建筑环保节能设计探讨

2013-03-31郭旭阳浙江工业大学教育科学与技术学院浙江杭州310023

长江大学学报(自科版) 2013年7期

郭旭阳 (浙江工业大学教育科学与技术学院，浙江杭州 310023)

建筑环保节能设计探讨

郭旭阳 (浙江工业大学教育科学与技术学院，浙江杭州 310023)

随着人们的环保节能观念越来越强，建筑的节能环保越来越为人们所重视。阐述了建筑设计和环保节能之间的关系，对建筑环保节能设计的方式进行了分析，从建筑物的布局设计、体型朝向设计、墙体设计、窗户设计、屋顶设计、采暖系统以及空调系统设计等方面探讨了建筑环保节能设计的具体举措。

建筑；环保节能；设计

随着社会经济的发展和人们的物质水平提高，人们对建筑的节能设计方面具有的重要性引起了重视，这也符合我国现在提出的可持续发展的战略，因此有必要对建筑的节能设计进行深入的分析和探讨。

1 建筑设计和环保节能之间的关系

现在的建筑很大程度上通过空调系统、照明系统以及通风系统等进行环境的调节[1]，虽然居住环境的改善很大，但是耗费了大量的能源，影响到人类的生存以及发展，这与可持续发展战略相悖。

伴随建筑行业不断的发展以及生活水平的提高，建筑在使用过程中能源浪费非常严重，在社会的能源消耗中占了很大的比例，并且建筑在施工过程中也对环境产生了一定的影响，如噪声引起的污染、对水资源、空气以及土壤造成的污染以及对建筑材料的大量消耗，对城市的资源消耗巨大。因此，建筑在给人们带来舒适生活的同时，也在对生态环境进行破坏。

所以，建筑设计和环保节能是密切相关的，在建筑的施工过程中，要合理的利用自然资源，保持人与自然的和谐相处，维持自然资源的可持续发展。

2 建筑环保节能设计的原则

在建筑设计中要把节能和环保的思想进行有机结合，按照国家的节能标准进行设计，设计要遵循以下的原则：

1)对自然资源利用的效率要提高。由于建筑在建造和使用过程中，消耗大量资源，所以要对现有资源进行合理使用，对资源的使用率要提高，如水资源、土地资源、建筑材料以及能源等。

2)防止建筑物环境污染。建筑在施工过程中既会影响到环境，又会影响到人们的生活。因此，在建筑的施工过程中要防止对水和土壤造成污染；选择可以重复使用的建筑材料，对建筑材料做到可以回收以及再次利用；在进行建筑设计过程中要做到以人为本的设计理念，既要满足人的生活需求，又要保护好生态环境，对人类的未来居住环境进行考虑。

3 建筑环保节能设计的具体措施

3.1建筑物的布局设计

1)选址建筑物的选址应该设置在朝阳以及避风的位置，朝阳可以使建筑物对太阳能进行充分的利用，避风可以使建筑物减少热的损失。

2)规模和区域密度在进行建筑物的布局设置时，要注意对城市的规模进行控制。进行规划设计时，在人口密度以及建筑密度非常高的功能区，应该避免连片布置，控制好区域密度。

3)朝向要尽可能的选用南北朝向的布置，对日光进行充分利用，依据每个房间功能的不同，将建筑的辅助用房以及停留人员时间很短的房间设计在朝北的方向，楼梯和电梯设计为东西朝向。这种把房间进行南北朝向设计的优点是冬季可以得到更多的日照，使居住的环境更加舒适。

4)气流对气流进行合理的控制，降低建筑物的热损失，更好的实现自然通风。建筑物群不能设计为周边布局模式。低层建筑安置在夏季主导风向的迎风面，多层建筑安置在中间部分，高层建筑安置在建筑群的最后面，并且要让走廊两侧的门面对面，以便于夏季通风。

3.2建筑物的体型、朝向以及间距设计

1)建筑物的体型在进行节能的设计中，建筑物的体型系数(建筑物外表面面积与建筑物体积之比)影响着建筑物的节能效果。建筑物要进行保暖时，相同体积条件下，建筑物外表面积要尽量小，或相同外表面积条件下，建筑物体积要尽量大。对建筑物的体型系数应控制在节能设计的标准范围之内。研究发现，建筑物的体型系数每增加1%，耗热量就会增加2.5%，因此要控制建筑物的体型系数在0.30以下[2]。

合理改变建筑物的形状是减小体型系数的一种方法。建筑物的形状尽量设计为简单的几何图形，减小外形的凹凸变化，在不对平面的功能布置产生影响以及在地形不受限制的条件下使用简单常规的外型，是一种对建筑体型系数进行减小的可行方式。将建筑物外形设计为圆形或是正方形是种较为理想的节能形式。夏季建筑物的受热量非常大，因此建筑物的长宽比要合理设计。建筑物的进深由8m增加为14m，建筑物的耗热量就会降低11%～33%。此外，对建筑物的外墙的凸面以及架空楼板的设计要尽量减少，在外墙的洞口处不能设置没有窗户的凸窗，坡屋顶部要设置结构平顶棚或者降低坡度，且要使用封闭式的楼梯间。当建筑物的体型系数超过标准时，对保护结构的热工性能进行加强，且要控制建筑物采暖空调的能耗不能超过规定标准。

2)建筑物的间距如果建筑物的间距比较大，日照时间很充分，建筑物的受到的日照质量就会很好，有利于建筑物的节能。但目前城市用地非常的紧张，为节约土地，建筑物间距设计得非常小，因此要在设计中处理好这一问题：建筑物的布置要合理，从既要有良好的日照，又要有较小的间距两方面考虑，采用最优设计。

3.3建筑物墙体设计

墙体是建筑物维护建筑结构中的主要部分，其主要功能有建筑物的承重、防水、防潮、隔热以及保温。建筑物承重结构的布局影响着节能工程的造价，所以进行建筑节能设计的关键是对建筑物的承重结构进行合理的设计。我国传统建筑中使用实心粘土砖作为墙体的材料，常常为了满足保温的要求增加墙体的砌筑厚度，这对材料以及土地资源造成了极大的浪费，单一的墙体材料不能满足保温和隔热的要求[3]，因此要推行使用空心砖墙以及复合墙体的技术，这是现代节能墙主流的模式。

1)复合墙体用砖或者钢筋混凝土作为承重墙，与绝热的材料进行复合，绝热的材料包括岩棉材料、矿棉材料、玻璃棉材料、聚苯乙烯材料以及加气的混凝土等。复合墙的制作有：①内保温。在外墙的内侧复合绝热的材料，施工简单，应用广泛。②外保温。在承重墙的外侧复合绝热的材料，热稳定性非常好，避免了冷桥现象，居住环境非常舒适。外保温墙能够消除日晒雨淋以及冰冻的影响，中间保温，外墙中间设置绝热的材料，这样可以起到保温的作用。填充要非常的密实，避免出现内部的空气对流，内外墙体之间的拉结要做好。

此外，一些单一材料的墙体也可以起到对能耗进行减小的作用。如加气的混凝土的外墙和传统的粘土的砖墙进行对比，前者导热的系数是粘土砖砌体的29%，是一种保温性能很好的墙体材料。

2)空心砖墙空心砖以及空心的砌块外墙既可以减少粘土的用量，使重量减轻，又具有很高的热阻特性，使用工业的废料所制作的更加具有环保的作用。在进行节能的具体设计中，不管墙体的朝向位置如何，每面墙都使用相同的传热系数，因此要在每一面墙上添加相同厚度的保温层，虽然这样能耗可以降低，但从经济方面来看，因为建筑物各面受到太阳辐射量的差别非常大，主要是南面墙冬季获得的热非常多，西面的墙如果增加保温的话不如对北面的墙进行保温获得的经济效益更大，因此最好将保温材料设置在北面以及东面墙上，这样不仅减少了保温措施的费用，在构造方面也很更加简单[4]。外墙的保温应该根据墙体朝向的不同，使用不同深浅的颜色装饰表面，这样会获得更好的节能效果。

3.4窗户设计

建筑物中的窗户是同时具有保温作用、隔热作用、隔音作用以及防火作用和观察作用的维护结构。窗户是薄壁轻质结构，属于建筑耗热的主要部分。一般普通的单层玻璃占到建筑物在冬季保温以及夏季的降温中能耗的50%以上，因此要对窗户的绝热效能进行改善。在不同的朝向，控制不同的窗墙面积比，避免在东西方向设置大窗户，同时在夏季要对窗户的遮阳性能进行提高。依据空调设备的价格以及制冷采暖的费用选择合适的玻璃品种，从玻璃对太阳的阻隔特性和导热特性进行节能效果比较来看，选择可以吸热的玻璃、热反射的玻璃和低辐射的玻璃来降温，以及用中空的玻璃等提高建筑的气密性[6]。另外，窗户上贴上透明的聚酯膜，也具有节能的效果。

此外，这些年出现了很多具有节能效果的门窗，其保温特性及气密性都很好。值得注意的是，在保证空气质量达到基本卫生要求后，要对窗户的气密性进行加强，以减少空气渗透的耗热量[7]。

3.5屋顶设计

除了对建筑外墙以及外窗进行保温设计外，也要特别注意屋面的保温和隔热问题。屋面的节能方面的措施主要有以下2点：①屋面的保温层不能使用密度非常大以及导热系数很高的保温的材料，避免屋面的重量以及厚度过大；②屋面的保温层还不能选择吸水率特别大的保温的材料，防止屋面进行湿的作业时出现保温层大量吸水而降低保温的效果[8]。如果还是选用了吸水率很高的保温材料，在屋面上应该设置排气孔，对保温层内不容易排出的水分进行排除。目前许多建筑在屋面的保温措施中，使用了岩棉板的保温层，替代了沥青的珍珠岩和水泥的珍珠岩，克服传统屋面保温的一些缺点[9]。

3.6建筑的采暖系统以及空调系统方面

建筑的采暖以及空调的节能设计要与建筑维护结构的节能设计同步进行。人们的居住的要求一般是可以昼夜连续使用，所以室温以及空气的质量要满足很高的要求，因此对建筑物节能的重点工作就是对采暖系统进行节能以及减少用来降温的能耗。在设计之前，要进行合理的规划以及选择合适的采暖设备，对采暖的供热系统进行合理设计，对其运行进行管理，使锅炉的运行效率得到提高；对管道的保温进行加强，提高室外的管道的输送效率。并且为了提高采暖系统的发热效率，要提倡集中供热的方式，最大程度上节省燃料的消耗。

为了尽最大可能的对制冷设备的能耗进行降低，最佳的方式就是不使用制冷而是用通风的方式来对室内的温度进行降低。如可以对室内产生的热进行抑制，对室内的热吸收进行促进，避免热量进入室内；对热量进行引导，使热量向室外进行散发[11]。如果使用降温设备，要使用高效、节能的空调设备，并进行合理的运行，使空调设备在运行过程中有很高的效率。