建筑設計工程師評職論文低碳建筑設計

　　摘要：近年來，我國經濟正經歷著前所未有的高速發(fā)展，城市大環(huán)境的建設、居住環(huán)境的有效改善，由此產生的建筑能耗近占了整個國民經濟總能耗的20%，并有逐年上升的趨勢。我們在大力發(fā)展經濟之余，不得不面對人口增長、生態(tài)環(huán)境被破壞、基礎設施老化、能源緊缺等實際的問題。所以對我們建筑師來說要做低碳、節(jié)碳的設計，最大限度地節(jié)約資源、保護環(huán)境和減少污染，注重以人為本，強調可持續(xù)發(fā)展，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

　　關鍵詞：建筑設計,低碳設計,核心論文發(fā)表

　　一、科學的規(guī)劃布局與合理的建筑設計

　　建筑的規(guī)劃布局應根據(jù)地方氣候特點，因地制宜，使建筑群的規(guī)劃布置和建筑物的平面布置有利于自然通風，保留自然水域面積，增加植被綠化，減少硬化地面，形成局部小氣候。規(guī)劃中還應注意盡可能爭取最有利的建筑朝向，采用南北向或接近南北向，使建筑冬季可以增加太陽輻射得熱，夏季可以減少太陽輻射得熱，且與當?shù)叵募镜闹鲗эL向一致。建筑物的單體設計應控制其體型系數(shù)，將體型系數(shù)控制在一個較低的水平上，以減少其圍護結構的傳熱損失，降低建筑能耗，這可以降低整個建筑 8%的能耗使用，這是建筑師應該做的第一件事情。地面的設計要考慮地面保水、綠化、降溫等問題，盡量少鋪設不透水的混凝土、花崗巖等，因為混凝土及花崗巖等材料減少了雨水的滲透，容易產生“熱島效應”，不利于節(jié)能。

　　二、提高建筑圍護結構的保溫隔熱性能

　　影響建筑能耗最直接的因素是建筑圍護結構保溫隔熱性能的優(yōu)劣，我國現(xiàn)有建筑圍護結構的熱工性能普遍較低，直接影響了室內熱舒適度。比如處于夏熱冬冷地區(qū)，夏天普遍需要空調，建筑整體的耗能量大。因此，我國制定的三個地區(qū)的居住建筑節(jié)能設計標準，都把提高建筑圍護結構的熱工性能作為核心內容，這也是建筑節(jié)能的最有效手段。

　　建筑圍護結構主要包括屋頂、外墻和外窗三個部分：屋頂采用高效的保溫隔熱屋面，其傳熱系數(shù)、熱惰性指標應滿足標準規(guī)定，有條件的可采取屋頂綠化等措施，降低夏季太陽輻射得熱，外墻應研究并推廣具有低熱轉移值的外墻材料，采用新型節(jié)能墻體材料，如加氣混凝土砌塊等，建筑外墻的熱工性能應滿足規(guī)范的要求。南方地區(qū)建筑外墻保溫隔熱措施還包括外墻表面采用淺色設計，以反射太陽輻射熱，一般東、西面外墻采用構架或爬藤植物遮陽，還可采用中空墻體結構，形成隔熱的空氣間層等;外窗，建筑圍護結構熱工性能最薄弱的環(huán)節(jié)是窗戶，在建筑能耗方面，鋁、鋼、塑窗散熱量平均約占建筑外圍護結構總散熱量的50%。因此，控制窗墻比，提高窗戶的保溫隔熱性能，是提高建筑外圍護結構節(jié)能指標的有效途徑。一方面，在保證居室采光通風條件的前提下，控制窗墻比，減少外墻傳遞的熱量;另一方面， 推廣應用新型節(jié)能門窗， 滿足節(jié)能和使用要求。

　　根據(jù)研究表明，建筑節(jié)能大致有以下幾個途徑：1 屋面節(jié)能;2 墻體節(jié)能;3 門窗節(jié)能等。

　　(一)屋面節(jié)能

　　我國的可利用能源是極為有限的，這已經引起了建筑師的高度重視,提高建筑圍護結構的保溫性能是降低建筑能耗的關鍵。屋頂作為一個建筑物外圍護結構所造成的室內外溫差傳熱耗熱量大于任何一面外墻或地面的耗熱量。因此，提高屋面的保溫隔熱性能，對提高抵抗夏季室外熱作用的能力尤其重要， 這也是減少空調能耗， 改善室內熱環(huán)境的一個重要措施。在多層建筑圍護結構中，屋頂所占面積較小，但能耗約占總能耗的8 %～10%。因此，加強屋頂保溫節(jié)能對建筑造價影響不大，節(jié)能效益卻十分明顯。

　　1 倒置式屋面

　　倒置式屋面是與傳統(tǒng)屋面相對而言的。所謂倒置式屋面，就是將傳統(tǒng)屋面構造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。在倒置式屋面的定義中、特別強調了“憎水性”保溫材料。工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類保溫材料如果吸濕后，其導熱系數(shù)將陡增。因此普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層，在保溫層下做隔氣層，從而增加造價，使構造復雜化。其次，防水材料暴露于最上層，加速其老化，縮短了防水層的使用壽命，故應在防水層上加做保護層，這又將增加額外的投資。再次，對于封閉式保溫層而言，施工中因受天氣、工期等影響，很難做到其含水率相當于自然風干狀態(tài)下的含水率：如因保溫層和找平層干燥困難而采用排氣屋面的話，則由于屋面上伸出大量排氣孔，不僅影響屋面使用和觀瞻，而且人為地破壞了防水層的整體性， 排氣孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落， 反而使雨水灌入孔內。

　　2 屋面綠化

　　(l)屋面綠化對周圍環(huán)境的影響。建筑屋頂綠化可明顯降低建筑物周圍環(huán)境溫度 0.5 一 4℃，而建筑物周圍環(huán)境的溫度每降低1℃，建筑物內部空調的容量可降低6%。對低層大面積的建筑物，由于屋面面積比墻面面積大，夏季從屋面進入室內的熱量占總圍護結構得熱量的70%以上;綠化的屋面外表面最高溫度比不綠化的屋面外表面最高溫度(60℃以上)可低20℃以上。而且城市中心地區(qū)熱氣流上升時，能得到綠化地帶比較涼爽空氣流的自然補充， 達到調節(jié)城市氣候的效果。而且種植屋面保溫效果很明顯。不論北方或南方都有保溫作用。特別干旱地區(qū)，入冬后草木枯死，土壤干燥，保溫性能更佳，保溫效果隨土層厚增加而增加。綠化屋頂有很好的熱惰性，不隨大氣氣溫驟然升高或驟然下降而大幅波動。綠色植物可吸收周圍的熱量，其中大部分用于蒸發(fā)作用和光合作用，所以綠地溫度增加并不強烈，一般綠地中的地溫要比空曠廣場低 10～17.8℃。

　　(2)綠化屋面的荷重及植被。屋頂綠化與地面綠化的一個重要區(qū)別就是種植層荷重。應根據(jù)屋頂?shù)牟煌芍匾约爸参锱渲靡螅贫ǔ龇N植層厚度。種植土宜采用輕質材料(如珍珠巖、蛭石、草炭腐殖土等)。種植層容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以減輕荷重若屋頂覆土厚度超過允許值時，可能會導致屋頂鋼筋硅板產生塑性變形裂縫，從而造成滲漏。所以必須嚴格按照規(guī)范確定覆土層厚度

　　3 淺色坡屋面

　　目前，大多數(shù)建筑仍采用平屋頂，在太陽輻射最強的中午時間太陽光線對于坡屋面是斜射的，而對于平屋面是正射的。深暗色的平屋面僅反射不到 30%的日照，而非金屬淺暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的屋面大約節(jié)省20%～30%的能源消耗。在夏季高溫酷暑季節(jié)節(jié)能減少10%～15%的能源消耗。因此，隔熱效果不如坡屋面。而且平屋面的防水較為困難，且耗能較多。若將平屋面改為坡屋面，在坡屋頂內鋪設玻璃棉氈或巖棉氈等隔熱材料，不僅可提高屋面的熱工性能，還有可能提供新的使用空間(頂層面積可增加約 60%)，也有利于防水，并有檢修維護費用低、耐久之優(yōu)點。在中小型建筑如居住、別墅及城市大量平改坡屋面中被廣泛應用。

　　4 太陽能節(jié)能

　　現(xiàn)代建筑節(jié)能設計的另一個方面是開發(fā)利用新能源，太陽能作為一種可再生的潔凈能源，是建筑上很有利用潛力的新能源之一。太陽能在我國大部分地區(qū)都具有良好的利用條件，全年日照時間最長可達2800-3300h，年日照時數(shù)大于 2200h(即每天平均日照時數(shù)大于6h)的地區(qū)，占國土面積 2/3 以上。絕大部分采暖地區(qū)均分布在長日照區(qū)域內，這些地區(qū)日照時數(shù) 6h/d 的年總出現(xiàn)天數(shù)都在200d 以上，多的可達 300d。

　　太陽能在建筑上的利用方式主要有:被動式太陽能采暖、太陽能熱水、主動式太陽能采暖與空調，以及太陽能發(fā)電等。目前，隨著節(jié)能設計研究和建筑設計的發(fā)展，基于房屋建筑的布局特點和使用特點，附加陽光間與室內采暖設備相結合的節(jié)能設計已經獲得人們越來越多地關注。它能使房屋建筑在室外氣象參數(shù)劇烈變化情況下， 室內溫度分布更為均衡，改善室內熱環(huán)境并節(jié)約能源。

　　(二)墻體節(jié)能

　　墻體是建筑外圍護結構的主體，所以墻體的節(jié)能設計直接影響到建筑的耗能。有效的墻體保溫層、合理的通風結構、防塵隔音效果較好的門窗配置以及科學地安排綠地、水景、建筑小品都將是未來節(jié)能型住宅建筑發(fā)展的方向。根據(jù)保溫隔熱材料在圍護結構的使用部位不同，分為內墻保溫隔熱材料和外墻保溫隔熱材料;根據(jù)節(jié)能保溫材料的狀態(tài)不同分為板材(固體)保溫隔熱材料和漿體保溫隔熱材料。

　　(三)門窗節(jié)能

　　門窗往往是建筑圍護結構中保溫、隔熱和節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)。提高建筑玻璃材料的熱工性能，目的是控制窗或幕墻表面溫度冬季過低、夏季過高，節(jié)省采暖或制冷能耗。由于玻璃的傳熱能力比磚墻大許多，所以充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。 改善門窗絕熱性能的首要措施是增加窗玻璃層數(shù)，在內外層玻璃之間形成封閉空氣層。同時在窗上加貼透明聚酯膜也是個有效的方法;還可以加設門窗密封條提高門窗氣密性。

　　目前采用的幾種節(jié)能玻璃材料主要有鍍膜玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃。 鍍膜玻璃主要有太陽能熱反射玻璃、低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃。從國內外玻璃材料圍護結構的節(jié)能設計來看，通常主要采用以下幾種方法：

　　1.根據(jù)建筑的性質、使用功能以及建筑所處的氣候環(huán)境條件來設計窗、幕墻，對建筑的窗墻比應有一定的控制。因為窗戶面積率直接影響建筑的采光及采暖空調的能耗，一般窗墻比應控制在0.3左右。尤其在嚴寒地區(qū)和炎熱地區(qū)，在設計大面積采用玻璃門窗和幕墻時，要選擇采光、隔聲熱工性能良好的新型玻璃材料。根據(jù)不同地區(qū)選擇不同的熱反射玻璃、中空玻璃以及保溫玻璃等材料。

　　2.根據(jù)建筑日照設計原理，合理設計窗戶遮陽措施，減小玻璃面的日照面積，降低夏季空調能耗。在進行遮陽設計時要考慮各個地區(qū)氣候特點，對于冬冷夏熱地區(qū)冬季需要日照、夏季需要遮陽，應采用活動式遮陽措施。在設計遮陽構造時要結合玻璃門窗、幕墻建筑的整體藝術效果，材料與顏色進行考慮，而且形式要簡單、美觀，便于清洗、安裝。

　　三、結語

　　總而言之，建筑師作為低碳、節(jié)碳設計工作的具體實施者，首先應該解放思想，并且要在設計實踐中努力貫徹低碳、節(jié)碳設計，積極探索低碳、節(jié)碳設計新技術。建筑規(guī)劃與設計是建筑全生命周期最前沿階段，設計的合理性直接影響了低碳、節(jié)碳設計戰(zhàn)略的推進。因此，研究和設計低碳、節(jié)碳建筑是時代賦予我們建筑師不可推卸的使命。