绿色节能设计在建筑构造中的应用

摘 要：绿色节能设计是我国建筑设计的主要发展趋势。与之相关的建筑设计构造技术涉及到了建筑外围围护结构节能设计、被动式太阳房相关特殊构造等多项内容。本文对建筑构造绿色节能设计的重点内容、建筑构造绿色节能设计的设计思路和太阳能利用形式等问题进行了分析。

关键词：建筑构造绿色节能设计；太阳能利用；太阳能接受式构造

前言

科学技术的发展进步，为建筑师的建筑创作提供了更大的自由度。新型建筑材料与新型建筑结构形式的出现，也让传统的建筑形式得到了拓展。能源资源在我国建筑行业的发展过程中发挥着重要的作用。建筑行业的快速发展，让这一行业对能源资源的依赖性有所提升。建筑行业所应用的能源资源多为不可再生资源，针对能源与环境问题带来的灾难，发展绿色建筑成为了人们和社会的共同要求，建筑构造绿色节能设计也得到了人们的认可。

一、建筑构造绿色节能设计的重点内容

（一）因地制宜的设计理念

绿色建筑是产生于建筑行业发展過程的新名词。根据我国建筑行业的发展现状，建筑构造节能设计在建筑施工领域的应用，是构建绿色建筑的主要内容[1]。因地制宜的设计理念，是建筑构造节能设计的基础要素。它与我国不同地区在自然资源与生态环境等方面所表现出来的差异性之间存在着一定的联系。在因地制宜的设计理念应用于建筑设计以后，相关人员需要对每个地区进行严谨研究，并要结合当地的气候条件及地域特点，确定建筑设计方案。如在日照时间较短的地区，建筑设计人员需要借助自然采光及被动式集热技术降低建筑的能耗与污染问题。在一些气候湿热地区，设计人员可以借助遮阳板降低太阳辐射的影响。

（二）绿色设计在建筑环节中的应用

建筑工程施工项目需要为民众生活的安全性、便捷性与舒适性提供保障。为了让建筑构造节能设计真正渗透于建筑设计施工之中，相关人员需要将环保化的设计理念应用于整个建筑规划设计阶段。在建筑项目规划设计环节，相关人员需要对建筑项目所在区域的生态人文特点、气候因素、水资源因素、交通因素进行统筹分析，以促进建筑项目与周边地区的自然环境与生态环境的融合。

（三）降低环境承载负荷

对自然可再生资源的有效运用，是建筑构造节能设计所遵循的目标。降低环境所承载的负荷，可以被看作是建筑构造节能设计的重要内容。建筑项目施工技术涉及到了建筑主体施工技术、室内照明系统设计技术和暖通工程施工技术等多种技术。在室内照明系统、局部空调系统及换气系统等系统的设备过程中，相关人员可以根据日照强度的变化，对上述系统进行优化调节。在建筑构造节能设计应用于建筑工程施工以后，相关人员也需要对建筑使用后的保养及修缮问题进行关注。

二、建筑构造绿色节能设计的设计思路

（一）水资源循环利用设计

水资源的循环利用设计有助于水资源利用效率的提升。现阶段我国很多民用住宅及商用住宅项目中均应用有中水系统。工业废渣在建筑中的有效利用，也可以发挥出促进建筑项目环保效益提升的作用。

（二）按照节能标准开展设计与施工

应用于建筑屋顶墙体的温度措施可以为建筑在冬季发挥出降低采暖能耗的作用。在盛夏时节，建筑屋顶墙体温度措施也可以有效降低空调制冷的能源换消耗。除墙体温度措施以外，节能灯具和变频空调等设备也可以发挥出降低电能消耗的作用，节能设备的应用，对建筑工程的施工技术有着较为严格的要求，对此施工人员需要按照相关的节能标准开展施工，以便让建筑项目真正发挥节能环保的功效。

（三）老建筑的节能改造

老建筑的节能设计，也是建筑工程施工领域所不可忽视的问题。根据一些老建筑改造实例，为提升老建筑的节能环保功效，施工人员可以将老建筑的外门窗更换为断桥铝合金及塑钢双层中空窗，也可以在外立面粉刷及平改坡工程施工工作开展过程中加装外保温系统

三、被动式太阳能利用形式

太阳能利用形式在建筑构造节能设计系统之中发挥着较为重要的作用。根据太阳能建筑技术的发展现状，太阳能建筑的发展阶段可以分为以下阶段：一是被动式太阳能技术的发展阶段；二是主动式太阳能利用技术的发展阶段；三是利用太阳电池等光电转换设备为建筑提供所需能源的阶段。在上述太阳能应用技术之中，被动式太阳能利用形式属于建筑气候设计范畴[2]。根据我国的地形特征，夏季炎热冬季寒冷的地区多属于太阳能资源较为丰富的地区，除四川、重庆等少数年平均辐射量较低的省市以外，国内大多数地区都可以在建筑项目施工方面应用太阳能采暖降温技术。在被动式太阳能利用形式应用于建筑施工以后，相关人员需要对建筑物的朝向、体型及内部空间设计等因素进行充分关注。在被动式太阳能利用形式与建筑工程施工技术相融合的情况下，被动式太阳房的集热方式可以分为以下内容：一是直接受益窗集热方式；二是集热蓄热墙集热方式；三是附加日光间集热方式；四是对流环路式集热方式；五是水蓄热屋顶式集热方式。在上述集热方式之中，直接受益窗与附加日光间技术可以与建筑形态处理技术之间实现有效融合。遮阳降温效果是建筑施工人员所不可忽视的内容。

四、太阳能接受式构造的设计分类

太阳能接受式构造的应用效果事关建筑构造节能设计的设计效果。一般情况下，建筑设计施工领域的太阳能接受式设计的设计原则主要涉及到了以下内容：第一，相关人员需要根据建筑项目的实际情况，确定建筑是否接受或拒绝太阳热；第二，建立在太阳能接受式构造基础上的建筑工程施工技术需要具备保证室内舒适性的热处理能力；第三，在太阳能接受式构造设计应用于建筑工程施工设计以后，相关人员需要让建筑内部具有供热量自由出入的能力。热损失控制、热获得利用控制和集热墙设计是太阳能接受式构造设计中所不可忽视的内容。

（一）热损失及其控制

建筑物的热损失是太阳能接受是构造设计的应用效果的重要影响因素。在建筑设计领域，设计人员需要对建筑物的热量散失原理进行明确，并要让建筑构造形式具有将热损失降低至最小限度的能力，为适应每日或每一季节的热需要，相关人员也可以在建筑中应用有具备热流切断功能的隔热装置。

（二）热获得利用及其控制

建筑项目的热获得形式分为热量直接获得形式与热量间接获得形式两种形式。建筑热量直接获得形式指的是阳光在途中未被遮断，可以直接照射于室内的热获得方式。如利用太阳可以直接照射到的地板及墙壁进行储热的储热系统就可以被看作是建筑热量直接获得形式的反映。由于人体无法长时期忍受阳光暴晒，故而建筑项目中也需要应用有这样设备。热量间接型获得形式指的是太阳能在进入室内之前已经被遮断的建筑形式。如集热板、屋顶水袋是建筑项目中较为常用的热量间接获得形式。

在夏热冬冷的区域，一些建筑物并没有应用采暖设施和采暖措施。在进入冬季以后，人们可以借助充裕的太阳能解决采暖问题。在热获得利用形式与建筑设计技术相融合的情况下，施工人员可以借助以下方式解决建筑冬季采暖问题，第一，建筑施工人员可以将温室型热获得方式应用于建筑工程施工技术之中。在这太阳能利用方式下，人们可以借助现存的温室及一些新建温室构建栽植、游戏与乐理与娱乐于一体的生态空间。在这一建筑设计模式下，温室可以发挥出太阳能集热器的作用，在居住建筑之中，施工人员可以将建筑物阳台改造为具有太阳能集热器作用的温室。第二，建筑人员可以对蓄热体型热获得方式进行应用。就建筑项目而言，属于建筑物构造体的蓄热体可以在发挥储热功能的同时，发挥出支撑建筑物的作用，不属于构造体的蓄热体具有着配合季节调节室内温度的能力。在建筑设计方面，蓄热体的建设材料包含有砖瓦、预制混凝土和石块等财力阿里，蓄热体可以在太阳能接受是冷暖系统的建筑物的任何位置发挥自身的作用。第三，相关人员也可以将屋顶型热获得方式、墙壁型热获得方式和可移动式热获得方式应用于建筑构造节能系统之中。

（三）集热墙设计

集热墙在太阳能利用系统中发挥着至关重要的作用。它主要由透光玻璃、集热板和集热墙体等多种构造组成。通过对集热墙的工作原理进行分析，我们可以发现，在阳光照射到集热板以后，集热板在吸收热量的过程中，会将一部分热量蓄积与集热墙墙体之中，在上下风口开启以后，房间之中的冷空气会进入到集热板与墙体之间的空腔之中，并在受热上升以后，经由上风口返回房建，这种热循环过程可以有效提升室内温度。

五、国内外太阳能技术的应用分析

（一）国内外太阳能技术应用实例

根据太阳能技术在建筑构造节能设计领域的应用情况。英国贝丁顿生态社区项目、德国弗莱堡太阳能社区、我国北京地区的评估新农村太阳房和德州皇明太阳能示范园项目是太阳能利用与建筑构造节能设计相结合的典型案例。在建筑技术层面，英国贝丁顿生态社区项目应用有就按住面朝南方的设计方案。该社区中每一户住宅都安装有双层真空玻璃的阳光间。被动式太阳能利用技术与主动式太阳能技术的综合运用，是这一项目的主要特点。该社区建筑的墙体之中应用有300mm厚的岩棉层，岩棉层可以让建筑墙体发挥出积蓄热量的作用。建筑窗框为木质窗框，外窗玻璃应用有三层中氩气玻璃。德国弗莱堡太阳能社区住宅的住宅外墙应用有含16种颜色及金属和木材的多种外墙面材，建筑中应用有可控化通風系统。在无需供暖系统及空调系统的情况下，住宅室内温度可以常年维持在15℃至20℃之间。北京平谷新农村太阳房应用有240mm砖墙、6cm厚的聚苯板。建筑中包含有以下几种系统：一是分体式太阳能采暖系统；二是低温辐射地板采暖系统。阳光间的设计，也可以非让冬季室内的采暖需求得到有效满足。湖南海鸥环保科技有限公司倒班楼建筑墙体采用的是以100mm厚苯板为外保温处理材料的施工方案。门窗采用的是玻璃密封窗，倒班楼热水系统为集热器热水系统。从湖南海鸥环保科技有限公司的整体建筑技术来看，集热器安装于建筑南立面及窗间墙的施工方案可以发挥出点缀装饰的作用。将集热器看作是一个建筑构件，有助于太阳能与建筑的一体化设计。

（二）太阳能技术应用案例的启示

从国内外太阳能技术的应用情况来看，太阳能具有着间歇性的特点，为提升建筑的节能效果，相关人员在太阳能利用方案的设计过程中，需要根据建筑项目的实际情况，借助其他可持续能源为太阳能提供补充[3]。如英国贝丁顿生态社区将生物质原料视为太阳能的辅助能源。在注重辅助能源的作用的同时，相关人员也需要注重外围护结构在建筑保温隔热方面的作用。在被动式太阳能利用方面，合理化的遮阳设施与科学化的通风设计可以有效避免夏季太阳能辐射所导致的室内过热的问题。建筑项目夏季通风散热问题是建筑工程施工过程中所不可忽视的问题，在建筑构造绿色节能设计应用于建筑工程施工以后，施工人员需要对建筑的竖向通风组织与余热的回收措施进行完善。为避免建筑项目出现的夏季过热的问题，相关人员可以借助热压效应组织室内通风。

结语

建筑构造绿色节能设计是工业文明向绿色文明转变的产物。太阳能利用技术在现代建筑领域发挥着重要的作用。太阳能技术的合理应用，有助于房屋建筑环保效益的提升。针对太阳能所具有的间歇性特征，相关人员也需要配备太阳能的补充能源。

参考文献

[1]张来彩.建筑构造的绿色环保节能设计标准[J].中国标准化，2016（11）：236-237.

[2]张海滨，王立雄.建筑节能设计因素影响分析[J].建筑节能，2016，44（01）：45-49.

[3]郑贤忠.浅析建筑构造节能设计与太阳能利用[J].黑龙江科技信息，2012（05）：7.

[4]魏建林.住宅建筑构造节能设计[J].山西建筑，2011，37（16）：208-209.

作者简介

肖新桥（1959.11-）；男，湖南省长市，本科，毕业于湖南大学；现有职称：中级工程师；研究方向：建筑设计.

（作者单位：湖南海利工程咨询设计有限公司）