浅谈绿色节能建筑设计

田炜 葛艳春

【摘要】：本文从环保节能与建筑设计的关系入手，了解了环保节能建筑设计的原则，进而从主动式节能技术和被动式节能技术两方面介绍了建筑设计中的节能技术。

关键词：绿色节能；建筑设计；环保；主动；被动

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、环保节能与建筑设计的关系

在建筑设计中体现出的环境保护、生态平衡、能源节省等是相互影响和相互联系的。人类可以根据自己的需要建造舒适的居住环境，但是在享受舒服的同时必须要依赖照明、通风、空调等耗能较高的设施，这种发展的方式带来极大的环境破坏与能源危机，对人类未来的发展会产生不利的影响。随着城市化进程的加快，人民的生活水平不断提高，建筑耗能在能源消费总量中的比例急剧上升。大量新建与改建的建筑不仅消耗了大量的能源，带来严重的环境恶化，也在建设过程中存在普遍的水源污染、土地利用率低等问题，建筑工地上不注重开发建设与自然保护相结合，造成建筑系统内和建筑系统外的物质良性循环与能量的良性转换受到严重破坏。因此在建筑设计中从开发到结束必须至始至终的体现出环保节能，这是实现可持续发展的必要道路。

二、环保节能建筑设计的原则

随着能源短缺带来的压力和环保节能意识的增强，“绿色建筑”、“生态建筑”、“可持续发展的设计”成为当今建筑行业最热门的话题，环保节能的建筑应该充分体现出利用阳光、雨水等可再生能源最大限度的节约用电、节约用水。

第一，资源利用率要达到最高标准。在建筑设计过程中要充分考虑到能源、土地、水等各种建筑材料等，尽可能实现高效率地利用，尽可能的节约能源。

第二，对环境的负面影响要达到最小化，这包括在建设过程中防止开发对土壤、空气和水的污染、尽量使用支持地区经济发展的本地建材，减少因运输对环境的影响、在建筑选材中，充分考虑建材的循环使用、尽量利用既有建筑，提高建筑的使用率。

第三，对生态环境破坏最小化，再大搞工程建设的时候固然要“以人为本”，但是要考虑到其他物种的生存，不能只是满足“人”的物质与精神需求，还要与生态环境保持应有的平衡关系，实现可持续发展。

三、建筑设计中的被动式节能技术

(1)节能规划。生态小区的规划设计一般要考虑朝向、主导风向、选址以及间距等多方面因素。节能规划设计就是对气候、大气环流以及太阳辐射等决定因素进行分析， 合理布局建筑，从而形成良好的微气候环境。

(2) 建筑平面， 体型的设计。建筑平面设计力求简法和平整，最大限度避免不必要的凹凸面的出现。建筑平面设计与建筑体型有一定的关系。建筑体型系数是指建筑的外表面积与建筑体积的比值。条式建筑物的体形系数不应超过0.35， 点式建筑物的体形系数不应超过0.4。体型系数对建筑能耗的影响很明显。体型系数由0.4减少到0.3， 外围护结构的传热损失可以减少25%。体型系数大的建筑由于体量的凹凸变化， 从外观上可能更能满足人们对建筑审美的要求。但是这并不意味着体型系数越大建筑就越美观。建筑设计首先应该从建筑功能和节约能源的角度出发，而不应该片面追求建筑的形式美。

(3) 控制窗墙比。近年来，有的建筑师为了突出立面造型，满足使住宅更加通透明亮的需要，居住建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势，此种做法会使建筑能耗增加，降低室温。尽管窗户相对于外墙而言面积不大，但是单位面积的耗能量却比墙体大的多。所以建筑节能必须控制窗墙比。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25%；东、西向30%；南向35%。但是，当窗墙面积比超过规定值时，首先应该考虑减小窗户的传热系数，比如采用单框双玻璃或中空玻璃窗，并加强夏季活动遮阳；其次可考虑减小外墙的传热系数。

四、建筑设计中的主动式节能技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高， 人们对生活环境的要求越来越高，单纯的靠自然条件的调节已不能满足人们对室内环境的要求，而更多的依靠暖通空调设备来调节室内的微环境。传统的暖通空调技术虽然能满足人们的要求，但却大量浪费了原本就紧缺的能源， 因此，新的节能技术和新的节能设备的应用是暖通发展的一个方向。

（1）空调节能设计。

①空调设计的节能在大空间建筑中体现的较为充分。此类建筑有体积大、维护结构传热量大、空调负荷较大等特点。因此，合理的气流组织设计，使得空间内空气的分布既要满足了人体舒适性要求，又保证了空调系统的节能。例如从建筑节能的角度出发，体育场馆类大空间建筑的气流组织形式总体上有从顶棚上送风→喷口侧送风→座椅下送风的趋势，并由单一形式向多种形式过渡（多种形式相互配合、相互补充），由单一分区向多分区过渡。为实现大空间建筑的节能，在工程设计中除应选择高效节能的设备外，设备的合理配置也非常重要。大空间屋顶高达十几米，而人员活动的范围均在2m以下，在此类设计中如果合理调整送风区域、采用低位送风空调或者层流空调将会收到明显的节能效果。然而考虑到人体的舒适性以及施工的可行性，在实际的工程中多采用低温地板辐射的供暖模式。

②在建筑设计中，应该通过合理的建筑布局以及内部功能的空间组织，充分利用热压和风压的原理优先采用自然通风。自然通风可以在不消耗常规能源的前提下调节室内环境，达到人体的舒适要求。自然通风有利于减少建筑能耗，降低环境污染。但是在一些大空间或者进深较大的建筑中，要做到完全的自然通风几乎是不可能的。因此建筑空间的加大必然会增加通风管道的长度，同时管道的沿程阻力也比较大，势必额外增加投资，而且效果也不甚理想。在这种情况下，常常采用机械辅助式的自然通风。系统通过一套空气循环管道，采用一些节省能源的处理手法，比如利用深层土壤冬暖夏凉的特点。在冬季，利用深层土壤的热稳定性对空气进行初步预热，以及对排出室内空气热量的再回收和利用等；在夏季，通过与土壤的热交换对空气进行降温。同时，系统并辅助一定的机械装置把控制在一定风速内的空气送到室内达到通风的目的。

（2）新能源和可再生资源的利用

新能源是指除了常规能源之外的生物质能，太阳能，风能，地热能以及海洋能等一次能源。自从二十世纪八十年代以来，暖通空调技术得到了很大的发展。比如空气热源式热泵技术，水源式热泵技术，太阳能热水系统，太阳能空调系统，以及很多的新能源产品在建筑中的应用。在新能源中，太阳能以其独特的优势在建筑领域得到了广泛的应用。随之而来的太阳能系统与建筑设计相结合的问题越来越得到了重视。

因此，新能源系统在建筑中应用应该遵循以下几项原则：

①对已建建筑和旧建筑进行更新和改造时，采取统一协调原则。

对已建成建筑和旧建筑进行更新和改造时，不仅仅要考虑建筑立面的改造，更重要的是考虑节能设备和技术的应用（因为旧建筑的建筑能耗更大），同时也需要与建筑设计及规划人员进行协调，沟通，从建筑的结构和整体环境出发，进行统一的设计、安装。

②对于新建的建筑，应该采取一体化设计原则。

在建筑设计的初期阶段，与结构和设备人员进行协调，对新设备，新技术等涉及到的因素当成建筑设计的一部分，综合考虑，统一设计。避免在建筑物建成之后再按照传统的方式进行设备的安装。

③节能新技术与建筑结构技术相结合

新技术的产生对传统建筑结构形式产生了挑战。以太阳能系统在建筑中的应用为例。在美国，太阳能建筑称为建筑物一体化设计。太阳能系统与建筑物及建筑构件真正的结合起来，使之成为建筑与建筑构件的一部分。将太阳能系统作为建筑构件元素来考虑。比如：与墙体，阳台，屋面瓦，窗户等建筑构件有机地结合在一起进行整合设计。因此，太阳能产品与建筑构件一体化设计是太阳能建筑的主要发展目标。

结束语

一个成功的节能建筑设计需要全方位，多层次加以考虑。但是，随着人们思想观念的提高，建筑业的不断发展（尤其是绿色建筑，生态建筑的兴起）为建筑节能的进步和发展提供了一个新的课题，同时建筑节能技术的不断发展也推动了建筑设计的进步。

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