摘要:本研究详细介绍了节能环保的基本理念,并分析了建筑设计的基本要求,尤其是重点研究了绿色节能设计的三大阶段,提出了科学的节能建筑设计方法。通过绿色建筑节能设计,人们可以优化建筑的基本构造,设计出合理的暖通空调,改善节能建筑的质量,提高人们的生活水平。

关键词:绿色;环保;节能建筑;构造;暖通空调

随着科技的进步,人们的生活水平得到较大的改善,绿色环保节能建筑逐渐成为人们追求的建筑形式。简单来说,传统建筑外观已经无法满足人们的居住需求,人们需要绿色、环保、节能的居住环境,可见,节能环保设计对于建筑发展来说至关重要。绿色建筑既包含基础的建筑功能,还包含复杂的环保设计[1]。为了革新建筑模式,设计绿色建筑,人们就必须从环保角度入手,对绿色建筑进行多方位的研究。要想实现这一设计目标,人们需要准确掌握传统建筑与绿色建筑的异同点,进而综合优势、放弃劣势,科学地设计出绿色环保节能建筑。

1节能理念与建筑设计的融合

1.1架构角度的节能设计。节能建筑设计的根本原则有两个:一是增强人们的环保意识;二是实现建筑的节能效果。可见,节能建筑设计既重视人们的理念,又重视建筑的环保,实现了商业、环保和理念的平衡,使得建筑不再仅有居住功能,还蕴含文化内涵。通常,建筑物大多坐北朝南,光照充足,商业价值高。而环保设计不仅重视坐北朝南的格局,还重视通风设计,通过提升建筑通风效果来改善人们的生活环境。科学的室内建筑构造可提升建筑的利用率,进而提高建筑的环保效果。

1.2环保材料角度的节能设计。环保节能材料直接决定环保建筑的设计效果,属于环保建筑的核心元素。建筑工程结构具有多样性,所以其在实施时往往需要大量环保材料,如水材料、建筑材料等[2]。优质的环保材料可改善建筑的环保功能,例如,淡颜色的装饰材料给人清新的感觉,视觉上,建筑面积似乎有所扩大;节能灯泡的使用既减少了资源的浪费,又可以照亮环境,必要时还可以根据环境的亮度来调节灯泡的亮度,最大化降低电耗。给排水系统被视为建筑质量评价的重要因素,必须实施环保节能设计,例如,选择危险程度低、环保耐用的新型材料,既可以延长材料的使用时间,又可以最大化减少维修次数,给人们的生活带来方便,保证给排水系统的稳定性。

1.3环保技术角度的节能发展。节能环保技术属于一种新型技术,涉及多个领域,发展迅速,促进了建筑行业的进步[3]。最常见的环保技术有三种:一是太阳能技术,该技术适用于各种环境;二是地热技术,该技术的适用条件较为苛刻;三是风能技术,该技术可在高山地区使用。环保技术可实现再生,而将环保技术引入建筑行业既是时代的需要,也是未来的发展方向,为建筑行业提供了无尽的能源。太阳能在日常生活中的应用已经比较普遍,人们经常用太阳能发电或取暖。节能环保技术目前已经成为建筑设计的核心,需重点研究。科技的进步推动了节能技术的研发,使得人们渐渐进入低碳环保社会,环保技术的进步为绿色建筑设计奠定理论基础[4]。

2绿色建筑节能环保的总体设计理念

2.1节能环保设计改善建筑的外观与空间属性。绿色建筑主要表现在两个角度,一是科学的内部空间,二是完美的建筑外观。建筑体型系数能够反映建筑的类型,其所指的是建筑表层面积与建筑体积的比值。当外部环境稳定时,不同的建筑体型系数就会形成不同的能源消耗量,如果这个系数变大,那么其单位面积会散失更多热量,最终导致建筑能源不断流失,这与最初的节能环保模式不一致。因此,节能建筑设计时必须考虑建筑体型系数,使其在较小的范围内浮动,最大化降低能源损耗。

2.2节能环保设计强化门窗的属性。门窗结构一直位于建筑的最外层,其长时间与空气接触,难免受损严重。另外,如果门窗的结构不合理,使得外界空气进入室内,形成室内与室外的对流,会最终影响室内温度,难以实现保温效果。因此,门窗设计的优化是建筑设计的重点,具体方案如下:科学的窗户占比有利于降低室内能量的散失,具有保温作用;灵活的门窗设计最大化避免了室内与室外的空气对流,降低了能量损耗;门窗与遮阳棚的结合可控制阳光的摄入量,进而维持室内温度平衡,给人创造舒适的温度。

2.3节能环保设计提高墙体的属性。建筑墙体是维持建筑温度的主要途径,绿色建筑生态节能设计必须考虑建筑的特征因素和作用因素。当前,研究的重点是改善建筑墙体的保温作用。首先,可以通过增加建筑物的墙体厚度来实现保温;其次,可以借助新型保温材料来实现保温,目前常见的保温材料有泡沫、耐火纤维等,保温材料可杜绝室内与室外的空气对流,进而将温度变化降到最低,实现保温作用。

3绿色建筑节能环保的设计优化

3.1挑选高强度的环保材料。建筑施工材料的挑选并不是任意的,其需要根据载荷量的差异进行选择,例如,高层建筑具有极大的载荷,所以地基、梁、柱负荷也很高,必须挑选高强度的材料,如C50型混凝土,这样可以大幅度减少成本,提高建筑的使用空间。同样,钢材的选用也要以实际状况为准,大型建筑常用的钢材为HRB400,其节约了钢材的使用量,实现了节能的目的。

3.2混凝土的挑选和使用。据不完全统计,我国每年需要的混凝土数量约为66亿m3,水泥的使用量极大,但是水泥生产会产生大量二氧化碳。混凝土制备时必须加入大量的水和砾石,会造成大量能源损失,形成环境污染。当前,人们需要重点研发绿色混凝土,将环境污染降到最低。大型建筑物应选用高标号混凝土,其主要成分是煤粉灰等废弃物,从而降低资源浪费。3.3非承重结构的材料使用。目前,国内大部分建筑物非承重墙使用的材料不符合节能标准,因此在设计非承重墙时,应该在保证其稳定性的前提下选用节能材料。大型建筑可以以加气混凝土砌块作为墙体的填充物,其可以满足节能要求。

3.4绿色节能角度的屋面设计。屋面的绿色节能设计属于建筑设计的主要内容,其主要有三个作用:空气净化、保温隔热、美化环境。夏季,屋面进行绿色设计的房屋,其室内温度可比无屋面绿色设计的房屋低4~5℃。大型建筑要实施屋面绿色设计,利用灌木、草坪等降低室内温度,既美观又环保。大型建筑可以选用塑聚苯乙烯板作为隔热材料,其导热系数较小,具有极强的隔热效果,通过科学的屋面绿色设计,建筑的最终导热系数也可以维持在较低水平。与普通的屋面相比,绿色屋面的建筑成本较低,保温效果却更好。

4暖通空调角度的绿色建筑设计

4.1地源热泵技术在绿色建筑的应用。地源热泵技术解决了制冷和制热问题,具有节能的功能。地源热泵对空气的影响小于空气热泵,只影响极小部分的土壤温度,而不影响水位和水质,因此地源热泵具有极强的环保性。管道性能受外部温度的限制较大,当吸收的热量和排出的热量完全平衡时,地源热泵处于最佳状态。中国幅员辽阔,南北温差较大,南北地区应采取不同措施来维护管道。北方可以增加加热辅助系统,以降低地源热泵的加热压力,改善机器运行的稳定性。南方可以使用冷却塔来减少地源热泵的负荷,确保使用寿命。4.2蓄冷系统在绿色建筑中的节能设计。优化冷藏系统可实现地供气温度的控制,降低能耗。夜间,较低的温度有利于系统存储冷空气,其间耗能较低。当耗电量大时,系统可自动排出之前储蓄的冷空气,实现制冷操作,有效降低用电成本。

4.3自然通风在绿色建筑中的设计。自然通风最大化加快了空气的流通,室内和室外的空气实时处于流通状态,为人们提供新鲜的空气,也未造成任何资源浪费。绿色建筑暖通空调设计的基础就是自然通风。简单来说,自然通风主要分为两类:一是风压通风,其动力来源于风压;二是热压通风,其动力来源于热压。目前常见的通风模式为风压通风,其最终的通风效果由建筑的风压状况决定。所以,要想最大化发挥风压通风效果,就必须挑选合理的建筑位置,进而为建筑设计科学的布局,改善通风效果。需要注意的是,建筑布局的设计需考虑平面和剖面因素,最大化减少建筑设计带来的空气阻力。影响室外风速的因素有很多,最主要的是天气因素,因此可以设计一种百叶窗,通过调节百叶窗的大小来控制室内风速,降低天气对风速的影响。热压通风的基本原理是空气密度,简单地说,温度不同,空气密度不同,空气会受密度的影响而移动,即从高密度移向低密度,密度差异促使了空气的流动,实现了室内与室外的气体交换。暖通空调系统可维持建筑物内部的温度,也是当前最主要的保温途经。所以,人们可以借助降低室内外的能量交换、提高室内的空调功率等方式,改善室内环境。另外,变频技术是暖通空调的一大亮点,可以最大化降低电耗,实现节能设计。

5结论

未来的建筑行业将重点发展绿色建筑节能环保设计,其既符合时代的需求,也改善了人们的生活条件。所以,人们必须重点研究建筑的材料设计、构造设计和设备设计,在不影响建筑稳定性的前提下实施环保设计,用绿色的环境节能设计为大众提供舒适的环境,最终实现生态建筑的社会目标。

参考文献

1章永洁,蒋建云,叶建东,等.节能环保技术在小型公共建筑中的集成应用及能耗模拟分析[J].建筑技术,2015,46(6):504-507.

2张跃升.现代智能化公共建筑节能技术综合应用[J].建筑技术,2016,47(12):1132-1136.

3刘素芳.塑料管材在建筑中节能性应用分析[J].塑料工业,2015,43(10):142-145.

4曹万林,张勇波,董宏英,等.村镇建筑抗震节能结构体系研究与应用[J].工程力学,2015,32(12):1-12.