綠色建筑設計對節能減排的重要性

成利偉

（河南省城鄉規劃設計研究總院股份有限公司，鄭州 450000）

1 引言

建筑工程以大量的水資源、木材資源以及其他能源為基礎，實現對建筑的科學打造。建筑施工過程中會產生大量的建筑垃圾和二氧化碳，導致能源浪費嚴重，污染問題頻發。綠色建筑設計理念應用可以起到良好的節能減排效果，通過綠色技術應用，預計能源消耗量可以降低5%以上，二氧化碳排放量可以降低大約12%，垃圾污染問題減少約8.6%，建筑使用能源消耗量降低20%~30%。

2 綠色建筑技術在建筑設計中的應用

綠色建筑設計是指通過空間設計、功能設計、室內外物理環境設計、節能設計等實現節能減排的目標，落實綠色發展理念。建筑設計應合理利用現有的資源，開發可再生資源，降低建筑的能源消耗，實現建筑與環境協調統一，使建筑在使用過程中可以起到良好的節能效果。以下對綠色建筑技術在建筑設計中的應用進行分析。

2.1 建筑布局設計

合理的建筑布局設計可以實現優化配置資源的目標，減少可能出現的能源消耗問題。設計時，應結合實際情況，考慮該地區的自然環境和地質環境，結合氣候因素等進行布局設計，并考慮風向、陽光等對建筑舒適程度造成的影響。例如，我國西北地區日照時間比較長，降雨量較少，基于節能減排理念，在建筑設計中為了確保建筑采光良好，在規劃布局上采用整體朝南的形式，適當朝著風向進行偏移，使建筑在夏季有良好的通風散熱功能，冬季有著良好的保溫效果[1]。

2.2 電氣系統設計

建筑電氣設備在使用過程中會消耗大量的能源，考慮到綠色理念在建筑電氣節能設計中的實際應用，應按照國家對建筑照明設計提出的要求，合理確定照明的亮度、標準值以及功率等，依照標準文件提出的要求對照明系統進行優化設計。另外，電氣系統設計中，應采用合適的無功補償方式。例如，某建筑在建筑電氣設計中應用靜態補償的方式進行無功補償，經過試驗之后，其電力傳輸的消耗量降低了約20%，并且在電力輸送過程中，電壓可以時刻保持穩定的狀態[2]。設計人員為了減少環境因素對無功補償運行造成的不良影響，采用動態跟蹤監測技術對其進行優化，時刻關注輸電線路的運行狀態，實現了電氣系統的節能設計。

2.3 節能材料應用

節能材料的應用可以減少建筑投入使用之后不必要的能源消耗。外墻可以應用復合保溫材料降低墻體的平均傳熱系數，根據各地氣候特征，采取外保溫、內保溫和內外保溫相結合的方式減少建筑能耗和熱橋問題。對于窗戶區域的設計，考慮到其密封效果，可以使用新型的節能窗，減少外窗熱損增加的情況。玻璃的設計也可以應用節能理念，采用LOW-E 玻璃、三玻雙中空或充氬氣的中空玻璃，都能有效減少窗戶的傳熱系數，通過增加空氣層厚度的方式，也可以起到一定的保溫效果，從而減少通過外窗產生的能耗[3]。屋頂區域可以采用質量較輕、導熱系數比較小的材料，將擠塑聚苯板、泡沫混凝土等有效融合，采用倒置式屋面，可以起到節能效果的同時，延長防水層材料的使用壽命，從而提高房屋質量。節能材料的應用可以起到良好的節能效果，二氧化碳的排放量也有所降低。建筑節能設計中常用材料見表1。

表1 建筑節能設計常用材料

2.4 可再生能源應用

風能、水能、太陽能等可再生能源在建筑設計中的應用可以起到良好的效果。在建筑屋頂區域加裝太陽能集熱板，可以用于水源加熱、屋內保暖等。太陽能在建筑設計中的應用可以減少建筑采暖50%的能源消耗量。地熱能資源的應用可以有效減少建筑投入使用過程中的二氧化碳消耗量，設計地下水熱泵系統，將其與地表水熱泵系統有效結合，通過在地源內部埋設管道的方式，為建筑供暖、制冷提供便利條件。該能源在我國北方建筑節能設計中應用比較廣泛，由于其冬季和夏季之間的溫度差異較大，地熱能的開發利用效率更高。

3 綠色建筑設計節能減排重要性評價

3.1 案例分析

某建筑位于北京市，建筑占地面積3 025 m2，建筑結構為剪力墻結構，高40.5 m。地上部分應用厚度為30 cm 的C35 鋼筋混凝土墻。內墻設計應用厚度為20 cm 的混凝土實心磚墻。外墻使用聚苯板作為節能保溫材料，屋面應用泡沫聚氨酯作為保溫防水材料。對其節能減排效果進行權重比值評價分析，計算材料在生產和運輸環節中的碳排放總量周期，編制建筑建材碳排放量計算表。

3.2 評價模型構建

本文基于權重平均價模型對建筑設計進行評價，對相關指標進行選取。應用全生命周期概念對建筑節能設計的節能效果進行評價，應用公式如下：

式中，Qi為活動強度；Cj為建筑材料的碳排放因子；E為材料的生命周期碳排放量；f為單因素方差。基于設計角度對建筑的節能效果進行綜合評價，涉及因素比較多，考慮到建筑建設周期較長，評價角度存在多樣性。應用五級評所指標對建筑節能效果進行綜合評價。

五級評價指標的設定按照節能減排效果分為優秀（A）、較好（B）、中等（C）、合格（D）、不合格（E）5 類。列定為“優秀”的建筑設計內容說明其符合節能指標和判斷標準；“較好”的說明其有部分區域的設計節能指標較好，但存在一部分不合格的情況；列定為“中等”的節能評價說明其個別內容符合標準，不達標的數量也比較少；列定為“合格”的區域說明大多數不符合標準，且不達標的數量較多；列定為“不合格”的說明其僅有部分達標，其余均不符合標準。

按照建筑設計內容對其指標進行分析，采用定性、定量相結合的分析方法，所得最終評價結果見表2。

表2 建筑設計節能定量、定性分析結果

應用定量指標對能源的消耗量和能源的利用效率進行分析，對計算結果、節能標準和節能指標進行評價。由于上述節能評價分析內容較為復雜，涉及因素比較多，考慮到可能存在指標缺失的情況，建筑的用能情況分析存在差異，需要進一步對指標內容進行優化設計。碳排放量受建筑的類型、結構等影響較大，僅可應用縱向對比的方式對其進行分級計算，對單位面積的二氧化碳排放量進行明確，并將其作為標準進行最終的排放比率計算。

3.3 評價結果

基于上述指標分析綠色建筑設計對節能減排的重要性。從結果上看可能存在一定的問題，受數據條件和實際環境所影響，導致設計內容節能效果可能與實際情況存在差異。因此，對量化指標進行進一步的幅值調整，按照分值對其進行分類評價，綜合得分在60 分以下的為不合格；在60~70 分的為合格；在70~80 分的為中等；在80~90 分的為較好；90 分以上的為優秀。對案例的節能效果進行最終評價，應用權重比對其進行結果分析，其最終的評價值在80~90 分，說明綠色建筑設計對節能減排影響較大，最終節能效果比較好。應用全生命周期碳足跡理論對建筑的碳排放量和能源消耗量進行分析，最終取得的結果與預期設計結果之間存在一致性，在具體落實設計方案中可以嘗試應用監測平臺、監測技術對異常情況進行分析，可以減少設計方案落實過程中的能源消耗情況。

通過對綠色建筑節能減排設計的重要性進行分析可知，設計人員應盡可能選擇環境影響因子較小，并且應用回收率比較高的材料，通過應用回收材料減少高能材料的因素，如木材、混凝土等。此外，降低運行過程中的能源消耗量，需要使用清潔能源和可再生能源，優化現有的能源系統，太陽能、地熱能等在建筑設計中的應用，既減少了建筑設計成本，也符合節能減排的綠色設計理念。

4 結論

綜上所述，在建筑設計中應用綠色設計理念和綠色建筑技術，可以起到節能減排的作用，減少建筑使用的能源消耗量。基于對綠色建筑設計中節能減排的重要性分析，通過數據對比、數據分析、數據評價方式，可以了解到不同技術在設計中的節能效果和節能作用，對在建筑設計中推廣該技術應用有積極作用。