綠色節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑構(gòu)造中的應(yīng)用

摘 要：綠色節(jié)能設(shè)計(jì)是我國(guó)建筑設(shè)計(jì)的主要發(fā)展趨勢(shì)。與之相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)造技術(shù)涉及到了建筑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、被動(dòng)式太陽(yáng)房相關(guān)特殊構(gòu)造等多項(xiàng)內(nèi)容。本文對(duì)建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容、建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和太陽(yáng)能利用形式等問(wèn)題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)；太陽(yáng)能利用；太陽(yáng)能接受式構(gòu)造

前言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，為建筑師的建筑創(chuàng)作提供了更大的自由度。新型建筑材料與新型建筑結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，也讓傳統(tǒng)的建筑形式得到了拓展。能源資源在我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。建筑行業(yè)的快速發(fā)展，讓這一行業(yè)對(duì)能源資源的依賴性有所提升。建筑行業(yè)所應(yīng)用的能源資源多為不可再生資源，針對(duì)能源與環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)的災(zāi)難，發(fā)展綠色建筑成為了人們和社會(huì)的共同要求，建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)也得到了人們的認(rèn)可。

一、建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容

（一）因地制宜的設(shè)計(jì)理念

綠色建筑是產(chǎn)生于建筑行業(yè)發(fā)展過(guò)程的新名詞。根據(jù)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用，是構(gòu)建綠色建筑的主要內(nèi)容[1]。因地制宜的設(shè)計(jì)理念，是建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要素。它與我國(guó)不同地區(qū)在自然資源與生態(tài)環(huán)境等方面所表現(xiàn)出來(lái)的差異性之間存在著一定的聯(lián)系。在因地制宜的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)以后，相關(guān)人員需要對(duì)每個(gè)地區(qū)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)研究，并要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及地域特點(diǎn)，確定建筑設(shè)計(jì)方案。如在日照時(shí)間較短的地區(qū)，建筑設(shè)計(jì)人員需要借助自然采光及被動(dòng)式集熱技術(shù)降低建筑的能耗與污染問(wèn)題。在一些氣候濕熱地區(qū)，設(shè)計(jì)人員可以借助遮陽(yáng)板降低太陽(yáng)輻射的影響。

（二）綠色設(shè)計(jì)在建筑環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

建筑工程施工項(xiàng)目需要為民眾生活的安全性、便捷性與舒適性提供保障。為了讓建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)真正滲透于建筑設(shè)計(jì)施工之中，相關(guān)人員需要將環(huán)?；脑O(shè)計(jì)理念應(yīng)用于整個(gè)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)階段。在建筑項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員需要對(duì)建筑項(xiàng)目所在區(qū)域的生態(tài)人文特點(diǎn)、氣候因素、水資源因素、交通因素進(jìn)行統(tǒng)籌分析，以促進(jìn)建筑項(xiàng)目與周邊地區(qū)的自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的融合。

（三）降低環(huán)境承載負(fù)荷

對(duì)自然可再生資源的有效運(yùn)用，是建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)所遵循的目標(biāo)。降低環(huán)境所承載的負(fù)荷，可以被看作是建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。建筑項(xiàng)目施工技術(shù)涉及到了建筑主體施工技術(shù)、室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)和暖通工程施工技術(shù)等多種技術(shù)。在室內(nèi)照明系統(tǒng)、局部空調(diào)系統(tǒng)及換氣系統(tǒng)等系統(tǒng)的設(shè)備過(guò)程中，相關(guān)人員可以根據(jù)日照強(qiáng)度的變化，對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。在建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑工程施工以后，相關(guān)人員也需要對(duì)建筑使用后的保養(yǎng)及修繕問(wèn)題進(jìn)行關(guān)注。

二、建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路

（一）水資源循環(huán)利用設(shè)計(jì)

水資源的循環(huán)利用設(shè)計(jì)有助于水資源利用效率的提升?，F(xiàn)階段我國(guó)很多民用住宅及商用住宅項(xiàng)目中均應(yīng)用有中水系統(tǒng)。工業(yè)廢渣在建筑中的有效利用，也可以發(fā)揮出促進(jìn)建筑項(xiàng)目環(huán)保效益提升的作用。

（二）按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展設(shè)計(jì)與施工

應(yīng)用于建筑屋頂墻體的溫度措施可以為建筑在冬季發(fā)揮出降低采暖能耗的作用。在盛夏時(shí)節(jié)，建筑屋頂墻體溫度措施也可以有效降低空調(diào)制冷的能源換消耗。除墻體溫度措施以外，節(jié)能燈具和變頻空調(diào)等設(shè)備也可以發(fā)揮出降低電能消耗的作用，節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)建筑工程的施工技術(shù)有著較為嚴(yán)格的要求，對(duì)此施工人員需要按照相關(guān)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展施工，以便讓建筑項(xiàng)目真正發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的功效。

（三）老建筑的節(jié)能改造

老建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，也是建筑工程施工領(lǐng)域所不可忽視的問(wèn)題。根據(jù)一些老建筑改造實(shí)例，為提升老建筑的節(jié)能環(huán)保功效，施工人員可以將老建筑的外門(mén)窗更換為斷橋鋁合金及塑鋼雙層中空窗，也可以在外立面粉刷及平改坡工程施工工作開(kāi)展過(guò)程中加裝外保溫系統(tǒng)

三、被動(dòng)式太陽(yáng)能利用形式

太陽(yáng)能利用形式在建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)系統(tǒng)之中發(fā)揮著較為重要的作用。根據(jù)太陽(yáng)能建筑技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，太陽(yáng)能建筑的發(fā)展階段可以分為以下階段：一是被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展階段；二是主動(dòng)式太陽(yáng)能利用技術(shù)的發(fā)展階段；三是利用太陽(yáng)電池等光電轉(zhuǎn)換設(shè)備為建筑提供所需能源的階段。在上述太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)之中，被動(dòng)式太陽(yáng)能利用形式屬于建筑氣候設(shè)計(jì)范疇[2]。根據(jù)我國(guó)的地形特征，夏季炎熱冬季寒冷的地區(qū)多屬于太陽(yáng)能資源較為豐富的地區(qū)，除四川、重慶等少數(shù)年平均輻射量較低的省市以外，國(guó)內(nèi)大多數(shù)地區(qū)都可以在建筑項(xiàng)目施工方面應(yīng)用太陽(yáng)能采暖降溫技術(shù)。在被動(dòng)式太陽(yáng)能利用形式應(yīng)用于建筑施工以后，相關(guān)人員需要對(duì)建筑物的朝向、體型及內(nèi)部空間設(shè)計(jì)等因素進(jìn)行充分關(guān)注。在被動(dòng)式太陽(yáng)能利用形式與建筑工程施工技術(shù)相融合的情況下，被動(dòng)式太陽(yáng)房的集熱方式可以分為以下內(nèi)容：一是直接受益窗集熱方式；二是集熱蓄熱墻集熱方式；三是附加日光間集熱方式；四是對(duì)流環(huán)路式集熱方式；五是水蓄熱屋頂式集熱方式。在上述集熱方式之中，直接受益窗與附加日光間技術(shù)可以與建筑形態(tài)處理技術(shù)之間實(shí)現(xiàn)有效融合。遮陽(yáng)降溫效果是建筑施工人員所不可忽視的內(nèi)容。

四、太陽(yáng)能接受式構(gòu)造的設(shè)計(jì)分類(lèi)

太陽(yáng)能接受式構(gòu)造的應(yīng)用效果事關(guān)建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)效果。一般情況下，建筑設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域的太陽(yáng)能接受式設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則主要涉及到了以下內(nèi)容：第一，相關(guān)人員需要根據(jù)建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況，確定建筑是否接受或拒絕太陽(yáng)熱；第二，建立在太陽(yáng)能接受式構(gòu)造基礎(chǔ)上的建筑工程施工技術(shù)需要具備保證室內(nèi)舒適性的熱處理能力；第三，在太陽(yáng)能接受式構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑工程施工設(shè)計(jì)以后，相關(guān)人員需要讓建筑內(nèi)部具有供熱量自由出入的能力。熱損失控制、熱獲得利用控制和集熱墻設(shè)計(jì)是太陽(yáng)能接受式構(gòu)造設(shè)計(jì)中所不可忽視的內(nèi)容。

（一）熱損失及其控制

建筑物的熱損失是太陽(yáng)能接受是構(gòu)造設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果的重要影響因素。在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑物的熱量散失原理進(jìn)行明確，并要讓建筑構(gòu)造形式具有將熱損失降低至最小限度的能力，為適應(yīng)每日或每一季節(jié)的熱需要，相關(guān)人員也可以在建筑中應(yīng)用有具備熱流切斷功能的隔熱裝置。

（二）熱獲得利用及其控制

建筑項(xiàng)目的熱獲得形式分為熱量直接獲得形式與熱量間接獲得形式兩種形式。建筑熱量直接獲得形式指的是陽(yáng)光在途中未被遮斷，可以直接照射于室內(nèi)的熱獲得方式。如利用太陽(yáng)可以直接照射到的地板及墻壁進(jìn)行儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱系統(tǒng)就可以被看作是建筑熱量直接獲得形式的反映。由于人體無(wú)法長(zhǎng)時(shí)期忍受陽(yáng)光暴曬，故而建筑項(xiàng)目中也需要應(yīng)用有這樣設(shè)備。熱量間接型獲得形式指的是太陽(yáng)能在進(jìn)入室內(nèi)之前已經(jīng)被遮斷的建筑形式。如集熱板、屋頂水袋是建筑項(xiàng)目中較為常用的熱量間接獲得形式。

在夏熱冬冷的區(qū)域，一些建筑物并沒(méi)有應(yīng)用采暖設(shè)施和采暖措施。在進(jìn)入冬季以后，人們可以借助充裕的太陽(yáng)能解決采暖問(wèn)題。在熱獲得利用形式與建筑設(shè)計(jì)技術(shù)相融合的情況下，施工人員可以借助以下方式解決建筑冬季采暖問(wèn)題，第一，建筑施工人員可以將溫室型熱獲得方式應(yīng)用于建筑工程施工技術(shù)之中。在這太陽(yáng)能利用方式下，人們可以借助現(xiàn)存的溫室及一些新建溫室構(gòu)建栽植、游戲與樂(lè)理與娛樂(lè)于一體的生態(tài)空間。在這一建筑設(shè)計(jì)模式下，溫室可以發(fā)揮出太陽(yáng)能集熱器的作用，在居住建筑之中，施工人員可以將建筑物陽(yáng)臺(tái)改造為具有太陽(yáng)能集熱器作用的溫室。第二，建筑人員可以對(duì)蓄熱體型熱獲得方式進(jìn)行應(yīng)用。就建筑項(xiàng)目而言，屬于建筑物構(gòu)造體的蓄熱體可以在發(fā)揮儲(chǔ)熱功能的同時(shí)，發(fā)揮出支撐建筑物的作用，不屬于構(gòu)造體的蓄熱體具有著配合季節(jié)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的能力。在建筑設(shè)計(jì)方面，蓄熱體的建設(shè)材料包含有磚瓦、預(yù)制混凝土和石塊等財(cái)力阿里，蓄熱體可以在太陽(yáng)能接受是冷暖系統(tǒng)的建筑物的任何位置發(fā)揮自身的作用。第三，相關(guān)人員也可以將屋頂型熱獲得方式、墻壁型熱獲得方式和可移動(dòng)式熱獲得方式應(yīng)用于建筑構(gòu)造節(jié)能系統(tǒng)之中。

（三）集熱墻設(shè)計(jì)

集熱墻在太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它主要由透光玻璃、集熱板和集熱墻體等多種構(gòu)造組成。通過(guò)對(duì)集熱墻的工作原理進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，在陽(yáng)光照射到集熱板以后，集熱板在吸收熱量的過(guò)程中，會(huì)將一部分熱量蓄積與集熱墻墻體之中，在上下風(fēng)口開(kāi)啟以后，房間之中的冷空氣會(huì)進(jìn)入到集熱板與墻體之間的空腔之中，并在受熱上升以后，經(jīng)由上風(fēng)口返回房建，這種熱循環(huán)過(guò)程可以有效提升室內(nèi)溫度。

五、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用分析

（一）國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)太陽(yáng)能技術(shù)在建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用情況。英國(guó)貝丁頓生態(tài)社區(qū)項(xiàng)目、德國(guó)弗萊堡太陽(yáng)能社區(qū)、我國(guó)北京地區(qū)的評(píng)估新農(nóng)村太陽(yáng)房和德州皇明太陽(yáng)能示范園項(xiàng)目是太陽(yáng)能利用與建筑構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)相結(jié)合的典型案例。在建筑技術(shù)層面，英國(guó)貝丁頓生態(tài)社區(qū)項(xiàng)目應(yīng)用有就按住面朝南方的設(shè)計(jì)方案。該社區(qū)中每一戶住宅都安裝有雙層真空玻璃的陽(yáng)光間。被動(dòng)式太陽(yáng)能利用技術(shù)與主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)的綜合運(yùn)用，是這一項(xiàng)目的主要特點(diǎn)。該社區(qū)建筑的墻體之中應(yīng)用有300mm厚的巖棉層，巖棉層可以讓建筑墻體發(fā)揮出積蓄熱量的作用。建筑窗框?yàn)槟举|(zhì)窗框，外窗玻璃應(yīng)用有三層中氬氣玻璃。德國(guó)弗萊堡太陽(yáng)能社區(qū)住宅的住宅外墻應(yīng)用有含16種顏色及金屬和木材的多種外墻面材，建筑中應(yīng)用有可控化通風(fēng)系統(tǒng)。在無(wú)需供暖系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)的情況下，住宅室內(nèi)溫度可以常年維持在15℃至20℃之間。北京平谷新農(nóng)村太陽(yáng)房應(yīng)用有240mm磚墻、6cm厚的聚苯板。建筑中包含有以下幾種系統(tǒng)：一是分體式太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)；二是低溫輻射地板采暖系統(tǒng)。陽(yáng)光間的設(shè)計(jì)，也可以非讓冬季室內(nèi)的采暖需求得到有效滿足。湖南海鷗環(huán)?？萍加邢薰镜拱鄻墙ㄖw采用的是以100mm厚苯板為外保溫處理材料的施工方案。門(mén)窗采用的是玻璃密封窗，倒班樓熱水系統(tǒng)為集熱器熱水系統(tǒng)。從湖南海鷗環(huán)保科技有限公司的整體建筑技術(shù)來(lái)看，集熱器安裝于建筑南立面及窗間墻的施工方案可以發(fā)揮出點(diǎn)綴裝飾的作用。將集熱器看作是一個(gè)建筑構(gòu)件，有助于太陽(yáng)能與建筑的一體化設(shè)計(jì)。

（二）太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用案例的啟示

從國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用情況來(lái)看，太陽(yáng)能具有著間歇性的特點(diǎn)，為提升建筑的節(jié)能效果，相關(guān)人員在太陽(yáng)能利用方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況，借助其他可持續(xù)能源為太陽(yáng)能提供補(bǔ)充[3]。如英國(guó)貝丁頓生態(tài)社區(qū)將生物質(zhì)原料視為太陽(yáng)能的輔助能源。在注重輔助能源的作用的同時(shí)，相關(guān)人員也需要注重外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在建筑保溫隔熱方面的作用。在被動(dòng)式太陽(yáng)能利用方面，合理化的遮陽(yáng)設(shè)施與科學(xué)化的通風(fēng)設(shè)計(jì)可以有效避免夏季太陽(yáng)能輻射所導(dǎo)致的室內(nèi)過(guò)熱的問(wèn)題。建筑項(xiàng)目夏季通風(fēng)散熱問(wèn)題是建筑工程施工過(guò)程中所不可忽視的問(wèn)題，在建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑工程施工以后，施工人員需要對(duì)建筑的豎向通風(fēng)組織與余熱的回收措施進(jìn)行完善。為避免建筑項(xiàng)目出現(xiàn)的夏季過(guò)熱的問(wèn)題，相關(guān)人員可以借助熱壓效應(yīng)組織室內(nèi)通風(fēng)。

結(jié)語(yǔ)

建筑構(gòu)造綠色節(jié)能設(shè)計(jì)是工業(yè)文明向綠色文明轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。太陽(yáng)能利用技術(shù)在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。太陽(yáng)能技術(shù)的合理應(yīng)用，有助于房屋建筑環(huán)保效益的提升。針對(duì)太陽(yáng)能所具有的間歇性特征，相關(guān)人員也需要配備太陽(yáng)能的補(bǔ)充能源。

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作者簡(jiǎn)介

肖新橋（1959.11-）；男，湖南省長(zhǎng)市，本科，畢業(yè)于湖南大學(xué)；現(xiàn)有職稱(chēng)：中級(jí)工程師；研究方向：建筑設(shè)計(jì).

（作者單位：湖南海利工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司）