建筑設(shè)計(jì)工程師評(píng)職論文低碳建筑設(shè)計(jì)

　　摘要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正經(jīng)歷著前所未有的高速發(fā)展，城市大環(huán)境的建設(shè)、居住環(huán)境的有效改善，由此產(chǎn)生的建筑能耗近占了整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的20%，并有逐年上升的趨勢(shì)。我們?cè)诖罅Πl(fā)展經(jīng)濟(jì)之余，不得不面對(duì)人口增長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境被破壞、基礎(chǔ)設(shè)施老化、能源緊缺等實(shí)際的問題。所以對(duì)我們建筑師來(lái)說(shuō)要做低碳、節(jié)碳的設(shè)計(jì)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，注重以人為本，強(qiáng)調(diào)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(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì),低碳設(shè)計(jì),核心論文發(fā)表

　　一、科學(xué)的規(guī)劃布局與合理的建筑設(shè)計(jì)

　　建筑的規(guī)劃布局應(yīng)根據(jù)地方氣候特點(diǎn)，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(fēng)，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(yīng)注意盡可能爭(zhēng)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(yáng)輻射得熱，夏季可以減少太陽(yáng)輻射得熱，且與當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向一致。建筑物的單體設(shè)計(jì)應(yīng)控制其體型系數(shù)，將體型系數(shù)控制在一個(gè)較低的水平上，以減少其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失，降低建筑能耗，這可以降低整個(gè)建筑 8%的能耗使用，這是建筑師應(yīng)該做的第一件事情。地面的設(shè)計(jì)要考慮地面保水、綠化、降溫等問題，盡量少鋪設(shè)不透水的混凝土、花崗巖等，因?yàn)榛炷良盎◢弾r等材料減少了雨水的滲透，容易產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”，不利于節(jié)能。

　　二、提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能

　　影響建筑能耗最直接的因素是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能的優(yōu)劣，我國(guó)現(xiàn)有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能普遍較低，直接影響了室內(nèi)熱舒適度。比如處于夏熱冬冷地區(qū)，夏天普遍需要空調(diào)，建筑整體的耗能量大。因此，我國(guó)制定的三個(gè)地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，都把提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能作為核心內(nèi)容，這也是建筑節(jié)能的最有效手段。

　　建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括屋頂、外墻和外窗三個(gè)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(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有條件的可采取屋頂綠化等措施，降低夏季太陽(yáng)輻射得熱，外墻應(yīng)研究并推廣具有低熱轉(zhuǎn)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(yīng)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(shè)計(jì)，以反射太陽(yáng)輻射熱，一般東、西面外墻采用構(gòu)架或爬藤植物遮陽(yáng)，還可采用中空墻體結(jié)構(gòu)，形成隔熱的空氣間層等;外窗，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能指標(biāo)的有效途徑。一方面，在保證居室采光通風(fēng)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(yīng)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(gè)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(guó)的可利用能源是極為有限的，這已經(jīng)引起了建筑師的高度重視,提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能是降低建筑能耗的關(guān)鍵。屋頂作為一個(gè)建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所造成的室內(nèi)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(duì)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(diào)能耗， 改善室內(nèi)熱環(huán)境的一個(gè)重要措施。在多層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，屋頂所占面積較小，但能耗約占總能耗的8 %～10%。因此，加強(qiáng)屋頂保溫節(jié)能對(duì)建筑造價(jià)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(duì)而言的。所謂倒置式屋面，就是將傳統(tǒng)屋面構(gòu)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(qiáng)調(diào)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(dǎo)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(jià)，使構(gòu)造復(fù)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(yīng)在防水層上加做保護(hù)層，這又將增加額外的投資。再次，對(duì)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(dāng)于自然風(fēng)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(nèi)。

　　2 屋面綠化

　　(l)屋面綠化對(duì)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(nèi)部空調(diào)的容量可降低6%。對(duì)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(jìn)入室內(nèi)的熱量占總圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shí)，能得到綠化地帶比較涼爽空氣流的自然補(bǔ)充， 達(dá)到調(diào)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(dòng)。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(qiáng)烈，一般綠地中的地溫要比空曠廣場(chǎng)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(gè)重要區(qū)別就是種植層荷重。應(yīng)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(zhì)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(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致屋頂鋼筋硅板產(chǎn)生塑性變形裂縫，從而造成滲漏。所以必須嚴(yán)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(yáng)輻射最強(qiáng)的中午時(shí)間太陽(yáng)光線對(duì)于坡屋面是斜射的，而對(duì)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(nèi)鋪設(shè)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(hù)費(fèi)用低、耐久之優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)用。

　　4 太陽(yáng)能節(jié)能

　　現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的另一個(gè)方面是開發(fā)利用新能源，太陽(yáng)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(yáng)能在我國(guó)大部分地區(qū)都具有良好的利用條件，全年日照時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)2800-3300h，年日照時(shí)數(shù)大于 2200h(即每天平均日照時(shí)數(shù)大于6h)的地區(qū)，占國(guó)土面積 2/3 以上。絕大部分采暖地區(qū)均分布在長(zhǎng)日照區(qū)域內(nèi)，這些地區(qū)日照時(shí)數(shù) 6h/d 的年總出現(xiàn)天數(shù)都在200d 以上，多的可達(dá) 300d。

　　太陽(yáng)能在建筑上的利用方式主要有:被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖、太陽(yáng)能熱水、主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖與空調(diào)，以及太陽(yáng)能發(fā)電等。目前，隨著節(jié)能設(shè)計(jì)研究和建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展，基于房屋建筑的布局特點(diǎn)和使用特點(diǎn)，附加陽(yáng)光間與室內(nèi)采暖設(shè)備相結(jié)合的節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)獲得人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)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(nèi)溫度分布更為均衡，改善室內(nèi)熱環(huán)境并節(jié)約能源。

　　(二)墻體節(jié)能

　　墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，所以墻體的節(jié)能設(shè)計(jì)直接影響到建筑的耗能。有效的墻體保溫層、合理的通風(fēng)結(jié)構(gòu)、防塵隔音效果較好的門窗配置以及科學(xué)地安排綠地、水景、建筑小品都將是未來(lái)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(hù)結(jié)構(gòu)的使用部位不同，分為內(nèi)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(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)外層玻璃之間形成封閉空氣層。同時(shí)在窗上加貼透明聚酯膜也是個(gè)有效的方法;還可以加設(shè)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(yáng)能熱反射玻璃、低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃。從國(guó)內(nèi)外玻璃材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)看，通常主要采用以下幾種方法：

　　1.根據(jù)建筑的性質(zhì)、使用功能以及建筑所處的氣候環(huán)境條件來(lái)設(shè)計(jì)窗、幕墻，對(duì)建筑的窗墻比應(yīng)有一定的控制。因?yàn)榇皯裘娣e率直接影響建筑的采光及采暖空調(diào)的能耗，一般窗墻比應(yīng)控制在0.3左右。尤其在嚴(yán)寒地區(qū)和炎熱地區(qū)，在設(shè)計(jì)大面積采用玻璃門窗和幕墻時(shí)，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(shè)計(jì)原理，合理設(shè)計(jì)窗戶遮陽(yáng)措施，減小玻璃面的日照面積，降低夏季空調(diào)能耗。在進(jìn)行遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮各個(gè)地區(qū)氣候特點(diǎn)，對(duì)于冬冷夏熱地區(qū)冬季需要日照、夏季需要遮陽(yáng)，應(yīng)采用活動(dòng)式遮陽(yáng)措施。在設(shè)計(jì)遮陽(yáng)構(gòu)造時(shí)要結(jié)合玻璃門窗、幕墻建筑的整體藝術(shù)效果，材料與顏色進(jìn)行考慮，而且形式要簡(jiǎn)單、美觀，便于清洗、安裝。

　　三、結(jié)語(yǔ)

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