绿色建筑节能设计的应用措施

文／刘文炼、朱林、蓝伟州 龙岗区建设工程质量安全监督站 广东深圳 518172

引言：

随着社会经济的发展，建筑行业已经成为我国经济发展中的重要部分。但是，由于建筑行业具有污染性大、能耗大等多种特点，在项目建设中需要耗费大量资源能源，与此同时，国家开始大力强调节能环保，绿色建筑节能设计也随之而生，注重从建筑设计这一源头着手，提升建筑的整体节能水平，在保证建筑使用功能和室内环境质量的前提下，按照有关法律法规的要求采取有效措施，减少能源和资源的消耗，降低碳排放，从而为广大群众提供舒适的活动场所，推动建筑行业的稳定发展。

1、绿色建筑节能设计的原则

1.1 环保性原则

基于环保性原则的绿色建筑节能设计要求要尊重自然环境，不能出现破坏环境的行为。在绿色建筑的设计过程中，相关人员应积极落实这一原则，在节能设计中加强对自然环境的保护，设计人员应从环保层面出发，明确建筑与环境之间的关系，在充分利用自然环境的同时保证不出现任何对环境不利的行为。

1.2 节约性原则

在绿色建筑节能设计中，应坚持节约原则，充分利用节能设计方法，节约施工资源，提升各项资源的利用率，减少资源浪费。节约性原则在绿色建筑节能设计中的应用，有助于实现施工资源的最大价值利用，同时，还要求引入各种清洁能源以及新型能源，以取代不可再生资源，由此可见，坚持节约原则，在绿色建筑节能设计中至关重要[1]。

1.3 人性化原则

人性化原则指的是，在绿色建筑节能设计中应坚持以人为本，基于安全、舒适的要求，合理规划节能设计。通风、采光、降噪等各种因素与人们的生活质量有密切联系，在节能设计中应遵循人性化原则，充分考虑这些因素，凸显出人性化原则的实践价值。

2、绿色建筑节能设计的重要性

绿色建筑节能设计旨在减少污染、保护环境、节约资源，为人民提供健康和谐的生活空间，绿色节能建筑的推广不仅是改善环境、缓解能源紧缺的高效措施，还是有效落实科学发展观，促进社会主义现代化建设重要举措。从环境保护层面来看，绿色建筑节能设计是改善大气环境的需要。在建筑建造、使用期间，会产生大量能源与污染，在全国温室气体的排放贡献率中，北方城市冬季燃煤较为明显，而绿色建筑节能设计能够在满足采暖需求下，尽可能减少煤炭的使用，从而减少大气污染物的排放，起到环境改善、缓解温室效应的目的。从可持续发展层面来看，绿色建筑节能设计有助于改善室内热环境。我国冬夏季节持续时间比较长，春秋时间较短，这意味着我国需要借助采暖空调设备满足创造适宜的室内环境，相应的能耗非常大，为了改善室内热环境，缓解能源紧缺现状，就需要大力推广绿色建筑节能设计，这也是落实国家能源消费革命的一大举措，遏制能源的不合理消费[2]。从国民经济层面来看，建筑节能将成为新的增长点，实践证明，绿色建筑节能技术的应用，每平方米建造成本提升6%左右，能够达到50%左右的节能目标，从而实现投资、环境效益的共赢，在推动国民经济增长的同时，又能节约能源、保护环境。由此可见，绿色建筑节能设计已经成为一种趋势，这也是我国建筑行业的转型升级的方向。

3、绿色建筑节能设计的应用措施

3.1 建筑空间分区节能设计

绿色建筑节能设计已经成为当前建筑工程的发展趋势，建筑空间分区设计，不仅是一种艺术，空间节能设计也是现代追求的一种生活态度，对节能环保事业有着积极推动作用。首先，建筑表层空间节能设计。建筑表层空间设计对建筑内外环境有着极大的影响，“双层表皮”是建筑表层空间节能设计的一种典型案例。从建筑表层，使用双层幕墙结构，再借助纵向叠合方式，最大程度利用建筑空间，充分展现建筑空间的采光部分。同时，为了使建筑空间遮阳系统达到完美饱和效果，使用水平、垂直交织的遮阳板，将建筑外层空间合理设计，从而最大程度发挥其遮阳效果。其次，建筑内部的分割，应确保满足多房间的使用，并且保证采光、通风良好；对于严寒地区的建筑外廊、楼梯间、厨房、卫生间等交通联系空间以及辅助空间，最好设计在北侧；对于主要空间，如卧室、客厅、书房等，最好设计在南侧；阳台采用外凸式，保证光照充足，确保主要使用房间具有较好的保温性，南方地区应与此相反，采用凹式、半凹半凸式阳台，避免阳光直射。在建筑内部空间节能设计中，为了达到更好的通风效果，采取中庭、侧庭相结合的方式，形成统一的空间体系；为了达到较好的采光效果，上方一般采取采光中庭，发挥采光效果，并借助自然通风，降低能耗。

3.2 建筑围护结构节能设计

建筑围护结构节能设计可以实现隔热、保温的目的，并对建筑能耗、室内采光等造成较大的影响。据相关研究表明，在建筑施工中外墙耗能最大，占建筑整体能耗的40%左右，加强建筑围护结构节能设计至关重要。当前，在建筑项目中，比较强调自然通风，设计人员需要依据建筑项目的地位置、功能等，合理选择相应的围护结构，确保满足节能要求[3]。在材料的应用中，热惰性材料能够增强墙体的蓄热性，并加长围护结构向室内传热的时间，从而错开室内最高温与建筑使用的时间。墙体作为建筑外围护结构的主要部分，若使用普通的墙体材料进行建设，无法起到较好的保温作用，因此，在具体设计中，应使用玻璃棉板、聚氨酯发泡等一些具有保温性的材料，有效提升建筑外围结构的保温作用。外墙外保温是一种应用范围较广的节能方式，不仅能够保护建筑主体结构，延长建筑使用寿命，还能够缓解因温度变化而导致的结构变形，避免紫外线以及各种有害气体对结构的危害。如图1所示，为无机玻化微珠外墙保温设计，在建筑外墙外侧，由饰面层、抗裂防护层、无机玻化微珠保温层、界面层构成，不仅具有较好的隔热与保温效果，还具有防水、抗压等多种特点，比较适用于夏热冬冷、夏热冬热以及部分寒冷地区，其具体的施工工艺为：基层处理、第一遍保温层、第二遍保温层、抗裂砂浆、网格布、抗裂砂浆、饰面层[4]。

图1 无机玻化微珠外墙保温设计

3.3 建筑门窗节能设计

在建筑项目中，阳光和冷风主要通过门窗进入室内，这也是产生能耗的重要部分。因此，在绿色建筑门窗节能设计中，应在满足良好采光与通风的基础上适当减小门窗口的面积，合理控制开窗率，提升外门窗的保温性能，从而最大程度降低能耗。同时，还需要结合门窗的抗风性、渗水性、透风性，展开全面分析与复查，确保设计的合理性。在门窗节能设计中应控制好窗墙比，窗墙比指的是某个朝向的外窗面积与墙面积之比，《公共建筑节能设计标准》规定，建筑中某个朝向的窗墙比不应超过0.7，若窗墙比小于0.4 时，玻璃的可见光透射比则应高于0.4。窗墙比需要结合各地区冬夏季的日照情况、季风、温度等多种因素，与外墙相比，普通窗户的保温隔热性能较低，窗墙比越大，所需的能耗则越大，只有控制好窗墙比，才能起到节能的作用[5]。要想增强外窗的气密性，防止冬季冷空气侵袭，就需要选择密封性较好的材料，设置好门窗密封条。要想增强门窗的保温性能，在门窗节能设计中，一定要选择好门窗材料，缓解门窗热损耗这一问题。例如，选择中空玻璃、吸热玻璃一些节能玻璃，其中，吸热玻璃具有较多优点，一是能够吸收太阳辐射热，具体的吸收程度受自身厚度、颜色等因素的影响，在太阳光照下，若玻璃的厚度为6mm，普通玻璃透过热量为84%，而吸热玻璃的透过热量为60%，具有较好的吸热纳凉效果，这也是当前建筑节能设计中比较常用的门窗材料之一；二是吸热玻璃能够吸收可见光，削减太阳光的强度，使光照变得更加柔和，有效缓解眩目反应；三是挡光、阻隔冷空气，室内达到冬暖夏凉效果。如图2所示，为同颜色的吸热玻璃，目前，我国主要生产的吸热玻璃厚度有四种，即2mm、3mm、5mm、6mm。

图2 吸热玻璃

3.4 建筑屋面节能设计

在屋面设计中，大多使用外保温屋面，屋面保温层的选择需要结合建筑的使用要求、气候等多种因素，如果使用吸水性较高的保温材料，则需要在屋面设置一些排气孔，方便将其中的水分排出去。保温屋面的施工需要采取人工方式进行搅拌，先按照一定比例将珍珠岩、水进行混合，再洒水进行搅拌，待手握成团不出水，且松开手之后不会松散最佳。在施工中，需要依据对屋面坡度、厚度等方面的要求进行设计，铺好控制点的保温层，依据相应的厚度拉线，保温层的虚铺厚度为设计厚度的130%左右，之后，使用木杠将保温层刮平，按照一定的压缩比按压，按压到设计的厚度之后，开始铺设第二层保温层，并压实，做好2-3d后，开始做找平层，完成找平层6d后，展开屋面试验，使用重量为400kg 的架子车，在屋面行驶，确保强度符合要求。

屋面设计的类型包括架空、浅色、种植绿色等屋顶，可以起到隔离辐射的作用，并在屋顶上方覆盖一层保温隔热材料，或涂抹具有较高反射率的材料，在夏季吸收太阳热量，避免热量传递至建筑室内，减少空天制冷负荷，起到较好的节能效果。屋面绿化设计可以降低整个建筑的能耗，防止温室气体大量排放出去，既能扩大绿化面积，还能避免城市热岛效应的出现。绿化屋面是在屋顶进行种植，借助植物光合作用，有效避免太阳辐射热产生的影响，并且起到绿化、小气候调节、降噪等作用，对屋面结构有较好的保护作用，这也是比较值得大力推广的一种节能措施[6]。

屋面蓄水设计是在屋顶程序水层，借助水的比热大的优势，可以促进水分蒸发，待水分蒸发后将屋面传热量吸收，并且还有助于保护防水层。蓄水屋面的水层深度设计在150mm 至200mm 较为合适，且屋面的坡度应小于0.5%，以确保水层深度的均匀性。对于防水层的做好，最好是在刚性防水屋面使用，或者是卷材防水屋面，同时，为了方便检修，防止水层出现较大的风浪，需要将蓄水屋面划分成多个蓄水区域，且每一个区域的长度控制在10m 之内，在各个区域之间的壁上设置水孔，连通各区域的水层。通风隔热是设置通风隔层，借助风压、热压，将热量带走，而反射降温隔热则是在屋面上涂一层白色的涂料，也可以使用水泥珍珠岩等，降低屋顶面的热辐射，这样的设计方式大概节省25%的能耗[7]。

3.5 建筑暖通空调节能设计

建筑暖通空调的能耗非常大，在建筑暖通空调节能设计具有重大意义。建筑暖通空调主要是在通风、采暖、空气调节，通过调节温度、湿度，满足人们对于室内空间环境的需求。要想实现暖通空调节能目的，就要采取新技术、新工艺，在当前的暖通空调节能设计中，温度、湿度、风速等对室内舒适度有较大的影响，在参数选取中，应控制好这几要素的比例，确保舒适度与节能降耗的和谐统一。室内设计计算温度取值对空调能耗有较大的影响，应依据相关标准取值，并结合实际情况进行分析，充分考虑不同功能分区、建筑所在地等。冷热负荷的计算对暖通空调节能设计有重要作用，在具体的工程项目中，受多种因素的影响，经常出现管道直径偏大或冷热源设备容量偏大等现象，导致损失严重。采暖系统较为复杂，在具体设计中应考虑不同空间的室温可以单独进行调控；实现分户分摊这一功能；管路系统不复杂，管材消耗较少。在实际采暖系统设计中，比较常见的有上供下回、下供下回垂直双管系统。空调冷冻水系统的节能设计需要结合实际冷热供应的需求来选择，尽可能降低系统运行中的能耗，四管制系统的应用能自由选择供热、供冷模式，可以有效节能能量[8]。

结语：

我国生态环境问题较为突出，绿色建筑已经成为建筑行业的发展趋势。绿色建筑节能设计是在绿色建筑基础上，提升节能设计水平，使建筑设计更加符合环保、低碳理念。绿色建筑节能设计包括多个方面，在建筑整体节能设计中，从建筑整体层面出发，保证选址、朝向的合理性；在围护结构节能设计中，在外墙应用保温材料，有效降低能耗；在门窗节能设计中，使用吸热、中空玻璃等一些节能玻璃，控制好窗墙比；在屋面节能设计中，采用种植屋面、蓄水屋面；在室内节能设计中，合理利用节能电器，采用节能技术。通过结合建筑实际情况，合理开展节能设计工作，推动绿色建筑的发展。