綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)策略

1、綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)策略 近一個(gè)世紀(jì)以來，世界經(jīng)濟(jì)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(jī)器聲中， 人類這些 天之驕子”在征服自然的同時(shí)，自然界也 正在悄然地向人類發(fā)起報(bào)復(fù)，生態(tài)危機(jī)、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(jìn)行反思和總結(jié)，并使人類漸漸認(rèn)識(shí)到大自然不是可以任意改造的，是一個(gè)有著自身發(fā)展規(guī)律的有機(jī)體，人類應(yīng)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(shù)量在地球上是固定不變的

2、目前我國(guó)能源形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)重，人均能源擁有量低，能源結(jié)構(gòu)依然以煤為主，約占7 5%.全國(guó)年耗煤量已超過13億t.由于燃煤效率低，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，造成我國(guó)大氣污染和酸雨嚴(yán)重.能源利用效率低，我國(guó)能源終端利用效率僅為3 3%,比發(fā)達(dá)國(guó)家低10個(gè)百分點(diǎn).隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成為中國(guó)能源消費(fèi)的主體之一， 目前我國(guó)建筑用能已達(dá)全社會(huì)能源消費(fèi)量的3 2% 加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%,我國(guó)的建筑總能耗已達(dá)全國(guó)能源總量的45%.龐大的建筑能耗， 已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)擔(dān)建筑面臨著一場(chǎng)新的革命，建筑節(jié)能環(huán)保勢(shì)在必行.隨著環(huán)境問題及社會(huì)問題的日益嚴(yán)重，一些學(xué)者開始關(guān)注環(huán)境

3、， 聯(lián)合國(guó)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(huì)的發(fā)展不能以損害后代人的利益而滿足當(dāng)代人的利益為代價(jià). 可持續(xù)發(fā)展是2 1世紀(jì)各個(gè)國(guó)家正確處理與協(xié)調(diào)人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)相互關(guān)系的共同的發(fā)展戰(zhàn)略，是人類發(fā)展的唯一途徑.1 9 9 9年2 0屆國(guó)際建協(xié)大會(huì)在北京召開，各國(guó)與會(huì)代表在 2 1世紀(jì)的建筑學(xué)”的主體下簽署了北京憲章，北京憲章 中特別強(qiáng)調(diào)人與自然相互依存的辯證關(guān)系，倡導(dǎo)科技與人文共進(jìn).因此 可持續(xù)的建筑”、生態(tài)建筑”、綠色建筑”等在廣大學(xué)者和政府的多方努力下應(yīng)運(yùn)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(shè)計(jì)、建造、使用、維護(hù)和拆除等全生命周期各階段進(jìn)行仔細(xì)

4、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(shí)減少建筑對(duì)人們健康以及周邊的負(fù)面影響為目標(biāo)的實(shí)踐活動(dòng).美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)制定的綠色建筑評(píng)價(jià)體系，認(rèn)為綠色建筑追求的是如何實(shí)現(xiàn)從建筑材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、建筑、 施工到運(yùn)行和拆除的全生命周期，建筑對(duì)環(huán)境造成危害總量最少，同時(shí)居住者和使用者有舒適的居住質(zhì)量.評(píng)價(jià)體系分5個(gè)方面： 合理的建筑選址 (sustainable si tes)、節(jié)水(water efficiency)、能源和大氣環(huán)境(energy a nd atmosphere) 、材料和資源(materialand resource)及 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量(indoorenviron

5、mentalquality).該標(biāo)準(zhǔn) 成為綠色建筑實(shí)踐與設(shè)計(jì)的有力推動(dòng)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(chǎn)生廢棄物并最少排放有害環(huán)境物質(zhì)，成為與自然和諧共生、有利生態(tài)系統(tǒng)與人居系統(tǒng)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(yīng)遵循以下原則：1) 和諧原則：建筑作為人類基本的生活、生產(chǎn)場(chǎng)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(tǒng)和諧、與環(huán)境關(guān)系和諧便成為綠色建筑特別強(qiáng)調(diào)的重要的和諧原則.2）適地原則：以建筑符合生態(tài)系統(tǒng)安全、健康為依

6、據(jù)，高效利用土地，符合人文特性和經(jīng)濟(jì)屬性的建設(shè)選址和規(guī)劃設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)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(hù)與拆除應(yīng)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(tǒng)地采用集成技術(shù)提高建筑功能的效率，優(yōu)化管理調(diào)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(hù)管理中一直是一個(gè)矛盾體在綠色建筑中強(qiáng)調(diào)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(shè)

7、定條件，通過人類長(zhǎng)期依托建筑而生存的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)技術(shù)的不斷探索發(fā)展，總結(jié)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(tǒng)技術(shù)，以滿足綠色建筑的舒適原則.6）經(jīng)濟(jì)原則：綠色建筑的建造、使用、維護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)問題高投入、高技術(shù)的極致綠色建筑雖然可以反映出人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高端水平，但是并非只是高技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)綠色建筑的功能、效率與品質(zhì)，適宜技術(shù)與地方化材料及地域特點(diǎn)的建造經(jīng)驗(yàn)同樣 是綠色建筑的重要發(fā)展途徑唯技術(shù)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(fèi)才是綠色建筑的經(jīng)濟(jì)原則.3 綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)策略綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)主要分為主動(dòng)式設(shè)計(jì)與被動(dòng)式設(shè)

8、計(jì).綠色建筑的主動(dòng)式設(shè)計(jì)即在綠色建筑中采用各種高效集成的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)綠色建筑的功能被動(dòng)式設(shè)計(jì)則是在適應(yīng)和利用自然環(huán)境的同時(shí)靈活設(shè)計(jì)應(yīng)用，即根據(jù)符合地域氣候的建筑物本身的設(shè)計(jì)，來控制能量、陽(yáng)光、空氣等的流動(dòng)，在減少地球環(huán)境負(fù)荷的同時(shí)，考慮獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計(jì)方法，并用技術(shù)手段補(bǔ)充不足部分綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)策略主要有如下幾點(diǎn).3.1 充分利用自然采光和自然通風(fēng)天然的陽(yáng)光是大自然賜給人類的寶貴財(cái)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(xì)菌和病毒的目的.建筑的自然采光就是將日光引入建筑內(nèi)部，

9、通過設(shè)計(jì)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(zhì)量更好的照明.自然通風(fēng)是一項(xiàng)改善人與環(huán)境的重要技術(shù)手段.在我國(guó)許多傳統(tǒng)建筑中都有體現(xiàn)，如傳統(tǒng)民居中的穿堂風(fēng)等處理手法，較之其他相對(duì)昂貴、復(fù)雜的生態(tài)技術(shù)，自然通風(fēng)是一項(xiàng)比較成熟而廉價(jià)的技術(shù)措施.通過合理的建筑設(shè)計(jì)，自然通風(fēng)可在不消耗不可再生的能源的情 況下降低室內(nèi)溫度、帶走潮濕的氣體、排除室內(nèi)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(duì)空調(diào)系統(tǒng)的依賴，從而節(jié)約能源、降低污染、預(yù)防疾病.自然通風(fēng)和采光往往是結(jié)合在一起的.通過保證房間內(nèi)及中庭頂部 （若有條件，可依建筑形式而設(shè)）一定的開窗

10、面積，既達(dá)到了自然采光的目的， 又可依靠室內(nèi)外的風(fēng)壓及熱壓差， 形成有組織的自然通風(fēng)，在室外氣候適宜時(shí)通過自然通風(fēng)達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的目的.3.2 改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)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(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能對(duì)改善室內(nèi)熱工環(huán)境及建筑節(jié)能具有重要意義.不同國(guó)家和地區(qū)的氣候條件的差異，對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱性能要求都不同，一般情況氣候越嚴(yán)寒，其建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)要求就越小，需要用導(dǎo)熱系數(shù)小的高效隔熱材料附著在墻體結(jié)構(gòu)來改善整個(gè)墻體的熱工性能.根據(jù)復(fù)合材料與主體結(jié)構(gòu)相對(duì)位置不同，分為外保溫技術(shù)、內(nèi)保溫技術(shù)及夾

11、心保溫技術(shù)，其中外墻外保溫是目前較為高效、簡(jiǎn)單的保 溫節(jié)能技術(shù).要注意圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫不等于隔熱，隔熱的目的是盡量減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收的太陽(yáng)熱輻射向室內(nèi)傳遞對(duì)于自然通風(fēng)的建筑來說外圍護(hù)的隔熱設(shè)計(jì)主要是控制內(nèi)表面的溫度，為此要求外圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有一定的衰減度和延遲時(shí)間，以保證內(nèi)表面溫度不致過高， 以免向室內(nèi)和人體輻射過多的熱量圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱的方法可根據(jù)不同的建筑使用功能、不同地區(qū)氣候特點(diǎn)來選擇，如通過加強(qiáng)墻體的蓄熱性能來獲得室外熱能通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室內(nèi)傳遞的延遲 時(shí)間，將內(nèi)表面最高溫度出現(xiàn)的時(shí)間和建筑使用的時(shí)間錯(cuò)開，利用材料本身的熱惰性來達(dá)到隔熱的目的；在墻體中設(shè)置通風(fēng)間層， 這些間層與室外或室內(nèi)相同，利

12、用風(fēng)壓和熱壓的作用帶走進(jìn)入空氣層的部分熱量， 從而減少傳入室內(nèi)的熱量； 建筑防熱外表面采用淺色平滑的飾面材 料，采用對(duì)太陽(yáng)輻射熱吸收率小的材料等.屋面的能耗在圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗中占有相當(dāng)?shù)谋壤虼藨?yīng)當(dāng)重視其保溫隔熱效果.一般而言，屋面的傳熱系數(shù)要優(yōu)于外墻的傳熱系數(shù)，并且可依屋面的形式選用不同的保溫材料.3.3 遮陽(yáng)措施在建筑設(shè)計(jì)中考慮日光調(diào)節(jié)（SunContro 1）是勒.柯布西耶最早提出的，在他設(shè)計(jì)的昌迪加爾法院和馬賽公寓作品中，將藝術(shù)和遮陽(yáng)完美地結(jié)合在一起.外遮陽(yáng)是最有效的遮陽(yáng)設(shè)施，它直接將8 0%的太陽(yáng)輻射熱量遮擋于室外，有效地降低了空調(diào)負(fù)荷， 節(jié)約了能量.通常外遮陽(yáng)的基本形式分為4種：水

13、平式、垂直式、綜合式和擋板式，結(jié)合建筑形式，在南向及西向安裝一定形式的可調(diào)外遮陽(yáng)，隨使用情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣既能滿足夏季遮陽(yáng)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(tǒng)一直以來，窗及玻璃幕墻都是維護(hù)結(jié)構(gòu)中的能耗大戶，但隨著技術(shù)的不斷提高， 新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，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(jié)構(gòu)形式起到了相當(dāng)?shù)淖饔?，新型型材及斷橋技術(shù)的應(yīng)用對(duì)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(hù)體系，并不是一個(gè)完全封

14、閉的外殼，應(yīng)該是建筑與環(huán)境之間的過濾裝置，幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)該是多功能的，除基本的防護(hù)功能外，還應(yīng)考慮室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的調(diào)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(tǒng)的單層幕墻，它由內(nèi)外二層（或三層） 玻璃組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，玻璃之間留有一定寬度的通風(fēng)道，并配有可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng).在冬季雙層玻璃之間形成一個(gè)陽(yáng)光溫室，提高建筑內(nèi)表面的溫度，有利于節(jié)約采暖能耗；在夏季，利用煙囪效應(yīng)對(duì)通風(fēng)道進(jìn)行熱壓通風(fēng)，使玻璃之間的熱空氣排走，達(dá)到降溫的目的.對(duì)于高層建筑來說，直接開窗通風(fēng)容易造成紊流， 不易控制，而雙層幕墻能夠通過通風(fēng)道進(jìn)行開窗通 風(fēng)，在一定程度上改善建筑室內(nèi)的空氣質(zhì)量.3.5 綠化與建筑結(jié)合綠色植物

15、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(chǎn)生氧氣，為使用者提供舒適的環(huán)境和新鮮的空氣，同時(shí)植物還可以起到遮擋太陽(yáng)直射光， 降低環(huán)境溫度，減少空調(diào)的消耗，從而達(dá)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(nèi)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(nèi)迅速發(fā)展，可再生能源已成為實(shí)現(xiàn)能源多元化，應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)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(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋?潮汐能和生物能.太陽(yáng)能是綠色可再生能源， 它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污 染目前對(duì)太陽(yáng)能的利用總體上可分為兩類：太陽(yáng)能集熱板集熱

16、及太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能集熱板集熱技術(shù)較為成熟，設(shè)備材料價(jià)格也不昂貴，現(xiàn)已大量應(yīng)用.太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與建 筑結(jié)合，達(dá)到與建筑和環(huán)境和諧統(tǒng)一，將是今后的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方向.太陽(yáng)能光伏發(fā)電是應(yīng)用半導(dǎo)體將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)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(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是2 1世紀(jì)最重要的新能源之一.太陽(yáng)能光伏發(fā)電還可以在滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，達(dá)到與建筑一體化設(shè)計(jì)，滿足建筑美觀要求.圖4中所示清華大學(xué)節(jié)能試驗(yàn)樓，就是將光電池與建筑遮陽(yáng)完美地結(jié)合在一起.3.7 水資源綜合利用綠色建筑中 水系統(tǒng)”指在滿足建筑功能、用水水量、水質(zhì)要求的

17、前提下，將水景觀、水資源綜合利用、污染控制、生態(tài)修復(fù)技術(shù)等集成一體的水環(huán)境系統(tǒng)，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(tǒng)有機(jī)地結(jié)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(tǒng)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(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定雨水集蓄及利用方案.5）科學(xué)、合理設(shè)計(jì)水景.綜上所述，綠色建筑的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)是項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)集成技術(shù)，它需要綜合建筑、結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)、給排水、建筑電氣與樓宇控制、室內(nèi)設(shè)計(jì)等各個(gè)專業(yè)，通過