时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要: 随着我国市场经济发展的不断深入,社会综合实力不断增强,绿色建筑越来越显示出其在城市建设中的重要性。本文介绍了目前常用的绿色节能建筑设计方法, 结合实例分析了绿色节能的应用。
关键词:绿色建筑;建筑节能;围护结构;
一、绿色建筑节能设计理念
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源(节能、节水、节地、节材)，保护环境和减少污染，为人们提供健康适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。
绿色建筑设计理论, 其基本思想是把工程设计过程分解成一系列的设计微循环过程, 并在每个环节中, 根据已知的信息内容可以同时进行从概念设计到初步设计再到施工图详细设计中的一些或全部的活动环节。将设计对象分解成子对象, 使得设计人员可以同时工作于设计对象的不同方面, 从而缩短了整个设计周期,在保证工程设计的合理性和成功方面起着重大作用。同时我们还要遵循可持续的生态建筑的设计细则:在设计阶段的每一步骤都最大可能地考虑到有关后续环节的约束,以便尽可能早地发现设计中存在的问题,进而通过产品设计对象和设计进程的精心分解, 达到有效的协同实施开发同期中诸多子活动、子任务的目的,其实质就是把传统的\"设计--评价--再设计\"大循环转变为多次的\"设计--评价--再设计\"小循环, 则设计过程可分为分析、综合、评价三个过程组成。
分析的作用是根据建筑的功能要求及主要特征, 把问题分解到可以解决的程度, 即把客观世界简化为模型,在很大程度上需要依据人们所研究的对象、内容、目的或地域时空范围等因素而确定; 综合的作用是整合了生态环境、社会经济、历史文化、生活方式、建筑法则、适宜技术等多种构成因子相互制约、协调统一的把多元素组合成一个能工作的整体, 在其决策管理和设计营建中,着眼于整体、全局,着眼于大的生态环境及扩展到区域时空,以更好的提供多个备选方案;评价的作用是用来检验设计方案是否能够实现既定目标。
二、绿色节能建筑设计要点
2.1绿色规划设计
在以往的规划设计中，设计人考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题，而很少从节能的角度来指导设计，节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视，从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以，提倡建筑节能首先应该重视规划节能。规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系，以节能作为指导规划设计的主要原则，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。其中，规划节能对于居住建筑尤为重要。
影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动(即风流)。因此，通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此，建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先，建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向(我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜)，利于自然通风，提高居住的舒适度。同时，南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多，可以节省夏季空调的用量;而在冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。第二，居住建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提高，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效降低建筑物的温度，从而降低建筑能耗。这需要规划师在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点，优化节能设计。第三，居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果，以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下几点：①居住区规划应确保\"风道\"的畅通，建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置，使空气流通。②按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向，排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则，确保居住区内建筑对自然风的共享性，同时也使北面高大的建筑成为人工的风障，这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭，较好地适应气候的变化。③减少采用封闭式建筑组合，平面组合成\"U\"型的居住建筑组团，开口应尽可能朝向夏季主导风向，保证\"U\"型内部建筑的空气流通。④在规划阶段充分利用计算机进行三维模型的日照模拟运算，在满足采光、日照、防火等要求下，利用建筑物的自遮挡和建筑群间的相互遮挡，减少太阳辐射对居住建筑的影响。
2.2绿色建筑中的雨水收集和中水回用
在世界上，城市雨水利用已经有很多成熟的应用基础研究和技术措施，并已得到大面积示范推广,城市雨水污染指标浓度比较低，水质基本良好，是城市低水质用水的重要资源。雨水的收集主要包括屋面雨水、绿地雨水、广场雨水以及一些路面雨水等。比如新加坡水资源十分短缺，人均水资源占世界倒数第二，该国40%的水主要通过收集雨水解决，每栋楼顶都有用于收集雨水的蓄水池，收集的雨水经过专门的管道输送到水库储存，供城市利用。
面对日益严峻的水资源短缺问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源。然而中水回用经常被作为首选方案，它们在一定程度上都能缓解水资源供需矛盾，很重要的原因在于中水水源就近可得，水量稳定，不会发生与邻相争，不受气候的影响。中水在经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。在绿色建筑中, 中水主要回用于环境景观用水、冲厕、道路清扫、消防、绿化用水、车辆冲洗、建筑施水泵的形式选择和组合可以节地。建筑中水和雨水资源化技术的成功应用将极大地缓解中国严峻的水资源短期形式，对实现水的可持续利用和环境保护都具有重要的意义。#p#分页标题#e#
2.3窗墙节能设计
外门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,其能耗约占建筑总能耗的 2/3,其中传热损失为 1/3,冷风渗透为 1/3。所以在保证日照、采光、通风、景观要求的条件下,尽量减少外门窗洞口的面积;提高窗户本身的保温性能,减少窗户本身的能量损失。
1)房间窗户面积的确定应视建筑物所处的地理经纬、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况来确定,在满足上述条件下,应尽量减少门窗洞口面积。JGJ 26 民用建筑节能设计标准对不同朝向的窗墙面积做了严格的规定,规定指出\"北向、东向和西向、南向的窗墙面积比不应该超过20%,30%,35%\"。
2)提高外门窗的气密性,如设置泡沫塑料条,使用新型的密封性能良好的门窗材料,在门窗框与墙间的缝隙密封可用弹性松软轻型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等;框与扇之间密闭可用橡胶、 塑料或泡沫密闭条及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密闭可用密闭条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间可用各种弹性压条等。这些对提高外窗本身的保温性能是有利的。
3)窗扇的保温节能还可以通过增加窗扇层数和增加玻璃层数以及采用特种玻璃来实现,如采用中空玻璃、吸热玻璃、反射玻璃等, 塑料窗采用单层窗扇双层玻璃,钢窗采用双层窗扇双层玻璃等。
4)缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇减少小窗扇, 扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定扇的面积,对建筑节能有利。
2.4采用各种高效保温的节能
在建筑物外围结构中,墙体所占的面积最大,冬季通过外墙散失的热能约为总耗热量的 22%,屋顶散热量约为9%。因此搞好外墙和屋顶的保温设计十分重要。采用各种新型保温材料形成多样化的高效节能经济的新型围护体系,可以减少散热量,提高保温性能,实现节能要求。从墙体节能来看,有复合外墙和单一外墙材料两大类, 复合外墙又包括内保温复合外墙、 保温材料夹芯复合外墙和保温复合外墙三类。单一材料外墙包括加气混凝土外墙、空心砖外墙、空心砌体外墙等。
从屋面节能来看,有高效保温材料保温屋面和结构与保温合一的复合节能屋面板两大类。实现节能的根本出路在于发展高效保温的外保温复合外墙围护结构。设置\"温度阻尼区\",所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样阻止外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热损失。
例如:在住宅中,将北阳台的外墙、外窗全部用封闭阳台封闭起来;外门设防风门斗, 防止冷风倒灌;屋顶采用坡屋顶,设置阁楼,住宅中的楼梯间设成封闭式,对屋顶上人孔采用封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
2.5加强冷桥部位的构件保温设计
在外墙围护构件中, 经常设有导热系数较大的嵌入构件,如外墙中的钢筋混凝土梁、柱、过梁、圈梁、阳台板、挑檐板等。这些部位的保温性能比主体部分都差,热量容易从这些部位传出去,散热大,其内表面的温度也低, 容易形成凝结水,这些部位通常叫围护结构的\"冷桥\",特别是在节能型建筑中,采用新型节能围护体系, 整体的大面积加强了保温, 其冷桥节点失热比传统非节能建筑要大得多。
所以是否处理好冷桥节点部位的保温构造设计是新型围护体系节能技术的成败关键,应引起足够的重视。在设计中, 对每一个冷桥节点均应逐个分析该节点所在部位室外结构方案、构造方案及节点所在的不同的围护体系,选择最佳综合技术,以保证整体建筑物节能效果良好。如钢筋混凝土过梁常做成L型, 使外露部分面积减少,或把过梁全部包起来,切断冷桥;窗台板常做成砖砌挑窗台板等。
寒冷地区的外墙若采用导热系数小的新型保温材料, 砌筑的砂浆用普通砂浆砌筑时, 灰缝处因热阻不足也容易形成冷桥, 此时应该改善砌筑砂浆的保温性能,使用导热系数小的保温砂浆,如水玻璃矿渣砂浆(水玻璃+砂+磨细矿渣)等代替普通砂浆,减少灰缝厚度,提高砌筑精度。
三、典型某绿色建筑案例
广州汇景新城在建筑围合结构中,墙体、屋面、地面和门窗是建筑能耗的四大部位,而门窗则排列在首位。规划设计尽量采用简单方正的建筑体型,力图使围护结构的总面积在合理范围内达到最小,从而降低墙体的能耗。规划设计中结合景观朝向,合理选择建筑不同朝向的窗墙比, 西向开窗面积尽可能减少,从而降低东西向的能耗。在各方向设置了出挑阳台,屋面设计了飘板和花棚, 有很好的遮阳效果。西立面的阳台适当设置了格棚遮阳装置, 并在西墙上每层窗台下设计了花池等垂直墙面绿化,从而减少了建筑东西墙对能耗的影响, 确保建筑全年的能耗最少。屋面设计采用外保温构造: 保温层以轻质高效的陶粒砼珍珠岩保温板作为保温隔热材料。汇景工程注重住宅的立体绿化,上人建筑屋面均设计了屋顶花园,既降低了室内能耗,又消除了屋面的热辐射。
四、结语
建筑节能是一个复杂的系统工程，涉及方方面面的问题。以上所提及的四方面问题只是其中的一部分，它们往往不被重视甚至被忽视，这会造成许多的设计漏洞，使建筑物能耗增加。利用既有的建筑技术和形体手段是常规建筑实现绿色建筑的重要途径，建筑师运用常规的设计、技术手段，将绿色理念落实到各个方面，从而使建筑获得了一种综合的生态效应。每个房子多一点绿色，我们的城市、地球才会变得更绿。#p#分页标题#e#
参考文献：
[1]李雪平.太阳能利用与建筑的一体化设计[J] . 山西建筑, 2006, 32(1)
[2] 李德英.建筑技能技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
