绿色环保低碳节能建筑设计应用及探讨

李永环

摘要：建筑生产作为推动我国经济发展的重要行业，建筑行业在资源上的消耗占比较大，绿色环保、低碳节能的设计理念已经成为建筑业未来发展的主旋律。本文主要从建筑物的主要外围构成部分，智能系统，太阳能光热设备与建筑一体化设计的应用及探讨加以阐述。

Abstract： As an important industry to promote China's economic development， construction industry accounts for a large proportion of resources consumption. The design concept of green environmental protection and low carbon energy conservation has become the main theme of the future development of the construction industry. This paper mainly elaborates on the application and discussion of the main peripheral components of the building， intelligent systems， solar thermal equipment and building integration design.

關键词：绿色环保;低碳节能;建筑设计;应用探讨

Key words： green environmental protection;low carbon energy saving;architectural design;application discussion

中图分类号：TU201.5                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）20-0224-03

0  引言

建筑行业在资源上的消耗占比较大，这些资源大多属于合成的可再生资源，但从本质上来看，也是对有限资源的一种消耗。一旦这些资源以不可回收或者污染环境的方式存在，显然对实现建筑业与生态环境的和谐有一定的冲击，从而造成社会效益和生态效益损失。绿色环保、低碳节能的设计理念已经成为建筑业未来发展的主旋律，它也是行业能继续发展的根本。因此，必须从技术层面不断地推陈出新缓解建筑产品对材料资源的消耗，为我国的能源紧张问题作出实质性贡献。

1  绿色建筑和低碳建筑的概念差异

绿色建筑指的是某一建筑从建造之初到投入使用的过程中，都能够尽量节约资源、减少能耗、不影响环境，力求给人们提供更为舒适、健康、高效的空间。

低碳建筑指的是在整个建筑生命周期内，所使用的建筑材料、施工设备等都能够最大限度降低能耗、增强能效、减少二氧化碳排放量。

据此看来，绿色建筑和低碳建筑的相关概念大体一致，但绿色建筑更为重视建筑物施工、使用过程中产生的二氧化碳，对建筑物拆除时的二氧化碳并不重视，就这一点看来，低碳建筑将绿色建筑纳入其中，但某些绿色建筑并不算低碳建筑，应当归类为节能建筑。

2  节能设计应用探讨

节能设计是项目施工之前的预测概算，它以规模类似的建筑产品的能源消耗平均数据为基础，从而对未来的建筑产品资源利用作出大致的估算。本文从建筑物的主要外围构成部分，如屋面、门窗、墙体、楼地面、等直接与外界进行能量交换的构件，结合智能系统设计、工程实例为阐述对象，详细探讨了绿色环保，低碳节能应用价值作用。

2.1 屋面节能设计探讨

屋面不同于建筑组成中的任何其他部位，它与自然环境直接接触，不仅承受较大的太阳辐射作用，而且存在与雨水直接接触的可能。因此，从结构保护角度出发，需要对屋面进行保温隔热及防水处理。选择较低的导热系数、较高的强度、较低的吸水率的保温材料，可以将保温材料放置在防水层和面层板中，增强其保温效果。比如：轻骨料混凝土板、聚苯乙烯板等;随着绿色环保理念的深入，在建筑物的屋顶采取种植绿色植物的设计思路，由于绿色植物光合作用，吸收大量的二氧化碳，释放氧气，起到净化空气、美化环境的效果，同时起到一定的隔热和吸水作用。从低碳节能角度看，这种方式减少了太阳对建筑物的直接辐射程度，能达到冬暖夏凉的自然保温效果。根据相关的测算数据显示，相较于普通建筑物而言，屋面绿化的建筑，其室内温度更低，大约低了2～8℃，其表面温度可降低4～5℃。

2.2 门窗节能设计探讨

任何建筑物都必须要有门窗构件，它是建筑采光、通风的主要形式。随着现代工艺的不断提高，门窗工程已经发展成为建筑外观美学上的重要组成部分。必须从技术设计上优化门窗的保温隔热功能，进而减少室内能量的散失，保证资源利用的最大化。材料性能是实现这一目标的最佳方式。目前，国内的门窗发展最好的是中空的双层玻璃。这主要是利用空气的低导热性来实现的。与传统的实心玻璃相比，这种玻璃的导热性根据实验结果显示能降低大致26～36%。在北方地区，夏天能隔离外界的高温，减少通风空调的能源消耗，冬天能隔绝冷空气进入，减少暖通系统的能源消耗。此外，要保证门窗的密封性，防止门窗与建筑物的连接缝隙造成的能源消耗，具体可以通过橡胶、压条等进行密封。

2.3 墙体节能设计概述

墙体作为整个建筑物最不可或缺的围护结构，对其进行节能设计时，应当充分考虑墙体节能材料的运用，确保墙体传热系数有效降低，以保证室内温度在可控范围内。墙体保温从本质作用上来看，分为两种。一是墙体材料自身的性能优势，如加气混凝土砌块墙的孔隙率就是很好的保温原理，虽然质量上不如专业的保温材料高，但是从经济成本等角度来看，也是值得推广使用的建筑材料。而这也是摒弃传统的红砖做法之一。像炉渣砌块砖等都是重复循环利用生产废弃物，从而达到绿色环保低碳节能的建筑生产目标，减少对现有的有限资源的开发利用。二是在外墙增加高效保温绝热材料，降低墙体的传热系数，增强其保温效果。对外墙而言，保温材料节能设计方式主要有两种：外墙内保温及外墙外保温;其中，外墙外保温节能设计一般不会占用室内面积，且具有很好的保温效果，对于新建建筑而言，多使用外墙外保温设计，当然，旧楼改造也可以使用这一设计，其应用较广泛。比如说，使用高效保温绝热材料（如聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯塑料等）敷设在外墙外部，能够墙体传热系数大幅降低，确保建筑结构热桥现象不会出现，将建筑使用寿命延长。类比于屋顶种植绿化产品的节能设计理念，墙体一样可以通过绿色攀援植物起到能源节约，吸收温室气体的作用。如图1所示的墙体绿化部分图。对于现代高楼林立的城市环境，这类建筑产品很好的体现了人与自然和谐相处的设计理念，同时以较好的外观视觉给人焕然一新的感受。通过数据分析对比，我们能得出准确的结论。相较于普通墙面而言，覆盖绿植的墙面温度普遍低于环境温度3～12.2℃，大多数时段，其温差都在5～9℃之间。这对于降低暖通空调的电资源消耗将有巨大的意义。

2.4 楼地面节能设计探讨

建筑楼地面是建筑竖向生产中的重要结构，伴随着建筑商品房的迫切需求，大多数高层都会在楼地面装饰装修中进行保温隔热处理，一方面有利于个体对个体空间能量的保护，另一方面也能减少楼地面开裂等质量问题。

2.5 智能系统设计概述

智能系统设计在尽量满足相关需求的基础上，可以对施工设备进行优化，减少思想运行数量级及时间，尽可能不要消耗过多电能，避免电气污染物对环境造成污染;智能系统设计与低碳节能环保之间具有趋同性，将高科技、生态设施系统应用于环保中，可以对废气、废水进行综合利用，用系統作为监管工具，可以改善人们的居住环境和生活环境。在建筑设备中应用智能系统设计，可以让整个系统同时具备测量功能、监视功能、控制功能，以保证其它各系统正常运行，进而确保各大系统的安全性、可靠性、稳定性，以达到低碳节能的目的。如图2所示，采用空气能热水器，可使耗能降低三分之二，而使用可透光板进行竖向洞口的防护可有效利用自然光。

2.6 太阳能光热设备与建筑一体化设计设探讨

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是最干净、最丰富的可利用能源，可以说是“取之不尽，用之不竭”的。传统的方法是，在房屋建好后，利用各种手段（如穿墙打洞、拉固、打膨胀螺丝等），在屋顶固定太阳能，其设计不仅无法统一，还难以协调建筑外观，对建筑整体形象造成破坏，不利于展现城市美观;当出现飓风、冰雹，冻雨、漏水等安全防护问题时，难以进行防控;建筑防水层、管道等难以布设合理，会让整个建筑设计失去整体性。当前，解决以上问题的最好途径如下：从建筑规划之初，便将太阳能光热设备一体化设计的理念应用于“建筑设计、施工、使用、运维、改造”这一流程之中，让太阳能如同其它部件一般，能够成为建筑有机组成部分，保证整体美观、协调统一，这也是问题的关键所在。其优点：①有机结合，巧妙利用;②综合考虑建筑结构、水电系统和太阳能设备的协调;③同步规划设计，同步施工安装;管道布设与线路布置要规范、经济，防风固定构件应预埋在建筑中，既方便安装、维修、保温效果好，对建筑的构造、美观没有带来不利的影响。太阳能光热系统与建筑的完美结合，通过实践逐步走向成熟。太阳能光热技术将发挥出更大的优势，为社会做出更大的贡献。

例如某校区中对太阳能系统的设置位置在紫阁书院。紫阁书院在两个轴线的划分作用之下形成了四个区域，每一个区域内的具体布置也有着不同的规划，但是组团空间却完全相同。每个组团内氛围四栋楼，一栋楼为学子之家，三栋楼为学校宿舍楼，同时，在南北轴线的两端还布置了食堂和办公楼各一栋。因此，南山书院当中规划的宿舍楼和学子之家的数量分别是12栋和3栋，同时设置了办公楼和宿舍楼各一栋，建筑的总面积达到118542.4平方米。太阳能系统设备由集热管控制系统，循环系统，保温水箱管道以及辅助加热系统共同构成。全玻璃真空管集热器当中的集热原理如下：全玻璃真空管接受太阳光的照射，内管表面选择性吸收涂层并且吸收太阳能所照射的辐射能，辐射能转化为热能之后直接对热管内的水进行加热，在真空管内的热水和连及箱内的密度差的作用下形成了虹吸作用，由此来形成管内和联集箱内水的自然循环。自然循环加热作用之下是得即热器内的水温在不断升高，当集热器出水口和进水口和净水口的温差达到一定标准的时候，系统就可以启动了循环泵，最终会增加热水系统内的水温。（表1）

集热管全部使用集热管采用的是Φ58×1.8×26模块，三高管材质为特硬高硼硅3.3，设备当中的各项性能得符合相关规范要求，能够被任意的实践当中。由于冬夏两季天气对于集热管有很大的影响，所以在选择性吸收涂层的时候就充分考虑到了损耗、抗寒、抗压等多个功能。

3  结束语

绿色环保、低碳节能的设计理念已经成为建筑业未来发展的主旋律。因此，在实际的设计工作中，准确把握设计要点，不断的对建筑节能设计进行探讨和分析，有针对性的选择建筑材料，充分合理的利用当地的自然资源，以达到人与建筑、环境与经济之间的最佳组合，从而提高建筑的整体节能环保效益。

参考文献：

[1]李永亮.关于建筑设计中节能设计的探讨[J].门窗，2015（04）.

[2]王卿.探究房屋建筑设计中的节能环保问题[J].江西建材，2013（06）.

[3]刘存发.建筑设计中节能建筑设计的分析[J].科技风，2013（22）.