關(guān)于建筑設(shè)計(jì)中綠色建筑技術(shù)優(yōu)化與結(jié)合的分析

李 萍 景德鎮(zhèn)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司

1 前言

建筑行業(yè)發(fā)展過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)的重視，相關(guān)設(shè)計(jì)院應(yīng)通過恰當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，從而使工程設(shè)計(jì)和施工過程中的成本得到控制，進(jìn)一步提高與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)效果。設(shè)計(jì)人員應(yīng)提高綠色意識(shí)，在制定方案的過程中，選擇恰當(dāng)?shù)墓?jié)能材料，全面提高建筑的建設(shè)效果。

2 綠色建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際意義

加強(qiáng)綠色建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化具有重要意義，一方面，通過綠色技術(shù)優(yōu)化能夠有效降低環(huán)境污染。城市化發(fā)展使得工程建筑數(shù)量在不斷增加，在建筑施工的過程中，不良的建筑技術(shù)以及材料的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染與破壞，不利于維護(hù)生態(tài)平衡效果。在建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員未考慮建筑技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響，導(dǎo)致實(shí)際建設(shè)中出現(xiàn)大量的廢棄物和污染物，對(duì)環(huán)境造成較為明顯的不良影響，不符合目前的建筑設(shè)計(jì)與施工要求。

另一方面，在綠色建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，能夠有效提高能源節(jié)約效果，減少能源浪費(fèi)情況。利用綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)過程中需要的材料進(jìn)行多方面考慮與分析，通過合理回收施工材料，減少?gòu)U棄材料的產(chǎn)生，降低對(duì)能源的消耗，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)約環(huán)保效果。

3 綠色建筑設(shè)計(jì)的具體要求

3.1 設(shè)計(jì)原則

在建筑設(shè)計(jì)過程中，為提高綠色建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化效果，應(yīng)堅(jiān)持相關(guān)原則，有效落實(shí)綠色建筑設(shè)計(jì)。

①節(jié)約環(huán)保原則。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合全局，對(duì)整體工程的成本消耗情況進(jìn)行分析和計(jì)算，加強(qiáng)對(duì)各類型成本的控制和管理。比如應(yīng)選擇具有可回收再利用特點(diǎn)的材料，提高材料的實(shí)際利用效率，提高環(huán)保效果的同時(shí)減少?gòu)U棄材料對(duì)環(huán)境的破壞。

②堅(jiān)持以人為本原則。其一，應(yīng)以用戶的需求為本展開設(shè)計(jì)，確保建筑居住舒適度良好的情況下，提高綠色設(shè)計(jì)效果。其二，應(yīng)以施工人員的實(shí)際作業(yè)情況為本展開綠色設(shè)計(jì)。選擇綠色無(wú)污染的建筑材料和技術(shù)手段，有效減少不良影響，提高建筑設(shè)計(jì)效果。

3.2 設(shè)計(jì)要求

為提高綠色建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化效果，要按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)方案。首先，充分結(jié)合不同區(qū)域的地理環(huán)境特點(diǎn)開展設(shè)計(jì)，在提高建筑功能效果的同時(shí)，強(qiáng)化節(jié)能效果。如對(duì)冬季較為寒冷的北方區(qū)域進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)提高建筑的保溫設(shè)計(jì)效果，減少建筑熱量逸散，有效提高建筑節(jié)能效果。其次，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)。建筑設(shè)計(jì)的過程中，綠色設(shè)計(jì)優(yōu)化措施種類較多，需明確建筑綠化的目標(biāo)，在其基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的綠化設(shè)計(jì)，提高環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的針對(duì)性。最后，加強(qiáng)對(duì)施工材料的管理。在綠色設(shè)計(jì)時(shí)要選擇綠色建筑材料，減少施工過程中對(duì)環(huán)境的危害，提高建筑材料質(zhì)量，確保符合建筑要求。

4 建筑設(shè)計(jì)中綠色建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

4.1 加強(qiáng)碳排放量的計(jì)算管理

在建筑全生命周期中，包括建筑材料采購(gòu)和運(yùn)輸過程中，均存在一定的碳排放情況。在建筑施工以及建筑使用過程中，消耗能源的同時(shí)進(jìn)行碳排放，對(duì)環(huán)境造成較大破壞，并且存在資源浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，在建筑綠色設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，應(yīng)控制建筑工程的碳排放量，提高環(huán)保效果。為提高對(duì)碳排放量的計(jì)算準(zhǔn)確性，按照不同階段進(jìn)行分類，計(jì)算和預(yù)估不同建筑階段中的碳排放量，便于優(yōu)化和調(diào)整工程，提高整體施工過程中的節(jié)約環(huán)保效果。

在建材管理的過程中，使用公式（1）進(jìn)行計(jì)算：

其中：Em為建材管理過程中的碳排放量，單位為kg；a、b、c均為固定數(shù)值，根據(jù)建筑用途不同而存在一定差異，具體計(jì)算時(shí)可進(jìn)行查找；s為建筑樓層；A為建筑面積。

在建筑施工階段，碳排放量計(jì)算見公式（2）：

其中：Ec為施工過程中產(chǎn)生的碳排放量，單位為kg；Ba為施工工藝量；γa為第一類建材碳排放量。

在對(duì)建筑使用過程中的碳排放量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，使用公式（3）：

其中：EO為建筑使用階段產(chǎn)生碳排放量，單位為kg；Boi為第i類能源消耗量；Bsi為第i類產(chǎn)生的能源節(jié)約量；γi為碳排放因子；Y為建筑使用壽命。

在對(duì)建筑碳排放量計(jì)算的過程中，主要通過估算法和計(jì)算法展開計(jì)算，其中估算法需要利用以往工程實(shí)例進(jìn)行估算，通過參考結(jié)果估算，了解建筑的基本排放量，但具體的可信度不強(qiáng)。在精算的過程中，需利用碳排放因子等相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，檢測(cè)難度較大，但整體計(jì)算可信度較高。在計(jì)算的過程中，通過查閱文獻(xiàn)的方式總結(jié)和分析普通建筑材料的碳排放因子，如：鋼材可取值為1.451kg（CO2/kg）；42.5 的水泥可取值為0.792kg（CO2/kg）；C40 混凝土取值為415.5kg（CO2/kg）。

通過對(duì)建筑碳排放量的計(jì)算，能夠更好地優(yōu)化建筑綠色設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)和計(jì)算建筑的全生命周期，深度了解碳排放情況，從而對(duì)建筑展開設(shè)計(jì)調(diào)整，減少碳排放情況，提高節(jié)能環(huán)保效果。

4.2 建筑框-剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，調(diào)整框-剪結(jié)構(gòu)排列方式，有效提高抗震性能并減少碳排放量，提高建筑安全性的同時(shí)，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保效果。在框-剪結(jié)構(gòu)中，主要由框架結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)承受豎向荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)承擔(dān)水平荷載，在二者的有機(jī)結(jié)合下，有效抵抗建筑物產(chǎn)生的荷載情況，降低在力的作用下出現(xiàn)的變形情況，提高整體框架的剛度和穩(wěn)定度。

為提高框-剪結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)合理布置剪力墻。將剪力墻均勻的布置在建筑墻體結(jié)構(gòu)中，若存在突出的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)在該處加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置。為提高對(duì)不同方向荷載的抵抗能力，強(qiáng)化剪力墻的抗扭矩能力，可將剪力墻橫縱相連，提高實(shí)際抵抗能力。

此外，在剪力墻中若出現(xiàn)洞口，應(yīng)確保所有洞口保持對(duì)齊狀態(tài)，一旦出現(xiàn)洞口錯(cuò)開情況，會(huì)直接影響剪力墻的抗扭矩能力，從而影響整體建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。在對(duì)剪力墻間距開展設(shè)計(jì)的過程中，可按照抗震設(shè)防要求進(jìn)行調(diào)整，具體見表1。

表1 不同建筑抗震設(shè)防度情況下建筑剪力墻間距

在框-剪結(jié)構(gòu)中，為保障其抗震性能以及整體的經(jīng)濟(jì)環(huán)保效果，在剪力墻設(shè)置的過程中要注意以下幾點(diǎn)。

首先確定剪力墻的數(shù)量，通過檢查和分析建筑底層結(jié)構(gòu)的截面面積與整體建筑樓層面積之比，得到該建筑中剪力墻的最佳數(shù)量范圍。

其次按照剪力墻的數(shù)量情況，調(diào)整和優(yōu)化位移限制，保證其抗震效果的同時(shí)提高墻體剛度。

最后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的自振周期作用情況，驗(yàn)證和最終明確剪力墻數(shù)量。為提高框架結(jié)構(gòu)體系的環(huán)保節(jié)能效果，對(duì)其設(shè)計(jì)的過程中，需考慮碳排放量情況，減少排放的碳總量。設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合性分析關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的框架組成材料，以及墻體結(jié)構(gòu)尺寸和鋼筋混凝土占比等，充分考慮建筑周期比以及位移情況和減重比等，最終得到恰當(dāng)?shù)目?剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

4.3 建筑形態(tài)中的綠色優(yōu)化措施

建筑設(shè)計(jì)過程中，通過調(diào)整建筑形態(tài)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，提高綠色建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化效果。設(shè)計(jì)人員需分析建筑的整體空間布局情況，結(jié)合建筑物中不同的結(jié)構(gòu)功能及特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，使建筑結(jié)構(gòu)保持與環(huán)境協(xié)調(diào)并具有較強(qiáng)的統(tǒng)一性，通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在對(duì)建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮生態(tài)與經(jīng)濟(jì)方面的影響因素，避免對(duì)生態(tài)平衡造成影響，從而對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到有效的推動(dòng)作用。

在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，為減少建筑運(yùn)行過程中的能耗情況，可嘗試通過合理的建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)減少空調(diào)能耗，提高建筑節(jié)能環(huán)保效果。目前常見的建筑質(zhì)量形式有以下三種。

其一，水平遮陽(yáng)。在該類型遮陽(yáng)設(shè)計(jì)過程中，使用相應(yīng)的遮光材料在窗口的平行上方展開設(shè)置，對(duì)太陽(yáng)高度角較大的陽(yáng)光能夠有效遮擋，通過對(duì)遮光板大小及角度的控制能夠調(diào)整設(shè)置窗口內(nèi)的陽(yáng)光。設(shè)計(jì)過程中可以通過建筑所在區(qū)域的氣候特點(diǎn)等因素進(jìn)行調(diào)整，滿足建筑物對(duì)陽(yáng)光的需求，同時(shí)控制陽(yáng)光攝入量，使室內(nèi)溫度保持在恰當(dāng)范圍內(nèi)，從而有效減少空調(diào)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能量消耗。

其二，垂直遮陽(yáng)。這種方式能夠有效阻擋窗口斜側(cè)面射來的陽(yáng)光，但對(duì)正上方投射的陽(yáng)光無(wú)遮擋作用。因此在選擇該方式的過程中，主要核算建筑的整體位置和角度，根據(jù)實(shí)際建筑窗口接收到的陽(yáng)光射入角度展開詳細(xì)分析，選擇恰當(dāng)?shù)恼陉?yáng)方式，控制陽(yáng)光射入量，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。

其三，綜合遮陽(yáng)。該遮陽(yáng)方式是將水平遮陽(yáng)與垂直遮陽(yáng)進(jìn)行有效綜合，結(jié)合建筑的具體窗口情況以及室內(nèi)溫度調(diào)整需求加以合理設(shè)置。在建筑綠色優(yōu)化過程中，應(yīng)靈活采用綜合遮陽(yáng)方式，調(diào)整遮陽(yáng)板安裝方式和遮陽(yáng)角度，進(jìn)一步減少室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行過程中的能源消耗，達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

4.4 綠色建筑材料的設(shè)計(jì)應(yīng)用

建筑材料選擇作為建筑設(shè)計(jì)中的重要部分，其與綠色建筑技術(shù)有著重要的聯(lián)系，通過結(jié)合建筑不同需求，選擇恰當(dāng)?shù)木G色建筑材料，不僅能夠有效提高節(jié)約環(huán)保效果，同時(shí)能夠加強(qiáng)對(duì)建筑成本的有效控制，進(jìn)一步提升整體建筑設(shè)計(jì)效果。

為提高綠色建筑設(shè)計(jì)效果，應(yīng)就地取材，部分人工合成的建筑及裝修材料中化學(xué)成分較多，對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，如常見的油漆和膠水等，對(duì)空氣和土壤均會(huì)產(chǎn)生一定的不良影響。因此，在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)過程中，可嘗試通過就地取材，使用自然資源的方式開展設(shè)計(jì)和建筑施工，如加強(qiáng)對(duì)廢棄土石的應(yīng)用，或選擇速成木材，使整體建筑風(fēng)格更加清新自然，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染排放，提高環(huán)境保護(hù)效果。

另外，加強(qiáng)對(duì)新材料的研發(fā)與利用，通過研發(fā)新型高性能材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)高能耗材料施工建設(shè)，大幅度減少建筑能耗，同時(shí)具有較強(qiáng)且多樣化的功能，有效改善建筑內(nèi)部環(huán)境，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞。新型綠色建筑材料種類較多，分別具有不同的作用。以綠色墻體材料為例，常見的有礦渣復(fù)合板材、氣凝膠裝飾板材等，充分利用固體廢料和工業(yè)廢渣等代替天然不可再生材料，有效節(jié)約自然資源，通過節(jié)能方式制成板材或空心磚以及裝飾材料。覆蓋類型的新型板材具有較為優(yōu)異的使用性能，同時(shí)節(jié)能環(huán)保效果優(yōu)異，且有較強(qiáng)的使用效果。

4.5 建筑設(shè)計(jì)中的綠色能源開發(fā)應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)過程中，通過加強(qiáng)能源優(yōu)化利用與開發(fā)效果，有利于提高對(duì)資源的節(jié)約利用，減少對(duì)環(huán)境的污染，進(jìn)一步提高建筑綠色設(shè)計(jì)優(yōu)化效果。相關(guān)設(shè)計(jì)人員可加強(qiáng)對(duì)不同類型能源的進(jìn)一步開發(fā)利用，結(jié)合建筑的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，確保其符合綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。如加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能光伏的利用效率，充分利用建筑玻璃幕墻與太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化裝置有效結(jié)合，將直射到玻璃幕墻中的陽(yáng)光進(jìn)行儲(chǔ)存，有效控制室內(nèi)陽(yáng)光射入量，減少空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的能源消耗。同時(shí)利用光電轉(zhuǎn)化裝置，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為建筑正常運(yùn)行提供相應(yīng)的電能，有效提高建筑對(duì)能源的利用率。

在對(duì)綠色能源開發(fā)的過程中，可以通過利用樓頂空間，設(shè)計(jì)節(jié)能屋頂，使屋頂具有保溫隔熱的效果，減少空調(diào)運(yùn)行過程中的能源消耗。如利用屋頂空間中間種植區(qū)域，通過種植綠色植物，不僅能夠控制室內(nèi)溫度，使室溫在較正常情況下降低2°～3°，還能增加城市綠化面積，提高建筑與生態(tài)環(huán)境的和諧效果。城市中房頂面積約占整體面積的20%左右，實(shí)施屋頂綠化能夠有效改善城市環(huán)境。或利用屋頂空間設(shè)置雨水儲(chǔ)存凈化裝置，收集和處理雨水，將其作為中水在建筑清潔等方面使用，加強(qiáng)對(duì)水資源的節(jié)約應(yīng)用，使建筑節(jié)能環(huán)保效果更加顯著。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分結(jié)合綠色設(shè)計(jì)技術(shù)，與整體工程設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化與調(diào)整，通過控制碳排放量，優(yōu)化框-剪結(jié)構(gòu)等方式提高建筑的整體穩(wěn)定性與環(huán)保性，同時(shí)靈活利用建筑形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)整方式，減少對(duì)能源的消耗，充分開發(fā)新建筑材料和能源利用方式，有效實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能環(huán)保效果，不斷促進(jìn)我國(guó)建筑水平的升級(jí)與發(fā)展，提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度。