淺析建筑設計與環保節能

陸 冰

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

0 引言

隨著建筑行業的發展，建筑在設計的時候需要注意的不僅僅是建筑的功能、外形等，其節能問題也成為人們關注的焦點。在國家大力提倡節能環保的大背景下，節能與環保已經成為建筑設計發展的大趨勢。這也是人們在生活條件日益改善的當代社會對建筑與環境提出的新的要求。因此，減少建筑中資源和能源的消耗,同時提高建筑的使用功能，提高人們生活舒適度，是建筑的兩大主要目標，也是建筑業可持續發展的重要策略。滿足這樣目標的建筑設計才能夠更加適應于經濟的發展和社會文明進步的需求。

1 建筑設計與環保節能的關系

住宅建筑設計中的生態平衡、環境保護與節省能源不是孤立的，也不是矛盾的，而是相互影響和聯系的。人類可以自主建造舒適的建筑內部環境，但人工化的舒適通常依賴于照明、空調和通風等高耗能設施，且舒適度的提高又往往以耗能的增加為前提條件。能源過度消耗,勢必造成一定的能源危機問題，這樣下去將會對人類的生存和發展造成一定的威脅，不利于可持續戰略的實施。

隨著建筑行業的發展和人們生活水平的提高,建筑能耗問題越來越嚴重，在整個能耗中己經占有了很大的比例，對環境造成了較大的影響。每年由于新建和改建建筑，消耗了大量的能源，從而導致自然環境不斷惡化，同時在建設過程中還存在水污染嚴重、土地資源利用率低、建筑耗材高等嚴重問題，如不注意防止水、土和空氣的污染，自然環境也將受到嚴重影響。自然環境的日趨惡化，結果是建筑系統內和建筑系統外的物質良性循環與能量的良性轉換受到嚴重破壞，也就是生態環境受到嚴重破壞。

因此，建筑設計與環保節能問題是密不可分的,我們在進行建筑設計的時候需要注意自然資源的合理利用和人與自然關系的和諧問題，將資源的可持續性作為重要原則。

2 基于環保節能的建筑設計原則

現代社會將節能環保作為重要的研究課題,在建筑設計上應該更加注意節能與環保思想的體現。節能按照國家的相關標準進行統一設計，盡量利用自然資源例如自然光、雨水等，建筑更加省水省電是綠色建筑師未來建筑發展的方向,需要加以重視。建筑設計體現環保節能原則應該具有以下幾點∶

1.1 設計原則

1）提高資源利用效率

建筑設計中對于能源的利用較多，提高能源的利用率對于建筑節能有很大的幫助,能源包括水、土地、建材和能源等，實現其有效利用可以節省大量的能源。

2）減少對周圍環境的影響，建筑工程實施的過程中會對環境有很大的影響，進而影響人們的生活,需要注意的有幾個方面∶①防止建筑施工中造成水和土壤等污染；②注意加強本地資源的利用，這也是對環境影響最小的一項措施，因為這樣可以減少運輸對環境的影響，而且還可以支持當地經濟的發展；③另外還要注意建筑材料的重復使用。在建筑選材時，選擇的建筑材料盡量能夠循環使用，加強材料后期的回收和再利用，這是鼓勵利用可回收的建筑材料；④還要注意提高建筑物的壽命。建筑設計中應該盡量的遵循以人為本的原則,滿足其物質精神需求的同時還要注意生態環境的保護，考慮到人類未來的居住狀況。

3 環保節能建筑設計的具體措施

3. 1設計上的節能環保

1）建筑規劃上要提高環保節能意識。在規劃設計和建筑設計過程中,由于受到諸多用地環境、設計要求及商業價值等方面的影響，設計人員往往對環保節能兼顧不夠,最為突出的問題就是建筑的朝向，部分建筑呈東西向，造成了室內熱工環境差。

2）建筑構造要求按節能設計的要求進行設計。

3）設計人員要加強建筑的通風性能，改善室內熱工環境，防止西曬，可利用能源等方面的研究。

3.2 環保節能材料應用

隨著社會生產力的進步，健康與安全是現代人最為重視的兩大主題。環保材料越來越多地應用于各個領域，建筑行業也不例外。

1）給水材料。從水質保證的角度分析，為什么自來水公司生產出的生活飲用水是合乎標準的，但終端飲用水的質量卻難以保障呢?這主要是傳統的管道系統多采用金屬管材，而金屬管材特性有四大致命弱點∶易生銹、易腐蝕、易滲漏、易結垢，這就使得二次污染的問題長期未得到解決。這些受污染的自來水攜帶的細菌像無形的殺手，其對人的身體健康有嚴重的危害。環保型塑料給水管材，具有對人體無害、耐腐蝕、導熱系數小等優點，所以我們應該全面推廣使用以環保型塑料管材為主體的優質綠色管材，從根本上解決自來水管理系統中的二次污染問題。而且綠色管材的運用還能相應節省金屬的耗費，做到既環保又節能。

2）裝飾材料。

環保的裝飾材料主要有幾種∶①基本無毒無害型。是指天然的，本身沒有或極少有毒有害的物質、未經污染只進行了簡單加工的裝飾材料;②低毒、低排放型。指經過加工、合成等技術手段來控制有毒、有害物質的積聚和緩慢釋放，其毒性輕微且對人類健康不構成危險的裝飾材料。如甲醛釋放量較低、達到國家標準的大芯板、膠合板、纖維板等。不同的裝飾材料對能源的消耗不同。一間貼著深色墻紙的房間，需要的照明用電是同樣大小貼著淺色墻紙房間的兩倍。鼓勵用戶使用環保照明，這是一種以節約電能、保護環境為目的的照明系統。通過科學的照明設計，利用高效、安全、優質的照明電器產品，創造出一個舒適、經濟、有益的照明環境。不同材料對能源的利用也是不同的，應盡量選用綠色環保節能材料來建造人類家園。

3）圍護材料。我國民用建筑的外墻圍護熱能損失量是發達國家的幾倍甚至十幾倍，我國每年建成的城鎮住宅達5億m2以上,如外墻圍護面積按1/1.2計算，即需要建筑外墻圍護面積達6億m2，所以解決外墻圍護熱能損耗的問題是當務之急?，F在新型的建筑環保節能材料如中空玻璃、倒置式隔熱保溫屋面、保溫砂漿、外墻擠塑板等新產品可以大大提高建筑的保溫性能，改善建筑熱工環境，我們應該大力推廣使用。

4）開發新的節能能源代替電力。節能燈的運用緩解了部分電力緊張的現象，但每逢夏季，我國南部地區的電力仍是不足。如果在建筑住宅設計的初級階段就將燃氣作為電力能源的補充考慮進去，則將會節省很大電力。由于液化天然氣安全、清潔、價格相對便宜而成為燃氣空調的首選能源。隨著液化天然氣工程的引入，我國許多地方都將具備運用這種環保能源的條件。

另外，要加大對新能源的使用和攻關，如地熱、水熱、風能、太陽能等自然能源的研發和應用迫在眉睫,特別是要將太陽能在建筑中的應用作為重點，解決好太陽能與建筑一體化、光電一體化的問題。

4 建筑構造節能設計

4.1 墻體節能

墻體是建筑外圍護結構的主體，我們可以采用保溫性能好、蓄熱能力強及強度較低的砌塊墻體,如加氣混凝土砌塊。也可以采用復合墻體的形式，如內保溫復合墻體、外保溫復合墻體、夾芯復合墻體等。但內保溫復合墻體由于熱橋對保溫的影響較大,國家已經開始限制內保溫復合墻體使用。而且從長遠來看,外墻外保溫的效果明顯高于內保溫。由于復合墻體能滿足圍護結構各種功能的要求，因此這種采用高效保溫材料與磚砌的復合墻體，有著更多的優越性。

4.2 門窗節能

建筑物耗熱量是由圍護結構傳熱耗熱量及門窗空氣滲透耗熱量兩部分組成。通過本地區多層住宅試驗分析，圍護結構傳熱耗熱量約占總量的73～77%，空氣滲透耗熱量占23～27%，由此可以看出外圍護結構是節能設計中的主體。而在傳熱耗熱量所占的份額中，外墻約占23～34%；窗戶約占23～25%；樓梯間隔墻約占6～11%；屋頂約占7～8%；陽臺門下部約占2～3%；戶門約占2～3%；地面約占2%。將窗的傳熱耗熱量與其空氣滲透耗熱量相加，約占全部建筑耗熱量的50%，由此得出的結論是一棟好的節能建筑，采用保溫性能及密封性能優異的門窗是至關重要的。根據國內外的相關數據表明，窗戶面積每增大10%，則相當于整體外圍護保溫系統K值降低 0.08 W2(m·K)，因此在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，應盡可能減少住宅外門窗洞口的面積，以減少能量的損失。同時，選擇適宜的門窗材料及構造設計也是其保溫性能及密封性能的良好保證。

4.3 屋面節能

在建筑工程中不斷改進外墻、外窗的保溫性能后，還需要進一步加強屋面保溫隔熱的研究。建筑屋面節能措施的要點∶①屋面保溫層不宜選用密度大、導熱系數較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；②屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應設置排氣孔，以排除保溫層內不易排出的水分?，F在，高效保溫材料已經開始應用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規作法的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環境,芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，更可顯示出它的優越性。此外，屋頂綠化己成為許多現代城市住宅的節能首選。

4.4 充分利用太陽能

太陽能是一種天賜的能源，節能建筑必須給予極大的重視。在建筑物的建設方面，盡量選擇南北朝向，充分利用太陽能。事實證明，建筑物南北朝向比東西朝向建筑耗能要少。這樣的各居室室溫較高，居民在此可充分享受陽光，使用也較合理。住宅等民用建筑也采用地源熱泵技術，利用地下水的水溫在冬夏季的溫差不大相當于恒溫的原理，來調節室內溫度，已達到節能的目的。公共建筑節能采用屋頂或外墻鋪設太陽能光伏發電裝置，或者外墻利用光伏材料,光伏材料發電以提供本建筑的用電，以達到節能的目的。

我國大部分地區都具有較好的太陽能資源，這為在建筑中充分利用太陽能這種綠色的潔凈資源，減少建筑能耗，提供了資源保證。太陽能的利用方式主要分為兩種∶主動式太陽能建筑和被動式太陽能建筑。主動式太陽能建筑指的是需要輔助資源配合的太陽能使用系統的建筑。在這種系統里面，光電系統是研究較多的對象，但它的能量轉換效率較低且太陽能的系統的利用費用過高。所以如果大批量地使用還需要進一步研究。被動式太陽能建筑是指在陽面使用儲蓄熱質、陽光房來吸收儲備熱量進而利用的一種形式，目前應用便捷廣泛。

5 我國環保建筑的前景

隨著人們對工作、生活環境要求的提高，我國建筑耗能必定會有較大幅度的增長,而能源有限，建筑節能將日顯重要。在未來的發展中，作為建筑設計人員，必須樹立起建筑節能意識，并貫徹于自身工作的始終，認真學習有關規范標準并認真貫徹執行，大力發展建筑節能設施，共同努力提高我國的建筑節能水平。在科學技術方面，必須加大科技投入，大力開發節能環保技術，讓我國的節能環保邁入新的層次?？傊覈澞芙ㄖ陌l展必將越來越輝煌。

6 結語

發展的觀念正逐漸成為人類社會的共識，環保建筑也好，節能建筑也好，其宗旨都是為了人類的安居樂業和長久的持續發展。我們要在“以人為本”的建筑設計前提下,在有限的地球資源條件下，建立一個更加美好、和諧的人居環境。

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