房屋建筑設(shè)計中節(jié)能環(huán)保理念的實現(xiàn)途徑

徐可乘

1 引言

節(jié)能環(huán)保建筑需要達(dá)到兩個方面的要求：①為人們提供舒服、安全健康的室內(nèi)環(huán)境；②最大限度地降低能耗，提高能源的循環(huán)利用，確保建筑、環(huán)境和人的相互協(xié)調(diào)發(fā)展。21世紀(jì)生活與社會發(fā)展的主題是，如何能夠提供舒適及個性化的住房環(huán)境，可見建設(shè)和設(shè)計節(jié)能環(huán)保建筑是一個必然道路。這幾要求房屋建筑從設(shè)計層面就加入環(huán)保理念，順應(yīng)居民的需求，緩解社會資源緊張的問題。

2 國內(nèi)外節(jié)能環(huán)保建筑的發(fā)展歷史

2.1 國內(nèi)節(jié)能型建筑的發(fā)展

20世紀(jì)80年代后，我國開始提倡建筑節(jié)能，但諸多體系的研究尚處于初始階段，且許多相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域是空白的。近年來，國家倡導(dǎo)提高環(huán)保意識保護(hù)生態(tài)環(huán)境政策，提倡充分認(rèn)識開展綠色建筑行業(yè)的重要意義；建筑環(huán)保工作重點轉(zhuǎn)移在“切實抓好新建節(jié)能工作，大力推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造”。在未來發(fā)展所面臨的困難較多，如何對城鎮(zhèn)系統(tǒng)的供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，發(fā)展能源再生化以及規(guī)?；杆偻七M(jìn)與綠色化學(xué)和綠色建筑相關(guān)的科學(xué)技術(shù)研究，都是建筑行業(yè)即將面臨的新任務(wù)。

2.2 國外節(jié)能型建筑的發(fā)展

1950年后，隨著歐洲、美國等國家的經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，同時受到20世紀(jì)70年代石油危機(jī)的影響，世界各國都深認(rèn)識到到“自然資源的利用”應(yīng)當(dāng)遵循可循環(huán)發(fā)展的原則。反省地球的的發(fā)展過程中，消耗自然能源最多的建筑行業(yè)更應(yīng)當(dāng)改變，建筑能耗問題越來越受到關(guān)注，同時改變建筑理念發(fā)展循環(huán)可再生資源的要求也促進(jìn)了建筑環(huán)保建筑的產(chǎn)生和發(fā)展。在19世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國家首先提出了發(fā)展綠色建筑的基本構(gòu)思，進(jìn)入21世紀(jì)后，綠色環(huán)保建筑的外延和內(nèi)涵更加豐富，綠色環(huán)保建筑理論和實踐進(jìn)一步深入和發(fā)展，受到各國的重視，在世界范圍內(nèi)形成了快速發(fā)展的態(tài)勢。

3 環(huán)保節(jié)能型建筑的理念及其發(fā)展途徑

3.1 環(huán)保節(jié)能型建筑的理念

設(shè)計是建筑的理性實現(xiàn)，只有在設(shè)計初衷樹立節(jié)能環(huán)保的觀念，將建筑與自然（地區(qū)文化、自然氣候和建筑周邊的自然環(huán)境等）結(jié)合起來，提高資源的利用率。建立環(huán)保節(jié)能型建筑的節(jié)能理念，在設(shè)計過程中充分考慮到太陽能等可再生能源的供給，根據(jù)自然條件仿真出仿真風(fēng)冷系統(tǒng)，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件合理布局，盡量減少開支，確保人們能深刻體驗到環(huán)保建筑所帶來的舒適環(huán)境和健康的養(yǎng)生態(tài)度。

建立人與大自然和諧共存的理念，和諧共生的理念在強調(diào)“適用、健康、高效”的內(nèi)部環(huán)境的同時，也要兼顧到外部環(huán)境及周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)融合，強調(diào)內(nèi)部與外部的和諧統(tǒng)一，實現(xiàn)建筑與環(huán)境的生態(tài)共存。

3.2 環(huán)保節(jié)能建筑的發(fā)展途徑

3.2.1 技術(shù)創(chuàng)新、整合資源

在環(huán)保節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新中，太陽能、地?zé)岬瓤稍偕Y源的技術(shù)是最為可行的；在材料選擇上，應(yīng)在盡量不破壞環(huán)境的前提下，使用低污染、低破壞的再生材料；在技術(shù)整合上，可以按照需要將不同的節(jié)能技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)揮最大效用。

3.2.2 加強全過程監(jiān)管

全壽命周期可以依附于環(huán)保節(jié)能建筑的基礎(chǔ)上，同時在保證各環(huán)節(jié)利益最大化的前提下，強調(diào)建筑初步設(shè)計到竣工驗收的全過程監(jiān)管，確保建筑產(chǎn)品的各個階段都能達(dá)到節(jié)能、降耗和環(huán)保的要求。

3.2.3 充分發(fā)揮市場的競爭作用

在新的市場競爭環(huán)境下，房地產(chǎn)行業(yè)逐漸從技術(shù)性內(nèi)涵式產(chǎn)業(yè)發(fā)展為資源嫁接及外擴(kuò)型的產(chǎn)業(yè)，環(huán)保建筑的市場前景正逐步擴(kuò)大。在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，環(huán)保節(jié)能建筑作為一種商品，其背后的利益主體共同構(gòu)成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，可利用市場機(jī)制將這些利益鏈條串接起來。

4 房屋建筑設(shè)計中節(jié)能環(huán)保理念的實現(xiàn)途徑

4.1 建筑選址

一個科學(xué)合理的選址能夠促進(jìn)建筑物空間的利用，對其周圍環(huán)境產(chǎn)生較為直接的影響，比如選址時，應(yīng)盡量避開山谷、溝底以及低洼都地區(qū)，主要是由于冬季到來時氣流將會在上述地形中聚集，形成“霜洞”，建筑的局部將會受到“霜洞效應(yīng)”所帶來的不利影響。因此，在具體選址過程中，應(yīng)考慮到建筑物的使用目的、功能等因素；建筑物的建設(shè)不要過于密集，以免由于周圍建筑物中大面積玻璃墻產(chǎn)生的反光輻射等對建筑環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

4.2 建筑布局

4.2.1 朝向

在周圍生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上注重建筑的合理布局以及規(guī)劃設(shè)計。在房屋建筑設(shè)計過程中，加強對風(fēng)能、太陽能及環(huán)境氣候能源等可再生能源的利用；對建筑位置的地形地勢特征、周圍建筑物的遮擋情況以及朝向等方面進(jìn)行分析，比如在布局設(shè)計中減少其他建筑物對其的遮擋，一方面增加建筑物的光照時間，減少電能的使用，另一方面有利于在冬季提升整體室內(nèi)溫度。

4.2.2 通風(fēng)

通風(fēng)和避風(fēng)也是房屋建筑設(shè)計中的重點內(nèi)容。在炎熱地區(qū)，可以采用通透的平面形式來創(chuàng)造自然通風(fēng)條件，促進(jìn)室內(nèi)的空氣流通，避免高溫悶熱的環(huán)境；寒冷地區(qū)若不考慮窗戶和玻璃的選擇，當(dāng)兩棟建筑體積相同時，通常正方形平面的熱效率要高于長方形平面，但若考慮到溫度變化、居民使用形式和被動太陽輻射供冷熱情況等因素，正方形平面可能不是最理想的設(shè)計形狀，故應(yīng)結(jié)合建筑周圍環(huán)境實際情況來合理設(shè)計避風(fēng)，增強建筑物的抗寒能力。建筑幾何形式與熱耗的關(guān)系如圖1所示。

4.2.3 輔助空間

在住宅平面構(gòu)成中，衛(wèi)生間、電梯間和廚房等屬于室內(nèi)輔助空間，而起居室、臥室等屬于主要使用空間，后者的室內(nèi)計算溫度通常會高于后者3～4℃，故在設(shè)計過程中通常會采用溫度分區(qū)法，在保證主要空間能夠采集到自然能源的同時，還要確保輔助空間能將受太陽能輻射較強的部位等隔開。

4.3 建筑系統(tǒng)

圖1 建筑幾何形式與熱耗的關(guān)系

4.3.1 生態(tài)環(huán)境

與建筑物的周圍環(huán)境相結(jié)合，建立生態(tài)小區(qū)，使建筑物能夠與環(huán)境進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)生態(tài)的良性循環(huán)。在戶外設(shè)置充足的活動空間，并且小區(qū)中的綠化覆蓋率要超過40%，確保小區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)以上。

4.3.2 油煙污染的控制

在廚房、衛(wèi)生間等相對潮濕的區(qū)域，在保證其具備良好通風(fēng)條件的基礎(chǔ)上，還應(yīng)配備相應(yīng)的換氣設(shè)備，盡快排出異味。在設(shè)計中需要注意的一點是廚房中的油煙應(yīng)利用煙氣排放系統(tǒng)進(jìn)行集中排放，保證建筑物空氣新鮮、室內(nèi)干燥的同時，還可有效避免霉菌的滋生。

4.3.3 噪聲源控制

采用適當(dāng)?shù)姆绞綄ψ≌ㄖ镏械膬?nèi)外噪聲源進(jìn)行控制，這樣要求在建筑物設(shè)計過程中，采用室內(nèi)外應(yīng)聲環(huán)境系統(tǒng)，確保室外白天的噪音≤50dB、晚上噪音≤40dB，室內(nèi)白天噪音≤35dB、晚上噪音≤30dB。

4.3.4 采光設(shè)計

室內(nèi)應(yīng)保證充分的光亮，使自然光能夠達(dá)到人們白天的需求，以此來減少電能的消耗，同時要注意防止光污染的產(chǎn)生。建筑室內(nèi)設(shè)置窗戶是極為重要的，以滿足人們對日光、景觀及與外界環(huán)境接觸的需要，據(jù)此，建筑光環(huán)境采光設(shè)計應(yīng)從兩個方面進(jìn)行評價：①是否實現(xiàn)了節(jié)能；②是否改善了建筑內(nèi)部環(huán)境的質(zhì)量。

（1）自然光具有良好的高效性和視覺良好性，能夠滿足人的生理和心理需求；

（2）人工照明。相關(guān)實驗研究發(fā)現(xiàn)，建筑中的光設(shè)計及其產(chǎn)生的效果是節(jié)能建筑環(huán)境建設(shè)的重要組成，在人們生產(chǎn)生活方面，好的光環(huán)境不僅可以營造一個良好的氛圍，還有利于提高人們的注意力，以高效率的完成工作。傳統(tǒng)燈具與新型LED燈具的節(jié)能比較如表1所示。

表1 傳統(tǒng)燈具與新型LED燈具的節(jié)能的比較

5 現(xiàn)有房屋建筑的節(jié)能改造設(shè)計

5.1 增設(shè)保溫層

現(xiàn)階段，多數(shù)建筑由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻小，難以滿足保溫隔熱要求，在建筑墻體節(jié)能改造工作中，可以采用在內(nèi)外墻增設(shè)高效保溫層的方式達(dá)到減少建筑熱損失的目的。但在這一改造過程中應(yīng)注意不允許在寒冷地區(qū)設(shè)置保溫層，以防止溫度驟降而使得建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水；外設(shè)保溫層可避免上述現(xiàn)象，但對保溫層的防水性能要求加高。

屋頂節(jié)能改造設(shè)計工作應(yīng)結(jié)合實際情況展開，平屋頂建筑可在屋面增設(shè)一定的保溫層和防水層，以增加原有屋面的熱阻，提高保溫隔熱功能，比如采用“平改坡”的方式，這種屋面設(shè)計具有良好的防水、保溫、隔熱作用。

5.2 門、窗節(jié)能改造

一般情況下，門窗的熱損失占建筑總熱損失的40%以上。在節(jié)能改造過程中，對門窗改造實行的措施為采用新型、熱工性能良好的玻璃材料代替普通的平板玻璃，這種新型玻璃材料包括中空玻璃、鍍膜玻璃和帶薄膜型熱反射玻璃，其中鍍膜玻璃的作用原理為：將玻材料吸收的太陽熱能被鍍膜所隔離，將熱主要散發(fā)到室外一側(cè)，盡量減少太陽的熱作用，使室內(nèi)熱環(huán)境受到合理控制。

5.3 太陽能的利用

從太陽能輻射總量來看，我國多數(shù)地區(qū)（除東北部分地區(qū)以外）太陽能輻射年總量均＞5.4GJ/m2，這相當(dāng)于燃燒了190kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。

太陽能在房屋建筑設(shè)計中的利用方式主要包括：被動式太陽能采暖、太陽能熱水、主動式太陽能采暖與空調(diào)以及太陽能發(fā)電等。從利用方式上來看，被動式采暖系統(tǒng)技術(shù)要求和造價相對較低，建筑設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合具體的建筑設(shè)計節(jié)能改造方案進(jìn)行。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著人們生活水平的逐漸提升，對環(huán)保節(jié)能等方面的關(guān)注度逐漸增加，對房屋建筑設(shè)計也提出了更高的要求。這將要求建筑設(shè)計首先要進(jìn)行科學(xué)合理的選址，并且在設(shè)計過程中要考慮到周圍環(huán)境、遮擋物以及建筑物朝向等問題，使人們能夠獲得一個理想舒適的住所。此外，在設(shè)計時應(yīng)加強對可再生能源的開發(fā)和利用，以此來實現(xiàn)綠色環(huán)保的目標(biāo)，與我國提倡的節(jié)能、健康、可持續(xù)要求相符合。

[1]章永潔，蔣建云，葉建東，等.節(jié)能環(huán)保技術(shù)在小型公共建筑中的集成應(yīng)用及能耗模擬分析[J].建筑技術(shù)，2015，46（6）：504～507.

[2]張躍升.現(xiàn)代智能化公共建筑節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2016，47（12）：1132～1136.

[3]周練，李曉虹，王林，等.成都地區(qū)外墻保溫對建筑節(jié)能的影響[J].新型建筑材料，2016，43（5）：91～94.

[4]何寶明，張寧.酚醛泡沫塑料在建筑外墻中保溫節(jié)能效果研究[J].塑料工業(yè)，2016，44（4）：97～100.

[5]馮光榮.PVC塑鋼窗的結(jié)構(gòu)形式在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用[J].塑料工業(yè)，2016，44（2）：137～140.

[6]楊佳璐，徐向榮，等.城市原生污水源熱泵系統(tǒng)的工程應(yīng)用及可行性分析[J].建筑節(jié)能，2012，40（9）：25～28.