低碳—城市建筑裝飾節(jié)能研究

摘 要 隨著全球氣溫的升高和環(huán)境的日益惡化，城市建筑節(jié)能減排成了人們研究的重點，本文從城市建筑裝飾節(jié)能設(shè)計為突破口，探討低碳、節(jié)能的裝飾方法與策略，以創(chuàng)造舒適、健康的城市建筑空間環(huán)境。

關(guān)鍵詞 低碳；節(jié)能；建筑設(shè)計；裝飾設(shè)計

眾所周知，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國城市化及現(xiàn)代化進程正處于高速發(fā)展期。我國是一個名副其實的建筑大國，每年新增房屋面積高達17～18億平方米，超過所有發(fā)達國家每年建成建筑面積的總和。建筑，特別是城市建筑一方面造成生態(tài)和環(huán)境的大量破壞，同時建筑能耗也在節(jié)節(jié)攀升，據(jù)統(tǒng)計所有與建筑有關(guān)的能耗達到全部能耗的70％以上，而節(jié)能建筑卻僅占到1％左右，由此可見，我國離“建筑節(jié)能，低碳環(huán)保”的的目標(biāo)還任重而道遠。按要求我國建筑節(jié)能要達到50％，通過建筑及裝飾的低碳環(huán)保設(shè)計，從而達到建筑節(jié)能，降低排放，改善建筑空間環(huán)境是今后工作的重點，本研究主要從建筑與周邊環(huán)境、建筑圍護結(jié)構(gòu)及新能源的利用等方面探討低碳環(huán)保的策略。

1.城市建筑環(huán)境適應(yīng)性策略

新建城市建筑要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒌匦巍⒌貏荨⒌孛病⑺牡拳h(huán)境特點進行合理、科學(xué)的規(guī)劃，最大限度地適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，與自然環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，有效改善小氣候。在設(shè)計中主要從以下幾個方面入手：

（1）建筑的布局與選址。選址與布局是進行建筑空間設(shè)計的第一步，它直接影響建筑的外部環(huán)境，達到最佳的熱工壞境效果。設(shè)計過程中要綜合考慮建筑空間的位置以及其它的自然因素與環(huán)境因素，對山林、水體、空間環(huán)境等引起的微氣候變化進行分析。同時建筑的組織上一般來說進行錯列式和綜合式的布局要比行列式好，這樣不但可以有效避免風(fēng)影，又能使每一棟建筑都能通風(fēng)良好。

（2）合理的通風(fēng)與導(dǎo)風(fēng)。“風(fēng)”有季風(fēng)、水陸風(fēng)、山谷風(fēng)、街巷風(fēng)、高樓風(fēng)等，建筑戶外空間風(fēng)速值的大小對建筑內(nèi)部空間的換氣量及內(nèi)外空間熱交換能力影響很大，從而直接影響室內(nèi)熱環(huán)境。城市建筑在合理利用常年盛行風(fēng)的同時，主要是科學(xué)利用街巷風(fēng)和高樓風(fēng)，改善局地小氣候。夏天，合理引導(dǎo)各種風(fēng)在城市建筑間迂回穿行，可以進行綠色植物的立體設(shè)計配合街道走向，對有限的風(fēng)進行集中、擴大，從而避免風(fēng)的滯留。冬天則通過防風(fēng)林將寒冷的氣流引向城市邊緣（如圖）。

（3）適度適時的光照設(shè)計。主要是做好建筑夏季的遮陽和冬季最大限度的利用太陽光，太陽高度角隨不同的地區(qū)不同的季節(jié)而變化，如高大的喬木，以及屋頂綠化選用合適的落葉樹種，就能達到夏季遮陽而冬季保溫的目的。同時注意房屋的朝向，以及窗墻比。我國地處北半球，大部分在北回歸線以北，所以北面終年幾乎難有陽光進入室內(nèi)，為了能讓靠北的房間在冬季獲得必要的光照，即一天不少于1小時的光照，建筑的朝向應(yīng)朝南略為偏東為宜，這樣建筑在夏天不但可以擴大東南季風(fēng)的迎風(fēng)面，同時又能保證冬天靠北的的房間能有效接受西落陽光的照射。同時為了在城市中心的建筑獲得足夠的太陽光的照射，要按規(guī)定規(guī)劃建筑之間的間距。這種設(shè)計有利于的建筑的保溫與防熱，降低空調(diào)等能源的利用，減少碳的排放量，達到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.低碳節(jié)能設(shè)計中的具體措施

在進行單體建筑設(shè)計的時候要考慮到建筑的低能耗、低污染、低排放，節(jié)約資源，以及可再生能源的利用等，走可持續(xù)發(fā)展之路。在這方面西班牙女設(shè)計師Belinda.Tato所設(shè)計的低碳節(jié)能建筑“空氣樹”（如圖）給了我們很好的啟示。該建筑內(nèi)部通過各種噴水管道和攀緣植物對空氣進行凈化和調(diào)節(jié)，在夏天能有效降低溫度8～12℃，從而避免城市熱島效應(yīng)造成的影響，而屋頂?shù)奶柲芗療岚逅盏奶柲埽粌H能滿足建筑本身耗能的需求，還可將剩余的電能外送，真正達到了節(jié)能環(huán)保的目的，同時也美化了城市環(huán)境。城市建筑設(shè)計以及建筑的及裝飾裝修應(yīng)將低碳節(jié)能設(shè)計作為首選，這種設(shè)計是主要應(yīng)從圍護結(jié)構(gòu)的的保溫與防熱、性能源和新材料的運用等著手。

2.1 屋頂建筑表皮的綠化與水元素的運用

綠化與水體能提高建筑保溫效能，美化城市天際線。屋頂綠化具有建筑節(jié)能、截留雨水、凈化空氣、緩解城市熱島效應(yīng)等顯著的生態(tài)效益，正越來越受到世界各國重視。屋頂花園的設(shè)計和建造巧妙地利用主體建筑的屋頂、平臺、陽臺、窗臺、女兒墻和墻面等來開辟綠化場地，并具有橫好的藝術(shù)效果，豐富了城市的俯仰景觀，大大提高了城市的綠化覆蓋率。聯(lián)合國環(huán)境署的一項研究表明，有綠化的屋頂，室內(nèi)溫度夏天可以降低2－5攝氏度，冬天可以提高2－5攝氏度。能吸收空氣中30％的粉塵，吸收并儲存6％的雨水。城市的屋頂綠化率一旦達到70％以上，城市上空二氧化硫含量將下降80％，熱島效應(yīng)會徹底消失。由此可見屋頂綠化能使建筑物內(nèi)部冬暖夏涼，有效改善室內(nèi)環(huán)境。屋頂綠化可以分為兩大類：一是純粹用于屋頂生態(tài)功能，即對建筑屋頂?shù)母魺崤c保溫、這種綠化一般由簡式粗放的草坪為主；另一類則是集生態(tài)、觀賞、休憩、活動于一體的屋頂綠化，這種屋頂，除具有第一類的生態(tài)功能外，還可提供人們休憩、活動的場所，它可分為草坪為主的簡式輕型屋頂綠化和近似地面園林綠地及花園式復(fù)合型綠化。不過在進行屋頂綠化的時候要考慮到屋頂?shù)某兄睾头罎B漏的問題。作者通過多年的研究，掌握了大量的一手?jǐn)?shù)據(jù)，下面是一組作者對湖南師大教工宿舍有無表皮綠化溫度變化對比分析圖（如圖），從圖中可以看出綠化的保溫隔熱效果明顯。

屋頂水體主要是在屋頂建儲水池或噴泉，水池水深一般為40cm就能達到保溫、隔熱的目的，水的比熱為“1”，由于他特有的性質(zhì)，夏季可通過自身的蒸發(fā)調(diào)節(jié)并降低周邊的溫度，而冬季則通過與周圍空氣及地表進行熱交換，達到穩(wěn)定氣溫的效果，使屋頂保持一種相對恒定的溫度，減少室內(nèi)外的冷熱轉(zhuǎn)換，達到建筑節(jié)能的效果，所以水體設(shè)計歷來是空間設(shè)計重要組成部分，當(dāng)然，在設(shè)計中可以將屋頂水體配合屋頂綠化，效果則更加明顯。日本的Namba park就是在這一方面做得非常成功的例子。

2.2 圍護結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱，提高建筑內(nèi)部空間舒適性。

建筑的保溫與隔熱是指對建筑圍護結(jié)構(gòu)及表面和其它建筑構(gòu)件進行熱工處理，我們要盡量減少內(nèi)外空間通過建筑圍護結(jié)構(gòu)進行熱對流，在一定時間內(nèi)保持內(nèi)部空間氣溫的相對穩(wěn)定。對于夏季高溫或冬季寒冷的地區(qū)來說隔熱與保溫設(shè)計不可缺少，特別是依賴空調(diào)進行防寒降暑的建筑來說這一點尤其重要。保溫設(shè)計方面的基本原則主要是盡量阻止室內(nèi)外的熱量傳導(dǎo)，保持室內(nèi)相對舒適的溫度。保溫效果的好壞可以從以下幾個方面著手：1）在建筑物周邊進行合理的布局與景觀設(shè)計，高大橋木和攀墻植物等既能遮擋陽光，有效調(diào)節(jié)建筑物表面的溫度，又能使建筑物與自然環(huán)境有機結(jié)合；2）對圍護結(jié)構(gòu)進行必要、合理的保溫設(shè)計，包括對外墻、屋面及門窗特別是屋頂?shù)鹊谋靥幚恚_到居室理想的保溫效果；3）充分利用各種隔熱材料，發(fā)揮各種隔熱材料的隔熱性能。目前市面上的隔熱材料可謂琳瑯滿目，根據(jù)不同的要求選擇不同的隔熱材料，才能做到物盡其用，從而滿足居室的保溫要求。在具體設(shè)計時首先利用雙層屋頂所創(chuàng)造的風(fēng)道進行通風(fēng)隔熱，這種方法主要是利用風(fēng)壓差引起空氣流動的原理來實現(xiàn)的。夏季平屋頂在受主導(dǎo)風(fēng)的作用，在迎風(fēng)面的通風(fēng)口處的風(fēng)壓增強形成正壓區(qū)，而在背風(fēng)面空氣相對較薄形成負壓區(qū)，空氣就可以從迎風(fēng)口向背風(fēng)口自然流動，從而完成“通風(fēng)隔熱”。隔熱的效果與空氣的流量有關(guān)，而空氣的流量又與空氣的平均流速、隔層的寬度、高度以及空氣的容重成正比，所以平屋頂?shù)母魺嵋环矫嬉幚砗蔑L(fēng)道的朝向，另一方面就是合理的層高與層寬。而坡屋頂不僅受到風(fēng)壓的影響還受到熱壓的作用，所以在其它條件不變的情況下，坡屋頂?shù)母魺嵋绕轿蓓敻茫瑫r還有利于多雨地區(qū)的排雨。目前坡屋頂正在普遍推廣使用，這既具有傳統(tǒng)建筑的美觀大方，又達到了良好的隔熱目的。其次、門窗的遮陽隔熱。遮陽形式多種多樣，普林斯頓大學(xué)的Olgay兄弟最早提出了水平式遮陽和垂直式遮陽兩種形式，除此之外還有綜合式遮陽和擋板式遮陽等，包括綠化遮陽、構(gòu)件遮陽（包括挑檐、百葉挑檐、外欄、凹欄、陽臺、旋窗等）、玻璃材料隔熱遮陽、簡易活動遮陽、遮陽板遮陽（目前多使用鋁合金、吸熱玻璃鋼）等。再次、選擇合適的保溫材料對建筑的圍護結(jié)構(gòu)增設(shè)保溫層。目前所用的保溫材料有膨脹礦渣、泡沫混凝土、加氣混凝土、膨脹珍珠巖、膨脹桎石、浮石及浮石混凝土、硅酸鹽制品、礦棉、、玻璃棉、軟木、木絲板、甘蔗板、稻殼等。現(xiàn)在各種泡沫塑料中有不少已成為大有發(fā)展前途的新型絕熱材料。鋁箔等反輻射熱性能好的材料，在建筑中的應(yīng)用已日趨廣泛。材料的選擇要結(jié)合建筑物的使用性質(zhì)、構(gòu)造方案、施工工藝、材料來源及經(jīng)濟指標(biāo)等因素，在設(shè)計中必須進行具體分析。

2.3 單體建筑的開口與通風(fēng)

要獲得良好的自然通風(fēng)，開口的設(shè)計不可小覷，其效果可用風(fēng)量和風(fēng)速兩個物理量來衡量。而風(fēng)量與風(fēng)速大小以及風(fēng)口的大小和位置有關(guān)，風(fēng)口越大，進風(fēng)量也越大，但風(fēng)速減緩，相反風(fēng)口越小則進風(fēng)量越小但風(fēng)速會加快。作者通過大量實驗證明，風(fēng)口寬度應(yīng)為開口面寬度的1/3～2/3，其面積應(yīng)為總面積的15％～25％效果最好。另外，開口的位置合理也能提高通風(fēng)的質(zhì)量，一般應(yīng)在迎風(fēng)墻和與之相對的墻壁上開口，把主導(dǎo)風(fēng)自然的引入房間。在各種開口型比較中，“穿堂型”和“錯位型”最為理想，當(dāng)然建筑物的形狀不同，其開口的位置與形狀也會略有區(qū)別。

3.新能源與可再生能源的利用

建筑的低碳發(fā)展與新技術(shù)、新能源德開發(fā)利用等分不開，在建筑及裝飾裝修設(shè)計中做好建筑節(jié)能的同時、要不斷優(yōu)化能源利用方式、在新技術(shù)的支持下積極發(fā)展新能源，如大量利用太陽能，地?zé)崮堋L(fēng)能等，城市高樓風(fēng)的風(fēng)能持續(xù)且強烈，應(yīng)該大量推廣利用，除此之外還有地?zé)崮堋⑺艿龋@些取之不盡、用之不竭的新能源是未來建筑用能的發(fā)展方向。可喜的是許多國家已經(jīng)進行了大量的嘗試，技術(shù)正不斷成熟。

總之、城市建筑及裝飾裝修的低碳設(shè)計是一門綜合科學(xué)，將環(huán)境與生態(tài)理念與高技術(shù)結(jié)合，通過優(yōu)化和改善局地小氣候以改善城市空間環(huán)境，減小對生物能源的依賴，以最小的投入換取最大的生態(tài)效益，推動建筑的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 李岳巖，周若祈. 日本的屋頂綠化設(shè)計與技術(shù). 沈陽：建筑學(xué)報，2006:38.

[2] （英）Randall Mc mullan. 張振南譯. 建筑環(huán)境學(xué). 機械工業(yè)出版社，1999：56-67.

研究項目：湖南城市學(xué)院科技計劃項目（2010XJ023）