淺析節能環保型建筑實現的物質基礎和技術基礎

宋志鍇 馮淑蓮

（鄭州工商學院，河南 鄭州 450000）

0 引言

節能環保型建筑材料和節能環保技術以其高性能、高科技、高環保、高節能、無害無毒的優勢越來越廣泛地應用于現代建筑施工中，不僅滿足了我國對節能減排、綠色環保的政策要求，還可使建筑工程產業得到更快、更好、更健康的發展，對于提高建筑工程的經濟效益、社會效益有著重要作用。節能環保型建筑材料和節能環保技術是節能環保型建筑實現的物質基礎和技術基礎，是節能環保型建筑實現的基本途徑，本文對此作簡要分析，僅供參考。

1 節能環保型建筑實現的物質基礎

節能環保綠色建筑材料的設計、制造和使用都以減少對環境的不利影響為目標，通過降低能源消耗、減少污染來實現，其能促進建筑的可持續性和綠色發展，是節能環保型建筑實現的物質基礎。常見的節能環保綠色建筑材料有：可再生資源、保溫隔熱材料、低揮發性有機化合物(VOC)涂料、高性能混凝土等。

1.1 可再生材料和資源

（1）可再生木材和竹材是常見的可再生建筑材料，這些材料廣泛用于建筑的結構、內飾、地板和外墻裝飾，具有良好的隔熱性能，能夠降低采暖和制冷對能源消耗，減少對有限資源的依賴。

（2）生態混凝土是另一種可再生建筑材料，通常使用廢棄建筑材料或廢棄的混凝土等加工制造而成，這些材料不僅減少了資源浪費，且其結構強度較高，而且還具有良好的隔熱性能，能夠改善建筑的絕熱效果，碳排放少，資源消耗少，對建筑與環境的影響小。

（3）在綠色建筑中，如太陽能和風能等可再生能源被廣泛應用，旨在減少對傳統能源的依賴，太陽能光伏系統可以安裝在建筑物的屋頂上，通過太陽輻射轉化為電能，提供電力供應；風能系統也可以用于建筑物的通風和電力生產，這些可再生能源系統能夠降低建筑的能源消耗和碳足跡。

1.2 保溫隔熱材料

（1）保溫隔熱材料常常用于外墻保溫系統，這些材料可以降低建筑的熱傳導，提高隔熱性能，減少室內與室外溫度的熱交換。常見的保溫隔熱材料包括聚苯板、巖棉、玻璃纖維等，它們被用于墻體的隔熱層，可有效減少采暖和制冷所需能源的消耗，降低碳排放[1]。

（2）保溫隔熱材料也廣泛用于屋頂和天花板，減少室內外溫差的影響，保持室內溫度的穩定性，提高室內舒適度，同時，還能降低采暖和制冷成本。

1.3 低揮發性有機化合物(VOC)涂料

低揮發性有機化合物(VOC)涂料廣泛用于室內裝修和涂裝工程中，包括墻壁、天花板、地板以及家具、門窗等表面的涂裝，這些涂料減少了揮發性有機化合物的釋放，降低了室內空氣中的有害氣體濃度，能夠創造更健康的室內環境，避免室內空氣因污染而影響人們的健康[2]。

1.4 高性能混凝土

（1）高性能混凝土通常具有更高的隔熱性能，其具有的低熱傳導率，能夠減少能源浪費，實現節能目標。這種隔熱性能使其在墻體、屋頂和地板等部的應用效果極為突出。

（2）高性能混凝土通常具有更高的抗壓強度和更強的抗風化性能，其建筑物的耐久性較普通混凝土更持久，可以降低建筑材料的更替和維護成本，減少資源浪費[3]。

（3）高性能混凝土制造時還可以采用更多的可替代材料，減少對水泥的使用，降低混凝土的碳足跡。其具有的長壽命和耐用性，還能夠降低整個建筑對環境造成的影響。

2 節能環保型建筑實現的技術基礎

建筑中常見的節能環保技術有：太陽能利用技術、建筑保溫隔熱技術、雨水收集與利用技術、綠色建筑景觀設計技術、建筑智能管理系統技術等。這些技術不僅能減少建筑物對環境的不利影響，降低能源消耗，還能改善室內環境質量并促進可持續發展，從而創造更環保高效、資源節約、健康舒適的建筑環境，是節能環保型建筑實現的技術基礎。

2.1 太陽能利用技術

（1）太陽能光伏系統是將太陽能轉化為電能的新型技術。在綠色建筑中，光伏電池板通常安裝在建筑物的屋頂或外墻上，吸收陽光并將其轉化為電能，產生的電能可以用于建筑物的照明、電力供應以及其他用途，不僅減少了建筑的電力消耗，還能夠減少對傳統能源的依賴，降低碳足跡。

（2）太陽能熱水系統利用太陽能來加熱水，如太陽能集熱器，用于捕捉太陽能并將其傳遞給水，加熱的水可以用于建筑的熱水供應、暖氣系統或者制冷系統。通過采用太陽熱水系統，建筑物可以減少對天然氣或電力的依賴，實現能源節約[4]。

（3）被動式太陽能設計是一種優化建筑結構和布局、最大程度利用太陽能的方法，包括合理的建筑朝向、窗戶和采光系統的設計，以及使用太陽能熱量，實現溫度調節，如南向窗戶可以利用冬季的太陽能來加熱室內，減少采暖需求，適當的遮陽裝置可以防止夏季過度的太陽輻射，降低冷卻成本。

2.2 建筑保溫隔熱技術

（1）外墻保溫是建筑保溫隔熱技術的主要應用方式，即在建筑物外墻上使用聚苯板、巖棉、玻璃纖維等保溫材料，以提高外墻的隔熱性能，有效減少熱量散失，降低采暖和制冷的能源消耗，減少室內與室外溫度的差異，使室內溫度被控制在合理狀態。

（2）建筑物的屋頂上使用保溫材料，減少熱量在屋頂部分的散失，屋頂保溫可以降低室內和室外溫度之間的溫差，減少采暖和制冷成本，同時延長屋頂的使用壽命[5]。

（3）保溫技術還包括窗戶和門窗的隔熱設計，采用雙層玻璃窗戶、低輻射玻璃、熱橋斷熱等技術，增強窗戶和門窗的隔熱性能，可有效降低門窗部分的熱傳導，減少室內與室外的熱量交換，減少采暖和制冷成本。

2.3 雨水收集與利用技術

（1）屋頂雨水收集技術通過設計特殊的屋頂結構，將雨水導向收集系統，屋頂通常覆蓋有雨水排水板或排水槽，可以將雨水有效地收集并儲存在水箱或地下儲水系統中。收集到的雨水可以用于沖洗馬桶、澆灌花園，甚至作為建筑的冷卻水。通過屋頂雨水收集，建筑可以減少自來水的使用，降低用水成本，減少排放到雨污水系統的水量[6]。

（2）通過鋪設透水鋪裝、綠地和雨水花園，將雨水滲透到地下，減少雨水徑流，降低洪水風險，并改善地下水質。地面雨水滲透還能夠降低城市熱島效應，提高城市生態環境。收集的雨水需要采取顆粒過濾、消毒和沉淀等工藝進行適當過濾和處理，以去除懸浮物和有害微生物，確保雨水安全用于沖洗、灌溉或其他用途。

2.4 綠色建筑景觀設計技術

（1）綠色建筑景觀設計，包括在建筑物的屋頂、庭院種植草坪、花卉、灌木和樹木，通過綠化，不僅美化了環境，而且能夠降低氣溫，改善空氣質量，減少城市熱島效應。同時，植被還可以提供陰涼和遮擋，減少室內制冷需求，降低能源消耗。

（2）綠色建筑景觀設計還包括雨水管理，如通過設計生態池塘、雨水花園和滲透溝渠等來收集和處理雨水，減少雨水徑流，改善地下水質和降低洪水風險。生態池塘和雨水花園還提供了生態棲息地，有益于野生動植物[7]。

（3）綠色建筑景觀設計還強調使用可持續材料，如可回收材料、低維護材料和氣候適應性設計，包括選擇抗腐蝕和耐久性強的材料，減少維護和更換成本，在設計過程中，還要充分考慮建筑和景觀在不同季節、氣象條件下的性能，提高建筑的適應性。

2.5 建筑智能管理系統技術

（1）智能建筑管理系統可以監測和控制建筑內部的能源使用，通過傳感器和自動控制系統來調整照明、暖通空調、供暖和冷卻系統，確保能源的有效使用。如當建筑內部無人時，系統可以自動關閉燈光和暖通空調，減少不必要的能源消耗。借助能源管理系統實時監測和優化，能夠降低建筑的用能成本，減少溫室氣體排放，提高能源利用效率。

（2）智能建筑管理系統還可以監測和維護室內空氣質量，檢測二氧化碳、甲醛、溫濕度等參數，并在需要時調整通風系統以提供清新的室內空氣，提高居住和工作環境的質量，減少室內空氣污染[8]。

（3）智能建筑管理系統還包括安全控制功能，可以監控火災、煙霧和緊急情況，自動觸發警報和安全措施，實時進行建筑內部設備和設施的遠程控制，如電梯、門禁、照明等，提高建筑的安全性和便利性。

3 案例分析

某公司決定建設一座節能環保型總部大樓，旨在降低能源消耗、減少環境影響、提高員工室內舒適度。為實現這一目標，該公司大量采用綠色建筑材料和節能環保技術，取得了明顯的效果。

（1）在該項目中采用了高效保溫材料，包括R-30級別的隔熱保溫材料用于外墻隔熱。通過公式U值=熱傳導系數（熱阻值/面積）計算可知，該大樓采用隔熱保溫材料后，其熱傳導系數（U 值）降低到0.18W/（m2·K），遠低于傳統建筑的1.0W/（m2·K）。

（2）在大樓屋頂安裝了太陽能光伏板，總面積為1000m2，這些光伏板的額定發電功率為200kW，每年預計發電量可達180000kW/h 時，減少碳排放，降低能源成本。

（3）通過采用智能照明系統，包括LED照明和自動傳感器，實現自動控制每個房間的照明，根據公式：節電量=（傳統照明功耗-LED 照明功耗）×使用小時數，根據白天、黑夜、房間占用情況，調整照明強度，降低了用電成本。

（4）采用雙層低輻射（Low-E）玻璃窗戶和熱橋設計，降低了傳熱系數（U 值=熱傳導系數（熱阻值/面積）），提高了窗戶的絕熱性能。

（5）在總部大樓頂部，安裝了雨水收集系統，可捕捉雨水用于灌溉和冷卻系統，減少自來水的使用，降低水費支出[9]。

通過采用以上技術和節能材料的使用，該公司總部大樓不僅能源消耗、碳排放和運營成本低，還實現可持續性的環保目標。

4 結束語

綜上所述，節能環保型建筑材料和節能環保技術是節能環保型建筑實現的物質基礎和技術基礎，是節能環保型建筑實現的基本途徑。案例工程在綠色建筑材料和節能環保技術的支持下，達到了節能環保型建筑的建設要求，不僅降低了能源消耗，減少了廢棄物產生，改善了室內空氣質量，減輕環境壓力，還為其他建筑工程提供了成功的解決方案。隨著技術的不斷進步與發展，未來的建筑將在更綠色的建筑材料和更節能的環保技術的支撐下，實現更高效、更節能、更環保的綠色可持續發展目標，為子孫后代創造更為美好的未來。