建筑環保節能設計探討

郭旭陽 (浙江工業大學教育科學與技術學院，浙江 杭州 310023)

建筑環保節能設計探討

郭旭陽 (浙江工業大學教育科學與技術學院，浙江 杭州 310023)

隨著人們的環保節能觀念越來越強，建筑的節能環保越來越為人們所重視。闡述了建筑設計和環保節能之間的關系，對建筑環保節能設計的方式進行了分析，從建筑物的布局設計、體型朝向設計、墻體設計、窗戶設計、屋頂設計、采暖系統以及空調系統設計等方面探討了建筑環保節能設計的具體舉措。

建筑；環保節能；設計

隨著社會經濟的發展和人們的物質水平提高，人們對建筑的節能設計方面具有的重要性引起了重視，這也符合我國現在提出的可持續發展的戰略，因此有必要對建筑的節能設計進行深入的分析和探討。

1 建筑設計和環保節能之間的關系

現在的建筑很大程度上通過空調系統、照明系統以及通風系統等進行環境的調節[1]，雖然居住環境的改善很大，但是耗費了大量的能源，影響到人類的生存以及發展，這與可持續發展戰略相悖。

伴隨建筑行業不斷的發展以及生活水平的提高，建筑在使用過程中能源浪費非常嚴重，在社會的能源消耗中占了很大的比例，并且建筑在施工過程中也對環境產生了一定的影響，如噪聲引起的污染、對水資源、空氣以及土壤造成的污染以及對建筑材料的大量消耗，對城市的資源消耗巨大。因此，建筑在給人們帶來舒適生活的同時，也在對生態環境進行破壞。

所以，建筑設計和環保節能是密切相關的，在建筑的施工過程中，要合理的利用自然資源，保持人與自然的和諧相處，維持自然資源的可持續發展。

2 建筑環保節能設計的原則

在建筑設計中要把節能和環保的思想進行有機結合，按照國家的節能標準進行設計，設計要遵循以下的原則：

1)對自然資源利用的效率要提高。由于建筑在建造和使用過程中，消耗大量資源，所以要對現有資源進行合理使用，對資源的使用率要提高，如水資源、土地資源、建筑材料以及能源等。

2)防止建筑物環境污染。建筑在施工過程中既會影響到環境，又會影響到人們的生活。因此，在建筑的施工過程中要防止對水和土壤造成污染；選擇可以重復使用的建筑材料，對建筑材料做到可以回收以及再次利用；在進行建筑設計過程中要做到以人為本的設計理念，既要滿足人的生活需求，又要保護好生態環境，對人類的未來居住環境進行考慮。

3 建筑環保節能設計的具體措施

3.1建筑物的布局設計

1)選址 建筑物的選址應該設置在朝陽以及避風的位置，朝陽可以使建筑物對太陽能進行充分的利用，避風可以使建筑物減少熱的損失。

2)規模和區域密度 在進行建筑物的布局設置時，要注意對城市的規模進行控制。進行規劃設計時，在人口密度以及建筑密度非常高的功能區，應該避免連片布置，控制好區域密度。

3)朝向 要盡可能的選用南北朝向的布置，對日光進行充分利用，依據每個房間功能的不同，將建筑的輔助用房以及停留人員時間很短的房間設計在朝北的方向，樓梯和電梯設計為東西朝向。這種把房間進行南北朝向設計的優點是冬季可以得到更多的日照，使居住的環境更加舒適。

4)氣流 對氣流進行合理的控制，降低建筑物的熱損失，更好的實現自然通風。建筑物群不能設計為周邊布局模式。低層建筑安置在夏季主導風向的迎風面，多層建筑安置在中間部分，高層建筑安置在建筑群的最后面，并且要讓走廊兩側的門面對面，以便于夏季通風。

3.2建筑物的體型、朝向以及間距設計

1)建筑物的體型 在進行節能的設計中，建筑物的體型系數(建筑物外表面面積與建筑物體積之比)影響著建筑物的節能效果。建筑物要進行保暖時，相同體積條件下，建筑物外表面積要盡量小，或相同外表面積條件下，建筑物體積要盡量大。對建筑物的體型系數應控制在節能設計的標準范圍之內。研究發現，建筑物的體型系數每增加1%，耗熱量就會增加2.5%，因此要控制建筑物的體型系數在0.30以下[2]。

合理改變建筑物的形狀是減小體型系數的一種方法。建筑物的形狀盡量設計為簡單的幾何圖形，減小外形的凹凸變化，在不對平面的功能布置產生影響以及在地形不受限制的條件下使用簡單常規的外型，是一種對建筑體型系數進行減小的可行方式。將建筑物外形設計為圓形或是正方形是種較為理想的節能形式。夏季建筑物的受熱量非常大，因此建筑物的長寬比要合理設計。建筑物的進深由8m增加為14m，建筑物的耗熱量就會降低11%～33%。此外，對建筑物的外墻的凸面以及架空樓板的設計要盡量減少，在外墻的洞口處不能設置沒有窗戶的凸窗，坡屋頂部要設置結構平頂棚或者降低坡度，且要使用封閉式的樓梯間。當建筑物的體型系數超過標準時，對保護結構的熱工性能進行加強，且要控制建筑物采暖空調的能耗不能超過規定標準。

2)建筑物的間距 如果建筑物的間距比較大，日照時間很充分，建筑物的受到的日照質量就會很好，有利于建筑物的節能。但目前城市用地非常的緊張，為節約土地，建筑物間距設計得非常小，因此要在設計中處理好這一問題：建筑物的布置要合理，從既要有良好的日照，又要有較小的間距兩方面考慮，采用最優設計。

3.3建筑物墻體設計

墻體是建筑物維護建筑結構中的主要部分，其主要功能有建筑物的承重、防水、防潮、隔熱以及保溫。建筑物承重結構的布局影響著節能工程的造價，所以進行建筑節能設計的關鍵是對建筑物的承重結構進行合理的設計。我國傳統建筑中使用實心粘土磚作為墻體的材料，常常為了滿足保溫的要求增加墻體的砌筑厚度，這對材料以及土地資源造成了極大的浪費，單一的墻體材料不能滿足保溫和隔熱的要求[3]，因此要推行使用空心磚墻以及復合墻體的技術，這是現代節能墻主流的模式。

1)復合墻體 用磚或者鋼筋混凝土作為承重墻，與絕熱的材料進行復合，絕熱的材料包括巖棉材料、礦棉材料、玻璃棉材料、聚苯乙烯材料以及加氣的混凝土等。復合墻的制作有：①內保溫。在外墻的內側復合絕熱的材料，施工簡單，應用廣泛。②外保溫。在承重墻的外側復合絕熱的材料，熱穩定性非常好，避免了冷橋現象，居住環境非常舒適。外保溫墻能夠消除日曬雨淋以及冰凍的影響，中間保溫，外墻中間設置絕熱的材料，這樣可以起到保溫的作用。填充要非常的密實，避免出現內部的空氣對流，內外墻體之間的拉結要做好。

此外，一些單一材料的墻體也可以起到對能耗進行減小的作用。如加氣的混凝土的外墻和傳統的粘土的磚墻進行對比，前者導熱的系數是粘土磚砌體的29%，是一種保溫性能很好的墻體材料。

2)空心磚墻 空心磚以及空心的砌塊外墻既可以減少粘土的用量，使重量減輕，又具有很高的熱阻特性，使用工業的廢料所制作的更加具有環保的作用。在進行節能的具體設計中，不管墻體的朝向位置如何，每面墻都使用相同的傳熱系數，因此要在每一面墻上添加相同厚度的保溫層，雖然這樣能耗可以降低，但從經濟方面來看，因為建筑物各面受到太陽輻射量的差別非常大，主要是南面墻冬季獲得的熱非常多，西面的墻如果增加保溫的話不如對北面的墻進行保溫獲得的經濟效益更大，因此最好將保溫材料設置在北面以及東面墻上，這樣不僅減少了保溫措施的費用，在構造方面也很更加簡單[4]。外墻的保溫應該根據墻體朝向的不同，使用不同深淺的顏色裝飾表面，這樣會獲得更好的節能效果。

3.4窗戶設計

建筑物中的窗戶是同時具有保溫作用、隔熱作用、隔音作用以及防火作用和觀察作用的維護結構。窗戶是薄壁輕質結構，屬于建筑耗熱的主要部分。一般普通的單層玻璃占到建筑物在冬季保溫以及夏季的降溫中能耗的50%以上，因此要對窗戶的絕熱效能進行改善。在不同的朝向，控制不同的窗墻面積比，避免在東西方向設置大窗戶，同時在夏季要對窗戶的遮陽性能進行提高。依據空調設備的價格以及制冷采暖的費用選擇合適的玻璃品種，從玻璃對太陽的阻隔特性和導熱特性進行節能效果比較來看，選擇可以吸熱的玻璃、熱反射的玻璃和低輻射的玻璃來降溫，以及用中空的玻璃等提高建筑的氣密性[6]。另外，窗戶上貼上透明的聚酯膜，也具有節能的效果。

此外，這些年出現了很多具有節能效果的門窗，其保溫特性及氣密性都很好。值得注意的是，在保證空氣質量達到基本衛生要求后，要對窗戶的氣密性進行加強，以減少空氣滲透的耗熱量[7]。

3.5屋頂設計

除了對建筑外墻以及外窗進行保溫設計外，也要特別注意屋面的保溫和隔熱問題。屋面的節能方面的措施主要有以下2點：①屋面的保溫層不能使用密度非常大以及導熱系數很高的保溫的材料，避免屋面的重量以及厚度過大；②屋面的保溫層還不能選擇吸水率特別大的保溫的材料，防止屋面進行濕的作業時出現保溫層大量吸水而降低保溫的效果[8]。如果還是選用了吸水率很高的保溫材料，在屋面上應該設置排氣孔，對保溫層內不容易排出的水分進行排除。目前許多建筑在屋面的保溫措施中，使用了巖棉板的保溫層，替代了瀝青的珍珠巖和水泥的珍珠巖，克服傳統屋面保溫的一些缺點[9]。

3.6建筑的采暖系統以及空調系統方面

建筑的采暖以及空調的節能設計要與建筑維護結構的節能設計同步進行。人們的居住的要求一般是可以晝夜連續使用，所以室溫以及空氣的質量要滿足很高的要求，因此對建筑物節能的重點工作就是對采暖系統進行節能以及減少用來降溫的能耗。在設計之前，要進行合理的規劃以及選擇合適的采暖設備，對采暖的供熱系統進行合理設計，對其運行進行管理，使鍋爐的運行效率得到提高；對管道的保溫進行加強，提高室外的管道的輸送效率。并且為了提高采暖系統的發熱效率，要提倡集中供熱的方式，最大程度上節省燃料的消耗。

為了盡最大可能的對制冷設備的能耗進行降低，最佳的方式就是不使用制冷而是用通風的方式來對室內的溫度進行降低。如可以對室內產生的熱進行抑制，對室內的熱吸收進行促進，避免熱量進入室內；對熱量進行引導，使熱量向室外進行散發[11]。如果使用降溫設備，要使用高效、節能的空調設備，并進行合理的運行，使空調設備在運行過程中有很高的效率。

4 結 語

隨著人們的環保節能的觀念不斷的增強，必須對建筑的節能設計進行相關的研究和分析，降低建筑的能源消耗水平，對家居的生活成本進行控制，充分發揮建筑的功能，提供給人們一個健康而舒適的生活的環境，提高建筑節能的效率，使我國的經濟發展符合可持續發展的戰略[12]。

[1]丁翠. 居住建筑室內設計中的建筑節能策略研究[D]. 石家莊：河北工程大學, 2010.

[2] 高洋. 建筑節能技術在某示范樓中的應用研究[D].廣州建筑，華南理工大學, 2010.

[3] 田鋒.建筑環保節能設計的現狀與未來[J]. 建筑裝飾材料世界, 2007(9)：214-214.

[4] 戎朝暉. 淺議建筑節能監理工作[J]. 科技信息, 2009(23)：158-159.

[5] 賀玉. 淺談對節能建筑的認識[J]. 硅谷, 2008(3)：312-313.

[6] 吳剛.行業動態與資訊[J]. 建筑節能, 2008(2)：146-147.

[7] 侯春光,郭志卓,嵇中,等. 節能理念下的建筑設計[J]. 赤峰學院學報(自然科學版), 2008(7)：85-86.

[8] 韓玉梅. 住宅建筑節能的重要性和措施[J]. 赤峰學院學報(自然科學版), 2009(12) ：64-65.

[9] 孫軍賢. 建筑節能的途徑分析[J]. 福建建筑, 2010(6)：367-368.

[10] 王之墨. 關于現代節能建筑設計的幾點體會[J]. 廣東科技, 2008(20)：275-276.

[11] 吳旭輝,陳琨,陳麗媚. 淺談屋面節能[J]. 山西建筑, 2009(29)：184-185.

[12] 許嘉龍. 淺談建筑節能的幾種途徑[J]. 遼寧建材, 2009(7)：251-252.

2012-12-25

郭旭陽(1993-)，男，現主要從事建筑設計方面的學習。

TU201.5

A

1673-1409(2013)07-0083-03

[編輯] 洪云飛