建筑设计工程师评职论文低碳建筑设计

　　摘要：近年来，我国经济正经历着前所未有的高速发展，城市大环境的建设、居住环境的有效改善，由此产生的建筑能耗近占了整个国民经济总能耗的20%，并有逐年上升的趋势。我们在大力发展经济之余，不得不面对人口增长、生态环境被破坏、基础设施老化、能源紧缺等实际的问题。所以对我们建筑师来说要做低碳、节碳的设计，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，注重以人为本，强调可持续发展，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

　　关键词：建筑设计,低碳设计,核心论文发表

　　一、科学的规划布局与合理的建筑设计

　　建筑的规划布局应根据地方气候特点，因地制宜，使建筑群的规划布置和建筑物的平面布置有利于自然通风，保留自然水域面积，增加植被绿化，减少硬化地面，形成局部小气候。规划中还应注意尽可能争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阳辐射得热，夏季可以减少太阳辐射得热，且与当地夏季的主导风向一致。建筑物的单体设计应控制其体型系数，将体型系数控制在一个较低的水平上，以减少其围护结构的传热损失，降低建筑能耗，这可以降低整个建筑 8%的能耗使用，这是建筑师应该做的第一件事情。地面的设计要考虑地面保水、绿化、降温等问题，尽量少铺设不透水的混凝土、花岗岩等，因为混凝土及花岗岩等材料减少了雨水的渗透，容易产生“热岛效应”，不利于节能。

　　二、提高建筑围护结构的保温隔热性能

　　影响建筑能耗最直接的因素是建筑围护结构保温隔热性能的优劣，我国现有建筑围护结构的热工性能普遍较低，直接影响了室内热舒适度。比如处于夏热冬冷地区，夏天普遍需要空调，建筑整体的耗能量大。因此，我国制定的三个地区的居住建筑节能设计标准，都把提高建筑围护结构的热工性能作为核心内容，这也是建筑节能的最有效手段。

　　建筑围护结构主要包括屋顶、外墙和外窗三个部分：屋顶采用高效的保温隔热屋面，其传热系数、热惰性指标应满足标准规定，有条件的可采取屋顶绿化等措施，降低夏季太阳辐射得热，外墙应研究并推广具有低热转移值的外墙材料，采用新型节能墙体材料，如加气混凝土砌块等，建筑外墙的热工性能应满足规范的要求。南方地区建筑外墙保温隔热措施还包括外墙表面采用浅色设计，以反射太阳辐射热，一般东、西面外墙采用构架或爬藤植物遮阳，还可采用中空墙体结构，形成隔热的空气间层等;外窗，建筑围护结构热工性能最薄弱的环节是窗户，在建筑能耗方面，铝、钢、塑窗散热量平均约占建筑外围护结构总散热量的50%。因此，控制窗墙比，提高窗户的保温隔热性能，是提高建筑外围护结构节能指标的有效途径。一方面，在保证居室采光通风条件的前提下，控制窗墙比，减少外墙传递的热量;另一方面， 推广应用新型节能门窗， 满足节能和使用要求。

　　根据研究表明，建筑节能大致有以下几个途径：1 屋面节能;2 墙体节能;3 门窗节能等。

　　(一)屋面节能

　　我国的可利用能源是极为有限的，这已经引起了建筑师的高度重视,提高建筑围护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。屋顶作为一个建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量大于任何一面外墙或地面的耗热量。因此，提高屋面的保温隔热性能，对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要， 这也是减少空调能耗， 改善室内热环境的一个重要措施。在多层建筑围护结构中，屋顶所占面积较小，但能耗约占总能耗的8 %～10%。因此，加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大，节能效益却十分明显。

　　1 倒置式屋面

　　倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。在倒置式屋面的定义中、特别强调了“憎水性”保温材料。工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导热系数将陡增。因此普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加造价，使构造复杂化。其次，防水材料暴露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。再次，对于封闭式保温层而言，施工中因受天气、工期等影响，很难做到其含水率相当于自然风干状态下的含水率：如因保温层和找平层干燥困难而采用排气屋面的话，则由于屋面上伸出大量排气孔，不仅影响屋面使用和观瞻，而且人为地破坏了防水层的整体性， 排气孔上防雨盖又常常容易碰踢脱落， 反而使雨水灌入孔内。

　　2 屋面绿化

　　(l)屋面绿化对周围环境的影响。建筑屋顶绿化可明显降低建筑物周围环境温度 0.5 一 4℃，而建筑物周围环境的温度每降低1℃，建筑物内部空调的容量可降低6%。对低层大面积的建筑物，由于屋面面积比墙面面积大，夏季从屋面进入室内的热量占总围护结构得热量的70%以上;绿化的屋面外表面最高温度比不绿化的屋面外表面最高温度(60℃以上)可低20℃以上。而且城市中心地区热气流上升时，能得到绿化地带比较凉爽空气流的自然补充， 达到调节城市气候的效果。而且种植屋面保温效果很明显。不论北方或南方都有保温作用。特别干旱地区，入冬后草木枯死，土壤干燥，保温性能更佳，保温效果随土层厚增加而增加。绿化屋顶有很好的热惰性，不随大气气温骤然升高或骤然下降而大幅波动。绿色植物可吸收周围的热量，其中大部分用于蒸发作用和光合作用，所以绿地温度增加并不强烈，一般绿地中的地温要比空旷广场低 10～17.8℃。

　　(2)绿化屋面的荷重及植被。屋顶绿化与地面绿化的一个重要区别就是种植层荷重。应根据屋顶的不同荷重以及植物配置要求，制定出种植层厚度。种植土宜采用轻质材料(如珍珠岩、蛭石、草炭腐殖土等)。种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重若屋顶覆土厚度超过允许值时，可能会导致屋顶钢筋硅板产生塑性变形裂缝，从而造成渗漏。所以必须严格按照规范确定覆土层厚度

　　3 浅色坡屋面

　　目前，大多数建筑仍采用平屋顶，在太阳辐射最强的中午时间太阳光线对于坡屋面是斜射的，而对于平屋面是正射的。深暗色的平屋面仅反射不到 30%的日照，而非金属浅暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的屋面大约节省20%～30%的能源消耗。在夏季高温酷暑季节节能减少10%～15%的能源消耗。因此，隔热效果不如坡屋面。而且平屋面的防水较为困难，且耗能较多。若将平屋面改为坡屋面，在坡屋顶内铺设玻璃棉毡或岩棉毡等隔热材料，不仅可提高屋面的热工性能，还有可能提供新的使用空间(顶层面积可增加约 60%)，也有利于防水，并有检修维护费用低、耐久之优点。在中小型建筑如居住、别墅及城市大量平改坡屋面中被广泛应用。

　　4 太阳能节能

　　现代建筑节能设计的另一个方面是开发利用新能源，太阳能作为一种可再生的洁净能源，是建筑上很有利用潜力的新能源之一。太阳能在我国大部分地区都具有良好的利用条件，全年日照时间最长可达2800-3300h，年日照时数大于 2200h(即每天平均日照时数大于6h)的地区，占国土面积 2/3 以上。绝大部分采暖地区均分布在长日照区域内，这些地区日照时数 6h/d 的年总出现天数都在200d 以上，多的可达 300d。

　　太阳能在建筑上的利用方式主要有:被动式太阳能采暖、太阳能热水、主动式太阳能采暖与空调，以及太阳能发电等。目前，随着节能设计研究和建筑设计的发展，基于房屋建筑的布局特点和使用特点，附加阳光间与室内采暖设备相结合的节能设计已经获得人们越来越多地关注。它能使房屋建筑在室外气象参数剧烈变化情况下， 室内温度分布更为均衡，改善室内热环境并节约能源。

　　(二)墙体节能

　　墙体是建筑外围护结构的主体，所以墙体的节能设计直接影响到建筑的耗能。有效的墙体保温层、合理的通风结构、防尘隔音效果较好的门窗配置以及科学地安排绿地、水景、建筑小品都将是未来节能型住宅建筑发展的方向。根据保温隔热材料在围护结构的使用部位不同，分为内墙保温隔热材料和外墙保温隔热材料;根据节能保温材料的状态不同分为板材(固体)保温隔热材料和浆体保温隔热材料。

　　(三)门窗节能

　　门窗往往是建筑围护结构中保温、隔热和节能的薄弱环节。提高建筑玻璃材料的热工性能，目的是控制窗或幕墙表面温度冬季过低、夏季过高，节省采暖或制冷能耗。由于玻璃的传热能力比砖墙大许多，所以充分利用保温隔热性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。 改善门窗绝热性能的首要措施是增加窗玻璃层数，在内外层玻璃之间形成封闭空气层。同时在窗上加贴透明聚酯膜也是个有效的方法;还可以加设门窗密封条提高门窗气密性。

　　目前采用的几种节能玻璃材料主要有镀膜玻璃、中空玻璃和带薄膜型热反射材料玻璃。 镀膜玻璃主要有太阳能热反射玻璃、低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃。从国内外玻璃材料围护结构的节能设计来看，通常主要采用以下几种方法：

　　1.根据建筑的性质、使用功能以及建筑所处的气候环境条件来设计窗、幕墙，对建筑的窗墙比应有一定的控制。因为窗户面积率直接影响建筑的采光及采暖空调的能耗，一般窗墙比应控制在0.3左右。尤其在严寒地区和炎热地区，在设计大面积采用玻璃门窗和幕墙时，要选择采光、隔声热工性能良好的新型玻璃材料。根据不同地区选择不同的热反射玻璃、中空玻璃以及保温玻璃等材料。

　　2.根据建筑日照设计原理，合理设计窗户遮阳措施，减小玻璃面的日照面积，降低夏季空调能耗。在进行遮阳设计时要考虑各个地区气候特点，对于冬冷夏热地区冬季需要日照、夏季需要遮阳，应采用活动式遮阳措施。在设计遮阳构造时要结合玻璃门窗、幕墙建筑的整体艺术效果，材料与颜色进行考虑，而且形式要简单、美观，便于清洗、安装。

　　三、结语

　　总而言之，建筑师作为低碳、节碳设计工作的具体实施者，首先应该解放思想，并且要在设计实践中努力贯彻低碳、节碳设计，积极探索低碳、节碳设计新技术。建筑规划与设计是建筑全生命周期最前沿阶段，设计的合理性直接影响了低碳、节碳设计战略的推进。因此，研究和设计低碳、节碳建筑是时代赋予我们建筑师不可推卸的使命。