城市建筑装饰节能设计

　　众所周知，随着经济的发展，我国城市化及现代化进程正处于高速发展期。我国是一个名副其实的建筑大国，每年新增房屋面积高达17～18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。建筑，特别是城市建筑一方面造成生态和环境的大量破坏，同时建筑能耗也在节节攀升，据统计所有与建筑有关的能耗达到全部能耗的70％以上，而节能建筑却仅占到1％左右，由此可见，我国离“建筑节能，低碳环保”的的目标还任重而道远。按要求我国建筑节能要达到50％，通过建筑及装饰的低碳环保设计，从而达到建筑节能，降低排放，改善建筑空间环境是今后工作的重点，本研究主要从建筑与周边环境、建筑围护结构及新能源的利用等方面探讨低碳环保的策略。 

 

 

　　新建城市建筑要根据当地的气候、地形、地势、地貌、水文等环境特点进行合理、科学的规划，最大限度地适应当地环境，与自然环境协调统一，有效改善小气候。在设计中主要从以下几个方面入手： 

 

　　（1）建筑的布局与选址。选址与布局是进行建筑空间设计的第一步，它直接影响建筑的外部环境，达到最佳的热工坏境效果。设计过程中要综合考虑建筑空间的位置以及其它的自然因素与环境因素，对山林、水体、空间环境等引起的微气候变化进行分析。同时建筑的组织上一般来说进行错列式和综合式的布局要比行列式好，这样不但可以有效避免风影，又能使每一栋建筑都能通风良好。 

 

　　（2）合理的通风与导风。“风”有季风、水陆风、山谷风、街巷风、高楼风等，建筑户外空间风速值的大小对建筑内部空间的换气量及内外空间热交换能力影响很大，从而直接影响室内热环境。城市建筑在合理利用常年盛行风的同时，主要是科学利用街巷风和高楼风，改善局地小气候。夏天，合理引导各种风在城市建筑间迂回穿行，可以进行绿色植物的立体设计配合街道走向，对有限的风进行集中、扩大，从而避免风的滞留。冬天则通过防风林将寒冷的气流引向城市边缘。 

 

　　（3）适度适时的光照设计。主要是做好建筑夏季的遮阳和冬季最大限度的利用太阳光，太阳高度角随不同的地区不同的季节而变化，如高大的乔木，以及屋顶绿化选用合适的落叶树种，就能达到夏季遮阳而冬季保温的目的。同时注意房屋的朝向，以及窗墙比。我国地处北半球，大部分在北回归线以北，所以北面终年几乎难有阳光进入室内，为了能让靠北的房间在冬季获得必要的光照，即一天不少于1小时的光照，建筑的朝向应朝南略为偏东为宜，这样建筑在夏天不但可以扩大东南季风的迎风面，同时又能保证冬天靠北的的房间能有效接受西落阳光的照射。同时为了在城市中心的建筑获得足够的太阳光的照射，要按规定规划建筑之间的间距。这种设计有利于的建筑的保温与防热，降低空调等能源的利用，减少碳的排放量，达到节能环保的目的。 

 

 

　　在进行单体建筑设计的时候要考虑到建筑的低能耗、低污染、低排放，节约资源，以及可再生能源的利用等，走可持续发展之路。在这方面西班牙女设计师Belinda.Tato所设计的低碳节能建筑“空气树”（如图）给了我们很好的启示。该建筑内部通过各种喷水管道和攀缘植物对空气进行净化和调节，在夏天能有效降低温度8～12℃，从而避免城市热岛效应造成的影响，而屋顶的太阳能集热板所吸收的太阳能，不仅能满足建筑本身耗能的需求，还可将剩余的电能外送，真正达到了节能环保的目的，同时也美化了城市环境。城市建筑设计以及建筑的及装饰装修应将低碳节能设计作为首选，这种设计是主要应从围护结构的的保温与防热、性能源和新材料的运用等着手。 

 

　　2.1 屋顶建筑表皮的绿化与水元素的运用 

 

　　绿化与水体能提高建筑保温效能，美化城市天际线。屋顶绿化具有建筑节能、截留雨水、净化空气、缓解城市热岛效应等显著的生态效益，正越来越受到世界各国重视。屋顶花园的设计和建造巧妙地利用主体建筑的屋顶、平台、阳台、窗台、女儿墙和墙面等来开辟绿化场地，并具有横好的艺术效果，丰富了城市的俯仰景观，大大提高了城市的绿化覆盖率。联合国环境署的一项研究表明，有绿化的屋顶，室内温度夏天可以降低2－5摄氏度，冬天可以提高2－5摄氏度。能吸收空气中30％的粉尘，吸收并储存6％的雨水。城市的屋顶绿化率一旦达到70％以上，城市上空二氧化硫含量将下降80％，热岛效应会彻底消失。由此可见屋顶绿化能使建筑物内部冬暖夏凉，有效改善室内环境。屋顶绿化可以分为两大类：一是纯粹用于屋顶生态功能，即对建筑屋顶的隔热与保温、这种绿化一般由简式粗放的草坪为主；另一类则是集生态、观赏、休憩、活动于一体的屋顶绿化，这种屋顶，除具有第一类的生态功能外，还可提供人们休憩、活动的场所，它可分为草坪为主的简式轻型屋顶绿化和近似地面园林绿地及花园式复合型绿化。不过在进行屋顶绿化的时候要考虑到屋顶的承重和防渗漏的问题。作者通过多年的研究，掌握了大量的一手数据，下面是一组作者对湖南师大教工宿舍有无表皮绿化温度变化对比分析图（如图），从图中可以看出绿化的保温隔热效果明显。 

 

　　屋顶水体主要是在屋顶建储水池或喷泉，水池水深一般为40cm就能达到保温、隔热的目的，水的比热为“1”，由于他特有的性质，夏季可通过自身的蒸发调节并降低周边的温度，而冬季则通过与周围空气及地表进行热交换，达到稳定气温的效果，使屋顶保持一种相对恒定的温度，减少室内外的冷热转换，达到建筑节能的效果，所以水体设计历来是空间设计重要组成部分，当然，在设计中可以将屋顶水体配合屋顶绿化，效果则更加明显。日本的Namba park就是在这一方面做得非常成功的例子。 

 

　　2.2 围护结构的保温与隔热，提高建筑内部空间舒适性。 

 

　　建筑的保温与隔热是指对建筑围护结构及表面和其它建筑构件进行热工处理，我们要尽量减少内外空间通过建筑围护结构进行热对流，在一定时间内保持内部空间气温的相对稳定。对于夏季高温或冬季寒冷的地区来说隔热与保温设计不可缺少，特别是依赖空调进行防寒降暑的建筑来说这一点尤其重要。保温设计方面的基本原则主要是尽量阻止室内外的热量传导，保持室内相对舒适的温度。保温效果的好坏可以从以下几个方面着手：

 

1）在建筑物周边进行合理的布局与景观设计，高大桥木和攀墙植物等既能遮挡阳光，有效调节建筑物表面的温度，又能使建筑物与自然环境有机结合；

 

2）对围护结构进行必要、合理的保温设计，包括对外墙、屋面及门窗特别是屋顶等的保温处理，达到居室理想的保温效果；

 

3）充分利用各种隔热材料，发挥各种隔热材料的隔热性能。目前市面上的隔热材料可谓琳琅满目，根据不同的要求选择不同的隔热材料，才能做到物尽其用，从而满足居室的保温要求。在具体设计时首先利用双层屋顶所创造的风道进行通风隔热，这种方法主要是利用风压差引起空气流动的原理来实现的。

 

夏季平屋顶在受主导风的作用，在迎风面的通风口处的风压增强形成正压区，而在背风面空气相对较薄形成负压区，空气就可以从迎风口向背风口自然流动，从而完成“通风隔热”。隔热的效果与空气的流量有关，而空气的流量又与空气的平均流速、隔层的宽度、高度以及空气的容重成正比，所以平屋顶的隔热一方面要处理好风道的朝向，另一方面就是合理的层高与层宽。

 

而坡屋顶不仅受到风压的影响还受到热压的作用，所以在其它条件不变的情况下，坡屋顶的隔热要比平屋顶更好，同时还有利于多雨地区的排雨。目前坡屋顶正在普遍推广使用，这既具有传统建筑的美观大方，又达到了良好的隔热目的。

 

其次、门窗的遮阳隔热。遮阳形式多种多样，普林斯顿大学的Olgay兄弟最早提出了水平式遮阳和垂直式遮阳两种形式，除此之外还有综合式遮阳和挡板式遮阳等，包括绿化遮阳、构件遮阳（包括挑檐、百叶挑檐、外栏、凹栏、阳台、旋窗等）、玻璃材料隔热遮阳、简易活动遮阳、遮阳板遮阳（目前多使用铝合金、吸热玻璃钢）等。

 

再次、选择合适的保温材料对建筑的围护结构增设保温层。目前所用的保温材料有膨胀矿渣、泡沫混凝土、加气混凝土、膨胀珍珠岩、膨胀桎石、浮石及浮石混凝土、硅酸盐制品、矿棉、、玻璃棉、软木、木丝板、甘蔗板、稻壳等。

 

现在各种泡沫塑料中有不少已成为大有发展前途的新型绝热材料。铝箔等反辐射热性能好的材料，在建筑中的应用已日趋广泛。材料的选择要结合建筑物的使用性质、构造方案、施工工艺、材料来源及经济指标等因素，在设计中必须进行具体分析。 

 

　　2.3 单体建筑的开口与通风 

 

　　要获得良好的自然通风，开口的设计不可小�，其效果可用风量和风速两个物理量来衡量。而风量与风速大小以及风口的大小和位置有关，风口越大，进风量也越大，但风速减缓，相反风口越小则进风量越小但风速会加快。

 

作者通过大量实验证明，风口宽度应为开口面宽度的1/3～2/3，其面积应为总面积的15％～25％效果最好。另外，开口的位置合理也能提高通风的质量，一般应在迎风墙和与之相对的墙壁上开口，把主导风自然的引入房间。在各种开口型比较中，“穿堂型”和“错位型”最为理想，当然建筑物的形状不同，其开口的位置与形状也会略有区别。 

 

 

　　建筑的低碳发展与新技术、新能源德开发利用等分不开，在建筑及装饰装修设计中做好建筑节能的同时、要不断优化能源利用方式、在新技术的支持下积极发展新能源，如大量利用太阳能，地热能、风能等，城市高楼风的风能持续且强烈，应该大量推广利用，除此之外还有地热能、水能等，这些取之不尽、用之不竭的新能源是未来建筑用能的发展方向。可喜的是许多国家已经进行了大量的尝试，技术正不断成熟。 

 

　　总之、城市建筑及装饰装修的低碳设计是一门综合科学，将环境与生态理念与高技术结合，通过优化和改善局地小气候以改善城市空间环境，减小对生物能源的依赖，以最小的投入换取最大的生态效益，推动建筑的可持续发展。 

　　 

　　参考文献： 

 

　　[1] 李岳岩，周若祈. 日本的屋顶绿化设计与技术. 沈阳：建筑学报，2006:38. 

　　[2] （英）Randall Mc mullan. 张振南译. 建筑环境学. 机械工业出版社，1999：56-67.