绿色建筑设计理念与节能技术应用

◇北华大学 吴卓洋

建筑设计在建筑工程建设中占据十分重要的地位，通过科学的建筑设计可以科学调配建筑资源及结构，推动资源使用率的提升。当前物质生活水平的提升促使人们尤为重视绿色理念，为良好生态环境的创设贡献力量。如果在建设设计环节引用绿色理念，凭借多样化节能技术尽可能降低能源的不必要消耗。对此，本文将简要分析绿色建筑设计理念以及节能技术的具体应用。

从建筑工程的实际建设情况来看，环境污染、资源浪费等问题时有发生，这和绿色持续的发展理念相背离。而绿色建筑设计理念便是在该背景下诞生的，在设计建筑工程环节，技术人员与设计人员把绿色理念有机融合到设计工作中，灵活选择与高效运用节能技术，能在确保建筑工程质量的同时提高居住体验。

1 绿色建筑基本内涵

究其本质上属于一类节能型建筑，主要是指在建筑整个寿命周期中，将资源高效利用，依托节水、节能和节电等相关环节的科学设计与有效实施，在节省资源的同时保护自然环境。针对“绿色建筑”而言，其中的“绿色”并非传统理念下的屋面种植、立体绿化而是建筑设计理念，充分运用自然资源，让社会环境和自然环境相统一并实现两者的动态平衡，由此可见，绿色建筑具备生态性、节能性、持续发展的优势。

2 绿色建筑设计特征

在建筑行业的发展进程中，绿色建筑应将附近环境和建筑有效衔接。无论是设计绿色建筑还是具体施工环节，均会高度重视自然因素，掌握其针对建筑带来的影响，且基于现状运用针对性的技术措施，避免建筑施工影响到周围环境，有利于严格控制建筑物的资源、能源消耗，达到真正意义上的节能减排目标。主要设计特征如下所示。

第一，以人为本。在进行绿色建筑设计时，需要积极渗透以人为本的基本原则，实现人和自然环境之间的和谐相处，一方面提高绿色建筑设计的实效性，另一方面也能为顺利进行绿色建筑施工提供依据。

第二，安全舒适。出于更为合理地设计绿色建筑，在具体组织各项工作时，需做好建筑选址工作并且远离污染源头，选择使用合适的绿色材料，符合国家的有关标准为使用者的生命安全予以保障。

和以往的建筑工程设计对比，绿色建筑设计拥有诸多优势。首先，在建筑施工过程中可以降低材料消耗，通过这一手段能够大幅度提升资源利用率，避免污染自然环境。其次，依托绿色建筑设计，能为人们提供一个舒适安全的生活空间，实现生态功能和建筑功能之间的高效衔接，加大保护人文与地域环境的力度。比如运用地区特色独具的材料，将其和建筑设计高度衔接，遵循就地取材的原则在一定程度上减少材料运输费用支出，不仅为生态环境提供保障还能彰显优美的地域风格，最大限度满足人们的居住与生活习惯。

3 绿色建筑设计原则

3.1 关键在于节能

其实绿色建筑是在建筑整个使用期，尽可能避免不必要的能源消耗，在提升资源使用率的同时满足居住需求。因此，绿色建筑便要基于节能层面进行。可不管哪种建设行为，均难以避免对环境的影响及资源能源消耗，若是建筑规模无法满足具体需求便会严重浪费空间、土地等。该设计理念不仅要落实在建设过程中还应体现在使用周期内。全周期控制对于任何项目而言，均应融入到建筑设计及投入使用的整个过程。

3.2 充满尊重自然

在建筑规划、选址和建造环节，要尽可能降低环境负荷，避免过度利用不可再生能源，旨在缓解一定的环境压力。虽然在建设中会带来不同程度的环境压力，但是该压力能以多种方式加以缓解，常见的有提升建设效率、资源循环利用等。除此之外，还可以使用自然水、节水型设备等，或者是将朝向设计、间距设计同附近建筑物有机协调，以上均需要考虑建筑所在地的自然条件，将本地区的自然资源充分使用，尽可能保护自然环境并和附近环境相融合。例如建筑选址，其会对整体建筑群的规划造成影响，至于建筑设计和节能材料的运用，属于能否实现节能绿色目标的重中之重。

3.3 需要科技支持

建筑设计针对建筑工程的重要性有目共睹，因此建筑设计人员应该坚持并贯彻绿色设计理念，得到科学技术的大力支持朝着精细化方向积极发展。应清楚认识到，绿色建筑并非简单达成节电、节水等一系列节能目标，应是依据现实情况开展个性设计。基于此，绿色建筑无论是进行整体规划或是单体设计，所有环节均要兼顾经济条件、地域条件和阶段性条件等，选取最佳的设计方案。有关精细化思想，其是实现精细化设计的重要基础，这是由粗放至精细的一个过程。另外，全寿命成本也是建设过程中的一个常见问题。但是发展商与使用者的投入特点存在较大差异，分别是一次投入与持续投入。因此精细化设计要重视以下几方面：①定性分析个性化；②定量验证科学化；③设计观念合理化。

4 节能技术在绿色建设中的应用

4.1 应用于外围护结构

（1）外墙外保温。该系统如同为建筑添加一套保暖外衣。进入夏季能降低阳光直射房间的面积，尽可能降低房屋内部与外部的热量传递。至于冬季应重视室内保暖工作，缓解热量从室内不断流失，可以采取呼吸式幕墙、粘贴XPS板等节能技术。这样围护结构能大幅度降低传热系数还会提高其热阻值。例如将干挂石材运用在外墙装饰环节，建议选择质地坚硬的菊花黄石材（如图1所示）。材料的外立面能够提高建筑高的端性，增加在混凝土与石材之间的流动空气量，受到阳光直射之后能将热传导减弱，进而逐渐降低内部温度。

（2）外遮阳。现阶段大部分普通住宅会选择内遮阳，也就是通过窗帘阻隔直射的阳光，可仅使用窗帘遮挡阳光无法将热量隔离在室外，实际上多数热量会传递至室内，尤其是夏季会将室内温度提高，这样制冷系统会加大负荷。因此直射的阳光会引发一定的光热影响，特别是阳光充足的夏季，室内温度会快速提高。因此，窗户外侧可以安装外遮阳卷帘（如图2所示），据相关研究表明能够阻挡超过80%的辐射热量，从而降低冷负荷。由于其会对外立面效果造成影响，因此在设计卷帘之前，应全面分析住宅的窗户、户型情况，例如超过200m2的大户型，将卷帘安装在客厅的南边窗户，不仅能减少成本支出并在夏天还能够降低能源损耗。

图2 外遮阳卷帘

（3）外窗。建筑最大的能耗影响因素便是外窗的保温隔热水平，而其关键在于窗框及玻璃使用的材料，据当地市场调查研究，现阶段应用比较多常见的是中空Low-E玻璃与断桥铝合金框相结合，这样能够限制热量传递。这种铝合金存在两层，至于中间则是利用高强尼龙构建为整体，拥有较强的水密性与气密性效果，加之断热性能优良能够防止渗透进空气，相比一般的铝合金材料，无论是不管夏季绝热还是冬日保暖均很理想。除此之外，铝合金自身的优势例如易于加工、方便成型等优势仍旧存在，可以满足实际使用需求。

4.2 应用于新能源系统

（1）光伏发电光。光伏发电能够对负载用电优先提供，在光伏发电难以符合负载用电要求时，电网便能够自动补充。太阳能发电需要较大的太阳能板面积，其他项目均在屋顶上安装太阳能板，可如果是坡屋顶形式，则会提高安装太阳能板的成本与安装，因此高层建筑不建议使用。但是出于达到绿色节能的目标，则应该减少其适用范围，比如庭院灯或者是路灯等均可以采用这一技术，光伏板在白天吸收并且存储能量，进入夜晚可以照明。这一系统拥有安全可靠、容易安装与较高发光效率等优势。

（2）自然光线。在建筑工程中太阳能有很多种使用方式，例如光伏发电、太阳能热水器等。针对采光系统而言，其作为清洁高效的一项节能技术拥有十分广泛的应用空间。该系统利用室外安装的采光装置进行自然光的收集与捕获，然后将阳光送入管内进行传输，而漫射器能够把光线在室内均匀照射，这一系统在白天能够降低照明能耗超过80%、制冷能耗超过10%。现阶段，导光管反射超过99%，而且管弯分别是30°、60°、90°，使用年限超过25年。但需要注意的是，导光管不应有过多的拐角，这是由于拐角会造成严重的光源损耗，另外长度也不应该过长。该系统能够在建筑各个场所内由于，我国主要将其运用到场馆、厂房、办公等日间有光照要求与采光条件不好的场所，经常运用在顶层与单层建筑中。

4.3 应用于水资源利用系统

（1）回收利用大气降水。以我国北方地区为例，雨水资源相对不足，所以应结合该地的气候与地理情况，同时兼顾经济性与技术性要求，因此建议采取渗透、收集和利用大气降水的策略。在建筑物的室内选择节水型的水龙头与马桶；在场地内部修建大范围绿地，和场地景观设计相结合将收集的雨水送入水池、绿地或者是就地渗透。道路雨水和屋面雨水均会通过管道进入到市政管网。出于提高水资源的渗透效果，可以选择渗水材料；如果要减小地表径流可以绿化面积适当加大。如果条件允许在景观绿地下方修建蓄水池，旨在用于储存大气降水，这部分资源能够用于浇花或者是园林补水。与此同时，景观灌溉通过微喷灌等技术避免过度消耗水资源。

（2）中水处理。市政中水优先当作取替常规水资源的重要水源。通过该系统能够进行室内冲厕、浇洒道路和景观补水，避免过量消耗传统水源。最明显的一个优势便是循环用水，主要通过膜生物技术进行水资源综合处理，通过消毒、生物反应器等处理环节，能够用来冲厕或是绿地浇水等。但是在具体处理中会涉及两个水池，需要将其在地下埋藏不然很容易影响到小区环境。另外，不仅要将两个水池埋式建设，还应该注重选择的材料，例如不会产生较大运行噪声的设施设备，能耗相对较少的设备等。在整体小区规划阶段，应将建设中水设施的位置与方式充分考虑，在降低管网安装成本的同时，保障小区能和中水结构充分结合。

4.4 应用于全置换新风系统

该系统能够确保室内全天拥有新鲜空气。新鲜空气经过处理后能够以0.2-0.3m/s速度送进室内，溢满在每个房间角落，而且新风能够连续进行下送上回，这样便是置换运用。系统不仅湿度相对稳定、运行成本较低，并且机组本就具备加湿除湿、全热回收的功能，一方面热回收率超过60%，另一方面降低空调负荷30%，可体现出十分明显的节能效果。如果进行地面送风，相比空气二氧化碳的质量更重，所以地面附近的含氧程度偏低，基于节能角度分析，在地面安装这一系统能获得更理想的通风效果。因此出风口位置的风速较缓，很难扰动室内空气防止发生涡流与紊流，同时在水平方面室内温度相对均匀，但是在竖直方向会出现温度分层，而且高度越大会体现出更明显的变化。向上方流动的热空气，一方面能将多余热量带走，另一方面通过卫生间、厨房将污浊空气排出，至于新风系统可通过地面送入新鲜空气，为使用者的活动范围提供优质空气。

4.5 应用于恒温体系

突破以往采取的供冷供热方式，在楼板中预埋冷热辐射管，在吊顶与顶棚下铺设毛细管网，管内在夏季送入18～21℃冷水，而在冬天送入28～31℃热水，调节室内温度在20～26℃范围内，将热量以辐射的形式在每个室内角落散播。这一辐射系统，不仅居住舒适性会提高而且空调系统会降低能耗。对于该系统中的调控系统，依据室内温度进行空调功率的调节，同时系统通过将高温冷水、低温热水作为冷热源，也和节约原则相符，和传统的空调效率相比能够提升30%。

现阶段，该辐射系统的主要形式如下：毛细管网选择4.3×0.8mm的PPR塑料毛细管构建网栅，一般间隔在10～30mm左右，主要功能时分配、搜集、以及液体输送，流动速度是0.05～0.2m/s，类似于人类毛细管当中的血液流速。管网在冬季使用低温热水，向室内柔性进行热量辐射。管网在夏季输入高温冷水，向室内柔性进行冷量辐射。因为其外表及换热面积相对较大，相比传统方式拥有更快的传热速度比，所以传热效率优良。针对楼板冷热系统而言，在楼板内预埋PB管预埋，冬天使用28℃循环水进行室内供暖，而夏季制冷使用20℃循环水。一方面设备承担负荷很小，另一方面室内温度十分均匀。一个系统能用在两季可以节约设施设备的投资。关于，在地板下方铺设采暖环路管道或者是铺设发热电缆用来加热地板，通过辐射的形式均匀散发，在室内人们能够感受气温与热照的双重作用。

通过上述节能技术的应用分析，其实可以通过优化组合的方式到达理想的节能效果。若是采取单项节能技术不仅实际效果不明显，而且难以达到预期目标，同样的单项节能仅会保障在部分生活方面提供舒适与方便，在经济层面上没有达到节约节能目标。因此，在绿色建筑设计理念下，如果提高建筑自身的节能价值，则有必要综合设计节能系统。

5 结束语

保护自然生态环境的迫切性与重要性毋庸置疑。在建筑设计中引入绿色理念，不仅能科学开发土地还能高效使用资源，在达到低能减排目标的基础上，促进资源使用率的提高，从而为人们提供一个环保、安全的生产生活环境。总之，绿色建筑设计理念以及运用相关节能技术，可以促进建筑行业的持续性发展，在国际市场上增强综合竞争实力。