生态建筑设计与工业建筑节能

摘要:文中阐述了建筑设计的生态概念，建筑设计的创新离不开生态建筑；并对工业建筑提出可以通过墙体节能、门窗节能、利用太阳能三个途径节能，来支持生态建筑设计。

关键词:生态建筑、建筑设计、创新方向、工业建筑节能

Abstract: this paper expounds the concept of the ecological architecture design, architecture design innovation cannot leave the ecological architecture; And the industrial architecture proposed can through the wall energy-saving, doors, Windows, energy saving and use of solar energy three ways and energy saving, to support the ecological architecture design.

Keywords: ecological construction, architectural design, the innovation direction, industrial building energy saving

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

人、建筑、环境是建筑发展的永恒主题，建筑既作用于生态环境，也作用于人类，它始终持续地影响着周围的环境和使用者的生活。随着人民对生存环境认识的不断深化，绿色生态理念被越来越多的人所接受，生态建筑将成为世纪建筑设计的主流。现代建筑通过节能设计会对促进生态环境与建筑环境的和谐发展起到深远影响。

1、建筑设计的生态概念

在建筑领域内,从德国托马斯《太阳能在建筑与城市规划中的应用》一书出版到近年来美国建筑界的绿色建筑运动, 从北京大兴义和庄的“新能源村”建设到国外在生态高技术下建造的各种形式的生态建筑,可以说,生态建筑的发展在理论上、技术上以及建筑设计的实践上都取得可喜的成就，进一步证明建筑设计与生态建筑密不可分的关系。现代意义上的生态建筑,是指根据当地自然生态环境, 运用生态学、建筑技术科学的原理,采用现代科学手段,合理地安排并组织建筑与其他领域相关因素之间的关系, 使其与环境之间成为一个有机组合体的构筑物。

生态建筑从早期仅停留于对气候、生物反应的关注到今天运用替代能源, 注重建筑生态高技术的研究, 人们对建筑有了更新的认识,在此基础上,提出了建筑生态化问题。它是将建筑融入大的生态循环圈,从整体的角度考虑能源和资源流动,将建筑建造、建筑设计、建筑使用过程中的消耗、产生纳入整个生态系统来考虑, 从而改变资源与能源单向流动的方式, 趋向良性循环的模式。清华大学吴良镛先生提出的“建立人居环境循环体系”,将人居环境纳入动态的生生不息的循环体系即是对这一思想的提倡。它对建筑的要求不仅仅是建筑的使用过程,而是建筑的整个生命周期。建筑的生态化, 一般应具备如下的基本特征:

1)能为人类提供“宜人”的室内空间环境。它包括健康宜人的温度、湿度,清洁的空气, 好的光环境、声环境以及灵活开敞的空间；

2)在对自然资源的利用上,对环境的索取要小。主要指节约土地, 在能源与材料的选择上贯彻减少使用、重复使用、循环使用以及用可再生资源替代不可再生资源的原则；

3)对环境的影响要最小,主要指减少排放和妥善处理有害废弃物以及减少光污染、声污染。

2、建筑设计中的创新设计方向

2.1生态的设计

生态建筑是一门独立的学科，主要研究建筑与生态关系。生态建筑是多种技术集成的结果,是指在建筑设计过程中充分考虑保护环境的要求,把建筑物与种植业、养殖业、能源、环保、美学、高新技术等紧密地结合起来,在有效满足各种使用功能的同时,能够有益于使用者的身心健康,并创造符合环境保护要求的工作和生活空间。生态建筑是今后建筑发展的大趋势。例如：有些建筑是屋外的电伏板为房间夜间照明提供能源，大大的落地窗充分接收阳光的明媚，房间内一片温暖。该住宅的设计极大地响应了低碳世界的口号。现在的居住建筑只讲求快速建筑，大的居住容量，忽略了人们的居住感受，居住需求。普通楼盘的楼间距在越来越小，窗户也是能矮多少就矮多少，到处充斥着廉价房的感觉，售价却是天价。政府与房地产开发商应当在保护当地绿化基础上，增加绿化面积，改善人们的居住，生活，工作环境，提高空气质量，不仅可以改变人们周围环境，更可以提高城市的文化品位。一个绿意盎然的城市，处处生机勃勃，展现生态建筑的重要性。

2.2可持续发展设计

随着社会经济发展，科学技术发展，人口数量剧增，有限的地球环境面临着严峻考验，环境破坏，资源浪费。这就对我们建筑设计提出了难题，如何让设计出的作品即受人类社会的欢迎，又受自然环境的欢迎呢？所以可持续发展策略已经成为设计的必然选择。一些发达国家把高新技术，高投入作为充分利用自然资源，减少浪费的手段。例如一些欧美国家建造的房子外墙全部都装上了太阳能电池板，在一定程度上充分利用了太阳能，对于家居取暖用电等节约了开支，减少了煤的利用，达到了保护环境的目的。但是根据我国的基本国情，我们目前是不提倡大面积采用上述高成本方式。在这样的事实情况下，现阶段我们可以采用传统建筑设计结合可持续发展策略的方式，达到节能减排，优化资源配置。首先要充分利用现有资源，例如许多网友提出来世博会各国场馆完全可以再利用，将其改造成旅馆或是公寓，往往拆除会造成不必要的浪费；再者通过高新技术的支持，开发新兴材料，用于建筑工程；第三将废旧材料重复利用，在建筑拆除或建造时往往会有许多建筑垃圾，这些垃圾经常被填埋大海或是被堆弃，一无是处。能否将这些建筑垃圾重新利用，在设计之初就将其纳入设计方案中，减少不必要的浪费。

3、三种工业设计的节能途径

3.1墙体节能

墙体是建筑护结构的主体, 其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国大部分地区主要以实心粘土砖为墙体材料, 保温性能不能满足设计标准。以外墙为例, JGJ26- 1995 标准规定, 在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3 时,北京地区传热系数不超过1.16W/(m2·K), 而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下, 应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。

3.2门窗节能

外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占住宅总能耗的比例较大, 其中传热损失为1/3, 冷风渗透为1/3, 所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下, 尽量减小住宅外门窗洞口的面积, 提高外门窗的气密性, 减少冷风渗透, 提高外门窗本身的保温性能, 减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:

1) 控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值, JGJ26- 1995《民用建筑节能设计标准( 采暖居住部分) 》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定, 指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。

2) 提高住宅外窗的气密性, 减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条, 使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料( 如毛毡) 、弹性密闭型材料( 如聚乙烯泡沫材料) 、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

3) 改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求, 在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板, 以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗, 这样可避免金属窗产生的冷桥, 可设置双玻璃或三玻璃, 并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃, 有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度, 采用大窗扇, 减少小窗扇, 扩大单块玻璃的面积, 减少窗芯, 合理地减少可开启的窗扇面积, 适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。

4) 设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次, 这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透, 减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中, 将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来, 外门设防风门斗, 防止冷风倒灌, 楼梯间设计成封闭式的, 对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。

3.3利用太阳能

地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500 倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能, 只占理论资源量的很小一部分。据美国能源部评估, 1990 年美国太阳能经济可开发资源量约为22Mtce/年, 仅为技术可开发量的0.6%。所以, 太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源, 是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有, 被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富, 陆地每年接受的太阳辐射能, 相当于2.4×1012tec, 2/3 国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用, 不仅有可能节省大量常规能源, 而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。

总而言之，在建筑领域里,我们呼吁与环境共呼吸的建筑设计观, 提倡各种建筑生态技术的应用, 发展生态建筑。这不仅有助于推动全球环境品质的改善,而且有助于个人生活品质的提高。建筑设计的生态观念关注的是材料的综合利用、节能与耗能的全程比较、传统技术的革新采用和先进技术支撑等。所以，在建筑设计中应该强调生态的观念，而不是生态技术的片面运用；强调从实际出发解决生态问题，工业建筑节能可以很好的帮助生态建筑设计，促进生态环境与建筑环境的和谐发展。

参考文献：

《科技信息(科学教研)》,2008年.22期

《中国工程咨询》Chinese Consulting Engineers