生態建筑集成設計體系探析

浙江東學規劃建筑景觀設計有限公司 310030

摘要：隨著我國城市進步越來越好，人民對綠色建筑的要求越來越多，綠色生態建筑的提出是對建筑設計集成化、多元化、整體化的詮釋，而面對這樣趨勢，建筑師更多的是需要權衡各方面的要素，在人工環境與自然環境之間尋求一種和諧的關系。基于此，本文主要對綠色生態建筑集成設計的方法進行了探討。

關鍵詞：綠色生態建筑；集成設計；節能設計；方法；探析

一、建筑外圍的節能設計

1.1 玻璃門窗的復合化設計

綠色生態建筑中采用的玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃、鍍膜玻璃、LOW-E玻璃和熱反射玻璃等。中空玻璃是將兩片玻璃密封并將中間的空氣抽出再灌入干燥惰性氣體而成。早期普通單片玻璃傳熱系數K值超過6W/（m2·K），現在的普通中空玻璃傳熱系數K值在3以上，低輻射（LOW-E）中空玻璃傳熱系數K值為1.0左右，今后技術的進一步升級將使K值有望下降到0.5。真空玻璃的節能性和環境舒適度比中空玻璃高出50%，更是以往廣泛使用的單片玻璃的6倍。真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密封起來，中間有間隙，將間隙抽成真空，兩片玻璃內表面鍍有一層或兩層透明低輻射膜，與保溫瓶有異曲同工之處。

綠色生態建筑需要可“呼吸”的表皮來調節與自然環境的和諧，熱通道玻璃幕墻（雙層動態節能幕墻）正是一種能夠“呼吸”的幕墻，可分為“封閉式內循環體系”和可自然通風的“敞開式外循環體系”，由外層幕墻、內層幕墻、遮陽裝置、進風裝置、出風裝置組成（圖1）。與傳統的單層玻璃幕墻相比，熱通道玻璃幕墻采暖時可節約能源42%～52%；制冷時可節約能源38%～60%。同時，在兩層玻璃中間裝入的遮陽系統又可和太陽能光伏發電系統相結合，形成多功能的復合表皮。若將太陽能電池板裝在可自動調節的遮陽百葉上，在遮擋陽光的同時可將光能轉化為電能并網使用。

1.2 建筑外墻的保溫隔熱

建筑外墻材料保溫隔熱的能力直接影響到人的體表感覺。墻體的保溫隔熱主要是在外墻中置入保溫隔熱材料來調控整個墻體的傳熱系數。按保溫隔熱材料的位置主要分為外墻外保溫、外墻內保溫及外墻夾芯保溫三種形式。目前國際市場上的保溫材料種類多樣，常用的有聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS板）、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS板）、聚氨酯、膠粉聚苯顆粒、膨脹玻化微珠、微晶無機保溫砂漿礦棉等。考慮透光的需要，TWD蜂窩狀材料、毛細管材料、Basogel粒狀氣溶膠材料、玻璃管狀材料可在滿足采光的同時具有保溫隔熱能力。這些保溫隔熱材料各有所長，不能單純說哪種更優，而要結合當地材料種類、實際氣候、施工技術條件和造價因地制宜地選用。

二、綠色生態平面布局分析

建筑的平面布局直接影響使用空間的微氣候，對日照以及通風的考慮已是每一幢建筑都需要涉及的問題。然而對于高層建筑來說，服務核（即樓梯、電梯、衛生間及管道井）的定位卻可決定樓層周邊的開窗位置，并能起到“遮陽”與“擋風”的過渡性空間的作用。服務核可以布置在建筑的東、西側以遮擋日曬。研究表明，當采用東西雙核的布置方式，窗戶設于南北端時，能節省空調負荷20%之多；而在氣候寒冷地區，這些服務核還能起到擋風的屏障作用。

中庭及邊庭的設置亦可為高層建筑的使用者創造一個開敞的情趣空間，這種空中庭院通過綠化及景觀設計，不僅使建筑豎向產生變化，且在溫和氣候地區的夏季，能使建筑外表皮比街道處的環境溫度降低5℃之多，冬季的熱量損失能減少30%。更重要的是中、邊庭的配合使用可以產生“煙囪效應”，調節建筑表皮與外界環境的熱交換及作為過渡空間來處理建筑表皮的微氣候。

三、立面的綠色生態集成

（1）屋頂是最適合接收太陽光的平面，光伏太陽能板可在平整的屋頂上大面積鋪設。由于屋頂形式的變化需求，光伏板的形狀也在逐漸改觀。目前，最新的兩項技術是日本三洋公司研制的光伏瓦屋面及佳能公司的無定形光伏板。（2）風能的應用主要體現在高層建筑上。高層建筑隨高度的增加風壓逐漸增大，利用這些風和氣流可以推動渦輪機葉片，由發電機將風和氣流轉換成電能。目前歐洲已開始研究該技術，并取得一些初步的成果。（3）屋頂的有組織排水實際也是一個雨水收集系統。雨水的吸收及再利用在一些發達國家已非常普遍，如日本的高層建筑一般都設計有中水循環系統，也就是將可以利用的排水與收集起來的雨水，經處理后作為水源再次加以利用。

四、遮陽系統的設計

隨著科技的發展，遮陽系統已經朝著電子化、高科技化發展，其實現手法可分為內遮陽、外遮陽、玻璃幕墻遮陽。玻璃幕墻的遮陽除前述在雙層玻璃幕墻中設置百葉的形式外，主要依靠玻璃本身減少太陽的輻射熱，遮陽板的出現從一定形式上給建筑立面造型提供了一種手段，通過改變遮陽板的尺度、排列方式可以產生強烈的序列感（）。固定的遮陽板可以采用多種材料：石材、鋁板甚至將整個西墻鋪設太陽能電板，用以在遮擋西曬的同時產生電能。可控式遮陽系統則是由特殊編制的電腦程序，使百葉隨太陽的軌跡進行自行調整，從而降低了過度遮光或遮光不足的可能性（可彌補固定百葉的不足）。特殊外形的百葉片可按設計師的意圖生產出來，可控式帶孔日光翼可調節室內日光的明暗程度，同時擁有良好的視覺效果。

五、室內引入自然光

光導管技術的出現為人類合理利用天然光資源開辟出新的途徑。光導管照明系統是通過采光罩高效采集自然光線導入系統內重新分配，再經過特殊制作的光導管傳輸和強化后，由系統底部的漫射裝置把自然光均勻高效地照射到室內空間，得到自然光帶來的特殊照明效果。北京奧運會柔道跆拳道館中安裝了148個直徑為550 mm的光導管（折射率為99.7%），在陽光較好的情況下，場館室內基本不開燈或開少量的燈，即可滿足使用要求，大大了降低了能源消耗。

六、地底能源的設計

水源熱泵是利用水所儲藏的太陽能資源作為冷、熱源，進行轉換的空調技術。水源熱泵技術的工作原理是通過輸入少量高品位能源（如電能），實現低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季則是通過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中供采暖之用。

七、結束語

總之，綠色生態建筑設計中關于節地、節水、節能、節材、室內空氣品質、運行管理等方面，實際受制于功能、造價、形式以及政治、經濟、氣候、人文管理等諸多因素。所以綠色生態建筑一定是協調各方面因素后產生的結果，建筑師不一定在每個要素上都做到最好、最精，或是把所有綠色生態手法全部集中于一個項目上，而應盡量在綜合成本、技術、環境、功能、性能、藝術等“人工環境”和“自然環境”中尋求整體的和諧。

參考文獻：

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