基于绿色建筑理念的夏热冬冷地区小型公共建筑节能设计实践

伍琰梅

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

在城市现代化与经济发展水平不断提高的今天，工业化、城镇化也得到了迅速发展，中国已经成为名副其实的能源消耗大国。在能源和环境问题日趋严峻的背景下，建筑节能设计、绿色建筑理念逐渐受到社会各界的关注。与发达国家相比，我国绿色建筑的设计和建造起步较晚，节能技术的应用仍处于初级阶段，公共建筑耗能在建筑耗能中占据很大比重。本文通过深入研究，对小型绿色建筑进行节能设计，以达到改善小型公共建设室内环境和降低建筑耗能的目的。

1 绿色建筑概念

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期最大限度地实现节能、节地、节水、节材，将环境保护与减少污染同时进行，为人们提供更为舒适、健康、高效的使用空间，实现自然与建筑的和谐共处。

绿色建筑设计是在人与自然和谐发展的前提下，从建筑实际情况和人们的实际需求出发，综合考虑建筑节能、节水、节材与环境保护、建筑功能的辩证关系，实现社会效益、经济效益、环境效益的统一。

1.1 节约能源

为了有效实现节约能源，绿色建筑设计中应该充分利用太阳能[1]、自然通风等绿色设计方式，降低能源消耗，实现室内温度的控制和调整。还应该充分利用自然气候条件，进行平面形式和总体布局的设计，以达到降低能耗的目的。

1.2 节约资源

从建筑设计、建筑建造到建筑材料，各方面都要充分考虑资源的合理使用与配置问题，要尽可能减少不可再生资源的使用，为资源的再生利用提供支持。节约水资源，包括节约绿化用水等。

1.3 回归自然

回归自然强调绿色建筑外部与周边环境的融合统一、动静互补，实现自然生态环境的保护。

1.4 舒适和健康的生活环境

建筑内部不使用对人体有害的建筑和装修材料；保持室内空气清新，温度、湿度适当，使居住者感觉良好，身心健康。

2 绿色建筑设计原则

2.1 重视整体设计

绿色建筑要突出设计的整体性，要综合考虑气候、文化、经济等各项要素，通过对各要素整合分析采用科学合理的设计手段，不能顾此失彼、因小失大。例如，仅仅象征性地摆设一两盏太阳能灯，装设一两块太阳能光伏玻璃，实际上却忽视了绿色建筑整体节能与高效产品的选用，这样是达不到真正的节能效果的。整体设计在绿色建筑设计中的作用非常重要，是绿色建筑的主导方向[2]。

2.2 因地制宜原则

绿色建筑强调因地制宜，就是从建筑所在地区的实际情况出发，不能照搬照抄、不能盲目跟从，任何一个区域的规划、城市建设、单体建筑项目，都是建立在特定地点条件的分析和评论基础上的，具体包括地区气候特征、地理因素、地方文化及风俗、建筑功能特征、能源分布等（图1）。

图1 低点透视图

2.3 生态性原则

生态性原则就是构建绿色建筑人文理念，要充分体现现代生态科学。人文理念是基于尊重自然、尊重生态规律、维护生态系统动态平衡的客观要求的。绿色建筑的首要原则就是生态性，也就是保护自然环境。例如，可以利用可再生自然资源（风能、水能、海洋能、生物能等），从而减少对不可再生资源的使用，最大限度减少建筑建设过程中对自然环境的负面影响，以此构建和谐的生态环境。

2.4 健康舒适性原则

社会的主体是人。在不降低生活质量的前提下，要尽可能实现建筑设计的节能与环保。绿色建筑设计力求为人类提供舒适的环境。例如，在建筑设计中应用新型节能材料，通过提高维护结构的保温与隔热性能，降低能源消耗，同时保障人类生活空间的舒适度；或者利用外遮阳设施防止夏季室内温度过热，以达到更好的绿色节能效果（图2）。

图2 立面细节

2.5 全寿命周期原则

全寿命周期就是从建筑整个生命周期切入，包括建筑设计构思、建筑设计策划、资源的再生利用等各个过程，绿色建筑设计要关注整个建筑过程中的能源消耗情况。不仅可以为人们提供舒适健康、低耗无害的空间，还可以在建筑拆除之后最大限度减少对环境的影响，甚至拆除产生的材料还可以再次利用。绿色建筑从建造、使用到后期维护，整个过程十分复杂且技术性强，因此要以最小的投入获得最佳的效果，这就要求设计者在设计过程中考虑全寿命周期评价的原则，使建筑更加环保、节能。

3 小型公共建筑节能设计策略

在绿色建筑设计中，围护结构热工性能是最主要的内容，包括外墙、屋顶、地热传热系数、外窗传热系数，遮阳系数等，只有综合考虑这些因素，才能达到良好的节能降耗效果。

3.1 建筑围护结构节能设计

3.1.1 建筑物外墙设计

烧结实心黏土砖是我国建筑外墙结构的主要材料，这种砖会导致大量土地资源遭到破坏。在烧结过程中，烧结黏土砖还会产生一定的大气污染。因此能源利用率不高，已经属于被禁止使用的产品。在节约材料与资源方面，绿色建筑倡导使用本地的建筑材料，就地取材可以达到更好的节能效果。本地节能产品的使用不仅可以降低能源运输成本，还可以降低环境污染，达到节约能源的目的。

在夏热冬冷地区的小型公共建筑外墙设计中，外墙结构可以采用装饰瓷片、水泥砂浆、水泥砂浆等材料，在这些材料中可选择新型环保建材以及混凝土砌块，其导热系数小，质量轻，强度高，具有良好的抗压强性能以及保温隔热性能，与绿色建筑产品节能要求相符。

同时，建筑外墙可以采用整砌加气混凝土砌块，这种砌块的主要原料是发泡剂、石膏、石灰、水泥等，属于一种新型复合墙体材料，具有质量轻、空隙多、保温隔热性能好、防火性能好等特点，在高层、低层建筑群体中得到了普遍应用。这种新型建筑材料可以有效降低维护结构的传热系数与空调系统耗能，有效提高房间舒适度。

3.1.2 建筑首层地面防潮隔热设计

《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）中对室内湿度、温度、风速等方面对人体舒适度的影响进行明确，提出这3个因素为影响人体舒适度的关键因素，其中湿度影响对建筑物地面设计最为重要。由于夏热冬冷地区全年降雨降雪，地面会出现返潮的情况，从而导致建筑物内部湿度较大，使人们在室内的舒适感降低，还会影响建筑物的寿命。很多建筑靠近江河湖泊，建筑周边全年湿度比较大。为了确保建筑围护结构不出现结露[3]、发霉等情况，延长建筑使用寿命，在建筑设计中必须考虑能源利用与室内环境两项要素，对首层地面进行防潮隔热设计。具体构造做法如下：室内地面采用2 mm厚塑料膜构建反潮层、300 mm厚发泡水泥层、10 mm厚复合水泥砂浆防潮层、20 mm厚水泥砂浆找平层，如图3所示。

图3 保温防潮地面施工

3.1.3 屋顶和种植屋面设计

绿色建筑屋顶与种植屋面的设计依旧是以环境保护、改善室外环境、为居住者提供舒适的环境为前提。绿化层不仅要减少对当地生态环境的影响，还应该有效提高办公环境质量以及人员使用效率。

屋顶可以全天候接收阳光照射，屋面保温性能则会影响围护结构。因此，在空调系统设计中，夏季建筑热负荷占据很大比重。为了能够增强节能环保的效果，综合考虑建筑技术需求，可以采用种植屋面技术（图4）。具体构造做法如下：在屋面结构层铺设厚种植土、聚乙烯排水板土工膜、聚酯无纺布等材料，这样的设计不仅能有效收集雨水，还能降低噪声对室内环境的影响，达到净化空气的效果，同时，还可实现建筑与周边环境的协调，增强建筑外观的美观性。这种技术与绿色建设设计要求相符，能够有效节约水资源、能源。

图4 种植屋面技术

3.2 自然通风窗户设计

通风设计是夏热冬冷地区小型公共建设绿色设计的重要内容。为了充分利用自然通风，提高室内舒适度，绿色建筑可以利用窗户进行自然通风，并重点关注窗户的设计位置，使室内空间可以形成一定的风压，利用加大的风压推动较小的风压，就可以产生自然通风。

3.2.1 玻璃设计

窗户设计中可以采用玻璃、窗户固定构件组成的窗户结构，玻璃可采用双层中空玻璃，这种玻璃具有良好的隔热保温功能，符合绿色建筑设计节能降耗的要求。

3.2.2 活动百叶外窗遮阳系统设计

近些年，外遮阳技术逐渐受到关注，窗外遮阳系统的应用更加普遍，形式也更加多样。在夏热冬冷地区，夏季比较炎热，南向窗户受太阳直射，升温快，但其自然通风条件较好，综合这些因素[4]，采用活动百叶外窗遮阳的设计最合适。该设计可以美化建筑外观，在夏季遮挡日照，减少夏季升温，降低空调系统制冷负荷，还可将自然风引入室内，提升室内舒适度；冬季可以关闭百叶窗，减少室内外换气次数，避免室内热量的流失，降低空调制热负荷，达到良好的节能降耗效果。

3.3 围护结构的实验检测

在完成建筑热工设计之后，工作人员要结合相关要求，对外墙、防潮隔热地面、屋顶等结构进行热工性能的实验和测试。以国家规定标准和方法进行检测，获得相关数据，以确保绿色建筑设计可以获得一定效果。

4 结语

本文从绿色建筑设计的视角对夏热冬冷地区的小型公共建筑设计展开讨论，从中发现，绿色建筑设计的内容非常广泛，在设计的过程中需要综合考虑众多因素，全面坚持因地制宜、能源节约等基本原则，实现建筑资源、环境、经济等综合效益。本文通过多方面的研究，对具体的设计要点进行分析，旨在更好地助力我国绿色建设设计发展。