现代绿色建筑的生态节能设计策略与应用

屈婉璐 单小妮

1.陕西榆林市规划建筑设计院 陕西 榆林 719000；

2.榆林市自然资源调查与规划中心 陕西 榆林 719000

引言

现阶段，资源能源缺乏已经成为世界各国共同面对的主要问题，生态节能也因此成为整个人类的共同使命，为了确保社会可持续发展，最重要的就是从各个方面入手，落实切实有效节能降耗措施。绿色建筑的出现与发展，正是建筑行业响应国家绿色、可持续发展号召的具体表现，但是要想建造名副其实的绿色建筑，首先要明确了解建筑工程生态节能设计原则与设计策略，并保证建筑工程生态节能设计策略在建筑工程建设中的合理应用，以便确保建筑工程具备应有的节能环保效果。

1 绿色建筑可持续发展设计原则

首先要遵守因地制宜原则。因地制宜原则意味着绿色建筑设计应根据特定地区的气候、气象、环境和文化等因素进行个性化的考虑。例如，在寒冷地区，建筑可以采用双层或三层窗户来隔离寒冷空气和保持室内温暖。在炎热地区，建筑可以采用遮阳结构、通风设计等来减少室内热量积聚。此外，合理利用当地的可再生能源资源，如太阳能、风能或水力发电，也是因地制宜的策略。

其次要遵循和谐原则。绿色建筑的和谐原则强调将建筑融合到周围环境中，与自然景观相协调。这包括使用本地材料、采用自然色彩，以及通过景观设计将建筑与周围的植被和水体融合在一起。同时，通过采用景观绿化和生态修复技术，绿色建筑还可以恢复或改善当地生态系统，提供更多的生物多样性[1]。

2 现代绿色建筑的生态节能设计策略

2.1 自然通风

在现代绿色建筑的生态节能设计中，自然通风是一项重要的策略。通过合理利用自然气流，可以实现室内空气的良好流通和舒适度的提高，减少对人工通风系统的依赖，从而降低能源消耗和运营成本。自然通风利用气压差和风向来推动空气流动。通过将通风口设置在高低处，形成自然的气流路径，比如在屋顶设置排气口和在底部设置进风口。这样可以促使热空气上升并排出，同时吸入新鲜空气。对于大型建筑或复杂建筑布局，根据当地气候特点，合理选择建筑的朝向和布局，最大限度地利用自然风的流通。可以考虑引入中庭或通风廊道，以促进自然通风并形成空气对流。通过合理的设计，可以引导风在建筑中自由流动，并起到通风和冷却的效果。

2.2 自然采光

自然采光在现代绿色建筑的生态节能设计中扮演着重要的角色。通过合理利用自然光线，可以最大限度地减少对人工照明系统的依赖，提高室内环境的舒适性，同时减少能源消耗和碳排放。在建筑设计过程中，考虑到建筑物的朝向、视野和周围环境，合理安排窗户和天窗的位置和大小。将主要生活区域和工作区域尽可能靠近窗户，确保阳光能够进入室内，为人们提供充足的自然光线。除此之外，选择具有较高透光率的材料，例如玻璃或透明聚碳酸酯板（PC板），以便更多的自然光线能够穿透到室内。同时，这些材料还可以提供良好的保温和隔热效果，确保室内温度的稳定。

2.3 可再生能源

传统建筑主要依赖市电供电，但市电传输过程中存在高线损率问题，导致实际能源消耗超过了系统运行所需的电量。这意味着我们需要考虑减少对市电的依赖，以降低能源浪费和成本。我国当前主要的电力来源是火力发电，这导致大量不可再生的化石能源被消耗。这与绿色建筑的理念相违背，因为绿色建筑强调减少环境影响和推广可再生能源的使用。为了解决以上问题，应当积极利用太阳能、风能、地热能等可再生能源来取代传统的电力能源。绿色建筑项目具体的措施包括在建筑的屋顶设置光伏发电装置，通过利用太阳能转化为电能，为建筑提供一部分电力需求。同时，在屋顶可以安装真空管热水器，利用太阳能热水来满足建筑的热水需求。此外，还可以设置地热井和换热站，利用地下的低温地热能源进行建筑采暖。通过地热换热系统，有效利用地下稳定的温度，减少对传统电力的需求。

3 现代绿色建筑的生态节能设计策略应用实例

3.1 项目案例

某建筑工程项目位于南方某省会城市，占地面积437000m2，建筑总面积为180000m2，该建筑紧邻城市中的一个森林公园以及一个城市公园，该建筑由三栋不同功能的建筑以及配套生活住房组成，目标是将该建筑群打造为该城市以科技产业创新为主题的新型科技社区。

3.2 现代绿色建筑生态节能设计策略的具体应用

3.2.1 自然通风优化设计。

（1）朝向调整是根据当地气候和风向，通过科学计算和分析确定建筑最佳朝向角度，以提高通风效果。根据气象数据和风向图，考虑到当地季节性风向的变化，调整建筑的朝向，使建筑物主要开口面朝向风口，最大限度地利用自然通风。

（2）建筑群布局调整是根据风向分析，在建筑群的整体规划设计中考虑风的影响，并选择合适的平面布置方式。一种常见的方式是采用错列式高低层交错布局。通过将高层建筑错落布置在低层建筑之间，可以形成风道，增加风速，促进空气流动。这样可以提高整个建筑群的通风效果，减少局部阻挡风的影响。

（3）单体建筑平面布局调整是通过多种方法改善室内通风。其中包括设置中庭和庭院，以增加室内外空气的交流和通风。中庭可以成为室内空气流动的核心区域，通过设置开敞的楼梯、通风窗或天井，使新鲜空气能够流入建筑内部，旧空气能够顺畅地排出。

3.2.2 自然采光优化设计。

（1）开窗形式设计。为了提供足够的自然光线，建筑设计中应考虑合适的窗户类型和位置。侧窗可以采用竖向窗或水平窗的形式，根据当地的光照条件选择最合适的类型。同时，设计中还可以考虑使用高侧窗，尤其是朝南或朝北的侧面，以获得更多的日照。高侧窗优先采用南、北向，在小进深建筑使用磨砂玻璃，大进深建筑使用高透光玻璃：在安排高侧窗时，优先考虑朝向南北方向，以最大限度地利用自然光线。对于小进深的建筑，可以使用磨砂玻璃来增加光的均匀性和柔和性。而对于大进深的建筑，可以选择高透光玻璃，以确保光线能够深入室内。建筑进深过大时设置天窗，根据采光需求选择矩形或锯齿形天窗：当建筑的深度较大，侧窗无法满足需要时，可以考虑设置天窗[2]。

（2）建筑物遮阳设计。在建筑设计中，应考虑采取适当的遮阳设计措施，以防止太阳直射进入室内，造成室内温度过高。这可以采用遮阳板、遮阳蓬或者树荫等方式来实现。同时，遮阳设计也有助于解决室内光照分布不均匀和眩光问题，提供更加舒适的环境。为了避免直射光线的强烈穿透，可以在室内安装导光板。导光板能够遮挡直射光，并通过反射将光线引导到其他区域，从而改善室内的照度均匀性。

（3）朝向调整设计。根据地理位置和气候条件，优先选择朝向日照时间较长、阳光充足的方向开设侧窗和高侧窗。这样可以使室内获得更多的自然采光，减少对人工照明的依赖，并提供舒适的室内环境。过多在东西向开窗可能会导致采光时长减少，因为太阳的轨迹在东西向上相对较短。此外，过多的东西向窗户也可能导致室内温度过高，增加空调负荷。同时，东西向光线进入建筑物时，可能会产生眩光问题，影响视觉舒适度。

（4）中庭空间设计。在传统的内廊式建筑中，由于走廊区域无法直接获得自然采光，常常需要依赖人工照明来提供照明条件。这会增加能源消耗，并且对居住者或使用者的视觉健康造成一定的影响。为改善建筑内部采光状况，可以在建筑中间设置中庭空间。中庭的开放设计将允许自然光线进入建筑内部，有效地提供室内自然采光。通过中庭空间，光线可以从上方进入并传播到周围房间和走廊，提升整体的照明质量。

3.2.3 低能耗围护结构设计。

（1）保温隔热墙体。保温隔热墙体的主要功能是阻挡室内外热量的传递，从而减小室内空间受外界温度影响的程度。它可以有效地减少冬季的热量流失和夏季的热量进入，提供更稳定舒适的室内环境。通过设置保温隔热墙体，可以增强建筑围护结构和整体结构的热工性能。它可以降低墙体的热传导系数，减少冷热桥效应，并提高建筑的整体保温性能和能源利用效率。

（2）隔热通风墙体。隔热通风墙体的设计目标是在提供良好的隔热性能的同时，确保室内空气的良好通风和舒适度。它既要减少热量的传递，又要保证空气的流通。具体的结构形式是采用双层皮外墙结构，外层采用透明的玻璃材料，内层则使用中空玻璃。这种结构可以有效地隔离室内外的温度差异，减少热量传递。

（3）门窗节能。合理设计和选择门窗材料是提高整体建筑节能性能的关键。传统的门窗存在着缝隙和不完全密封的问题，因此，需要采取措施来增强门窗的保温隔热能力，减少能量损失。调整窗墙比例是一种常见的措施，可以适当减少门窗的面积，增加墙体的保温隔热面积，从而减少热量的传递和能耗。采用低导热系数的中空玻璃、低辐射率玻璃或者夹层玻璃等，可以有效地减少热量的传导和辐射损失。

（4）屋顶节能。强化屋顶的保温隔热性能是提高屋顶节能效果的关键。可以采用架空屋面或者蓄水屋面等措施来实现。架空屋面通过在屋顶与保温层之间留出一定的通风空间，降低热传导和热辐射，减少室内外温差传导。蓄水屋面在防水层上设置一层深度在150～200mm或300mm以上的蓄水层，通过蓄水层的吸热和蒸发作用来调节屋面温度。

3.2.4 建筑绿化设计。建筑绿化设计是一种重要的设计理念，通过垂直绿化和屋顶花园等方式，可以改善空气质量、降温隔热、美化环境、提供休憩空间，并且取得环境效益和经济效益。采用垂直绿化和屋顶花园等方式进行建筑绿化设计。垂直绿化是指在建筑结构上栽植攀爬植物，如爬山虎等。屋顶花园则是在建筑的屋顶部分铺设种植土，用于栽植绿色植物。垂直绿化可以改善空气质量、营造微气候，并且不占用大量的空间。通过栽植攀爬植物，可以增加建筑表面的绿色覆盖面积，吸收二氧化碳，释放氧气，净化空气，降低空气中有害物质的浓度，提高周围环境的空气质量。屋顶花园的建设可以带来多重益处。屋顶花园可以降低室内温度，起到隔热的作用，减少室内空调的使用频率，降低能耗。

3.2.5 可再生能源设计。可再生能源设计是在建筑和基础设施中利用太阳能、风能、水能、地热能等可再生能源的原则和方法。通过安装太阳能电池板、太阳能热水系统、风力发电系统、水力发电机组等，将自然资源转化为电能或热能，满足建筑能源需求。此外，利用地热能、生物质资源等也是可再生能源设计的重要方向。整合不同能源系统并优化利用，能实现能源的高效利用和互补。可再生能源设计可以实现建筑能源自给自足，减少能源成本，同时符合可持续发展的要求[3]。

4 结束语

开展绿色建筑工程建设是建筑行业发展必然走向，也是有效改善传统建筑工程建设模式高能耗、高污染特点的有效手段。但是目前我国绿色建筑还处在发展研究阶段，仍需要不断摸索和总结建设经验。因此为了促进绿色建筑发展，同时也为了提高绿色建筑建设水平，我们应继续加大现代绿色建筑生态节能设计策略及其应用实践的分析研究力度。