【關(guān)鍵詞】綠色建筑設(shè)計(jì)；建筑節(jié)能；構(gòu)造設(shè)計(jì)

　　

　　1 引言

　　建筑系統(tǒng)本身是巨大的消費(fèi)者。它總會(huì)這樣那樣地給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。那么如何體現(xiàn)實(shí)行低耗能、克服嚴(yán)重的環(huán)境污染，采取節(jié)約型建筑技術(shù)體系呢?有關(guān)專家提出了“構(gòu)造設(shè)計(jì)學(xué)”的概念，即要求在建筑設(shè)計(jì)中，盡量不依賴耗能設(shè)備，而在建筑形式、空間、布局和構(gòu)造上采取措施，充分利用天然資源和地理?xiàng)l件，采取被動(dòng)式構(gòu)造設(shè)計(jì)手段，以改善建筑環(huán)境，實(shí)現(xiàn)微氣候建構(gòu)，來(lái)滿足生活舒適的要求[1]。本文正是基于這樣的概念，從建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)、自然采光、遮陽(yáng)以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)等幾方面來(lái)闡述如何節(jié)約能源，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

　　2 關(guān)于自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)

　　通過(guò)流體力學(xué)原理分析，建筑通風(fēng)的形成機(jī)理主要在于室內(nèi)外溫差造成的熱壓差(△P)，該熱壓差造成氣流流動(dòng)動(dòng)力，并通過(guò)建筑洞口有效的高差設(shè)計(jì)，強(qiáng)化氣流動(dòng)力，而形成建筑通風(fēng)。有關(guān)△P形成的通風(fēng)值的評(píng)價(jià)依據(jù)在于：洞口高差△H和空氣密度差△p，只要在設(shè)計(jì)中把握好二者，就能達(dá)到熱壓通風(fēng)的目的。一覽建筑文庫(kù)wk.yi1001.com/jz/尤其是洞口高差△H，在設(shè)計(jì)中完全可以控制，其措施有：(1)建筑剖面設(shè)計(jì)的通風(fēng)調(diào)整。在剖面設(shè)計(jì)中控制洞口高差，以盡量大的△H值來(lái)加強(qiáng)溫差所產(chǎn)生的通風(fēng)反應(yīng)，尤其是在住宅建筑中，使出風(fēng)口高度大于進(jìn)風(fēng)口高度，使室內(nèi)氣流呈上升趨勢(shì)。(2)建筑空間設(shè)計(jì)的通風(fēng)調(diào)整。為了加強(qiáng)建筑通風(fēng)，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合一些功能目的(樓梯間、中庭)，設(shè)計(jì)具備“煙囪效應(yīng)”的空間體系。

　　其次，還有壓力體型系數(shù)的差C1-C2，建筑師雖無(wú)法改變室外風(fēng)速V，但可以通過(guò)體型設(shè)計(jì)來(lái)控制C1-C2，如建筑迎風(fēng)面的調(diào)整和建筑的導(dǎo)風(fēng)調(diào)整。建筑形體控制方法的主要作用就在于通過(guò)對(duì)建筑物、構(gòu)筑物的平面、剖面的形式，以及其形體間的空間組合關(guān)系的有效控制，并通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)環(huán)境中植物的合理選擇與配置來(lái)創(chuàng)造有利于居民生活的“再生風(fēng)環(huán)境”。人工構(gòu)筑物和綠化植物的遮擋作用的運(yùn)用，是對(duì)建筑周圍再生風(fēng)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種有效途徑。

　　另外，建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮：南向是冬季太陽(yáng)輻射量最多而夏季日照減少的方向，并且我國(guó)大部分地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南向，所以從改善夏季自然通風(fēng)房間熱環(huán)境和減少冬季的房間采暖空調(diào)負(fù)荷來(lái)講，南向是建筑物最好的選擇；住宅樓的進(jìn)深以10m至13m為宜，太淺或太深都不利于室內(nèi)空氣流動(dòng)；建筑高度對(duì)自然通風(fēng)也有很大的影響，一般高層建筑對(duì)其自身的室內(nèi)自然通風(fēng)有利，而在不同高度的房屋組合時(shí)，高低建筑錯(cuò)列布置有利于低層建筑的通風(fēng)。

　　3 關(guān)于自然采光、遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)

　　自然采光能夠非常顯著地減少能耗和運(yùn)行費(fèi)用。國(guó)外的研究證明自然采光能形成比人工照明系統(tǒng)更為健康和更為興奮的工作環(huán)境，長(zhǎng)期不見日光或者長(zhǎng)期在人工光環(huán)境下工作的人，容易發(fā)生季節(jié)性的情緒紊亂、慢性疲勞等病癥。為保證一定的日照時(shí)間，建筑物在設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮環(huán)境的遮擋問(wèn)題，如住宅與陽(yáng)光障礙物的距離一般不應(yīng)小于障礙物高度的兩倍。

　　自然采光需要建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的開口或洞口的位置正確，允許日光進(jìn)入并充分分配和發(fā)散光線。設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)能避免因直射引起的會(huì)削弱視力和產(chǎn)生不舒適的多余的亮度和得熱，為控制多余的亮度和反差，窗戶上往往會(huì)設(shè)置一些附加件，如遮陽(yáng)、百葉和格柵，如有可能，采用自動(dòng)控制裝置，當(dāng)自然光足以維持理想的照明水平時(shí)，使燈光變暗或把燈關(guān)閉，在盡量節(jié)省照明能耗的同時(shí)維持所需的工作照明或環(huán)境照明，往往也是很理想的。另外，利用落葉樹木在夏季可遮擋多余的過(guò)熱的日光，冬季樹葉枯落后，對(duì)日光的進(jìn)入影響一般不大于20％。自然采光環(huán)境除了居室日照外，還要考慮室外場(chǎng)地才能形成明媚愉人、有利身心健康的好環(huán)境。

　　4 關(guān)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及材料的設(shè)計(jì)

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須平衡通風(fēng)和日光的需求，并提供適合于建筑地點(diǎn)的氣候條件的熱濕保護(hù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于建筑在運(yùn)行中的耗能是一個(gè)主要因素，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮[2]。

　　4.1 確定建筑物的位置和朝向，盡量減少氣候因素對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響

　　經(jīng)調(diào)查，在其他條件相同情況下，東西向多層住宅建筑的傳熱耗熱量要比南北向的高5％左右，尤其是在村鎮(zhèn)住區(qū)，其建筑層數(shù)及容積率平均比城市為低，上述影響比城市更為顯著。

　　4.2 確定合理的體形系數(shù)

　　建筑物體形系數(shù)=建筑物與室外大氣接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積F/上述外圍結(jié)構(gòu)所包圍的體積V0。在其他條件相同情況下，建筑物耗熱量指標(biāo)，隨體形系數(shù)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，如果兩幢建筑有相同的體積，設(shè)計(jì)得較緊湊的一幢熱效率也較高。托馬斯•赫爾佐格的“對(duì)角線立方體”就是應(yīng)用了體形系數(shù)較小形式則冬季熱損失較少的原理。

　　4.3 合理選擇材料達(dá)到保溫隔熱

　　根據(jù)氣候類型，考慮使用不同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，以減少熱損失和達(dá)到保溫隔熱效果。這就要求：(1)在干熱氣候中采用高熱容量材料。(2)在濕熱氣候中采用低熱容量的材料。(3)在溫和的氣候中，根據(jù)建筑位置和采用的供熱／供冷策略選擇材料。(4)在寒冷的氣候中采用密封和保溫很好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　4.4 使用熱效率高的材料

　　采用單一材料進(jìn)行保溫隔熱已不合適，會(huì)大大增加建筑運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的能耗，增加全壽命費(fèi)用。目前，新型保溫材料的物質(zhì)種類很多，除考慮其物理性能外，還應(yīng)了解它們的強(qiáng)度、耐久性、耐火及耐侵蝕性等是否滿足要求，材料的選擇要結(jié)合建筑物的使用性能、構(gòu)造方案、施工方法、材料來(lái)源以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素。

　　4.5 確定合理的窗墻面積比

　　作為影響建筑能耗四大圍護(hù)部件之一的門窗，一般是薄壁的輕質(zhì)構(gòu)件，是建筑保溫、隔熱、隔聲的薄弱環(huán)節(jié)。它通過(guò)輻射傳遞、對(duì)流傳遞、傳導(dǎo)傳遞和空氣滲透等四種形式導(dǎo)致建筑物能量流失，絕熱性能最差，普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑冬季保溫和夏季降溫能耗的50％以上。建筑文庫(kù)wk.yl1001.com/jz/因此增強(qiáng)門窗的保溫隔熱性能，減少門窗的能耗，是改善建筑熱、光環(huán)境質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)的重要步驟。由于玻璃的熱傳導(dǎo)系數(shù)大，無(wú)論就采暖還是空調(diào)來(lái)說(shuō)，均應(yīng)嚴(yán)格控制窗墻的面積比。

　　4.6 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性

　　在我國(guó)，目前仍有80％以上的門窗達(dá)不到節(jié)能要求，而通過(guò)門窗縫隙的空氣滲透耗熱量，約占建筑物耗熱總量的23％～27％，若加上門窗面積的傳熱耗熱量，則約占全部耗熱量的50％。由此可見，外門窗是耗熱的重要渠道，是節(jié)能的重點(diǎn)部位。尤其是村鎮(zhèn)住區(qū)，其鋼、木門窗氣密性較差，而只有達(dá)到每小時(shí)每米縫長(zhǎng)的空氣滲透量≤2.5m3，才能達(dá)到節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　4.7 利用傳統(tǒng)的覆土屋頂、以及屋頂?shù)木G化隔熱等

　　覆土屋頂之所以保溫隔熱性能好，其優(yōu)點(diǎn)來(lái)自土壤的熱工性質(zhì)，厚重的土層所起的隔熱作用使土中溫升很低。干旱半干旱地區(qū)的突出特點(diǎn)是季節(jié)性和日溫差大，但日溫波動(dòng)在土壤中僅有一定的深度，在此深度以外即無(wú)波動(dòng)影響。最后，應(yīng)大力提倡墻壁、屋頂?shù)木G化，不但能夠美化生活，增加綠色，而且對(duì)夏隔熱、冬保溫有節(jié)能的效益，在平屋頂、窯頂、墻面、陽(yáng)臺(tái)等處都可實(shí)施。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]陳則康. 淺談建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 城市建設(shè), 2009,04.

　　[2]楊志華. 做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是公共建筑節(jié)能的關(guān)鍵[J]. 新型建筑材料, 2005,9.