綠色建筑下建筑節(jié)能設計探究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了綠色建筑下建筑節(jié)能設計探究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：隨著“綠色建筑”理念的逐漸推廣，建筑節(jié)能設計變得尤為重要。文章主要對綠色建筑理念做了簡要概述，然后分析了綠色建筑理念下的建筑節(jié)能設計原則及基本思路，最后以某實際工程為例，通過PBECA節(jié)能計算軟件系統(tǒng)，進一步分析了節(jié)能設計專篇。以期對我國節(jié)能降耗的發(fā)展具有一定的促進作用。

關鍵詞：綠色建筑理念；建筑節(jié)能；節(jié)能設計

隨著科學技術與經濟水平的高速發(fā)展及一系列能源問題的出現，人們逐漸意識到走可持續(xù)發(fā)展道路的重要性?；诖?，以可持續(xù)理念為目標、以節(jié)能減排為導向的建筑設計逐步成為建筑學專業(yè)的重要研究方向之一，在這樣的背景下，綠色建筑應運而生[1]。

1綠色建筑理念概述

《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）將綠色建筑定義為：在全壽命周期內，節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑[2]。綠色建筑理念是一種新型的環(huán)保理念，重點是推廣可再生能源和清潔能源，減少建筑能耗，注重建筑材料的可回收性，設計更關注建筑環(huán)境的整體性和系統(tǒng)性[3]。綠色建筑理念貫穿建筑節(jié)能設計的始終，推廣和踐行綠色建筑理念，可以保證綠色建筑設計、施工、運營及維護的順利實施，意義重大。

2綠色建筑理念下的建筑節(jié)能設計原則

2.1宜居性原則

建筑設計的目標是服務于人，為人們提供一個健康舒適的生活和工作環(huán)境，因此建筑設計首先要遵循宜居性原則。設計人員應該從建筑宜居性出發(fā)，結合場地的自然條件，合理組織采光，盡量自然通風，提高居住舒適度。同時還要考慮經濟技術指標，重視建筑周邊的場地設計，保證人們的身心健康。

2.2整體性原則

整體性是節(jié)能設計的另一個重要原則，其注重人與自然的和諧相處，注重建筑物與周邊環(huán)境的融合性。這就要求人們不要把建筑看作孤立的存在，而要結合具體情況，盡量選用當地的建筑材料，節(jié)省運費花銷。同時，設計師應結合當地的人文習俗和氣候條件開展設計工作，這對于呈現各地建筑特色意義重大。

2.3節(jié)能性原則

節(jié)能性原則要求建筑設計要體現出節(jié)能特點，基于此設計人員應該從節(jié)能設計出發(fā)，從規(guī)劃、設計、環(huán)境、健康等層面進行考慮。在進行規(guī)劃設計時，要綜合考慮場地選址的局限性和特殊性，著重場址的環(huán)境設計，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞；在進行交通設計時，可以采用建筑綠色節(jié)能的手法，盡可能引入新技術；在進行室內外環(huán)境設計時，要提高室內外環(huán)境的質量，減少水、能源等自然資源的消耗，減輕對環(huán)境的負擔及對生物多樣性的破環(huán)，同時充分利用可再生能源及清潔能源[4]。

3綠色建筑理念下的建筑節(jié)能設計思路

3.1建筑規(guī)劃節(jié)能設計

3.1.1建筑選址和布局我國地域遼闊，氣候差異較大，在建筑設計時，建筑選址和布局也是有所不同的。不僅要充分考慮場地的具體條件，還要綜合當地的文化、周邊自然環(huán)境條件及基礎設施。在選址時，應充分注意利用現狀條件，保證交通便捷，便捷的交通在一定程度上體現了建筑布局的合理性。由于北方屬于嚴寒地域或寒冷地區(qū)，在建筑選址布局時，應盡量考慮減少南北向的遮擋，爭取更多的日照，減少熱損失，保證建筑物內的溫度適宜。而南方地區(qū)氣候炎熱，建筑的選址布局應考慮自然通風，促進熱量流通，維持室內熱舒適。3.1.2建筑朝向和間距。在我國的北方地區(qū)絕大多數居住建筑都是坐北朝南的，這樣布置的好處是建筑能夠充分利用太陽光，保存較多熱量。而南方地區(qū)的建筑則不以為然，應結合地方性氣候特征來選擇朝向，滿足熱量的快速散發(fā)。此外，還要結合地區(qū)差異，在保證容積率的前提下，合理地控制建筑間的日照及防火間距，實現建筑節(jié)能的目標。3.1.3建筑周圍場地設計。建筑室外環(huán)境直接影響節(jié)能效果，因此要結合建筑周邊的自然環(huán)境條件及基礎設施來配置綠化植物，同時合理控制各項經濟技術指標。場地內設置機動車停車位和非機動車停車位，無障礙停車位考慮設在靠近建筑主入口的位置，交通便利，場地內設置環(huán)形車道滿足消防要求，一定程度上也達到了建筑節(jié)能的目的。

3.2圍護結構節(jié)能設計圍護結構的節(jié)能設計主要是屋面、外墻、外窗等外圍護結構的保溫及隔熱功能。圍護結構的能耗占比較大，通過合理的選擇構造類型、建筑材料、門窗類型將會有效提高圍護結構的熱人工性能，降低能耗，改善室內環(huán)境。設計人員在設計時，通過多方案對比，擇優(yōu)選擇建筑形體，精簡建筑造型，屋面設計時優(yōu)先選擇倒置式屋面，保溫性能最佳，同時根據柱、梁、板等主體結構的不同位置及各種建筑材料的熱工參數，合理選擇保溫類型或者采用保溫裝飾一體板。門窗要根據各種材料的各項性能綜合選擇，也要采用先進的安裝技術，在不影響采光效果和視覺景觀的同時降低能耗，保存室內熱量。

3.3建筑內部節(jié)能設計

良好的采光通風決定了建筑的舒適度：(1)加大開窗面積，增大建筑間距，能夠改善房間的采光通風效果；(2)采用中央空調集中供暖或制冷，省電節(jié)能，舒適感好，衛(wèi)生要求好；(3)可選擇優(yōu)質高效的節(jié)能燈具，結合光控技術，分區(qū)分組照明；(4)在建筑內裝溫控閥來調節(jié)室溫，避免溫度過高而造成能源浪費，在熱計量入口處設熱計量表；(5)建筑內墻面選用環(huán)保涂料墻面，不會散發(fā)較多化學污染物（如甲醛、苯），還具有良好的耐老化、抗?jié)B性能；建筑內采用節(jié)水器具，加強用水設備的維護管理，杜絕浪費；(6)主要功能房間采取有效的降噪措施，進行專項的聲學設計，可采用吸聲吊頂。

3.4可再生能源利用

3.4.1太陽能的運用。太陽能是非常好的清潔能源而且儲量豐富，充分利用太陽能優(yōu)勢明顯，目前主要用于太陽能發(fā)電，被動式太陽房及太陽能集熱器。太陽能發(fā)電主要是將太陽能通過半導體轉換為電能，目前而言花費的成本較高；被動式太陽房是白天直接接受太陽輻射，將熱量傳向室內，達到供暖效果；太陽能集熱器是充分利用太陽輻射，方便熱水供應。3.4.2地熱能的運用。另一種可再生能源是地熱能，主要用于發(fā)電、供暖及務農，節(jié)約了資源，減少了對環(huán)境的污染。2010年地熱開發(fā)利用總量，相當于1500萬噸煤產生的能量[5]。雖然目前還存在一些障礙，地熱能利用技術規(guī)程也不夠系統(tǒng)完善，但相信在不久的將來，地熱能會普及推廣，社會效益和經濟效益不言而喻。

4綠色建筑理念下的建筑節(jié)能設計實踐

4.1工程概況

徐州某工業(yè)園區(qū)研發(fā)中心是基于綠色建筑理念下的節(jié)能設計項目，位于江蘇省徐州市沛縣敬安鎮(zhèn)徐豐公路以北，西環(huán)路以東，健康路以南，基地東側為空地，總規(guī)用地面積5713.95m2，地塊平整規(guī)則。如圖1所示，其主要功能有多媒體演示中心、會議室、展區(qū)及各類辦公室等。

4.2節(jié)能設計分析與評價

建筑布局整體形式呈“L”型，場地西側合理安排出入口，保證人車分流，避免流線的交叉干擾，同時在場地內部設置環(huán)形消防車道，保證消防撲救安全的基本要求，如圖2所示。該建筑功能為地上四層辦公建筑，辦公類別為二類，建筑高度和面積分別為15.2m和3825.84m2。4.2.1節(jié)能設計分析。《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2019的綠色建筑評價指標體系的內容包括“安全耐久”“健康舒適”“生活便利”“資源節(jié)約”“環(huán)境宜居”，其中“資源節(jié)約”所占比重最大，包括節(jié)地與土地利用、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與綠色建材共4類二級指標[6]。以下將從節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材四方面進行節(jié)能設計分析。1)節(jié)地與土地利用。如圖3所示，該項目充分考慮建筑周邊的自然環(huán)境條件及基礎設施，合理配置綠化植物，綠地率達到30%以上，采用集中綠地和屋頂綠化，以及透水地面（嵌草磚）設計；在規(guī)劃用地條件內，合理控制經濟技術指標，該項目的建筑密度為24%，建筑容積率為0.66；場地布置及建筑設計均考慮無障礙設計，場地內合理設置機動車停車位和非機動車停車位，無障礙停車位設在靠近建筑主入口的位置，場地內設置環(huán)形車道，主體建筑的出入口處、走道等公共場所進行無障礙設計；場地規(guī)劃注重室外環(huán)境，主體建筑在保證環(huán)形消防車道的前提下盡量東移，為入口廣場和室外活動場地留出更多的空間，符合綠色建筑要求的“節(jié)地”原則。2)節(jié)能與能源利用。結合場地具體條件進行優(yōu)化設計，該建筑外觀規(guī)整，凹凸較少，保證建筑的南北朝向，使建筑可獲取足夠的陽光；外窗采用6低透光Low-E+12空氣+6透明塑料推拉窗，各項性能指標優(yōu)越，外窗可開啟扇能使建筑獲得良好的自然通風，外窗采用自遮陽，在不影響采光效果和視覺景觀的同時降低能耗；建筑外墻為200厚加氣混凝土砌塊，熱工性能優(yōu)越；采用中央空調集中供暖或制冷，省電節(jié)能，舒適感好，衛(wèi)生要求好；照明節(jié)能選擇優(yōu)質高效的節(jié)能燈具，結合光控技術，分區(qū)分組實時控制走廊、樓梯間、門廳等場所燈具的開關。3)節(jié)水與水資源利用。該項目選用的綠色節(jié)水技術形成了水質達準、水壓穩(wěn)定且可靠的供水系統(tǒng)；合理使用非傳統(tǒng)水源，采用節(jié)水灌溉（噴灌式）技術，停車場地面采用植草磚，減少地面輻射，利于雨水滲透，涵養(yǎng)地下水；建筑內采用節(jié)水器具，加強用水設備的維護管理，杜絕浪費。4)節(jié)材與綠色建材。該建筑按照二類辦公樓設計，結構設計通過多方案比較，采用PKPM與YJK計算對比，擇優(yōu)選用建筑形體。采用框架結構體系，獨立基礎，形體規(guī)則，建筑造型簡潔，整體呈“L”形，裝飾性構件少；外立面采用干掛石材；外墻選用200厚加氣砼砌塊，導熱系數低，隔熱性能較佳；為了便于維修和更換，設備管道要求明管設計；主要功能房間采取了有效的降噪措施，如門廳、走廊、展廳、各類會議室等進行了專項的聲學設計，采用礦棉裝飾吸聲板吊頂，如圖4所示。4.2.2節(jié)能設計評價。該項目采用PBECA節(jié)能計算軟件，分析其節(jié)能設計專篇，節(jié)能水平達到65%，綠色星級達到二星級標準[7-8]。該建筑節(jié)能基本情況見表1。該建筑建筑材料熱工參數見表2和表3[9-11]。建筑模型大樣如圖5所示。經建筑熱工計算，該建筑屬于甲類建筑，體形系數為0.24，屋面、外墻、架空層或外挑樓板分別采用70mm擠塑聚苯板、芯材厚度85mm的復合巖棉防火保溫板和芯材厚度110mm的復合巖棉防火保溫板，其傳熱系數依次為0.45W/（m2·K）、0.49W/（m2·K）和0.5W/（m2·K）；房間的隔墻采用25mm+25mm厚的石膏保溫砂漿，傳熱系數為1.15W/（m2·K），均滿足圍護結構熱工性能要求。建筑外窗（包括幕墻）采用自遮陽，窗墻面積比東向0.22、南向0.58、西向一0.71、西向二0.55、北向一0.79、北向二0.21，北向一，西向一設計值≥大于規(guī)范限值0.7，傳熱系數設計值各方向均為1.9W/（m2·K），北向一、西向一設計值≥規(guī)范限值；太陽得熱系數0.26，均小于規(guī)范限制，除了西向一和北向一的窗墻比和外窗傳熱系數，其他均符合熱工性能要求。該工程因外窗傳熱系數，周邊地面，西、北向窗墻比不符合規(guī)定性指標要求而進行權衡判斷，具體見表4。建筑圍護結構熱工性能的權衡分析如圖6所示。綜上，關于建筑的全年能耗，設計值小于參照值，因此該項目符合節(jié)能設計要求。

5結語

通過以上分析，基于綠色建筑理念的節(jié)能設計已是大勢所趨。在未來的發(fā)展過程中，要理論結合實際，重點推廣可再生能源，優(yōu)化節(jié)能設計策略，提升建筑工程質量，為構建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會奠定基礎，為建筑工業(yè)化開辟道路。

作者:錢琰 張一兵 顧賢光 單位:中國礦業(yè)大學建筑與設計學院