生态建筑节能设计

邱　琳

摘 要：随着全球能源问题的日益严峻和“可持续发展”理念的推广，生态建筑节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。怎样既保证生态平衡又可获得必需的物资和能源；既要扩充生存空间，又要保证必要的生态环境，这是需要我们建筑工作者积极探讨的问题。

关键词：生态建筑；节能设计

1 生态建筑的概念：

所谓生态建筑，是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等，合理安排并组织建筑与其他相关因素之间的关系，使建筑和环境之间成为一个有机的结合体，同时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住生活的环境舒适，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。生态建筑的基本原则就是运用生态学原理和方法，有节制地利用和改造自然。寻求最适合人类生存和发展的可持续支撑环境；把建筑环境作为一个有机的，具有结构和功能的整体系统来维护。

保罗·索莱里在其生态建筑学中指出：任何建筑或都市设计如果强加破坏自然结构都是不明智的，号召将富勒的“More with less”原则应用到建筑中去，对有限的物资资源进行最充分、最适宜的设计和利用；反对使用高耗能，提倡在建筑中充分利用可再生资源。

2 生态建筑设计原则

生态建筑历经数十年的实践，逐渐形成了一些重要的设计 思想 、原则 、方法。从本质上讲，生态建筑设计是一种由生态伦理观、生态美学观共同驾驭的城市建筑发展观。在实践中的生态城市设计和建筑设计应当遵循以下原则：

2.1 注意与自然环境的结合和协作，使人的行为与自然环境的发展取得同等地位，这是生态设计的最基本内涵。它首先要求建筑师调整自己的心态，正确地认识到建筑作品不仅仅是环境中的一分子，以一种谦逊的姿态处理与环境的关系，给予自然环境以更多的关心。

2.2 要把空气、阳光、绿色引进每套住宅内。未来的住宅设计，将会创造一切硬件条件，让人们尽享大自然的赐予。不仅套型设计着重调整各种功能与空间的关系，尺度和色彩也将更符合人的情感需求，而且将通过设计师的创新，改善居住的舒适程度，努力营造一个绿色环境。例如，通过增大窗口可容纳更多的阳光、空气和绿色景观；采取增加保温隔热手段或防热隔膜玻璃等措施，把不必要的热量拒之室外；通过会“呼吸”的绿色建材，不断改善和调节室内的温度和湿度，让居住更为舒适；通过及时更换室内污浊空气，保持室内空气清鲜，等等。

通过优良的设计，在住宅中重新引进自然通风的概念，将在夏季取代或减少空调的作用。例如，采用明厅、明卧、明厨、明卫的设计，可减少照明用电，利用太阳能并实现光电转化，使太阳能系统和房屋面构造结合为一体，既实用、美观，又可最大限度地利用能源。

2.3 生态建筑设计的另一项重要原则，就是如何有效地利用资源，即最大化利用了最小化排废。这与“节制”和“节省”有本质的区别。大自然赋于我们各种资源，在技术、经济有保证的情况下，利用各种资源为人服务，供人享用。在享用和接受服务时，一切浪费都是犯罪。但“节制”和“节省”同样也不适宜。我们提倡的最大化、有效化，是要提倡重复使用，回收利用。对不可再生物质要十分珍惜，并着重开发各种替代产品。例如，实施垃圾分类，对分类后垃圾按照有机、无机、有害、无害物质分门别类回收，以达到最小排出量和最大化利用。又如，在小区中实施中水系统，循环重复使用再生水资源，收集和利用雨水改善气象环境等。这些都是生态建筑设计中必重视的问题。

3 生态建筑的节能设计措施

3.1 内保温复合节能墙体组成及应用

复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。

墙体结构层：系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。

空气层：空气在0℃时导热系数为0 024VV／(m·k)。在25℃±5℃时为0 0256W/(m·k)，即使在200℃的情况下仍有00：384 W／(m·k)。由此可见，空气也是一种优良的保温材料。因此，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热。而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能，因为一般外侧墙有吸水能力，而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。可被结构材料吸入且不断向室外转移和散发。

保温隔热层：这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机 金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。此处选用挤塑型聚苯板(XPS)为保温材料。

保护层：主要功能是防止保温层受破坏，并阻止室内水蒸汽侵入保温层。出于防火、抗冲击和环保等方面的考虑，宜选用A级无机防火板为保护层材料。

饰面层：由于A级无机防火板具有优良的表面亲和特性，所以各种饰面材料均可使用，选用的内墙涂料和粘贴瓷砖都有良好的效果。

结合各地的气候和地理环境，借鉴各方面成功和失败的经验，在优化组合的基础上开发的墙体内保温板，具有保温、隔热、隔音、防潮 抗冲击、抗震、呼吸等功能，已在工程中应用。

3.2 材料的循环利用和再生

建筑是整个生态系统的一部分。如果我们想模仿生态系统，生态设计要求设计师容易重

新使用、回收以及最终能与生态系统再次整合的材料和组件。

中国木结构的杆件，主要依靠榫卯连接，这种连接不但可减少地震、大风等自然灾害对构架的危害，且杆件可以拆卸并重新被使用，使建筑达到其使用期限后材料被重新使用的目的，这种“可拆卸的”设计理念，是生态建筑可持续设计的根本。

建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。国内目前通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能。这种方法虽然可以达到一定的效果，但各种高效保温材料价格不菲，而且其生产加工过程也会大量消耗各种能源。因此，建筑节能不应当只着眼于建筑建成后在使用过程中的能耗，还应当从整体系统的观念出发，关注建筑全寿命周期的能源消耗。从这个角度出发，建筑材料就不但要有出色的保温隔热性能，其加工生产过程也应当简单易行，节省能源。位于美国加州霍普兰德山谷中的太阳生活中心(Real Goods Solar Living Center，Hopland，California)创造性地利用稻草垛作为墙体材料。其具体做法是先将稻草加压打捆，再把它们砌成墙体，然后在墙体上喷涂一种8～10 cm的土质护面灰来代替水泥砂浆。完成后的墙体不但具有良好的保温隔热性能，而且兼有较强的防火性，并且无毒无害。

可见，创造性地采用新型建材往往可以变废为宝，减少污染和能源浪费，从而达到一举多得的效果。

3.3 充分利用太阳能资源

太阳能作为一种天然的洁净能源，也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。从近年来的能源使用和发展情况来看，煤、电、油的供应紧张已经不容忽视，太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”发展。特别是太阳能热水器经过20年的发展，产品的生产研发技术日臻成熟，越来越受到消费者的青睐。另外，从使用效果和居卫的淋浴费用和投资回收周期来看， 太阳能热水器也具有较大的成本优势。然而由于各方面原因，目前太阳能热水器仍以一家一户的零散安装使用方法为主，存在破坏建筑结构、热水温度不稳定等因素。要解决这些问题就必须将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中，在设计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位置，特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推广应用，就可以大大节省常规能源，也是建筑节能的发展方向。

总结：只要按照生态、节能新标准严格把好节能设计关，监督好施工节能用材关，就能有效提高生态建筑节能效率，降低建筑能源耗费，节约居家生活成本，为住户打造真正的环保节能、舒适、健康、方便的生态建筑，为国民经济可持续发展做出贡献。有效地节约土地和能源，是中国可持续发展的战略。