试析城市建设过程中生态节能建筑设计应用

刘 恺

山东省建筑设计研究院，山东济南 250001

经济的迅速发展也带来生态环境破坏和能源危机等一系列问题。建筑工程数量庞大，分布广泛，其能源消耗量更是不容小觑。生态节能建筑设计理念能够充分满足人们对现代建筑绿色、健康、低能、环保的要求，是科学发展观的重要体现。如何在城市建设过程中对生态节能建筑进行设计和应用，是本文需要探讨的话题[1]。

1 生态节能建筑的重要性

1.1 缓解国内能源资源紧张的局面

近年来城市化进程的不断加快，能源资源的需求量大大提升，加剧了能源资源紧张的局面。建设生态节能建筑，能够对太阳能、风能等自然资源进行充分利用，有效减少煤炭资源的使用，对于缓解国内能源资源紧张的局面具有重要意义。

1.2 改善大气环境，减少污染

近年来许多城市已经出现了严重的雾霾现象，影响人们的身体健康。城市大气污染的一个主要来源就是建筑采暖。在建筑设计过程中应用生态节能理念，利用太阳能和先进的保温设施代替煤炭资源，能够在实现建筑物采暖功能的前提下，有效减少大气污染，改善生态环境。

1.3 保护耕地资源

目前，粘土砖依然是大多数城市进行建筑工程施工中用到的主要材料，然而，粘土砖保温性能较差，其材料的获取也会对耕地造成严重破坏，能源资源消耗量大。研究表明，国内每年粘土砖的生产和北方建筑采暖二者的能源消耗之和占据国内能源消耗总量的15%以上。因此，要建设生态节能建筑，应当坚决避免使用粘土砖，推广使用新型墙体材料，这不仅能够促进新材料的不断发展，而且能够有效保护耕地资源[2]。

1.4 提高人民群众生活水平

建筑热环境是提升居住环境舒适度的一个重要方面。国内东西南北温差都比较大，然而我国现阶段的建筑热环境还处于发达国家五十年代的水平。因此，建设生态节能建筑，不仅可以对建筑能源消耗进行有效降低，而且能够实现建筑内部环境的改善，实现居住环境的冬暖夏凉，大大提升了人民群众的生活水平。

2 生态节能建筑在城市建设中的应用

2.1 节能采暖设计

随着人们生活水平的提高，采暖设备已经在建筑设计中得到了广泛应用。然而，要维持采暖设备的正常运行，其能源消耗量是巨大的。因此，在生态节能建筑设计和应用中，必须首先对采暖设备进行节能设计。节能采暖设计的主要内容如下：

2.1.1 屋顶的绝热

在进行平屋顶的施工时，可以利用实体材料隔热层实现建筑的节能设计。实体材料隔热层的热稳定性较强，能够对屋顶内表面温度进行有效降低；在进行坡屋顶的施工时，要对屋顶进行保温，首先要在屋顶上设置顶棚搁栅，然后再在板上进行油毡的铺设，这样可以起到保温与隔热的双重作用。2.1.2 墙壁的隔热

要解决墙壁的保温隔热、抗裂抗震和耐火问题，可以在墙壁施工过程中使用外墙外保温技术，如设置墙体遮阳设备、利用胶粉聚苯颗粒和墙体材料等。

2.1.3 门窗的隔热

要提升建筑的整体保温性能，还可以提升门窗的气密性和水密性，使得空气渗透热损失得以降低，从而起到保温作用。相较于其他门窗材料，铝塑和钢塑型材料具有较强的保温与隔热性能，应当在建筑门窗设计中予以重视。此外，在门窗设计中使用中空多层玻璃甚至LOW-E玻璃，在实现门窗隔热功能的技术上，还能对太阳能进行有效利用。2.1.4 选用节能采暖设备

传统建筑采暖设备中以煤炭资源为主，不仅导致能源消耗量巨大，而且严重污染环境。在生态节能建筑设计中，可以利用太阳能代替煤炭进行采暖。如今，太阳能在生态节能建筑设计中的应用越来越广泛；同时，新型建筑节能材料，如吸热玻璃、热反射玻璃何低辐射玻璃等的使用，更是大大提升了建筑采暖效率和质量，为人们提供了一个舒适的建筑热环境。

2.2 电器照明节能设计

2.2.1 选用功率较小的灯具

在进行灯具的选择时，应当综合考虑灯具使用场合、照明质量、人员数量和建筑特点等因素，尽可能选用功率较小的灯具，减少能源的消耗。此外，灯具的选择还要在满足亮度和启动时间的基础上，选择具有发光效率高、使用寿命长、性能比高等特点的高效光源。

2.2.2 设计节能型照明方案

在进行建筑电气照明方案的设计时，必须贯彻落实节能环保的原则，提升照明方案的科学性、环保性与可行性。电气照明的外观和形式必须以实用性为基础。研究表明，在建筑电气照明中要实现能源的有效节约，可以利用混搭的电气照明方式，如白炽灯和荧光汞灯、高压钠灯和荧光汞灯等，这些混搭方式具有各自的优缺点，其照明效果与节能效果也有一定的差异性，因此，在设计建筑电气照明方案时，应当结合实际情况，合理选用这些方案。设计节能型照明方案还要多采用LED照明方案，LED灯具有效率高、耗能小的优点。LDE是冷光源，与普通灯具相比，其节能节电效率可达90%以上。LED灯具不仅健康、环保，同时还具有强大的视觉美学的艺术效果。

2.2.3 采用先进的智能照明控制系统

随着计算机和网络技术的发展，智能照明控制系统也得到了完善和发展。智能照明控制系统是通过计算机编程语言，将电子技术、计算机技术、网络技术和现代控制技术结合起来，并配备相关硬件设备而形成的，利用智能照明控制系统，能够对灯具开关时间进行准确地控制，还能结合环境亮度，对灯具亮度进行自动调整，实现了能源资源的有效节约。光导照明系统又称自然光照明系统，是通过采光装置聚集室外的自然光并导入系统内部，再经过导光装置传输后，由系统底部的漫射装置把自然光均匀导入到室内需要照明的地方。用光导管采集自然光是现代绿色建筑的一种比较普遍的理念。

2.3 玻化微珠保温系统

玻化微珠保温系统就是利用玻璃微珠对建筑外墙砂浆进行保温，形成保温层，然后将一层防水、防渗和防裂的砂浆涂在保温层表面，与保温层结合，形成一种兼具抗裂、防水和防火性能的保温系统。一般来说，在加气凝土、钢筋混凝土、烧结砖和砌砖等内外保温的围护墙抹灰工程与车库、走廊、地下室和楼梯等保温防火工程中比较适合使用玻化微珠保温系统。运用玻化微珠保温系统，能够有效提升建筑的保温、防火、防水和抗裂等性能，属于一种科学、合理、经济的新型技术。

2.4 特隆布墙体和植被化技术

特隆布墙体就是在位于南向的玻璃界面后放置一个表面涂成深色的蓄热墙体，阳光可以在这个复合墙体的间层聚集、投射进来，从而形成小空间温室效应。在此基础上，房间内的空气可以通过对流和辐射的方式进行加热，从而实现太阳能对室内温度升降的双重控制。在夏季，开放蓄热墙底部和外层玻璃顶部的开口，热量会随着空气流走，这不仅能够保持室内通风，还能有效降低室内温度；在冬季，表层玻璃在太阳辐射下，间层内空气温度会升高，利用下部洞口，室内冷空气可以进入空气间层，从而形成对流循环。夜晚关闭洞口，室内热量不会散失。植被化技术也是生态建筑设计的一项重要内容。植被化技术不仅可以吸收部分热量，对大部分辐射热进行遮挡，还能延长热量传递时间，降低夏季室内温度，减少空调设备的使用，有效节约资源能源。

2.5 太阳能与建筑一体化技术

太阳能与建筑一体化技术分为太阳能与建筑光热、光电两种一体化类型。其中光热一体化是将太阳能转化为热能进行利用的技术，建筑上的利用方式包括：太阳能空气集热器供暖、太阳能热水器供水、集热储热原理的间接加热式被动太阳房、太阳能加热空气增强建筑通风。当前利用太阳能热水器供水的技术较普遍；光电一体化是将太阳能转化为电能由蓄电池储存，晚上进行放电，供室内照明和其他需要，光电组件由多个单晶硅或多晶硅单体电池通过串并联组成，利用太阳电池组件发电形成屋顶建筑构件实现太阳能发电和建筑的结合。

2.6 节水设计

在进行生态节能建筑的设计中，还要做好建筑节水系统的设计工作，对水质和水量进行综合考虑。一般来说，建筑节水设计包括以下内容：选用节水型供水设施；设置雨水收集系统和污水处理系统，将污水处理为中水，中水可以应用到景观工程中；将采暖、制冷和生活热水技术结合起来，提高水资源利用效率，减少不必要的浪费。

2.7 其他类型的技术

使用单元式窄通道外循环双层皮幕墙、宽通道外循环双层皮幕墙提升建筑通风效率，采用电动可调外遮阳体系实现建筑遮阳效果，具体的实施手法主要有吉巴欧文化中心、赞姆波尼尼公司总部。

3 结语

综上所述，生态节能建筑是未来建筑的发展趋势，也是实现社会经济可持续发展的重要措施，它不仅能够缓解国内能源资源紧张的局面，改善空气质量，减少污染，保护耕地资源，还能大大提高人民群众的生活水平。因此，当今的设计师在开展建筑设计工作时，不能局限于建筑的造型和美观性，而要坚持生态节能原则，将绿色、环保、节能的理念应用到建筑设计中，在提升人民群众居住环境舒适度的同时，尽量使用太阳能、风能等新型能源，从而减少能源资源的消耗，保护生态环境，实现人与自然和谐发展。

[1] 童江. 生态节能建筑设计在城市建设的应用[J]. 建筑知识，2016（12）：161.

[2] 骆启升. 生态节能建筑设计在城市建设的应用[J]. 科技与企业，2013（14）：159.