绿色建筑在节能居住建筑设计中的实践及技术优化

2023-02-22李嘉慧

建材与装饰 2023年5期

李嘉慧

（广州市万科企业有限公司，广东广州 510000）

0 引言

建筑工程是一项影响自然资源和环境的人类活动，我国正处于经济高速发展时期，资源消耗总量逐年快速增长，环境污染形势严峻，因此在日常设计施工工作中必须重视并坚持可持续性理念。建筑设计是建筑整个生命周期的重要组成部分，材料的选择、建造、使用和解构，在建筑物对资源和环境的影响中占主导地位。而绿色建筑就是在项目中体现可持续发展的理念，是在履行建筑功能的基础上，为人们提供健康、舒适、高效的空间，在建筑全生命周期实现资源节约（节能、节约空间、节水、节材）、保护环境、减少污染。

1 节能居住建筑设计概述

1.1 节能居住建筑设计现状

目前，随着人们物质条件的改善，对能源的需求不断增加，对环境的能源消耗也在不断增加。据统计，我国能源消耗中约有30%是来源于建筑建设。现如今房屋保温效果较弱，为提高居住舒适度会增加单位面积能耗，系统效率有待进一步提高。与发达国家相比，我国住宅的单位面积能耗是其3～5 倍以上，客观反映了我国住宅节能的重要性。居住节能设计是一个系统性的过程，要提前做好规划设计，做好对建筑材料的选择，加强施工过程中的技术管理，降低能耗，全面协调供暖系统、空调系统、照明系统等工作内容，使建筑的节能设计精细化以达到节能的目的。居住建筑的节能设计应要求不扰乱原有环境，控制施工过程中的能源消耗，为群众创造舒适的居住环境。设计师和施工工程师必须坚持节能的原则，全面贯彻节能理念，保障建筑节能[1]。

1.2 居住建筑设计节能原则

（1）坚持建筑整体规划的节能设计。住宅应选择适宜的建筑地址，并根据气候及场地条件因地制宜的规划总图及建筑朝向。充分考虑日照、风向、地理等有利或不利因素，通过整体的规划布局，创造住宅区的微气候，以实现建筑与自然的和谐统一[2]。例如，夏热冬暖地区，其气候特征表现为日照时间长，太阳辐射大，温度和湿度相对较高，夏季时间长，冬季时间短，主要能源消耗为夏季依赖制冷设备维持事宜的温湿度。因此在布局上应充分利用夏季盛行的风向，充分考虑建筑的朝向、体量及间距，形成住宅区内的空气流动，以能达到舒适且节能的目的。

（2）合理设计节能住宅单体。据统计，夏热冬暖地区夏季各户型用电量变化较大，最大变化幅度甚至可以到一倍，因此在设计时要采用更节能的户型设计，同时适当降低体型系数，减少能源消耗。例如，传统的建筑设计采用南北向的设计理念，相比东西向住宅，节能效果更好，在相同建筑面积的情况下有一个明显的效果对比。

（3）充分利用被动节能技术。在做到以上两点原则的情况下，要充分的利用被动措施以减少能源的消耗。例如充分利用太阳能资源，实现长时间天然采光减少人工照明时间，同时在冬季可以得热，可以达到节能的目的。其次在外围护结构的设计上，合理选择材料和构造，达到保温隔热的效果。另外，窗户是建筑物保温效果的薄弱环节，在尽量保证每个房间有良好的通风采光效果的前提下，窗户面积的大小应控制在合理的范围内，尽量减少建筑物内的热量损失，以达到更好的节能效果。

2 绿色住宅建筑施工存在的问题

2.1 建材发展滞后

根据对我国绿色住宅现状的分析，我国新型环保建材发展缓慢，很多建材价格昂贵。考虑到项目单位业主的财务状况和业主的建设成本等因素，通常不会使用昂贵的“绿色”建材，这直接影响“绿色”住宅的发展。此外，我国对绿色建材的研究较晚，因此能够提供经济、可持续住房效果的建材种类较少。

2.2 材料使用上的问题

目前，很多建筑单位在使用施工材料时都采用老旧的方法，在实际住房建设中，具体材料的使用没有按照环保住房建设的规定，这导致绿色住宅建设中建筑材料的浪费，不仅增加了绿色住宅的成本，也在一定程度上影响了绿色住宅环境目标的实现。一些施工方在绿色建筑建设中仍然使用自制的混凝土和砂浆，而没有使用密集型复合砂浆和预拌混凝土，这样既造成了不必要的建筑材料浪费，且影响了居住环境，同时也将导致建设绿色住宅的成本进一步增加。此外，很多建筑材料在绿色住宅建设中没有回收再利用，不仅增加项目的建设成本，所用建筑材料产生的污染和对环境的破坏也不容忽视。

2.3 水资源利用问题

对于绿色住宅建筑，建设的重点是水资源的合理利用和高效处理，减轻环境负担，以及建设中水资源的高效利用。但目前施工沉降井很少，其容量不能满足施工用水的需要，不能进行污水的提取和回用，也不能提供水资源，整个项目的施工也受到阻碍。此外，在施工过程中，如果下雨或下雪，水井会产生大量污水，严重污染了整个城市供水环境。一些建筑单位在建设中盲目使用地下水或使用城市水网，没有充分利用污水、雨水等水资源，进一步增加了建设绿色住宅项目的成本。

2.4 缺乏建筑监理

为了实现绿色住宅项目的可持续发展，政府控制其发展非常重要。尽管近年来国家对绿色住房的法律法规逐步完善，但许多政府机构对绿色住房的监管仍存在不少漏洞。首先是相关勘察部门的绿色住宅项目审查制度不健全，导致不少设计部门的设计图纸出现“擦边”现象。此外，现行的绿色住宅项目管理制度，建设过程中缺乏监管，建成后不需要一级审查，致使施工单位经常建设“假”绿色建筑敷衍了事，缺乏了对绿色环境的保护[3]。

3 绿色建筑节能技术的应用

3.1 绿色建筑建设中的节能材料

在我国绿色建筑标准的建设实施推进过程中，绿色建筑材料大量开发使用将能够显著节约建筑用料的综合消耗，所以对于节能新型材料大量生产和使用无疑是具有重要意义的[4]。例如作为建筑行业主要的绿色建筑材料之一的就是节能空心砖砌块和轻质多孔砖，新型轻质建筑材料砌块的明显优势是在于重量轻、保温效果高、隔音节能效果好。这种新型材料广泛使用能提高建筑施工过程的作业效率以及后续使用中的能源节约，但是最大缺点仍是其造价成本高[3]。因此，在研发绿色建材的进程中，如何开发低成本绿色材料或降低造价成本，使得大量建筑得以使用，也是一个需要思考且亟待解决的问题。

3.2 墙体实施节能技术

（1）墙体的节能结构在建筑物中，墙体可以说占了主要部分，它能成功地减少房屋内外的热交换。据相关调查可以看出，为提高绿色建筑的节能效果，相当大部分还是要靠外墙的保温隔热。因此，外墙的设计是不可忽视的。外墙节能设计首先要符合外墙承重层的安全系数，然后应选择传热系数小、环保的节能材料。就目前规范确定的65%的节能率而言，外墙最常见的节能方法是创建节能结构为主墙自保温+外保温板材料和外保温冷桥部件的绝缘板。保温板材料常用的有两种，挤塑保温板（防火性能B1 级）和岩棉板（防火性能A级）。对于27m 及以下的住宅建筑宜采用挤塑保温板，但现阶段外墙保温系统由于材料以及施工的影响存在一定的局限性。例如，渗透后的保温材料无法回收，未来的拆除过程会因分解产生大量建筑垃圾。又如，部分保温材料做内墙保温时，因强度较弱无法贴挂砖，很多人在再次装修时会选择取消保温。这些方面在建筑保温材料的性能、材料强度、环保和再利用等方面仍需创新。图1 为墙体节能结构。

（2）屋顶方面，除保温材料外，加装空气隔热层和植物屋面，可提高屋面的保温效果。现在高层建筑基本都是平屋顶，屋顶上设置花园不仅具有隔热、节能的效果，还为楼上居民提供了休闲放松的空间，增加了邻里之间的交流。

（3）外窗也是节能型绿色建筑设计的关键组成部分。建筑物的围护结构是由外窗与建筑物的外墙和屋顶组合而成。由于外窗本身较易传热，因此节能设计应考虑建筑的窗墙比和外窗的不同性能。外窗框的质量，隔音效果和窗户的使用寿命也应考虑在内。随着对玻璃强度以及隔声隔热性能要求的提高，玻璃厚度的增加，窗的重量增加。经过大量的设计和使用，发现当使用塑钢材料时，外窗的开口受热胀冷缩的影响很大，而铝合金为很好的窗框材料。玻璃窗的好坏直接决定了室内的温度、噪声、采光等功能。因此在设计时，除了尽量追求节能性能，也要考虑窗的整体面积和开启面积，风的流动和光照可以使人感到轻盈舒适，对视觉健康、身心享受、工作提高都极为有利。铝合金中空玻璃窗在外窗材料的选择上往往是首选，在传热系数小于等于2.3W/m2·K 时可以达到更好的效果。图2 为外窗构造。