绿色建筑及设计应用探讨

2019-11-29梅辅云

绿色科技 2019年6期

梅辅云

(曲靖市住房和城乡建设局，云南曲靖 655000)

1 引言

目前，中国正处于快速城市化的时期，年均增长率约为1%，这段时间将持续约20～25年。年城镇化率为1%，这意味着每年将有1000多万人从农村转移到城市，大量的土地将被转变为城市建设用地。快速的城市化导致了资源的过度消耗和环境压力的增加。随着建筑总量的增加和生活舒适度的提高，建筑能耗呈急剧上升的趋势。目前，我国建筑能耗(建筑能耗、生活能耗、采暖、空调等)占社会总能耗超过30%。如果想达到中等发达国家的生活水平，将会有大量的住宅增加。

目前，世界2/5以上的水泥和1/5以上的成品钢用于中国建筑业。约95%的建筑属于非节能建筑，浪费了大量的资源，也给环境造成了极大的破坏。发展循环经济已经成为我国的主要发展战略，绿色建筑作为建设领域循环经济的具体体现，是建设行业的发展方向。

2 绿色建筑的兴起

绿色建筑作为一种显著提高能源利用效率、降低能源消耗的方式，是解决我国能源短缺的重要途径。事实上，中国的绿色建筑在几年前就已经出现了。曲靖被评为“十佳宜居”城市，已建成了潇湘新区、盛世锦华、山水缘小区、玉林山水园小区等绿色生态住宅示范小区，特别是潇湘新区，它遵重客观的自然规律，充分利用“山、水、气、光”等自然元素，利用周围的环境，用地北面的潇湘河、苍松翠柏的寥廓山森林公园，结合用地内的地形及地貌等特征，尊重自然、沿袭历史，注重建筑与自然重新组合，形成人与自然和谐，城市与自然共融，创造具有区域特色的居住区和生活空间，协调景观环境和生态环境，使城市居住区能够持续发展。

绿色建筑符合时代发展潮流和人民生活需要，是建筑节能的进一步发展和优化。绿色建筑的兴起不仅顺应了世界经济增长方式转变的趋势，也是建设创新型国家的重要部分，发展前景广阔。绿色建筑的发展已成为社会共识，《绿色建筑设计规范》已经颁布，但在推广绿色建筑方面仍有难度。因为决策者很少采用生命周期的成本分析方法来考虑节能的成本节约，以及人类健康和社会福利的效益。对这一初始成本的偏见是建筑节能的主要障碍之一。此外，节能建筑的效益往往由社会共享，初始成本由建筑开发商承担。要推进绿色建筑，从建筑材料、建筑结构、评价标准、建筑设计到实际管理，都需要全面创新。只有通过这些创新，才能解决人们所面临的问题，极大地促进建筑节能和绿色节能。

因为决策者很少采用生命周期的成本分析方法来考虑节能的成本节约，以及人类健康和社会福利的效益。对这一初始成本的偏见是建筑节能的主要障碍之一。此外，节能建筑的效益往往由社会共享，初始成本由建筑开发商承担。要推进绿色建筑，从建筑材料、建筑结构、评价标准、建筑设计到实际管理，都需要全面创新。只有通过这些创新，才能解决我们所面临的问题，极大地促进建筑节能和绿色节能。

3 绿色建筑设计

在确定最佳的布局方式、形状和朝向时，充分考虑太阳能利用的要求及建筑围护结构设计，根据当地气候特点和资源条件，设计合理的通风、照明和能源方案，利用太阳能技术，尽可能优化建筑的能源性能。找到建筑全年能耗最低的方案是建筑走向绿色、走向节能的最重要、最基本的有效途径之一。

3.1 总体布局

首先，区域内环境的总体布局直接影响到建筑的能耗和区域内环境的舒适性。道路网络结构对总体布局与环境、基础设施影响较大，它是绿地系统、空间环境、群体组合等的内在联系，也是合理组织人流、车流、自然通风的重要框架。潇湘新区道路网络采用一种简捷有效的交通系统，主干道为西南、东北布置，围绕中部的坡地形成环路，形成不同地块的布局形态，有较为规整的组团式布置，有的为台地式布置，有的为阶梯式布置，有的为尽端式布置，用地中部山脊部分布局较为自由、松散，形成小区的中心景观。这样布局有利于小区的通风、采光、日照等，同时也使得居住区在空间上获得了既统一又有变化的效果。

3.2 绿色形态设计

建筑形态选择与太阳能有着密切的关系。通过各种建筑设计方法，充分利用太阳能，这是建筑师充分发挥绿色生态意识的体现。通过建筑设计，可以充分利用太阳能实现节能降耗，而不是简单的片面理解“太阳能+建筑”。

根据不同区域的照明条件，选择最佳朝向或接近最佳朝向，主要房间避开冬季主导风向，若布置在不利朝向的建筑，将建筑造型倾斜成折线，上下布置阳台(避免遮光，丰富立面效果)，以获得最佳照明条件，充分利用太阳能，不仅使建筑体型系数小，而且减少了能耗，使北向房间在特定时间内日照过多。

3.3 户型设计

温室设计、采暖、制冷占建筑住宅能耗的很大比例。夏季降温的目的可以通过自然通风、遮阳等技术手段实现，无需空调。随着夏季周期的延长，气温的升高对人体舒适性的影响越来越大。增加空调机的数量以换取制冷，不利于环境保护和节能。因此，建筑的自然通风设计成为夏季制冷、节能和环境共生的最佳选择。

自然通风的最终目标是取代部分或全部现有的传统空调和制冷系统。自然通风可以降低室内温度而不消耗可再生能源，带走热空气，达到人体的热舒适。同时，可以减少空调的能耗，减少污染，提供清新自然的新鲜空气，有利于人的生理和心理健康，达到节能的效果。潇湘新区在设计中考虑自然气候、主导风向为西南风、地形地貌和树木植被等因数，小区内绝大部分住宅朝向都在南北向与南偏西15°之间，联排住宅间距13～16 m，利用户型设计加强自然对流，通过大厅风带的多余热量，促进室内外气流的交换，降低温度等，以获得良好的阳光和自然通风条件，同时有效的降低建筑能耗。

3.4 建筑围护结构节能设计

建筑围护结构设计可以达到节能65%的目标。通过将不同的保温材料、遮阳方式和空调系统相结合，寻求以最低的初始投资和最低的运行成本为目标的综合技术解决方案。通过百叶窗阴影对窗户的辐射强度的影响,玻璃幕墙的传热分析,演示的外墙外保温系统的材料选择,透明的材质设计外壳结构、热示范和玻璃幕墙系统的节能设计,不同的保温墙,窗户玻璃、窗框和材质选择，确定最优化的方案。

4 太阳能建筑技术

国家明确提出节能减排政策，鼓励发展多种新型绿色能源(太阳能、风能、地热、潮汐能等其他再生资源)的利用。太阳能作为一种清洁、可持续的可再生能源，是节约能源消耗、改善居民物质环境的有效途径。如何将住宅设计与太阳能利用技术相结合，已成为各国建筑设计和研究的热点。

4.1 太阳能与建筑

作为再生能源的太阳能，正被人们所关注和重视，太阳能作为一种免费清洁的能源，在住宅建设中的利用将关系到可持续发展的战略。而太阳能与建筑的结合也在住宅建设意义重大，成为住宅建设的新亮点，充分利用太阳能，降低建筑能耗在社会总能耗中的比重。因此，太阳能建筑发展的最终目标是进一步考虑太阳能利用与地热能、风能和自然建筑的结合，进行系统的优化配置，满足建筑人员的供给和建造者的需求。零排放建筑是太阳能利用的最高理想，随着行业的发展，技术和人民生活水平的提高，建筑能耗也随之提高，成为人员供给的沉重负担，因此太阳能的运用具有重要的经济意义、社会意义和能源安全的战略意义。

4.2 太阳能建筑技术应用

太阳能技术在建筑中的应用在中国起步较晚,早期的被动式太阳能房屋trump先生墙成熟的太阳能热水器,1990年代后期,大规模集成太阳能建筑实验的太阳能空调、太阳能光电子集成设计的建筑和它的配件和有意义的尝试,但由于整体发展时间短,缺乏关注和研究,太阳能的使用一直很有限。目前,在多层住宅太阳能技术的应用主要有以下问题:首先,在多层住宅太阳能技术的应用相对简单,主要在太阳能热水器的使用,只能为居民提供生活热水,没有充分利用太阳能的潜力。二是多层住宅由于可供太阳能集热用的建筑面积有限，加之现有太阳能利用技术效率较低，太阳能的使用度还不高。三是太阳能应用具有时段性和冬夏两季运行矛盾问题。第四，目前的太阳能技术和产品大多是独立开发的，没有与住宅结构、设备或空间的设计有机结合。

针对多层住宅太阳能技术应用存在的问题,考虑到经济和适用性,并考虑应用程序技术的集成设计方法,应用太阳能技术与多层住宅设计相结合,是一个非常复杂的问题,实现良好的适用性和经济性工作需要做大量的研究和实践。所有这些的实现将依赖于建筑本身的手段，而不是附属的高科技措施。如果建筑离开了生活，就会变得过于理性、冷漠和无聊。绿色思维是从建筑创作的构思阶段就具有可持续发展的意识，通过建筑创作的全过程赋予建筑以生命。