖設(shè)備中以煤炭資源為主，不僅導致能源消耗量巨大，而且嚴重污染環(huán)境。在生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計中，可以利用太陽能代替煤炭進行采暖。如今，太陽能在生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計中的應用越來越廣泛；同時，新型建筑節(jié)能材料，如吸熱玻璃、熱反射玻璃何低輻射玻璃等的使用，更是大大提升了建筑采暖效率和質(zhì)量，為人們提供了一個舒適的建筑熱環(huán)境。

2.2 電器照明節(jié)能設(shè)計

2.2.1 選用功率較小的燈具

在進行燈具的選擇時，應當綜合考慮燈具使用場合、照明質(zhì)量、人員數(shù)量和建筑特點等因素，盡可能選用功率較小的燈具，減少能源的消耗。此外，燈具的選擇還要在滿足亮度和啟動時間的基礎(chǔ)上，選擇具有發(fā)光效率高、使用壽命長、性能比高等特點的高效光源。

2.2.2 設(shè)計節(jié)能型照明方案

在進行建筑電氣照明方案的設(shè)計時，必須貫徹落實節(jié)能環(huán)保的原則，提升照明方案的科學性、環(huán)保性與可行性。電氣照明的外觀和形式必須以實用性為基礎(chǔ)。研究表明，在建筑電氣照明中要實現(xiàn)能源的有效節(jié)約，可以利用混搭的電氣照明方式，如白熾燈和熒光汞燈、高壓鈉燈和熒光汞燈等，這些混搭方式具有各自的優(yōu)缺點，其照明效果與節(jié)能效果也有一定的差異性，因此，在設(shè)計建筑電氣照明方案時，應當結(jié)合實際情況，合理選用這些方案。設(shè)計節(jié)能型照明方案還要多采用LED照明方案，LED燈具有效率高、耗能小的優(yōu)點。LDE是冷光源，與普通燈具相比，其節(jié)能節(jié)電效率可達90%以上。LED燈具不僅健康、環(huán)保，同時還具有強大的視覺美學的藝術(shù)效果。

2.2.3 采用先進的智能照明控制系統(tǒng)

隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能照明控制系統(tǒng)也得到了完善和發(fā)展。智能照明控制系統(tǒng)是通過計算機編程語言，將電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合起來，并配備相關(guān)硬件設(shè)備而形成的，利用智能照明控制系統(tǒng)，能夠?qū)艟唛_關(guān)時間進行準確地控制，還能結(jié)合環(huán)境亮度，對燈具亮度進行自動調(diào)整，實現(xiàn)了能源資源的有效節(jié)約。光導照明系統(tǒng)又稱自然光照明系統(tǒng)，是通過采光裝置聚集室外的自然光并導入系統(tǒng)內(nèi)部，再經(jīng)過導光裝置傳輸后，由系統(tǒng)底部的漫射裝置把自然光均勻?qū)氲绞覂?nèi)需要照明的地方。用光導管采集自然光是現(xiàn)代綠色建筑的一種比較普遍的理念。

2.3 玻化微珠保溫系統(tǒng)

?；⒅楸叵到y(tǒng)就是利用玻璃微珠對建筑外墻砂漿進行保溫，形成保溫層，然后將一層防水、防滲和防裂的砂漿涂在保溫層表面，與保溫層結(jié)合，形成一種兼具抗裂、防水和防火性能的保溫系統(tǒng)。一般來說，在加氣凝土、鋼筋混凝土、燒結(jié)磚和砌磚等內(nèi)外保溫的圍護墻抹灰工程與車庫、走廊、地下室和樓梯等保溫防火工程中比較適合使用玻化微珠保溫系統(tǒng)。運用玻化微珠保溫系統(tǒng)，能夠有效提升建筑的保溫、防火、防水和抗裂等性能，屬于一種科學、合理、經(jīng)濟的新型技術(shù)。

2.4 特隆布墻體和植被化技術(shù)

特隆布墻體就是在位于南向的玻璃界面后放置一個表面涂成深色的蓄熱墻體，陽光可以在這個復合墻體的間層聚集、投射進來，從而形成小空間溫室效應。在此基礎(chǔ)上，房間內(nèi)的空氣可以通過對流和輻射的方式進行加熱，從而實現(xiàn)太陽能對室內(nèi)溫度升降的雙重控制。在夏季，開放蓄熱墻底部和外層玻璃頂部的開口，熱量會隨著空氣流走，這不僅能夠保持室內(nèi)通風，還能有效降低室內(nèi)溫度；在冬季，表層玻璃在太陽輻射下，間層內(nèi)空氣溫度會升高，利用下部洞口，室內(nèi)冷空氣可以進入空氣間層，從而形成對流循環(huán)。夜晚關(guān)閉洞口，室內(nèi)熱量不會散失。植被化技術(shù)也是生態(tài)建筑設(shè)計的一項重要內(nèi)容。植被化技術(shù)不僅可以吸收部分熱量，對大部分輻射熱進行遮擋，還能延長熱量傳遞時間，降低夏季室內(nèi)溫度，減少空調(diào)設(shè)備的使用，有效節(jié)約資源能源。

2.5 太陽能與建筑一體化技術(shù)

太陽能與建筑一體化技術(shù)分為太陽能與建筑光熱、光電兩種一體化類型。其中光熱一體化是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能進行利用的技術(shù)，建筑上的利用方式包括：太陽能空氣集熱器供暖、太陽能熱水器供水、集熱儲熱原理的間接加熱式被動太陽房、太陽能加熱空氣增強建筑通風。當前利用太陽能熱水器供水的技術(shù)較普遍；光電一體化是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能由蓄電池儲存，晚上進行放電，供室內(nèi)照明和其他需要，光電組件由多個單晶硅或多晶硅單體電池通過串并聯(lián)組成，利用太陽電池組件發(fā)電形成屋頂建筑構(gòu)件實現(xiàn)太陽能發(fā)電和建筑的結(jié)合。

2.6 節(jié)水設(shè)計

在進行生態(tài)節(jié)能建筑的設(shè)計中，還要做好建筑節(jié)水系統(tǒng)的設(shè)計工作，對水質(zhì)和水量進行綜合考慮。一般來說，建筑節(jié)水設(shè)計包括以下內(nèi)容：選用節(jié)水型供水設(shè)施；設(shè)置雨水收集系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，將污水處理為中水，中水可以應用到景觀工程中；將采暖、制冷和生活熱水技術(shù)結(jié)合起來，提高水資源利用效率，減少不必要的浪費。

2.7 其他類型的技術(shù)

使用單元式窄通道外循環(huán)雙層皮幕墻、寬通道外循環(huán)雙層皮幕墻提升建筑通風效率，采用電動可調(diào)外遮陽體系實現(xiàn)建筑遮陽效果，具體的實施手法主要有吉巴歐文化中心、贊姆波尼尼公司總部。

3 結(jié)語

綜上所述，生態(tài)節(jié)能建筑是未來建筑的發(fā)展趨勢，也是實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要措施，它不僅能夠緩解國內(nèi)能源資源緊張的局面，改善空氣質(zhì)量，減少污染，保護耕地資源，還能大大提高人民群眾的生活水平。因此，當今的設(shè)計師在開展建筑設(shè)計工作時，不能局限于建筑的造型和美觀性，而要堅持生態(tài)節(jié)能原則，將綠色、環(huán)保、節(jié)能的理念應用到建筑設(shè)計中，在提升人民群眾居住環(huán)境舒適度的同時，盡量使用太陽能、風能等新型能源，從而減少能源資源的消耗，保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。

[1] 童江. 生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計在城市建設(shè)的應用[J]. 建筑知識，2016（12）：161.

[2] 駱啟升. 生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計在城市建設(shè)的應用[J]. 科技與企業(yè)，2013（14）：159.