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生态节能建筑设计在城市建设的应用

　　摘 要：21世纪的今天，世界都面临着能源枯竭的危机，生态节能的建筑设计便是顺应了这样的时代发展趋势脱颖而出。本文以实际工程为例，详细介绍了生态节能建筑设计在城市建设中的具体应用。

　　随着国际能源的严峻发展形势和我国能源的紧缺，许多为缓解这种危机的方式被人们挖掘，一个新的发展理念也随之在城市建设中诞生——生态节能建设。这种新的理念被人们应用到对城市的建设中，让整个城市的发展，随之进入一个全新的时代。但是就目前而言，生态节能在建筑中的发展还处于初级的阶段。笔者将从建筑节能设计的发展和生态节能建筑设计在城市建筑的应用来探究何为生态节能建筑设计。

　　一、我国建筑能耗概况和节能建筑的发展

　　依据最新的调查数据，中国在建筑方面消耗的能源总量正以相应的比例累积上升，目前在能源消耗总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%，提升了17.8%。我国是资源型的国家，主要能源是煤炭，加上我国大部分地区属于亚热带气候，冬冷夏热，因此我国的建筑耗能量巨大，燃煤排放了大量有害物质，对环境造成了严重的污染和破坏。据统计2000年我国排放SO21995万吨，居世界第一位，其中90%是由燃煤排放的，由于污染物的排放造成57%的城市颗粒物超过国家标准，48个城市SO2浓度超过国家二级排放标准。这些数据都表明建筑节能在我国的推广已经是迫在眉睫了。

　　我国的建筑节能工作开始于80年代初期，随着各方的努力，我国各地相继建成一些建筑节能示范工程，如北京安苑北里小区、天津倚华里小区、甘肃建筑科学研究院宿舍、上海世博会的建筑等，这些工程在节能方面都取得了良好的效果。为全面推广节能设计，我国制定了一系列的法规和标准，如《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能设计标准》、《既有建筑节能改造技术规程》、《采暖居住建筑节能检验标准》、《建筑节能管理规定》等。

　　二、生态节能技术的手段和在建筑设计上的实际应用

　　1、生态节能技术的各种手段

　　目前，生态节能建筑的发展有两大趋势：一方面调动一切技术构造手段达到低能耗，减少污染，实现可持续发展的目标；另一方面，在深入研究室内热功能环境和人体工程学的基础上，研究人体对环境生理、心理的反映，创造健康舒适而高效的室内环境。国际最新建筑节能技术规范的核心思想，就是从控制单项建筑维护结构（如外墙、外窗、屋顶等）的最低保温隔热指标，转化为对建筑物真正的能量消耗量的控制，达到严格有效的能耗控制。

　　在利用生态节能技术方面，国际建筑界主要会采用以下的手段：智能遮阳技术、高效保温外墙体系、避免冷桥结露的构造技术、高效屋面技术与构造设计——金属屋面技术、高效门窗系统的选用与构造技术、能量活性建筑基础、混凝土楼板辐射制冷/采暖系统、PCM-物态相应变化蓄热材料技术、从建筑物能耗各个环节上严格控制、有效节能等。

　　2、生态节能在城市建筑设计上的应用

　　目前，随着城市建设的发展和人们对环保认识的加深，在设计中已经出现相当多的采用生态节能技术进行建筑设计的实例，比如说像张家港生态农宅设计、清华大学建筑设计中心大楼设计、济南高等交通专科学校图书馆等。在北京工业大学高技术能源实验楼的设计中就采用了多项节能和新能源利用技术。根据校园总体规划，高技术能源实验楼拟建在北京工业大学校园北区的东南角，南面正对校园东西中轴路“北工大南路”，北面是北京工业大学科技实验区，西面是学校运动场，地理位置十分重要。建设场地呈长方形，东西长约85米，南北宽约35米，总用地面积约4000平方米，拟建建筑面积5000平方米。根据基地特点，整幢建筑采用“一”字型布局，主入口朝南面对中轴路，将内燃机实验室的实验车辆入口及次要入口布置在北面，这种形式既方便了对外联系，又避免了互相的干扰。将建筑整体向北退后红线10米，留出主入口前广场和室外停车场，并布置绿化和地面铺装，从而形成良好的室外空间环境。另外建筑物耗热量指标随着体形系数的增长而增长。实验楼简单规整的建筑型体由于外表面积较少，体形系数较小，所以能够有效地减少建筑能耗，对于实现建筑的节能要求非常有利。

　　3．利用改变外围工艺和墙体来进行节能建筑建设

　　节约建筑能耗最重要的措施是合理改善外围护结构的热工性能，高效保温的墙体节能效果显着。北京工业大学高技术能源实验楼采用250mm厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块作为外围护墙，这种材料是利用火力发电厂排放的粉煤灰作为主要原料，采用先进的生产工艺及装备生产的新型墙体材料，这种材料可以有效地减少建筑垃圾，利于环保和减少资源浪费，是一种真正的绿色建材产品。在已经满足保温节能要求的情况下，又增加了一层30mm厚的有机硅保温砂浆，从而减少了外围护结构的传热系数。太阳能是我们可利用的最清洁、最丰富的能源，在实验楼屋顶安装了太阳能电池发电系统，可以将太阳辐射能直接转换成电能，利用蓄电池组贮存太阳能电池受光照所发出的电能，并可以随时向用电设备供电，从而满足楼内的动力和照明系统的用电需求。太阳能电池发电技术具有许多优点，如安全可靠，无污染，不消耗常规燃料，不受地域限制，维修简便，适合在建筑物上安装等特点。因此它是当今世界上最具有发展前途的新能源利用技术。实验楼内的空调系统全面采用了地源热泵技术，它利用地表浅层中蓄存的能量，室外空气温度波动很大，但地表面几米以下的地温全年相对恒定的特点（地球表面温度通常保持在15℃左右），在夏季将室内多余的热量不断地排出而为大地所吸收，使建筑物室内保持适当的温湿度。这项技术具有低能耗、对环境影响小、维护费用较低以及设计灵活等突出特点，是一种高效、环保的能源利用系统。北京工业大学环境与能源工程学院在这项技术的研究上具有领先水平。这样的建筑设计，可以让学院的科研成果在具体工程中获得最终的实现，另外还可以避免悬挂空调室外机对建筑立面造成破坏。将光导纤维技术用于室内照明，在屋顶架设了风力发电系统等多项节能环保措施的应用，使高技术能源实验楼成为名副其实的绿色能源示范工程。

　　三、结语

　　国际能源的紧缺势必将推动建筑进入一个新的发展阶段，建筑节能和新能源的利用是缓解能源危机、减轻环境污染、改善生活工作条件、促进经济持续发展的一项根本措施。作为当代建筑师，不应该只追求建筑造型上的新颖独特而忽视了能源的浪费。我们应建立生态建筑思想，尊重自然环境，用科学技术、经济效益和社会效益相统一的方法进行规划和设计，将节能意识贯穿于设计的每一个环节，设计出更多符合时代要求的、高效低能耗的建筑作品，使建筑设计理念上升到新的高度。

　　参考文献：

　　[1]丛大鸣.节能生态技术在建筑中的应用及实例分析，山东大学出版社，2009

　　[2]张国宝.国际可再生能源现状与展望，中国环境科学出版社，2007.4

　　[3]21世纪议程.联合国可持续发展委员会，1992.6

　　[4]上海自然博物馆（上海科技馆分馆）项目建议书.2006.11