摘要：本研究詳細(xì)介紹了節(jié)能環(huán)保的基本理念，并分析了建筑設(shè)計(jì)的基本要求，尤其是重點(diǎn)研究了綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的三大階段，提出了科學(xué)的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方法。通過綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，人們可以優(yōu)化建筑的基本構(gòu)造，設(shè)計(jì)出合理的暖通空調(diào)，改善節(jié)能建筑的質(zhì)量，提高人們的生活水平。
關(guān)鍵詞：綠色；環(huán)保；節(jié)能建筑；構(gòu)造；暖通空調(diào)
隨著科技的進(jìn)步，人們的生活水平得到較大的改善，綠色環(huán)保節(jié)能建筑逐漸成為人們追求的建筑形式。簡單來說，傳統(tǒng)建筑外觀已經(jīng)無法滿足人們的居住需求，人們需要綠色、環(huán)保、節(jié)能的居住環(huán)境，可見，節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)對(duì)于建筑發(fā)展來說至關(guān)重要。綠色建筑既包含基礎(chǔ)的建筑功能，還包含復(fù)雜的環(huán)保設(shè)計(jì)[1]。為了革新建筑模式，設(shè)計(jì)綠色建筑，人們就必須從環(huán)保角度入手，對(duì)綠色建筑進(jìn)行多方位的研究。要想實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)目標(biāo)，人們需要準(zhǔn)確掌握傳統(tǒng)建筑與綠色建筑的異同點(diǎn)，進(jìn)而綜合優(yōu)勢(shì)、放棄劣勢(shì)，科學(xué)地設(shè)計(jì)出綠色環(huán)保節(jié)能建筑。
1節(jié)能理念與建筑設(shè)計(jì)的融合
1.1架構(gòu)角度的節(jié)能設(shè)計(jì)。節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的根本原則有兩個(gè)：一是增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)；二是實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能效果。可見，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)既重視人們的理念，又重視建筑的環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)、環(huán)保和理念的平衡，使得建筑不再僅有居住功能，還蘊(yùn)含文化內(nèi)涵。通常，建筑物大多坐北朝南，光照充足，商業(yè)價(jià)值高。而環(huán)保設(shè)計(jì)不僅重視坐北朝南的格局，還重視通風(fēng)設(shè)計(jì)，通過提升建筑通風(fēng)效果來改善人們的生活環(huán)境�？茖W(xué)的室內(nèi)建筑構(gòu)造可提升建筑的利用率，進(jìn)而提高建筑的環(huán)保效果。
1.2環(huán)保材料角度的節(jié)能設(shè)計(jì)。環(huán)保節(jié)能材料直接決定環(huán)保建筑的設(shè)計(jì)效果，屬于環(huán)保建筑的核心元素。建筑工程結(jié)構(gòu)具有多樣性，所以其在實(shí)施時(shí)往往需要大量環(huán)保材料，如水材料、建筑材料等[2]。優(yōu)質(zhì)的環(huán)保材料可改善建筑的環(huán)保功能，例如，淡顏色的裝飾材料給人清新的感覺，視覺上,建筑面積似乎有所擴(kuò)大；節(jié)能燈泡的使用既減少了資源的浪費(fèi)，又可以照亮環(huán)境，必要時(shí)還可以根據(jù)環(huán)境的亮度來調(diào)節(jié)燈泡的亮度，最大化降低電耗。給排水系統(tǒng)被視為建筑質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要因素，必須實(shí)施環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)，例如，選擇危險(xiǎn)程度低、環(huán)保耐用的新型材料，既可以延長材料的使用時(shí)間，又可以最大化減少維修次數(shù)，給人們的生活帶來方便，保證給排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1.3環(huán)保技術(shù)角度的節(jié)能發(fā)展。節(jié)能環(huán)保技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，涉及多個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展迅速，促進(jìn)了建筑行業(yè)的進(jìn)步[3]。最常見的環(huán)保技術(shù)有三種：一是太陽能技術(shù)，該技術(shù)適用于各種環(huán)境；二是地?zé)峒夹g(shù)，該技術(shù)的適用條件較為苛刻；三是風(fēng)能技術(shù)，該技術(shù)可在高山地區(qū)使用。環(huán)保技術(shù)可實(shí)現(xiàn)再生，而將環(huán)保技術(shù)引入建筑行業(yè)既是時(shí)代的需要，也是未來的發(fā)展方向，為建筑行業(yè)提供了無盡的能源。太陽能在日常生活中的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，人們經(jīng)常用太陽能發(fā)電或取暖。節(jié)能環(huán)保技術(shù)目前已經(jīng)成為建筑設(shè)計(jì)的核心，需重點(diǎn)研究�？萍嫉倪M(jìn)步推動(dòng)了節(jié)能技術(shù)的研發(fā)，使得人們漸漸進(jìn)入低碳環(huán)保社會(huì)，環(huán)保技術(shù)的進(jìn)步為綠色建筑設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)[4]。
2綠色建筑節(jié)能環(huán)保的總體設(shè)計(jì)理念
2.1節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)改善建筑的外觀與空間屬性。綠色建筑主要表現(xiàn)在兩個(gè)角度，一是科學(xué)的內(nèi)部空間，二是完美的建筑外觀。建筑體型系數(shù)能夠反映建筑的類型，其所指的是建筑表層面積與建筑體積的比值。當(dāng)外部環(huán)境穩(wěn)定時(shí)，不同的建筑體型系數(shù)就會(huì)形成不同的能源消耗量，如果這個(gè)系數(shù)變大，那么其單位面積會(huì)散失更多熱量，最終導(dǎo)致建筑能源不斷流失，這與最初的節(jié)能環(huán)保模式不一致。因此，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮建筑體型系數(shù)，使其在較小的范圍內(nèi)浮動(dòng)，最大化降低能源損耗。
2.2節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)強(qiáng)化門窗的屬性。門窗結(jié)構(gòu)一直位于建筑的最外層，其長時(shí)間與空氣接觸，難免受損嚴(yán)重。另外，如果門窗的結(jié)構(gòu)不合理，使得外界空氣進(jìn)入室內(nèi)，形成室內(nèi)與室外的對(duì)流，會(huì)最終影響室內(nèi)溫度，難以實(shí)現(xiàn)保溫效果。因此，門窗設(shè)計(jì)的優(yōu)化是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，具體方案如下：科學(xué)的窗戶占比有利于降低室內(nèi)能量的散失，具有保溫作用；靈活的門窗設(shè)計(jì)最大化避免了室內(nèi)與室外的空氣對(duì)流，降低了能量損耗；門窗與遮陽棚的結(jié)合可控制陽光的攝入量，進(jìn)而維持室內(nèi)溫度平衡，給人創(chuàng)造舒適的溫度。
2.3節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)提高墻體的屬性。建筑墻體是維持建筑溫度的主要途徑，綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)必須考慮建筑的特征因素和作用因素。當(dāng)前，研究的重點(diǎn)是改善建筑墻體的保溫作用。首先，可以通過增加建筑物的墻體厚度來實(shí)現(xiàn)保溫；其次，可以借助新型保溫材料來實(shí)現(xiàn)保溫，目前常見的保溫材料有泡沫、耐火纖維等，保溫材料可杜絕室內(nèi)與室外的空氣對(duì)流，進(jìn)而將溫度變化降到最低，實(shí)現(xiàn)保溫作用。
3綠色建筑節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)優(yōu)化
3.1挑選高強(qiáng)度的環(huán)保材料。建筑施工材料的挑選并不是任意的，其需要根據(jù)載荷量的差異進(jìn)行選擇，例如，高層建筑具有極大的載荷，所以地基、梁、柱負(fù)荷也很高，必須挑選高強(qiáng)度的材料，如C50型混凝土，這樣可以大幅度減少成本，提高建筑的使用空間。同樣，鋼材的選用也要以實(shí)際狀況為準(zhǔn)，大型建筑常用的鋼材為HRB400，其節(jié)約了鋼材的使用量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。
3.2混凝土的挑選和使用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年需要的混凝土數(shù)量約為66億m3，水泥的使用量極大，但是水泥生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳�；炷林苽鋾r(shí)必須加入大量的水和礫石，會(huì)造成大量能源損失，形成環(huán)境污染。當(dāng)前，人們需要重點(diǎn)研發(fā)綠色混凝土，將環(huán)境污染降到最低。大型建筑物應(yīng)選用高標(biāo)號(hào)混凝土，其主要成分是煤粉灰等廢棄物，從而降低資源浪費(fèi)。3.3非承重結(jié)構(gòu)的材料使用。目前，國內(nèi)大部分建筑物非承重墻使用的材料不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，因此在設(shè)計(jì)非承重墻時(shí)，應(yīng)該在保證其穩(wěn)定性的前提下選用節(jié)能材料。大型建筑可以以加氣混凝土砌塊作為墻體的填充物，其可以滿足節(jié)能要求。
3.4綠色節(jié)能角度的屋面設(shè)計(jì)。屋面的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)屬于建筑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，其主要有三個(gè)作用：空氣凈化、保溫隔熱、美化環(huán)境。夏季，屋面進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的房屋，其室內(nèi)溫度可比無屋面綠色設(shè)計(jì)的房屋低4～5℃。大型建筑要實(shí)施屋面綠色設(shè)計(jì)，利用灌木、草坪等降低室內(nèi)溫度，既美觀又環(huán)保。大型建筑可以選用塑聚苯乙烯板作為隔熱材料，其導(dǎo)熱系數(shù)較小，具有極強(qiáng)的隔熱效果，通過科學(xué)的屋面綠色設(shè)計(jì)，建筑的最終導(dǎo)熱系數(shù)也可以維持在較低水平。與普通的屋面相比，綠色屋面的建筑成本較低，保溫效果卻更好。
4暖通空調(diào)角度的綠色建筑設(shè)計(jì)
4.1地源熱泵技術(shù)在綠色建筑的應(yīng)用。地源熱泵技術(shù)解決了制冷和制熱問題，具有節(jié)能的功能。地源熱泵對(duì)空氣的影響小于空氣熱泵，只影響極小部分的土壤溫度，而不影響水位和水質(zhì)，因此地源熱泵具有極強(qiáng)的環(huán)保性。管道性能受外部溫度的限制較大，當(dāng)吸收的熱量和排出的熱量完全平衡時(shí)，地源熱泵處于最佳狀態(tài)。中國幅員遼闊，南北溫差較大，南北地區(qū)應(yīng)采取不同措施來維護(hù)管道。北方可以增加加熱輔助系統(tǒng)，以降低地源熱泵的加熱壓力，改善機(jī)器運(yùn)行的穩(wěn)定性。南方可以使用冷卻塔來減少地源熱泵的負(fù)荷，確保使用壽命。4.2蓄冷系統(tǒng)在綠色建筑中的節(jié)能設(shè)計(jì)。優(yōu)化冷藏系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地供氣溫度的控制，降低能耗。夜間，較低的溫度有利于系統(tǒng)存儲(chǔ)冷空氣，其間耗能較低。當(dāng)耗電量大時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)排出之前儲(chǔ)蓄的冷空氣，實(shí)現(xiàn)制冷操作，有效降低用電成本。
4.3自然通風(fēng)在綠色建筑中的設(shè)計(jì)。自然通風(fēng)最大化加快了空氣的流通，室內(nèi)和室外的空氣實(shí)時(shí)處于流通狀態(tài)，為人們提供新鮮的空氣，也未造成任何資源浪費(fèi)。綠色建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)就是自然通風(fēng)。簡單來說，自然通風(fēng)主要分為兩類：一是風(fēng)壓通風(fēng)，其動(dòng)力來源于風(fēng)壓；二是熱壓通風(fēng)，其動(dòng)力來源于熱壓。目前常見的通風(fēng)模式為風(fēng)壓通風(fēng)，其最終的通風(fēng)效果由建筑的風(fēng)壓狀況決定。所以，要想最大化發(fā)揮風(fēng)壓通風(fēng)效果，就必須挑選合理的建筑位置，進(jìn)而為建筑設(shè)計(jì)科學(xué)的布局，改善通風(fēng)效果。需要注意的是，建筑布局的設(shè)計(jì)需考慮平面和剖面因素，最大化減少建筑設(shè)計(jì)帶來的空氣阻力。影響室外風(fēng)速的因素有很多，最主要的是天氣因素，因此可以設(shè)計(jì)一種百葉窗，通過調(diào)節(jié)百葉窗的大小來控制室內(nèi)風(fēng)速，降低天氣對(duì)風(fēng)速的影響。熱壓通風(fēng)的基本原理是空氣密度，簡單地說，溫度不同，空氣密度不同，空氣會(huì)受密度的影響而移動(dòng)，即從高密度移向低密度，密度差異促使了空氣的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)與室外的氣體交換。暖通空調(diào)系統(tǒng)可維持建筑物內(nèi)部的溫度，也是當(dāng)前最主要的保溫途經(jīng)。所以，人們可以借助降低室內(nèi)外的能量交換、提高室內(nèi)的空調(diào)功率等方式，改善室內(nèi)環(huán)境。另外，變頻技術(shù)是暖通空調(diào)的一大亮點(diǎn)，可以最大化降低電耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。
5結(jié)論
未來的建筑行業(yè)將重點(diǎn)發(fā)展綠色建筑節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，其既符合時(shí)代的需求，也改善了人們的生活條件。所以，人們必須重點(diǎn)研究建筑的材料設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)，在不影響建筑穩(wěn)定性的前提下實(shí)施環(huán)保設(shè)計(jì)，用綠色的環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)為大眾提供舒適的環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑的社會(huì)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
1章永潔，蔣建云，葉建東，等.節(jié)能環(huán)保技術(shù)在小型公共建筑中的集成應(yīng)用及能耗模擬分析[J].建筑技術(shù)，2015，46（6）：504-507.
2張躍升.現(xiàn)代智能化公共建筑節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2016，47(12)：1132-1136.
3劉素芳.塑料管材在建筑中節(jié)能性應(yīng)用分析[J].塑料工業(yè)，2015，43（10）：142-145.
4曹萬林，張勇波，董宏英，等.村鎮(zhèn)建筑抗震節(jié)能結(jié)構(gòu)體系研究與應(yīng)用[J].工程力學(xué)，2015，32（12）：1-12.
