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綠色建筑生態(tài)節(jié)能設計策略？

　　【學員問題】綠色建筑生態(tài)節(jié)能設計策略？

　　【解答】近一個世紀以來，世界經濟迅猛發(fā)展，人類正以無比的勇氣和智慧改造自然，書寫著人類史輝煌的篇章。但是在轟隆的機器聲中，人類這些“天之驕子”在征服自然的同時，自然界也正在悄然地向人類發(fā)起報復，生態(tài)危機、環(huán)境污染、人口爆炸、能源匱乏，正日甚一日地威脅著人類的生存和發(fā)展。這一切使得人們不得不進行反思和總結，并使人類漸漸認識到大自然不是可以任意改造的，是一個有著自身發(fā)展規(guī)律的有機體，人類應該尊重自然，與大自然和諧共生。

　　世界上有兩類資源：一是可再生資源，如水、氧氣、樹木、生物等，它來源于地球上的自然的發(fā)展過程；另一類是不可再生資源，如石油、煤炭等，它的數量在地球上是固定不變的。目前我國能源形勢相當嚴重，人均能源擁有量低，能源結構依然以煤為主，約占75%.全國年耗煤量已超過13億t.由于燃煤效率低，對環(huán)境污染嚴重，造成我國大氣污染和酸雨嚴重。能源利用效率低，我國能源終端利用效率僅為33%，比發(fā)達國家低10個百分點。

　　隨著城市建設的高速發(fā)展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成為中國能源消費的主體之一，目前我國建筑用能已達全社會能源消費量的32%.加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%，我國的建筑總能耗已達全國能源總量的45%.龐大的建筑能耗，已經成為我國國民經濟的巨大負擔。建筑面臨著一場新的革命，建筑節(jié)能環(huán)保勢在必行。

　　隨著環(huán)境問題及社會問題的日益嚴重，一些學者開始關注環(huán)境，聯合國于1986年提出可持續(xù)發(fā)展的概念，其基本含義是：人類社會的發(fā)展不能以損害后代人的利益而滿足當代人的利益為代價?？沙掷m(xù)發(fā)展是21世紀各個國家正確處理與協調人口、資源、環(huán)境、經濟相互關系的共同的發(fā)展戰(zhàn)略，是人類發(fā)展的唯一途徑。1999年20屆國際建協大會在北京召開，各國與會代表在“21世紀的建筑學”的主體下簽署了《北京憲章》，《北京憲章》中特別強調人與自然相互依存的辯證關系，倡導科技與人文共進。因此“可持續(xù)的建筑”、“生態(tài)建筑”、“綠色建筑”等在廣大學者和政府的多方努力下應運而生。

　　1綠色建筑的涵義

　　維基百科將綠色建筑表述為：通過在設計、建造、使用、維護和拆除等全生命周期各階段進行仔細與全面的考慮，以提高建筑在土地、能源、水、材料等方面的利用率，同時減少建筑對人們健康以及周邊的負面影響為目標的實踐活動。美國綠色建筑協會制定的《綠色建筑評價體系》，認為綠色建筑追求的是如何實現從建筑材料的生產、運輸、建筑、施工到運行和拆除的全生命周期，建筑對環(huán)境造成危害總量最少，同時居住者和使用者有舒適的居住質量。評價體系分5個方面：合理的建筑選址（sustainablesites）、節(jié)水（waterefficiency）、能源和大氣環(huán)境（energyandatmosphere）、材料和資源（materialandresource）及室內環(huán)境質量（indoorenvironmentalquality）。該標準成為綠色建筑實踐與設計的有力推動者。

　　讀解綠色建筑，其涵義為在建筑物的全生命周期中，最少程度地占有和消耗地球資源，最小且高效率地使用能源，最少產生廢棄物并最少排放有害環(huán)境物質，成為與自然和諧共生、有利生態(tài)系統與人居系統共同安全、健康且滿足人類功能需求、心里需求、生理需求及舒適度需求的可持續(xù)建筑物。

　　2綠色建筑的原則

　　綠色建筑應遵循以下原則：

　　1）和諧原則：建筑作為人類基本的生活、生產場所，由于其建造過程和使用拆除的全壽命過程存在著消耗和影響，其自身系統和諧、與環(huán)境關系和諧便成為綠色建筑特別強調的重要的和諧原則。

　　2）適地原則：以建筑符合生態(tài)系統安全、健康為依據，高效利用土地，符合人文特性和經濟屬性的建設選址和規(guī)劃設計，是綠色建筑建造、使用所必須遵循的的條件和根本原則。

　　3）節(jié)約原則：資源占有與能源消耗在符合建筑全壽命周期使用總量與使用功能均衡的前提下，實現最小化與減量化的節(jié)約原則。

　　4）高效原則：建筑作為人類的居所，其建造、使用、維護與拆除應本著符合人與自然生態(tài)安全、和諧共生的前提，滿足宜居、健康的要求，系統地采用集成技術提高建筑功能的效率，優(yōu)化管理調控體系，是綠色建筑的高效原則。

　　5）舒適原則：舒適要求與資源占有及能源消耗在建筑建造、使用與維護管理中一直是一個矛盾體。在綠色建筑中強調舒適原則不是以犧牲建筑的舒適度為前提，而是以滿足人類居住舒適要求為設定條件，通過人類長期依托建筑而生存的經驗和科學技術的不斷探索發(fā)展，總結形成建筑綠色化、生態(tài)化及符合可持續(xù)發(fā)展要求的建筑綜合集成系統技術，以滿足綠色建筑的舒適原則。

　　6）經濟原則：綠色建筑的建造、使用、維護是一個復雜的技術系統問題。高投入、高技術的極致綠色建筑雖然可以反映出人類科學技術發(fā)展的高端水平，但是并非只是高技術才能實現綠色建筑的功能、效率與品質，適宜技術與地方化材料及地域特點的建造經驗同樣是綠色建筑的重要發(fā)展途徑。唯技術論和唯高投資論都不是綠色建筑的追求方向，適宜的投資、適宜成本和適宜消費才是綠色建筑的經濟原則。

　　3綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設計策略

　　綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設計主要分為主動式設計與被動式設計。綠色建筑的主動式設計即在綠色建筑中采用各種高效集成的技術手段，實現綠色建筑的功能。被動式設計則是在適應和利用自然環(huán)境的同時靈活設計應用，即根據符合地域氣候的建筑物本身的設計，來控制能量、陽光、空氣等的流動，在減少地球環(huán)境負荷的同時，考慮獲得舒適的室內環(huán)境的設計方法，并用技術手段補充不足部分。綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設計策略主要有如下幾點。

　　3.1充分利用自然采光和自然通風

　　天然的陽光是大自然賜給人類的寶貴財富，它取之不盡、用之不竭。充分利用天然采光不但可以節(jié)約大量照明用電，還提供更健康、高效、自然的光環(huán)境，從衛(wèi)生的角度看，充分的日照還可以起到殺滅細菌和病毒的目的。建筑的自然采光就是將日光引入建筑內部，通過設計手段精確地控制并且將其按一定的方式分配，以提供比人工光源質量更好的照明。

　　自然通風是一項改善人與環(huán)境的重要技術手段。在我國許多傳統建筑中都有體現，如傳統民居中的穿堂風等處理手法，較之其他相對昂貴、復雜的生態(tài)技術，自然通風是一項比較成熟而廉價的技術措施。通過合理的建筑設計，自然通風可在不消耗不可再生的能源的情況下降低室內溫度、帶走潮濕的氣體、排除室內污濁的空氣，使人體感到舒適，并提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人的生理和心里健康，減少人們對空調系統的依賴，從而節(jié)約能源、降低污染、預防疾病。

　　自然通風和采光往往是結合在一起的。通過保證房間內及中庭頂部（若有條件，可依建筑形式而設）一定的開窗面積，既達到了自然采光的目的，又可依靠室內外的風壓及熱壓差，形成有組織的自然通風，在室外氣候適宜時通過自然通風達到調節(jié)室內熱環(huán)境的目的。

　　3.2改善圍護結構的隔熱保溫性能

　　建筑物圍護結構應有較好的保溫隔熱功能，一般通過建筑外墻的耗能約占建筑物全部耗能的40%，因此提高圍護結構的保溫、隔熱性能對改善室內熱工環(huán)境及建筑節(jié)能具有重要意義。不同國家和地區(qū)的氣候條件的差異，對建筑外圍護結構的傳熱性能要求都不同，一般情況氣候越嚴寒，其建筑外圍護結構的傳熱系數要求就越小，需要用導熱系數小的高效隔熱材料附著在墻體結構來改善整個墻體的熱工性能。根據復合材料與主體結構相對位置不同，分為外保溫技術、內保溫技術及夾心保溫技術，其中外墻外保溫是目前較為高效、簡單的保溫節(jié)能技術。

　　要注意圍護結構的保溫不等于隔熱，隔熱的目的是盡量減少圍護結構吸收的太陽熱輻射向室內傳遞。對于自然通風的建筑來說外圍護的隔熱設計主要是控制內表面的溫度，為此要求外圍護結構應該具有一定的衰減度和延遲時間，以保證內表面溫度不致過高，以免向室內和人體輻射過多的熱量。圍護結構隔熱的方法可根據不同的建筑使用功能、不同地區(qū)氣候特點來選擇，如通過加強墻體的蓄熱性能來獲得室外熱能通過圍護結構向室內傳遞的延遲時間，將內表面最高溫度出現的時間和建筑使用的時間錯開，利用材料本身的熱惰性來達到隔熱的目的；在墻體中設置通風間層，這些間層與室外或室內相同，利用風壓和熱壓的作用帶走進入空氣層的部分熱量，從而減少傳入室內的熱量；建筑防熱外表面采用淺色平滑的飾面材料，采用對太陽輻射熱吸收率小的材料等。

　　屋面的能耗在圍護結構總能耗中占有相當的比例，因此應當重視其保溫隔熱效果。一般而言，屋面的傳熱系數要優(yōu)于外墻的傳熱系數，并且可依屋面的形式選用不同的保溫材料。

　　3.3遮陽措施

　　在建筑設計中考慮日光調節(jié)（SunControl）是勒。柯布西耶最早提出的，在他設計的昌迪加爾法院和馬賽公寓作品中，將藝術和遮陽完美地結合在一起。外遮陽是最有效的遮陽設施，它直接將80%的太陽輻射熱量遮擋于室外，有效地降低了空調負荷，節(jié)約了能量。通常外遮陽的基本形式分為4種：水平式、垂直式、綜合式和擋板式，結合建筑形式，在南向及西向安裝一定形式的可調外遮陽，隨使用情況進行調節(jié)，這樣既能滿足夏季遮陽的要求，又不影響采光及冬季日照要求。

　　3.4高效節(jié)能的外窗和幕墻系統

　　一直以來，窗及玻璃幕墻都是維護結構中的能耗大戶，但隨著技術的不斷提高，新產品的不斷出現，窗及玻璃幕墻的性能已獲得了極大的提升。首先，新型高性能玻璃的發(fā)展（如LOW-E鍍膜玻璃，真空玻璃等）給窗及玻璃幕墻的保溫及防輻射性能以極大的提高，其次新的結構形式起到了相當的作用，新型型材及斷橋技術的應用對窗和幕墻的整體熱工性能及氣密性都有極大的提升。按照綠色建筑的原則，幕墻作為建筑的外圍護體系，并不是一個完全封閉的外殼，應該是建筑與環(huán)境之間的過濾裝置，幕墻設計應該是多功能的，除基本的防護功能外，還應考慮室內環(huán)境品質的調節(jié)，提高建筑節(jié)能效率。

　　雙層玻璃幕墻又稱雙層呼吸式幕墻，不同于傳統的單層幕墻，它由內外二層（或三層）玻璃組成圍護結構，玻璃之間留有一定寬度的通風道，并配有可調節(jié)的遮陽。在冬季雙層玻璃之間形成一個陽光溫室，提高建筑內表面的溫度，有利于節(jié)約采暖能耗；在夏季，利用煙囪效應對通風道進行熱壓通風，使玻璃之間的熱空氣排走，達到降溫的目的。對于高層建筑來說，直接開窗通風容易造成紊流，不易控制，而雙層幕墻能夠通過通風道進行開窗通風，在一定程度上改善建筑室內的空氣質量。

　　3.5綠化與建筑結合

　　綠色植物一方面可以滿足人們希望與自然界接觸的愿望，另一方面綠色植物可以吸收二氧化碳，通過光合作用產生氧氣，為使用者提供舒適的環(huán)境和新鮮的空氣，同時植物還可以起到遮擋太陽直射光，降低環(huán)境溫度，減少空調的消耗，從而達到環(huán)保的作用。建筑綠化分為屋頂綠化、外墻垂直綠化和室內綠化。

　　3.6可再生能源的利用

　　近年來，可再生能源在世界范圍內迅速發(fā)展，可再生能源已成為實現能源多元化，應對氣候變化和實現可持續(xù)發(fā)展的重要替代能源，可再生能源目前主要指太陽能、風能、地熱能、潮汐能和生物能。

　　太陽能是綠色可再生能源，它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。目前對太陽能的利用總體上可分為兩類：太陽能集熱板集熱及太陽能光伏發(fā)電。太陽能集熱板集熱技術較為成熟，設備材料價格也不昂貴，現已大量應用。太陽能集熱系統與建筑結合，達到與建筑和環(huán)境和諧統一，將是今后的技術發(fā)展和應用方向。

　　太陽能光伏發(fā)電是應用半導體將太陽能轉換成電能，目前發(fā)電成本比煤電和水電要高一些，但是具有安全可靠、無噪聲、無污染、不受地域限制、規(guī)模大小很靈活、維護簡便等優(yōu)點，是21世紀最重要的新能源之一。太陽能光伏發(fā)電還可以在滿足光伏發(fā)電系統運行的前提下，達到與建筑一體化設計，滿足建筑美觀要求。

　　3.7水資源綜合利用

　　綠色建筑中“水系統”———指在滿足建筑功能、用水水量、水質要求的前提下，將水景觀、水資源綜合利用、污染控制、生態(tài)修復技術等集成一體的水環(huán)境系統，它將建筑給水、污水處理與中水再利用、排水、雨水控制利用、水景、生態(tài)等子系統有機地結合起來。

　　綠色建筑中水資源綜合利用主要有以下原則：

　　1）雨水收集與利用，合理規(guī)劃地表與屋面雨水徑流途徑，降低地表徑流，采用多種滲透措施增加雨水滲透量，有效控制徑流污染。

　　2）綠化用水、洗車等非飲用水盡量采用中水和（或）雨水等非傳統水資源。

　　3）采用節(jié)水器具，并優(yōu)先利用附近中水處理廠的中水。

　　4）降雨量大的缺水地區(qū)，通過技術經濟比較，合理確定雨水集蓄及利用方案。

　　5）科學、合理設計水景。

　　綜上所述，綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設計是項綜合性的系統集成技術，它需要綜合建筑、結構、暖通空調、給排水、建筑電氣與樓宇控制、室內設計等各個專業(yè)，通過有機的整合，密切的協作，對建筑自身特點及區(qū)域自然資源、環(huán)境的深入分析，以及對當前成熟的高新技術及產品的應用，才能形成一整套可行的、合適的、內部有機相連的生態(tài)節(jié)能體系。

　　4結束語

　　目前，我國正處于建設的鼎盛時期，要實現可持續(xù)發(fā)展，作為資源消耗大戶的建筑業(yè)必須要走綠色建筑之路。目前對綠色建筑的探索和研究，仍處于初級階段，要實現真正意義的綠色建筑，還需要廣大建筑設計人員和科研人員長期不斷的發(fā)展完善?？梢韵嘈?，隨著社會的發(fā)展進步，各種生態(tài)節(jié)能技術會在各類建筑設計（包括電廠建筑）中越來越廣泛地應用。