現代綠色建筑節能設計探析

劉敬誠

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，蘭州 730000）

1 引言

隨著經濟發展與科技進步， 人們的生活水平也隨之日益提高，對于建筑節能的要求也不斷嚴格。 為了更好地提升人們的居住品質，滿足更加舒適、經濟的居住需求，現代綠色建筑節能技術應運而生。 現代綠色建筑節能技術不僅可以充分降低建筑能耗，實現建筑物的健康可持續發展，還可以在一定程度上提高建設單位的經濟效益以及社會效益， 促進社會經濟發展[1]。 因此，相關行業施工人員需要切實做好節能技術的應用與推廣，響應國家節能減排的號召，促進我國建筑行業節能減排工作的健康發展。

2 工程概況

本文將以甘肅省蘭州市某區公共辦公樓施工為例， 對現代綠色建筑節能設計進行分析與研究。 蘭州市位于我國西北部，其氣候類型為大陸性氣候，年均氣溫10 ℃，大部分地區屬寒冷地區，高溫和嚴寒天數較少，年降水量為327 mm，主要集中在6～9 月。 該工程位于蘭州市某區，其周邊存在相鄰建筑物。本次施工主要以綜合辦公樓為研究主體，對其進行節能設計，該綜合辦公樓高27.85 m，建筑總面積為9 807.1 m2，暖通空調面積為7 498.2 m2。

3 綠色建筑節能設計

3.1 天然采光技術

天然采光技術是當前現代綠色建筑節能技術之一， 其主要任務為對建筑外部的自然光進行采集， 并通過專用的建筑結構，將所采集的自然光傳遞到建筑物內。 天然采光技術大體上可以分為3 個部分， 分別為采光系統、 導光系統及漫射系統。 其主要的系統構件包含防雨板、固定環、延長管以及采光罩等。 天然采光技術不需要電能， 以日光作為建筑內部的光源，設計原理為：采光罩會對日光進行采集，并將其導入天然采光系統，進行科學配置，之后將自然光傳輸至經過處理的導光管中，借助漫射設備將自然光傳輸至需要光源的地方，其運行機理如圖1 所示。 由于其無須用電，所以，節能環保性相對較高，它不只在本次建筑施工項目中進行應用，還在蘭州其他各地的建筑施工中得到大量應用[2]。

圖1 天然采光運行機理圖

可以通過以下3 個指標參數對天然采光技術在案例工程中的實際性能表現進行全方位的評價， 分別為天然采光系統的運行效率、替代人工照明的比重以及自然光得熱參數。 在案例工程中，其天然采光技術的導光管安置在建筑物的內墻上，主要作用是對建筑物窗口位置的光環境進行改善。

為全面分析天然采光技術在案例工程中的實際應用價值，施工人員在施工前期對其開展了施工試驗，施工人員設定導光管距離室內中心桌面的高度為0.75 m，桌面上高1 m，2 倍距離位置的桌面高度為0.75 m，4 倍距離位置的桌面高度為0.75 m，其施工試驗結果如表1 所示。

表1 天然采光照度試驗數據表lx

由表1 數據可知，12：00～13：00， 室內采光照度為最高數值。 同時在16：00 后，若是繼續使用天然采光，將無法滿足當前的工作照明需求，因此，在16：00 后，仍需要開啟人工照明來進行補光。

在對天然采光技術進行應用后， 需要對其人工照明的替代比重進行計算，以此獲取天然采光技術得到的節能數值。 若設定建筑物房間的平均日照時長為7 h， 排除每年的辦公休假、法定假日后，設定自然光可利用天數為238 d，排除雨雪天氣后，設定日光可利用天數為200 d，以建筑物中的階梯會議室為例，會議室共安裝6 列熒光燈具，每列燈具為7 組，每組燈具的功率為2×36 W， 安裝的導光管可以對14 組燈具所照明的區域進行光源替代，因此，其天然采光技術的能耗計算如下：

若該階梯會議室全天使用人工照明， 并將其照明時間設定為10 h，該階梯會議室的年耗能Wt計算如下：

由此便可以計算出天然采光技術在該工程案例中的人工照明替代比重P，其結果如下：

3.2 綠色節能墻體技術

綠色節能墻體技術已成為當前現代綠色建筑節能技術的中流砥柱，也是當前綠色建筑施工的必選技術。 當前較為常見的綠色節能墻體一般為EPS 外保溫墻體、GRC 復合墻體以及EC-200 外保溫墻體。 以EPS 現澆混凝土外保溫墻為例，其整體構造如圖2 所示。

圖2 膨脹聚苯板（EPS）外墻外保溫系統構造示意圖

在本次工程案例中， 所使用的節能墻體為雙層通風幕墻和太陽能加熱墻體兩種節能墻體。

第一，雙層通風幕墻可以有效提升建筑物墻體的隔熱性、保溫性以及隔音性。 幕墻主要由兩層結構構成，分別為內、外幕墻。 其中，內幕墻可以打開，由明框及隱框等構件組成，外幕墻是封閉狀態，由明框以及點支幕墻構成。 夏季時，開啟進風口的百葉后，冷空氣將從下方進風口進入，熱空氣將從上方的排風口排出， 自下而上的氣流會將外部的新鮮空氣源源不斷地輸送至室內，同時將室內多余的熱量排除，以此降低建筑物內空間的溫度，從而使得建筑物的暖通空調運行負擔降低。 冬季時，關閉熱通道的百葉，當外部自然光照射雙層幕墻時，其熱通道中的溫度將隨之上升，進而提高建筑物室內溫度，降低建筑物的采暖耗能。

第二， 太陽能加熱墻體技術由集熱及氣流輸送兩部分構成，其運行機理如圖3 所示。

圖3 太陽能加熱墻體技術運行機理圖

冬季白天時， 建筑物的外部空氣會通過墻體上的小孔進入墻體的空氣腔，并在流動過程中對外部太陽熱能進行吸收，在熱壓作用下，進入建筑的通風系統，并經由預設管道將其傳輸到建筑的各個房間中。 冬季夜晚時，室外吸收了熱量的空氣將被風扇重新帶回室內，從而在保證建筑風量的同時，提高夜晚室內溫度。 夏季時，建筑物內部的風扇停止運作，熱空氣無法借助風扇的推動作用進入室內，從而降低了室內的溫度，進而有效降低夏季暖通空調的運行能耗。

3.3 節能屋面技術

第一，倒置保溫屋面由結構層、防水層以及保溫層等結構層組成。 案例建筑屋頂的防水層上方設置了保溫層，同時在保溫層之上澆筑混凝土，以此對保溫層進行保護。 或使用聚苯乙烯制作水泥砂漿，并將其作為保溫層，雖然制作成本較低，但是使用年限比較短，在使用過程中，需要謹慎考量。

第二，種植屋面。 可將鋸末或覆土等材料平鋪在屋面的防水層上方，并在其上方種植植物，以此提升其保溫作用。 這種屋面充分利用了植物的光合作用，將熱能轉化成為生物能，同時借助植物的蒸騰作用加快熱能散射。

第三，蓄水屋面。將建筑物屋面更換成剛性防水屋面，并在上方進行蓄水，形成蓄水屋面，當屋面蓄水蒸發時，會吸收大量的熱量，以此降低建筑物所吸收的熱能，在對蓄水屋面進行設計時，務必要按“一壁三孔”科學合理地進行設置[3]。

4 結語

綜上所述， 現代綠色建筑節能技術在當前的工程建設中已經得到了充分的應用與推廣，可以降低建筑施工能耗，減少建設成本，降低施工污染程度，最大限度地將建設工程的經濟效益與社會效益有機結合， 促進我國綠色建筑事業的長足發展與進步。 因此，當前的建筑行業技術人員需要在日常的工作中切實應用好綠色建筑節能技術，利用采光技術、圍護技術等多種綠色節能技術對當前的建筑設計進行優化，同時，行之有效地做好技術推廣，深入貫徹落實科學發展觀，促進我國綠色建筑健康發展，早日實現節能減排的宏偉目標。