现代绿色建筑节能设计探析

刘敬诚

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，兰州 730000）

1 引言

随着经济发展与科技进步， 人们的生活水平也随之日益提高，对于建筑节能的要求也不断严格。 为了更好地提升人们的居住品质，满足更加舒适、经济的居住需求，现代绿色建筑节能技术应运而生。 现代绿色建筑节能技术不仅可以充分降低建筑能耗，实现建筑物的健康可持续发展，还可以在一定程度上提高建设单位的经济效益以及社会效益， 促进社会经济发展[1]。 因此，相关行业施工人员需要切实做好节能技术的应用与推广，响应国家节能减排的号召，促进我国建筑行业节能减排工作的健康发展。

2 工程概况

本文将以甘肃省兰州市某区公共办公楼施工为例， 对现代绿色建筑节能设计进行分析与研究。 兰州市位于我国西北部，其气候类型为大陆性气候，年均气温10 ℃，大部分地区属寒冷地区，高温和严寒天数较少，年降水量为327 mm，主要集中在6～9 月。 该工程位于兰州市某区，其周边存在相邻建筑物。本次施工主要以综合办公楼为研究主体，对其进行节能设计，该综合办公楼高27.85 m，建筑总面积为9 807.1 m2，暖通空调面积为7 498.2 m2。

3 绿色建筑节能设计

3.1 天然采光技术

天然采光技术是当前现代绿色建筑节能技术之一， 其主要任务为对建筑外部的自然光进行采集， 并通过专用的建筑结构，将所采集的自然光传递到建筑物内。 天然采光技术大体上可以分为3 个部分， 分别为采光系统、 导光系统及漫射系统。 其主要的系统构件包含防雨板、固定环、延长管以及采光罩等。 天然采光技术不需要电能， 以日光作为建筑内部的光源，设计原理为：采光罩会对日光进行采集，并将其导入天然采光系统，进行科学配置，之后将自然光传输至经过处理的导光管中，借助漫射设备将自然光传输至需要光源的地方，其运行机理如图1 所示。 由于其无须用电，所以，节能环保性相对较高，它不只在本次建筑施工项目中进行应用，还在兰州其他各地的建筑施工中得到大量应用[2]。

图1 天然采光运行机理图

可以通过以下3 个指标参数对天然采光技术在案例工程中的实际性能表现进行全方位的评价， 分别为天然采光系统的运行效率、替代人工照明的比重以及自然光得热参数。 在案例工程中，其天然采光技术的导光管安置在建筑物的内墙上，主要作用是对建筑物窗口位置的光环境进行改善。

为全面分析天然采光技术在案例工程中的实际应用价值，施工人员在施工前期对其开展了施工试验，施工人员设定导光管距离室内中心桌面的高度为0.75 m，桌面上高1 m，2 倍距离位置的桌面高度为0.75 m，4 倍距离位置的桌面高度为0.75 m，其施工试验结果如表1 所示。

表1 天然采光照度试验数据表lx

由表1 数据可知，12：00～13：00， 室内采光照度为最高数值。 同时在16：00 后，若是继续使用天然采光，将无法满足当前的工作照明需求，因此，在16：00 后，仍需要开启人工照明来进行补光。

在对天然采光技术进行应用后， 需要对其人工照明的替代比重进行计算，以此获取天然采光技术得到的节能数值。 若设定建筑物房间的平均日照时长为7 h， 排除每年的办公休假、法定假日后，设定自然光可利用天数为238 d，排除雨雪天气后，设定日光可利用天数为200 d，以建筑物中的阶梯会议室为例，会议室共安装6 列荧光灯具，每列灯具为7 组，每组灯具的功率为2×36 W， 安装的导光管可以对14 组灯具所照明的区域进行光源替代，因此，其天然采光技术的能耗计算如下：

若该阶梯会议室全天使用人工照明， 并将其照明时间设定为10 h，该阶梯会议室的年耗能Wt计算如下：

由此便可以计算出天然采光技术在该工程案例中的人工照明替代比重P，其结果如下：

3.2 绿色节能墙体技术

绿色节能墙体技术已成为当前现代绿色建筑节能技术的中流砥柱，也是当前绿色建筑施工的必选技术。 当前较为常见的绿色节能墙体一般为EPS 外保温墙体、GRC 复合墙体以及EC-200 外保温墙体。 以EPS 现浇混凝土外保温墙为例，其整体构造如图2 所示。

图2 膨胀聚苯板（EPS）外墙外保温系统构造示意图

在本次工程案例中， 所使用的节能墙体为双层通风幕墙和太阳能加热墙体两种节能墙体。

第一，双层通风幕墙可以有效提升建筑物墙体的隔热性、保温性以及隔音性。 幕墙主要由两层结构构成，分别为内、外幕墙。 其中，内幕墙可以打开，由明框及隐框等构件组成，外幕墙是封闭状态，由明框以及点支幕墙构成。 夏季时，开启进风口的百叶后，冷空气将从下方进风口进入，热空气将从上方的排风口排出， 自下而上的气流会将外部的新鲜空气源源不断地输送至室内，同时将室内多余的热量排除，以此降低建筑物内空间的温度，从而使得建筑物的暖通空调运行负担降低。 冬季时，关闭热通道的百叶，当外部自然光照射双层幕墙时，其热通道中的温度将随之上升，进而提高建筑物室内温度，降低建筑物的采暖耗能。

第二， 太阳能加热墙体技术由集热及气流输送两部分构成，其运行机理如图3 所示。

图3 太阳能加热墙体技术运行机理图

冬季白天时， 建筑物的外部空气会通过墙体上的小孔进入墙体的空气腔，并在流动过程中对外部太阳热能进行吸收，在热压作用下，进入建筑的通风系统，并经由预设管道将其传输到建筑的各个房间中。 冬季夜晚时，室外吸收了热量的空气将被风扇重新带回室内，从而在保证建筑风量的同时，提高夜晚室内温度。 夏季时，建筑物内部的风扇停止运作，热空气无法借助风扇的推动作用进入室内，从而降低了室内的温度，进而有效降低夏季暖通空调的运行能耗。

3.3 节能屋面技术

第一，倒置保温屋面由结构层、防水层以及保温层等结构层组成。 案例建筑屋顶的防水层上方设置了保温层，同时在保温层之上浇筑混凝土，以此对保温层进行保护。 或使用聚苯乙烯制作水泥砂浆，并将其作为保温层，虽然制作成本较低，但是使用年限比较短，在使用过程中，需要谨慎考量。

第二，种植屋面。 可将锯末或覆土等材料平铺在屋面的防水层上方，并在其上方种植植物，以此提升其保温作用。 这种屋面充分利用了植物的光合作用，将热能转化成为生物能，同时借助植物的蒸腾作用加快热能散射。

第三，蓄水屋面。将建筑物屋面更换成刚性防水屋面，并在上方进行蓄水，形成蓄水屋面，当屋面蓄水蒸发时，会吸收大量的热量，以此降低建筑物所吸收的热能，在对蓄水屋面进行设计时，务必要按“一壁三孔”科学合理地进行设置[3]。

4 结语

综上所述， 现代绿色建筑节能技术在当前的工程建设中已经得到了充分的应用与推广，可以降低建筑施工能耗，减少建设成本，降低施工污染程度，最大限度地将建设工程的经济效益与社会效益有机结合， 促进我国绿色建筑事业的长足发展与进步。 因此，当前的建筑行业技术人员需要在日常的工作中切实应用好绿色建筑节能技术，利用采光技术、围护技术等多种绿色节能技术对当前的建筑设计进行优化，同时，行之有效地做好技术推广，深入贯彻落实科学发展观，促进我国绿色建筑健康发展，早日实现节能减排的宏伟目标。