綠色建筑節(jié)能設(shè)計存在問題對策探索

文／李旭 荊州市城市規(guī)劃設(shè)計研究院 湖北荊州 434000

引言：

隨著節(jié)能環(huán)保理念逐漸成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的主要指導(dǎo)思想，建筑設(shè)計也需要積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計理念，并通過新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)以及清潔可再生性新能源的應(yīng)用來減少建筑能耗，實現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計目標。近年來綠色節(jié)能設(shè)計已經(jīng)成為我國建筑設(shè)計的發(fā)展方向之一，在設(shè)計實踐中也取得了一定的成功經(jīng)驗。然而在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計工作中還有很多不足之處。設(shè)計人員應(yīng)不斷總結(jié)綠色建筑設(shè)計實踐經(jīng)驗，深入分析節(jié)能設(shè)計中遇到的問題以及問題成因。同時，設(shè)計人員應(yīng)加強對綠色建筑設(shè)計理念的學(xué)習(xí)和理解，及時掌握節(jié)能技術(shù)設(shè)備的發(fā)展動態(tài)，并嚴格遵守設(shè)計規(guī)范要求，根據(jù)建筑工程的實際情況合理運用各項綠色節(jié)能設(shè)計方法，以提高建筑節(jié)能降耗效果，實現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計目標。

1、概述綠色建筑節(jié)能設(shè)計

綠色建筑節(jié)能設(shè)計就是在綠色節(jié)能的新型設(shè)計理念指導(dǎo)下進行建筑設(shè)計活動，其設(shè)計目標是在建筑全周期內(nèi)通過各項節(jié)能技術(shù)以及新能源技術(shù)的綜合應(yīng)用中降低建筑工程的能耗，減少對資源和能源的浪費，并有效保護環(huán)境，實現(xiàn)建筑綠色的可持續(xù)性發(fā)展。綠色建筑節(jié)能設(shè)計是一項涉及多個學(xué)科領(lǐng)域知識的綜合性系統(tǒng)工程，對設(shè)計人員自身的理論水平、設(shè)計經(jīng)驗以及綜合素質(zhì)均有很高的要求。我國在綠色建筑節(jié)能設(shè)計方面還存在較大的發(fā)展空間，目前在設(shè)計實踐中有很多不足之處，需要設(shè)計人員不斷提高設(shè)計水平和能力，積極創(chuàng)新設(shè)計理念和設(shè)計方法，以提高建筑的綠色節(jié)能設(shè)計質(zhì)量。

2、現(xiàn)階段我國綠色建筑節(jié)能設(shè)計實踐中的問題分析

2.1 設(shè)計人員對綠色節(jié)能設(shè)計理念缺乏充分的認識

一些建筑設(shè)計人員對于綠色節(jié)能的新型設(shè)計理念缺乏充分的認識，在設(shè)計實踐中仍然固守傳統(tǒng)設(shè)計思維以及設(shè)計方式，其關(guān)注點僅集中在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性以及建筑功能的實現(xiàn)上，對于建筑工程所在地區(qū)的地理位置、氣候特點以及建筑朝向等因素缺乏綜合分析，在相關(guān)設(shè)計參數(shù)的計算和取值上也未能考慮節(jié)能要求，對于節(jié)能環(huán)保技術(shù)設(shè)備更缺乏了解，嚴重制約了我國綠色建筑節(jié)能設(shè)計水平的提高，也不利于綠色建筑設(shè)計理念的發(fā)展，給綠色建筑節(jié)能設(shè)計實踐帶來了一系列的問題，影響了設(shè)計的質(zhì)量和建筑的綠色節(jié)能效果。

2.2 錯誤設(shè)置計算模型

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作中，部分設(shè)計人員由于對建筑工程所地區(qū)的氣候特征缺乏了解，未能準確掌握建筑工程的結(jié)構(gòu)特點及相關(guān)建筑材料的質(zhì)量性能，導(dǎo)致其在模型構(gòu)建中存在參數(shù)設(shè)置錯誤等問題，直接影響了設(shè)計參數(shù)取值的合理性以及數(shù)據(jù)計算的準確性，進而造成建筑工程的整體節(jié)能效果不符合節(jié)能設(shè)計標準要求。一些設(shè)計人員還存在對于先進的專業(yè)設(shè)計軟件和數(shù)據(jù)計算分析軟件操作不熟練等問題，也會影響建模中參數(shù)設(shè)置的準確性，并導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量下降。

2.3 所選擇建筑材料不符合綠色節(jié)能設(shè)計標準

部分設(shè)計人員在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中所采用的建筑材料達不到節(jié)能技術(shù)標準，材料在其質(zhì)量性能方面存在缺陷，其實際節(jié)能效果與設(shè)計目標之間存在較大的差異。同時，一些設(shè)計人員由于對新型建筑節(jié)能材料技術(shù)缺乏足夠的了解，在設(shè)計方面中仍采用了已經(jīng)被相關(guān)技術(shù)規(guī)范所禁用的落后材料技術(shù)，不僅影響了綠色建筑節(jié)能設(shè)計的整體技術(shù)水平，也不利于建筑節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)。還有一些設(shè)計人員對于相關(guān)建筑材料的使用條件以及技術(shù)工藝缺乏了解，造成在設(shè)計方案中存在保溫層厚度設(shè)置不合理等問題，也會影響建筑的綠色節(jié)能效果。

2.4 未能達到自然通風設(shè)計標準

一些建筑工程雖然采用了綠色節(jié)能設(shè)計，但在實際的自然通風效果上并未達到節(jié)能設(shè)計的技術(shù)標準。這主要是由于設(shè)計人員對于建筑在過渡季節(jié)的工況條件缺乏科學(xué)的分析，未能準確計算具備自然通風條件的建筑空間，設(shè)計中開窗開啟面積與房間地面面積之比或者是在需要經(jīng)由鄰接房間實現(xiàn)自然通風的房間窗墻比等。些問題造成建筑無法依靠自然通風來滿足室內(nèi)通風的實際需求，造成必須開啟機械通風設(shè)備，客觀上增加了建筑的能耗，降低了建筑的綠色節(jié)能效果。

2.5 未能充分利用可再生性能源

一些設(shè)計人員對于可再生性新能源技術(shù)缺乏了解，未能將其有效應(yīng)用在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計中，使得這些建筑設(shè)計雖然能夠在一定程度上減少對能源的消耗，但仍主要依賴于傳統(tǒng)化石能源，其節(jié)能降耗效果十分有限。而部分綠色建筑節(jié)能設(shè)計中雖然應(yīng)用了太陽能光伏技術(shù)，但是在光伏板設(shè)置以及蓄熱設(shè)備和光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的選擇方面均存在不合理之處，難以保障能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性，客觀上影響了建筑的節(jié)能降耗效果。同時，還有一些綠色建筑的節(jié)能設(shè)計雖然對新能源技術(shù)有所應(yīng)用，但仍停留在單一類型的新能源應(yīng)用層面，未能根據(jù)建筑工程所在地區(qū)的實際能源情況實現(xiàn)能源的多元化，缺乏復(fù)合型能源技術(shù)的應(yīng)用。這反映了設(shè)計人員對于新能源技術(shù)的發(fā)展動態(tài)了解不夠，特別是在土壤源熱泵、水源熱泵以及空氣源熱泵等新型能源技術(shù)方面沒有進行深入的學(xué)習(xí)和研究，制約了相關(guān)技術(shù)在綠色建筑實踐中的應(yīng)用。

2.6 其他綠色建筑節(jié)能設(shè)計問題分析

目前在綠色建筑節(jié)能設(shè)計實踐中還存在，建筑朝向不合理、未能科學(xué)控制墻窗比、綠化系統(tǒng)設(shè)計較為單一等問題。同時，設(shè)計圖中標識不清楚以及設(shè)計參數(shù)取值科學(xué)等也會在客觀上影響建筑的節(jié)能效果。

3、綠色建筑節(jié)能設(shè)計問題解決對策分析

造成綠色建筑節(jié)能設(shè)計問題的成因較為復(fù)雜，設(shè)計人員應(yīng)對其進行綜合性分析，并堅持因地制宜、以人為本以及環(huán)境友好等綠色建筑節(jié)能設(shè)計基本原則分析，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，切實提高綠色建筑節(jié)能設(shè)計質(zhì)量和節(jié)能效果。

3.1 設(shè)計人員應(yīng)加強對綠色節(jié)能設(shè)計理念的理解

隨著我國綠色環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展理念的提出，各行業(yè)領(lǐng)域在不斷加快升級轉(zhuǎn)型進程。在此背景下，建筑行業(yè)也必須從傳統(tǒng)的高能耗型行業(yè)向節(jié)能、環(huán)保、低碳方向發(fā)展，而建筑設(shè)計人員必須充分認識行業(yè)發(fā)展趨勢，加深對綠色節(jié)能設(shè)計重要性的認識，積極轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，加強對綠色節(jié)能設(shè)計等先進設(shè)計理論的學(xué)習(xí)和理解，并要在建筑設(shè)計實踐中將節(jié)能環(huán)保技術(shù)與建筑設(shè)計有效結(jié)合，從而實現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計目標，以適應(yīng)現(xiàn)代社會對于建筑設(shè)計在綠色、低碳、節(jié)能以及多元化等方面的要求。

3.2 準確計算各項設(shè)計參數(shù)

在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計工作中，設(shè)計人員應(yīng)準確計算各項設(shè)計參數(shù)，確保各項植被參數(shù)取值合理，以防止計算模型設(shè)置錯誤，影響整體的設(shè)計質(zhì)量和效果。例如在對綠色建筑中的保溫材料的蓄熱系數(shù)以及導(dǎo)熱系數(shù)進行計算時，應(yīng)充分考慮參數(shù)修正問題。這主要是由保溫材料的實驗室測試數(shù)據(jù)與其在工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)存在一定的差異。保溫材料在實際應(yīng)用中會受到施工荷載等相關(guān)因素的影響，進而出現(xiàn)壓縮變形等現(xiàn)象，此時其厚度會相應(yīng)地降低，而材料密度則會隨之加大，這會對其實際保溫效果產(chǎn)生一定的影響。因此在設(shè)計實踐中應(yīng)結(jié)合材料的修正系數(shù)才能對其蓄熱以及導(dǎo)熱參數(shù)進行準確的計算分析。而在確定建筑墻面或者屋面的反射系數(shù)值時，由于建筑屋面和墻面結(jié)構(gòu)面層的顏色以及粗糙程度等因素會在不同程度上影響其反射以及吸收太陽漫射和直射的能力，因此在節(jié)能設(shè)計中應(yīng)結(jié)合相關(guān)要素適當調(diào)整該系數(shù)取值，以確保計算模型的參數(shù)設(shè)置準確合理。

3.3 合理確定建筑朝向

在建筑工程的綠色節(jié)能設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)充分了解建筑工程所在地區(qū)的氣候條件、季節(jié)變化以及風向等信息，以便合理確定建筑朝向。其中夏季盛行風向是建筑朝向設(shè)計中的重要參考因素。通常北向建筑體量可適當加大，建筑墻體厚度也應(yīng)相應(yīng)的增加，以增強建筑抵御冬季北風的能力，提高建筑的保溫效果。而南向建筑體量可適當縮小，并應(yīng)低于北面建筑的高度，以實現(xiàn)不同朝向建筑之間自然風的共享，從而全面減低建筑能耗，實現(xiàn)綠色節(jié)能設(shè)計目標。

3.4 合理控制建筑間距

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計過程中，建筑之間的距離對于建筑的自然通風效果以及自然采光量都會產(chǎn)生較大的影響，進而需要通過人工照明系統(tǒng)以及空調(diào)等機械設(shè)備的運行來為建筑室內(nèi)提供光照和通風，這會增加建筑的能耗。因此，設(shè)計人員應(yīng)科學(xué)計算建筑間距，既要對建設(shè)用地資源進行高效集約化利用，同時也要確保建筑間距合理，避免建筑密度過大影響建筑室內(nèi)的空氣流通以及光照。

3.5 綠色建筑屋面節(jié)能設(shè)計要點

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作中，建筑屋面的節(jié)能設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)。這主要是由于在高溫天氣，建筑屋面部分會受到強烈的太陽輻射影響，大量的熱量將經(jīng)由建筑屋面進入建筑內(nèi)部，加大了建筑室內(nèi)溫度條件的壓力，客觀上造成建筑室內(nèi)需要延長空調(diào)、風扇等降溫設(shè)備的運行時間，導(dǎo)致建筑能耗的增加。而在低溫嚴寒季節(jié)，室內(nèi)熱量又會經(jīng)由建筑屋面散逸，并造成建筑需要消耗更多的能源用于供暖，以維持較好的室內(nèi)環(huán)境溫度。因此，設(shè)計人員必須加強建筑屋面的保溫隔熱設(shè)計，以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

（1）設(shè)計人員應(yīng)充分了解建筑工程所在地區(qū)的氣候特點和季節(jié)溫度變化，合理選擇建筑屋面的結(jié)構(gòu)形式，以提高屋面的保溫隔熱效果。例如在冬暖夏熱地區(qū)的建筑屋面設(shè)計中，由于此類地區(qū)對于建筑屋面的保溫效果并未很高的要求，因此可以采用保溫屋面結(jié)合架空板的結(jié)構(gòu)形式，利用架空板所形成的架空層來提高建筑屋面的通風散熱效果，而包溫度厚度則可以適當降低，這樣既能夠起到較好的溫度調(diào)節(jié)效果，而且可以有效降低建筑工程對能源以及資源的消耗，有利于建筑工程成本的合理控制。設(shè)計人員還可以根據(jù)建筑工程中所使用的保溫材料的質(zhì)量性能來選擇正置以及倒置屋面結(jié)構(gòu)形式。通常當所采用的保溫材料吸收率在4%以下且其壓縮強度較好時，在建筑屋面的節(jié)能設(shè)計中可以選擇倒置保溫屋面形式。例如在綠色建筑的保溫層設(shè)計中采用的是XPS擠塑板材料時，建筑屋面即可設(shè)計為倒置結(jié)構(gòu)，也就是在防水層上方設(shè)置保溫層，這樣既能夠起到較好的保溫效果，也能夠?qū)Ψ浪畬蛹右员Ｗo，有利于綠色建筑節(jié)能設(shè)計目標的實現(xiàn)。但是倒置形式的成本相對較高，設(shè)計人員在提高建筑綠色節(jié)能效果的同時還應(yīng)充分考慮節(jié)能設(shè)計方案的經(jīng)濟性，根據(jù)建筑工程的具體節(jié)能要求以及成本控制要求確定相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計方案。

（2）在選擇建筑屋面材料時，設(shè)計人員應(yīng)盡量選擇吸收率和材料密度相對較低、材料自重較輕且導(dǎo)熱系數(shù)低的建筑材料，以提高建筑屋面的保溫隔熱效果，達到降低建筑能耗的目的。設(shè)計人員還應(yīng)在建筑屋面設(shè)計中優(yōu)化屋面排水設(shè)計，一般可以采用找坡排水方式，以避免由于設(shè)置排水溝對建筑屋面保溫層造成破壞而影響建筑的實際節(jié)能效果。

（3）在建筑屋面的綠色節(jié)能設(shè)計中還可以充分利用植物對建筑室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)，這樣不僅能夠降低建筑能耗，而且能夠增加城市綠化面積，美化建筑外觀，并改善空氣質(zhì)量。在設(shè)計實踐中，設(shè)計人員應(yīng)選擇草種、低矮灌木和花卉等形成生態(tài)隔熱保溫系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的自然調(diào)節(jié)，達到綠色節(jié)能設(shè)計目的。

3.6 綠色建筑墻體節(jié)能設(shè)計要點

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作中，墻體設(shè)計質(zhì)量將對建筑的保溫隔熱效果產(chǎn)生較大的影響，因此建筑墻體是節(jié)能設(shè)計中的核心內(nèi)容之一。現(xiàn)代建筑外墻大多采用了外保溫結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置外保溫板等方式提高建筑墻體的保溫隔熱效果。在設(shè)計實踐中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑工程的實際情況合理選擇聚苯乙烯塑料、加氣混凝土、巖面以及玻璃棉等材料作為建筑墻體的外保溫材料，以提高建筑的節(jié)能效果。而在建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)墻體設(shè)計中則可以采用空心磚等材料，以減少建筑工程的資源消耗。為進一步提高建筑工程的綠色節(jié)能效果，設(shè)計人員還可以利用綠色植物來形成自然生態(tài)的建筑墻體保護層，以達到降低建筑能耗和綠化環(huán)境的目的。

設(shè)計人員應(yīng)充分了解建筑工程所在地區(qū)的氣候條件和土壤性質(zhì)，并采用爬山虎等能夠附著于建筑墻體的植物類型栽種在建筑外墻上。在選擇植物種類時應(yīng)進行選取本土原生植物及其生長應(yīng)具有季節(jié)性特征，以便在夏季形成蔭障，遮擋太陽輻射；而在冬季落葉后不會對建筑墻體吸收熱量產(chǎn)生不利的影響，從而使建筑室內(nèi)溫度能夠保持穩(wěn)定舒適，通過綠色生態(tài)方式降低建筑能耗，美化環(huán)境，吸收空氣中的二氧化碳及其他揚塵，改善城市環(huán)境和空氣質(zhì)量，從而實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計目標。

3.7 綠色建筑門窗節(jié)能設(shè)計要點

在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計中、門窗不僅是建筑室內(nèi)通風采光的重要途徑，也是室內(nèi)外熱量交換的重要節(jié)點，因此其設(shè)計的合理性會對建筑工程的整體節(jié)能效果產(chǎn)生較大的影響。在設(shè)計實踐中，設(shè)計人員應(yīng)合理控制建筑墻窗比。雖然較大面積的窗戶有利于建筑室內(nèi)的通風采光，但是建筑門窗也同樣是建筑室內(nèi)外熱量交換的重要途徑，過大的開窗面積也會導(dǎo)致大量的熱量進入室內(nèi)，或者加速室內(nèi)熱量的散逸，這會在客觀上造成建筑需要消耗更多的能源以維持室外環(huán)境溫度的穩(wěn)定。因此設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑工程所在地區(qū)的氣候條件、季節(jié)性風向特點、建筑門窗的具體朝向等因素對墻窗比進行相應(yīng)的調(diào)整。例如在位于冬季低溫嚴寒地區(qū)的建筑以及北向窗戶的設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)將開窗面積適當減小，以提高室內(nèi)的保溫隔熱效果。

在建筑門窗設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)盡量采用氣密性較好的門窗材料以及門窗設(shè)置方式，準確計算門窗的熱傳導(dǎo)系數(shù)以及遮陽系數(shù)等各項指標參數(shù)，以確保門窗的氣密性能夠達到節(jié)能設(shè)計標準要求，以提高建筑門窗的節(jié)能效果。例如住宅性建筑門窗的氣密性一般應(yīng)達到6機左右。外窗可以根據(jù)建筑工程的實際情況采用平開窗等方式。目前在綠色建筑設(shè)計實踐中斷橋鋁等新型窗戶、具有較高遮陽防輻射性能的玻璃以及節(jié)能門的使用已經(jīng)較為普遍，有利于提高建筑門窗的保溫隔熱效果。設(shè)計人員還應(yīng)在門窗框和門窗洞口之間設(shè)置發(fā)泡填充劑以及密封條等，進一步提高建筑門窗的氣密性，防止空氣滲透而產(chǎn)生的冷橋現(xiàn)象。設(shè)計人員還可以在框扇設(shè)計中采用高低縫的設(shè)計方式，并在門腹位置采用巖棉板等保溫隔熱材料，以減少室內(nèi)外的冷熱空氣的交換。

此外，在建筑外窗的設(shè)計中，設(shè)計人員還可以根據(jù)窗戶朝向以及開窗位置等實際情況合理設(shè)置水平式遮陽篷以及綜合式等設(shè)施，以便通過對遮陽裝置的調(diào)整以適應(yīng)不同的季節(jié)變化以及太陽輻射變化，從而減少建筑室內(nèi)空調(diào)設(shè)備的運行實踐，以達到降低建筑能耗的目的。

3.8 加強新能源技術(shù)的應(yīng)用

近年來我國新能源技術(shù)發(fā)展較快，在建筑工程中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。設(shè)計人員在進行綠色建筑節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)充分了解建筑工程所在地區(qū)的光照條件、風向變化以及地熱等新能源的賦存情況等數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點合理應(yīng)用新能源技術(shù)設(shè)備，以降低建筑能耗。例如在光照條件較為充足的地區(qū)，設(shè)計人員可以在平屋頂?shù)染邆浠窘Y(jié)構(gòu)條件的建筑工程中采用太陽能技術(shù)設(shè)備，將太陽能作為建筑的重要能源來源。在應(yīng)用太陽能技術(shù)時，設(shè)計人員應(yīng)準確把握太陽能技術(shù)特點，合理確定光伏板的設(shè)置位置、朝向以及角度，并應(yīng)科學(xué)選擇光電轉(zhuǎn)換設(shè)備以及蓄熱設(shè)備，以確保太陽能系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，為建筑提供可靠的能源保障。在具備地熱資源的建筑工程中，設(shè)計人員可以將其作為建筑內(nèi)熱水供給以及采暖的能源基礎(chǔ)，以減少對傳統(tǒng)化石能源的消耗。此外，在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計中，設(shè)計人員可以綜合應(yīng)用多種新能源技術(shù)，以提高建筑的節(jié)能降耗效果，保障建筑正常的能源需求。

3.9 綠色建筑節(jié)能材料合的理選擇

在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合建筑工程的實際情況，合理采用節(jié)能型建筑材料，以提高建筑工程的節(jié)能降耗效果。在設(shè)計實踐中，設(shè)計人員可以采用加氣混凝土砌塊等新型的建筑材料，并應(yīng)通過各種可循環(huán)利用的建筑以及裝飾材料的應(yīng)用來提高資源的利用率，有效控制資源浪費問題，從而降低建筑工程的整體能耗。

結(jié)語：

節(jié)能設(shè)計是實現(xiàn)綠色建筑的重要基礎(chǔ)，其設(shè)計水平和質(zhì)量直接關(guān)系到建筑工程的實際節(jié)能降耗效果，因此設(shè)計人員應(yīng)充分認識綠色節(jié)能設(shè)計工作的重要性，加強對綠色節(jié)能設(shè)計理念的研究，及時掌握新型綠色節(jié)能技術(shù)工藝、材料設(shè)備的發(fā)展動態(tài)，積極借鑒國內(nèi)外綠色節(jié)能設(shè)計的成功案例，不斷提高自身的設(shè)計能力和綜合素質(zhì)。在設(shè)計實踐中應(yīng)嚴格遵守綠色建筑節(jié)能設(shè)計技術(shù)標準，確保各項設(shè)計參數(shù)計算準確且取值合理，優(yōu)化設(shè)計方案，推動我國建筑設(shè)計的現(xiàn)代化發(fā)展。