現代綠色建筑節能設計的發展與應用

□吳 峰

世界性的環境污染和能源危機使“可持續發展”理念成為全世界的共識，也使綠色建筑設計理念深入人心。當前，我國建筑能耗占全國總能耗的1/4 左右，95%以上的建筑都是高能耗建筑。同時，隨著城市化進程的加快，我國的資源環境問題日漸凸顯，建筑能耗也呈現出快速增長的態勢。為此，應積極推廣綠色建筑節能設計，為人們提供高效、健康、舒適的活動場所和居住環境，實現建筑和自然環境的和諧共生。

一、綠色建筑及綠色建筑節能設計的內涵

綠色建筑又被稱為可持續發展建筑、節能環保建筑、生態建筑等，是指在建筑生命周期內能盡可能地節能、節地、節材、節水，減少環境污染，并可以為用戶提供健康、舒適生存空間的建筑物。綠色建筑最早是由建筑師保羅·索勒瑞于20世紀60年代提出的，他認為建筑物應當能夠為人類提供健康、舒適、安全的工作和居住空間，并能夠高效利用資源、降低環境污染。可見，綠色建筑是能充分利用自然資源，對自然環境無害且不破壞自然生態平衡的建筑，是人、建筑、自然完美結合的建筑。

綠色節能建筑不僅具有綠色建筑的特征，還有著節約能源、節約資源的功能;不僅涉及能源消耗、污染排放、建筑材料、室內環境等物理因素，還涉及建筑規劃、管理手段、經濟效益等人文社會因素。綠色建筑節能設計是一種嶄新的設計理念，它強調使用本地材料，符合當地自然環境，體現地域文化特色。隨著資源環境問題的日益突出，綠色建筑節能設計成了現代建筑設計的發展趨勢，被廣泛應用于建筑設計的各個領域。2005年我國制定了《公共建筑節能設計標準》，2006年出臺了《綠色建筑評價標準》GB/T50378 －2006，這標志著我國綠色節能建筑已走上了規范化道路。

二、綠色建筑節能設計的基本原則

綠色建筑節能設計是一項涉及節能、節水、減少污染排放等因素的系統工程，充分體現了循環經濟和可持續發展的特性。同時，綠色建筑節能設計也是降低建筑能耗、提高節能效益的基本前提，它體現于建筑設計的各個環節，主要體現在能量消耗量控制、單項建筑圍護結構的保溫隔熱、建筑面積為基準的能耗標準控制等方面。

(一)和諧原則。生態環境是綠色建筑設計的重要主題，也是人類生存和發展的重要前提。在綠色建筑節能設計中，應充分考慮周圍的地理環境，收集當地的氣候、環境、交通、資源、社會習俗等資料，充分利用場地的特殊性;不僅要保證建筑物安全、舒適、經濟，還應實現建筑物和周邊生態環境的和諧共處。［1］

(二)節約原則。針對經濟發展中的資源短缺、資源浪費等問題，我國提出了節地、節水、節能、節財、保護環境(四節一環保)的可持續發展理念，建筑業是高消耗、高浪費的行業，理應將“四節一環保”的理念滲透到建筑設計之中。研究表明，節能設計可以提高建筑物的能源利用率，周密、有效的建筑技術可以節約2/3 的建筑能耗。因而，在綠色建筑設計中，應堅持就地取材的原則，選用當地的、生態化的建筑材料，提高建筑物的節能功效，用有限資源、較低能源消耗獲得最大經濟和社會效益。

(三)舒適性原則。在現代社會中，人們對建筑物的舒適度有著較高要求，希望建筑物能夠與自然溝通，能給人一種舒適、溫馨、健康的自然環境。建筑物的舒適性主要體現于采光、通風、濕度、溫度等方面，在綠色建筑設計中，應多考慮建筑物的通風、采光、濕度等，盡可能提高建筑物的室內健康指數，滿足用戶的健康需求。

(四)高效環保原則。在當代社會中，環境污染、資源浪費成為重要的社會問題，也成為影響經濟社會可持續發展的重要因素。因而，在綠色節能建筑設計中，應遵循高效環保的原則，通過中水回用、材料再生、鋼材回收等方式實現資源回收和再利用。此外，在投入端應減少資源輸入，在住房消費中減少資源消耗和環境污染，降低居住區的環境負荷，解決好通風、換氣、日照、采光、污水處理等問題，減少生活垃圾排放。［2］

三、綠色建筑節能設計的方法策略

綠色節能建筑不僅要為用戶提供健康、安全、舒適的生存空間，還應提高土地、材料、能源等資源的利用效率，盡可能減少建筑物對周圍環境的不良影響。針對中國人居資源稟賦、住房消費狀況，應當從節能、環保、人與自然和諧的角度出發，選擇資源節約型的發展模式，大力推廣低消耗、低污染、少排放的綠色節能建筑設計。

(一)綠色建筑整體設計。建筑整體設計是綠色建筑設計的關鍵環節，也是實現建筑節能的重要途徑。如果建筑地址選擇不當或設計不合理，就會給建筑物后期運行帶來無可挽回的損失。因而，應從人、建筑物、自然和諧的角度出發，在策劃、選址、設計等環節都體現節能環保的要求。

1．選擇合理的建筑地址。當前，我國人均耕地不斷減少，耕地與建筑用地之間產生了尖銳沖突，因而，應從節約土地的角度出發規劃建筑用地，實現土地集約使用。在綠色建筑選址時，還應考慮當地的氣候、地勢、交通、能源供應、文化等因素，盡量利用自然資源和周邊環境，科學安排建筑物朝向，因為合理的建筑朝向能提高建筑物的采光度，創造自然、安全、高效的光環境。

2．合理進行外部環境設計。建筑物周邊環境也會影響建筑能耗，如果在建筑物周邊布置植被、水面等，可以改善局部微氣候，避免產生熱島效應。因而，應科學設計配置建筑物周邊的喬木、灌木、花草等，提高建筑區的綠量率;營造人工濕地、透水地面、人工湖泊等，使雨水能夠回滲地下或回收利用;還應通過人工與自然的結合，創造出人與自然和諧統一的生態環境。

3．科學進行建筑整體設計。在綠色建筑設計時，要充分利用夏季主導風向、避免冬季不利風向，比如，廣西地區屬于夏熱冬暖，夏季多東南風，冬季多西北風，在小區群體布局時可以將小體量的低層、獨立式住宅放于南邊，大體量的高層放到北邊，這樣可以阻擋冬季的西北風，也可以滿足夏季通風要求。此外，應通過科學的建筑設計提高建筑物的通風效果，降低室內溫度，排除污濁空氣，帶走潮濕氣體，減少人們對空調系統的依賴，實現節約能源、減少污染、預防疾病的目的。比如，在房間內部或中庭頂部設置一定的開窗面積，這樣能實現自然采光的目的，又能利用室內外風壓、熱壓差形成有組織的自然通風，實現自然通風、調節室內熱環境的設計目的。

(二)綠色建筑圍護結構設計。建筑物圍護結構包括墻壁、門窗、屋頂、遮陽設施等，具有保溫、隔熱、節能等作用，直接影響著建筑耗能、室內空氣質量、環境性能、室內采光度、熱舒適環境等。研究表明，建筑物外墻耗能占建筑物耗能的40%左右，改善和維護結構節能性能所用費用占總投資的5%左右，節約能源可達30%左右。可見，綠色建筑設計中，對圍護結構保溫隔熱性能的投資，完全可以從節約能源所獲收益中得以補償。［3］

對自然通風的建筑來說，外圍護隔熱設計主要是為了控制表面溫度，外圍護結構設計應有一定的衰減度和延遲時間，以免向室內輻射過多熱量。可以根據建筑的功能、地理位置等選擇圍護結構隔熱，利用材料的熱惰性加強墻體的蓄熱性，以增加圍護結構向室內傳熱的延遲時間，將室內表面最高溫度出現時間與建筑使用時間錯開。墻體是建筑外圍結構的主體，普通建筑材料很難滿足隔熱保溫的要求，因而，在綠色建筑設計中，一是可以使用擠塑聚苯板、玻璃棉板、巖棉板、聚氨酯發泡等保溫材料，通過提高外墻結構的隔熱性、保溫效果等改善室內熱循環;二是可以在墻體內設置與室內外相通的通風間層，利用風壓或熱壓帶走空氣層的部分熱量，減少傳輸到室內的熱量;三是可以在墻體外熱表面使用淺色的飾面材料，降低建筑物對熱量的吸收率。窗戶的傳熱系數比屋面、外墻等圍護結構大，約有35%的住宅熱損是由門窗和室外的熱交換造成的，在門窗設計中使用真空玻璃、低輻射玻璃等可以有效降低門窗熱損耗。在屋頂設計時，可以用水泥聚苯板、浮石砂、水泥珍珠巖等材料，以減少屋頂對太陽熱輻射的吸收。

(三)充分利用可再生能源。在綠色建筑中，新能源使用有助于促進環保、節約能源，對資源節約型、環境友好型社會建設具有重要意義。太陽能是指太陽光輻射產生的能量，也是綠色、無污染、可以長久使用的可再生能源。在綠色建筑設計中，可以通過太陽能熱板集熱、太陽能光伏發電、太陽能干燥系統等方式實現節能環保的目的，也可以將太陽能材料代替屋頂覆蓋層，提高墻體的隔熱效果。建立科學的“水系統”是節約能源、減少污染的重要方式，綠色建筑中“水系統”是指在滿足建筑功能、水質要求等條件下，對建筑用水、污水處理、雨水利用、排水等進行循環利用，實現水資源的污染控制、綜合利用、生態修復等。比如，可以合理設計雨水收集和利用，科學規劃地表水徑流，增加地表水的滲透量;多采用節水器具，綠色用水、洗車等非飲用水盡量使用中水或雨水，將生活中的優質排水進行處理，并排放到小區的景觀湖中。［4］此外，可以根據建筑特點、功能、地理環境等設計出高能效的空調系統，如蓄能系統、區域供暖系統、熱泵系統等，運用高效的能源管理與監控系統控制室內溫度、濕度、空氣質量等，實現節約能源、提高室內舒適度的目的。比如，清華大學在2006年完成我國首座節能示范樓，該節能樓全部運用水循環空調，比普通空調系統節能30%左右，樓內均安裝了感應裝置，人離開房間后裝置會自動關閉能源系統，停止冷氣或熱氣供應，這樣比同等規模建筑節約能源70%左右。樓內配有雨水處理系統，可以用這些水沖廁所或澆灌花草。［5］

(四)立體綠化和建筑設計相結合。城市立體綠化是改善城市生態環境，豐富城市綠化景觀的有效途徑。當前，許多城市面臨著用地緊張、建筑覆蓋率高等問題，制約了城市的可持續發展。因而，在綠色建筑設計中，應發展立體綠化，可以將屋頂設計為空中花園形式，種植各種常綠草坪，這樣豐富城市園林的空間層次，能夠降低建筑物燥熱性，提高城市立體景觀效果，減少城市熱島效應的發生。

四、結語

綠色建筑是既環保又節能的建筑，建設綠色建筑是建設資源節約型、環境友好型社會的重要途徑。當前，我國的資源浪費、環境污染等問題日漸突出，直接影響著經濟社會的可持續發展。因而，應發展綠色建筑，加強綠色建筑節能設計，實現人、建筑、自然的和諧共處。

［1］ 尹伯悅，賴明，謝飛鴻．綠色建筑與智能建筑在世界和我國的發展與應用狀況［J］．建筑技術，2006，10

［2］ 林海燕．可持續建筑發展中的建筑節能［J］．建筑科學，2006，9

［3］ 劉志霞．論綠色建筑與節能設計相結合［J］．內蒙古科技與經濟，2011，10

［4］ 林志．綠色建筑的環保節能設計［J］．建筑節能，2009，37

［5］ 曾琳．對綠色建筑設計發展趨勢的探討［J］．四川建材，2009，1