關(guān)于生態(tài)節(jié)能型建筑設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

楊 茜 雷言清 孫魯堂

(沈陽(yáng)聯(lián)保中心第四工程代建管理辦公室，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

1 概述

目前我國(guó)正面臨自身發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇，需要投入大量資源，而與之不相適應(yīng)的是我國(guó)能源并不充足，雖總量大但人均占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平。這種狀況決定我國(guó)必須提高能源的使用效益，優(yōu)化軍隊(duì)資源配置，科學(xué)管理使用能源，確保有限的資源用于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的刀刃上。

基本建設(shè)系統(tǒng)是我國(guó)資源管理大頭，也是能源消耗的大戶(hù)。因此，大力建設(shè)生態(tài)節(jié)能型建筑，降低建筑的能耗，是當(dāng)前我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)系統(tǒng)面臨的急需解決的問(wèn)題。

2 生態(tài)節(jié)能型建筑概念的提出

生態(tài)節(jié)能型建筑，就是從生態(tài)的角度進(jìn)行建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)建筑在與自然融合的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能。生態(tài)節(jié)能建筑的實(shí)質(zhì)，就是能使得建筑內(nèi)外的物質(zhì)、能源、信息最大限度地循環(huán)和高效使用且對(duì)環(huán)境的沖擊小，能營(yíng)造出一個(gè)高效節(jié)能、舒適、健康的工作與生活環(huán)境的建筑。

1)生態(tài)節(jié)能建筑同周?chē)沫h(huán)境是一個(gè)有機(jī)的整體，不能孤立地把建筑從環(huán)境中作為實(shí)體分割出來(lái)。

2)生態(tài)節(jié)能建筑在整個(gè)使用過(guò)程中與周?chē)h(huán)境進(jìn)行能量的輸入與輸出，從而完成其承擔(dān)的生態(tài)角色和功能。

3)生態(tài)節(jié)能型的建筑應(yīng)當(dāng)使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)處于良性循環(huán)的平衡狀態(tài)。

3 生態(tài)節(jié)能型建筑設(shè)計(jì)的思考

3.1 建筑設(shè)計(jì)與氣候條件的融合

為了對(duì)不同氣候區(qū)的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，可以根據(jù)我國(guó)建設(shè)部制定并實(shí)施的GB 50178—93建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各區(qū)氣候特點(diǎn)，有針對(duì)性地提出其氣候技術(shù)策略。以成渝氣候區(qū)為例，該區(qū)氣候大部分區(qū)域夏季悶熱，冬季濕冷；年降水量大；日照偏少。通過(guò)對(duì)氣候特征的分析，該區(qū)冬季不舒適程度與夏季大致相當(dāng)，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮冬季保溫設(shè)施，以及夏季通風(fēng)、遮陽(yáng)和隔熱。區(qū)域內(nèi)夏季氣候濕熱指數(shù)很高，所以夏季自然通風(fēng)與隔熱、植被降溫的綜合設(shè)計(jì)很重要。經(jīng)上述分析，該區(qū)氣候技術(shù)策略為：

被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖設(shè)計(jì)+自然通風(fēng)設(shè)計(jì)+遮陽(yáng)+植物降溫設(shè)計(jì)。

根據(jù)各區(qū)氣候特點(diǎn)，有針對(duì)性地提出其氣候技術(shù)策略，是進(jìn)行生態(tài)節(jié)能型建筑設(shè)計(jì)的第一步。

3.2 建筑設(shè)計(jì)與地形地貌的融合

建筑與地形的契合可以有效保護(hù)原有地貌，對(duì)生態(tài)保護(hù)有積極的作用，同時(shí)可以節(jié)省建筑材料，利用巖體恒溫作用減少空調(diào)、采暖等能耗，具很好的節(jié)能效益。

建筑設(shè)計(jì)與地形地貌的融合主要有三種形式：地表型山地建筑、架空型山地建筑、掩土型建筑。地表型山地建筑對(duì)山體環(huán)境的改變極少，適用于坡度7%～8%至15%～17%的地形(見(jiàn)圖1)。其通風(fēng)、采光效果比較好，與自然的溝通更為緊密。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：

根據(jù)地形確定相契合的平面形式+合理的剖面設(shè)計(jì)。

架空型山地建筑對(duì)地形地質(zhì)的影響最小，以點(diǎn)狀與建筑基地相聯(lián)系，同時(shí)，使山地原有植被得到保留。因此，對(duì)不同地形條件均能夠適用，特別是臨河坡地、陡坡、懸崖峭壁等的修建建筑。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：

地質(zhì)分析+地勢(shì)分析+功能布局。

掩土建筑保留了山體本身的地形地貌，可以最大限度的保留自然植被，同時(shí)能躲避外界的劇烈變化，營(yíng)造舒適的小氣候。

根據(jù)地形地貌，以及建筑的性質(zhì)特點(diǎn)，做好建筑與地形地貌的融合,是山地生態(tài)節(jié)能型建筑的重要一步。

3.3 建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的充分利用

自然通風(fēng)是建筑設(shè)計(jì)普遍采用的生態(tài)技術(shù)之一,建筑自然通風(fēng)可以實(shí)現(xiàn)有效被動(dòng)式制冷，在不消耗不可再生能源的情況下而降溫除濕,降低能耗。

建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方法,廣泛應(yīng)用的主要有三種:風(fēng)壓通風(fēng)、熱壓通風(fēng)、利用導(dǎo)風(fēng)板導(dǎo)風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)的大小主要取決于建筑外環(huán)境對(duì)風(fēng)的引導(dǎo)及建筑的平面布局。建筑門(mén)窗的相對(duì)位置直接影響到室內(nèi)風(fēng)速及流場(chǎng)分布，不論是平面位置，還是剖面位置，都會(huì)直接影響氣流路線。此外還應(yīng)避免出現(xiàn)小于直角的轉(zhuǎn)折，在平面轉(zhuǎn)折處，宜圓角處理，在建筑內(nèi)部適當(dāng)部位設(shè)置通風(fēng)口，便于空氣流通。設(shè)計(jì)要點(diǎn)為:通風(fēng)口相對(duì)位置+通風(fēng)口面積+房間外部通風(fēng)條件。

在建筑剖面設(shè)計(jì)中，可以利用設(shè)計(jì)高差來(lái)促進(jìn)自然通風(fēng)(見(jiàn)圖2)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)為:進(jìn)出風(fēng)口面積的確定+進(jìn)出風(fēng)口高差的確定+風(fēng)路設(shè)計(jì)。

導(dǎo)風(fēng)板適用于由于地形或特殊要求等，導(dǎo)致建筑開(kāi)口和風(fēng)向夾角不能在30°范圍以?xún)?nèi)的建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)，利用導(dǎo)風(fēng)板創(chuàng)造正負(fù)壓區(qū)從而引導(dǎo)通風(fēng)。導(dǎo)風(fēng)板的形式較多，要根據(jù)風(fēng)向和房間開(kāi)窗方式進(jìn)行確定。深度應(yīng)該在0.5倍～1倍窗寬范圍內(nèi)。導(dǎo)風(fēng)板的設(shè)計(jì)要點(diǎn):導(dǎo)風(fēng)板形式及位置+導(dǎo)風(fēng)板尺寸。

3.4 建筑設(shè)計(jì)自然采光的充分利用

從節(jié)能的角度來(lái)看，自然采光要比利用電氣照明更有意義。自然采光節(jié)約所有的照明用電和用來(lái)降低普通電氣照明熱量空調(diào)的一半用電。

側(cè)面采光是一種常見(jiàn)采光方式，設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于窗體面積的確定。在確定窗戶(hù)面積時(shí)，首先，要考慮需要多少光照量，所需的照明等級(jí)是多少；其次，根據(jù)各種不同的照明任務(wù)對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行分配，確定出哪些區(qū)域需要的光照量較多、哪些需要的較少等；最后，確定所需要的自然光性質(zhì)，是需要某種特定的光照氛圍還是其光照特征等。側(cè)窗采光設(shè)計(jì)要點(diǎn):確定建筑所需光照量+確定側(cè)窗尺寸+確定開(kāi)窗位置。此外,頂部采光和利用構(gòu)件(反光扳折光板等)進(jìn)行自然采光的補(bǔ)充設(shè)計(jì),也是有效的途徑。

3.5 充分利用植物

植物可以有效對(duì)建筑物進(jìn)行降溫增濕，同時(shí)植被的利用可以綠化、美化建筑，改善生態(tài)環(huán)境。植物的綜合利用應(yīng)該從兩個(gè)方面入手，建筑屋頂綠化和營(yíng)房的垂直綠化，營(yíng)房的屋頂綠化設(shè)計(jì)要點(diǎn)：適合的植物種類(lèi)+種植形式+栽培基質(zhì)+技術(shù)處理。首先根據(jù)當(dāng)?shù)刂参镔Y源狀況選擇適合屋頂生長(zhǎng)的植物，然后根據(jù)建筑的性質(zhì)選擇合適的種植形式，最后是對(duì)栽培基質(zhì)的配制和一些構(gòu)造上的技術(shù)處理。建筑的墻面綠化設(shè)計(jì)要點(diǎn)：適合的植物種類(lèi)+合適的墻面材料+種植槽+種植基質(zhì)，同屋頂綠化，首先根據(jù)當(dāng)?shù)刂参镔Y源狀況選擇適合垂直生長(zhǎng)的植物，然后根據(jù)建筑的性質(zhì)選擇合適的種植形式，其次，對(duì)墻面做一定的處理，使之方便植物的攀爬，同時(shí)還要考慮種植槽和種植基質(zhì)的問(wèn)題。

3.6 充分利用自然能源

太陽(yáng)能是已知最廉價(jià)、最廣泛、最原始的能源，充分利用太陽(yáng)能，使建筑合理地利用太陽(yáng)能資源，可以降低建筑對(duì)能源的消耗，減少環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。地?zé)崮茏鳛橐环N可再生能源，具有分布廣、成本低、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)?？梢怨?jié)約煤炭和石油，對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，有著重要的意義。

首先，應(yīng)該分析建筑所在地太陽(yáng)能與地?zé)崮艿奶N(yùn)涵量。然后根據(jù)可利用能源的狀況對(duì)其利用的方式進(jìn)行確定，如圖3，圖4所示。

3.7 生態(tài)建材的應(yīng)用

生態(tài)節(jié)能建材不但能夠在建筑使用的過(guò)程中為建筑的運(yùn)行節(jié)省能源的消耗，還要考慮建材在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的影響。建材的生命周期包括原料采集、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品使用、廢棄物再循環(huán)等四個(gè)階段，由此，生態(tài)節(jié)能建材的概念應(yīng)概括為采用清潔生產(chǎn)技術(shù)、少用天然資源和能源、大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢棄物生產(chǎn)的無(wú)毒害、無(wú)污染、無(wú)放射性、有利于環(huán)境保護(hù)、人體健康的節(jié)能型建筑材料。

1)用粉煤灰磚、礦渣磚、頁(yè)巖磚、煤矸石磚、煤渣磚等替代黏土磚。

2)用垃圾制造燒結(jié)磚替代原有磚材，生活垃圾進(jìn)行系統(tǒng)化處理，制成各種路基磚、地板磚、墻板等建筑材料。

3)建筑固體廢物在建筑中的再生應(yīng)用。

4)農(nóng)業(yè)剩余物再生利用。用農(nóng)植物剩余物與無(wú)機(jī)膠凝材料復(fù)合生產(chǎn)出來(lái)的水泥刨花板、礦渣刨花板和石膏刨花板，有很好的生態(tài)效益。

5)可循環(huán)材料的應(yīng)用。這類(lèi)型的材料最大的特征是可進(jìn)行無(wú)害化的自行解體，從自然中來(lái)，最后回歸自然，包括草、竹、原木、生土、石、稻草等天然材料，既包括了傳統(tǒng)的建筑材料，也有非傳統(tǒng)的材料在建筑上的利用。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)節(jié)能型建筑的應(yīng)用，可以為人們提供舒適的學(xué)習(xí)、工作、生活場(chǎng)所；同時(shí)，生態(tài)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)約建筑建設(shè)、使用、廢棄整個(gè)過(guò)程中的費(fèi)用，進(jìn)而節(jié)省國(guó)家資源，有著良好的生態(tài)效益、社會(huì)效益。因此，生態(tài)節(jié)能型建筑有著廣泛的應(yīng)用前景。