浅谈绿色建筑的结构设计方案

孙化森

摘要：近年来绿色建筑在国内建筑结构设计上得到了蓬勃的发展，倡导绿色建筑的目的在于为人们提供更为健康、适用和高效的空间，实现人与自然的和谐共生，本文首先简单阐述绿色建筑节能设计方案涉及的内容，分析我国发展绿色建筑的紧迫感，接着从笔者的工作经验出发谈了绿色建筑结构设计的总体思路和结构设计方案的设计因子。望能对工程实践起到一定的指导作用。

关键词：绿色建筑；节能；设计方案

一、绿色建筑节能设计方案评价定义

如何从建筑的节能设计出发，运用评价的相关理论,找出评价建筑节能设计的方法,从而找出优选的节能设计方案,指导相关的建筑投资项目,是本论文需要解决的首要问题。

所谓建筑节能,就是在保证居室热舒适环境条件下,通过合理利用、科学管理、技术进步和经济结构合理化等方面,采用新型保温材料,把住宅建筑在长期使用中的能耗降下来。具体来说,绿色建筑节能设计包括以下几个方面的内容：

1.节能建筑规划设计

根据当地的气候参数和建筑功能要求,在总体规划和单体设计中,科学合理地规划建筑朝向、空间布局、平面形状、外观体型、层高、间距、选用节能型建筑材料、保证建筑外维护结构的隔热保温等热工特性及对建筑所处区域进行绿化设计,设计既要有利于维护施工全面实施节能技术措施,又要最大限度减少建筑物能耗值,获得理想的节能设计的效果。

（1）建筑体形汇。合理的建筑形体能够降低建筑物与外界进行热能交换,在相同条件下,体型系数建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值与单位面积散热量成正比,体型系数越大对节能越不利。因此,正确处理建筑体形的多样化和节能之间的关系,是建筑设计中应当着重考虑的问题。另外,建筑物的外型越简单,其外表面的面积越小,热交换量亦越少。因此,建筑物的外造型宜尽量简洁、完整,避免复杂的轮廓线。

（2）建筑物的朝向。建筑物的朝向能合理的利用自然资源,坐北朝南的建筑能够避免太阳的东照西晒,降低日照的影响,如同时配以隔热遮阳,效果将更加显著。此外,应综合考虑当地气候条件,季候风的影响,选择受气候变化影响最小的方位。

（3）建筑物的平面布置。巧妙的平面布局对建筑节能很有利。如楼梯,电梯、卫生间、辅助用房等位置的选择利用自然通风降低室内温度等,根据建筑环境和建筑功能的具体情况做细致的分析,建筑整体作出合理布局。

（4）建筑物的门窗。外门窗是建筑冬季冷风侵入的主要构件,也是夏季太阳辐射的主要通道。门窗的位置,开窗的大小,开窗率适当,遮阳布置都是建筑节能设计中要考虑的问题。各种形式门斗和十字转门也是隔离室内外空气环境的缓冲地带。值得注意的是,外墙的玻璃幕墙和大玻璃窗所存在的节能设计问题要引起高度重视。

（5）建筑物的屋面。直接受阳光照射的建筑物屋顶,其表面温度比其他围护结构要高的多,对室内空气温度影响很大,房屋顶层冬冷夏热现象十分明显。在夏热冬暖地区可通过屋面蓄水如屋顶蓄水池、游泳池等和屋面定时喷洒水系统从而使屋面达到降温的效果。

二、建筑构造节能设计

（1）外墙节能。墙体是建筑外围护结构的主要构件,我们可以采用蓄热能力强、保温性能好、及密度较小的砌块墙体,如混凝土空心砖中间填充保温棉。也可以选择复合墙体的形式,如外保温复合墙体、内保温复合墙体、夹芯复合墙体等。

（2）门窗节能。外门窗是住宅热能散失的最薄弱部位,其散失的能耗占住宅总能耗的比例较大,其中冷风渗透为,传热损失为邝,所以在保证采光、通风、日照、观景要求的条件下,通过采用适当的窗墙面积比,提高门窗的气密性,采用百叶窗帘、窗板增加窗玻璃层数等措施来提高门窗的隔热保温性能。其节能措施有①提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。②控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,我国颁布的《民用建筑热工设计规范》〔就不同地区、不同朝向的住宅窗墙比提出了严格的要求。③改善建筑门窗的保温隔热性能。住宅户门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充玻璃棉,以增加住宅户门的隔热性能。

（3）屋面节能。作为外围护结构的一部分的屋面,其保温隔热也是不可或缺的。我们一般采用保温高效的材料作为屋面的保温层,也可采用新型保温材料,比如达到提高屋面保温隔热性能就要采用挤塑聚苯板

三、空调系统节能技术措施

（1）降低该系统的设计负荷。当前我国的多数设计人员往往采用负荷指标估算设计空调系统,出于安全的考虑,指标往往取值过大,造成了系统的能量输配设备、冷热源、末端换热设备的容量都大大的超出了实际需求,形成“大马拉小车”的现象。既不节能,也增加了投资。

（2）合理调节新风比及提高送风温差。人们对舒适感的要求差别比较大,故舒适区范围较宽。在系统的耗能有大幅度的变化情况下,舒适区内,人体的热舒适感觉是没有明显改变的。在前提满足空调精度要求下,我们通过提高送风温差来提高建筑节能效率,利用最少的耗能来满足空调舒适性要求的空气环境。为了节能,在夏天取较高的相对湿度的干球温度,冬季取较低的相对湿度和干球温度。就可减少新风负荷和围护结构的传热负荷,从而达到降低空调系统能耗的效果。

（3）冷热源节能。在冷热源系统中消耗了空调系统的大部分能量。所以选择合理的冷热源系统对空调系统节能尤为重要。空调系统的采用的冷热源方法通常有（1）锅炉水冷冷水机组热泵。（2）冬季用锅炉供热,（3）夏季用水冷机组制冷。

（4）减少运输系统的动力能耗。动力能耗主要是指系统在运行水泵和中风机所消耗的电能。采用科学合理的方法使消耗的能量降低,对整个空调系统的节能效益的提高有十分重要的意义。具体的技术措施有提高输配系统的效率提高供回水温差采用变流量水系统采用变风量系统选用低流速流体。

四、绿色建筑的设计方案中的因子分析

1、设计应从节约资源能源与有效利用出发从节约资源和能源出发，着力点可以从以下两个方面实施：

（1）大力实施节能的策略

该部分内容包含设计节能和使用节能两个部分内容，前者主要指的是在进行建筑系统的设计上多采用节能设计技术，例如在设计上从节能的角度做好建筑的总体布局、外维护结构、材料选择等等；后者的重点在于在建筑的使用过程中进行有效的能源利用和管理，促使建筑生态化和智能化。

（2）利用自然、可再生能源的技术应用

使用太阳能、风能等自然能源和可再生能源是节能减排的需要，同时新能源的使用能够有效地减轻能源压力，提高能源的利用效率，实践表明，节约能源与有效利用能源的设计，首先应该建立体系化的节能概念，重点应从“设计”和“使用”两个视角全面地控制资源的消耗与污染的排放。

2、设计与自然

协调设计绿色建筑在设计上应该与自然协调共存，这正是“绿色”的内涵所在，具体在实现途径上有以下几个方面：

（1）节能。充分利用自然资源和可再生能源，从具体的设计上看，其设计的内容主要涉及从工程项目的实际场所出发进行设计，充分利用地方气候特征进行建筑设计；

（2）减排。建筑的设计应具有可持续性，应尽可能地减少建筑设计、建设、使用过程对自然的污染，这里包括了新型绿色健康建材的选用、新技术的应用等等。

3、人性化设计

绿色建筑设计中一个重要的方面就是考虑业主的因素，要充分体现人文关怀。

（1）从人体舒适度和人体工程学的角度对建筑设计进行思考，提供高舒适度的居住环境，包括舒适的室内、室外空间和微气候环境。

（2）要充分考虑建筑物的使用人群，有针对性的进行健康方面的设计与引导，确保业主在使用过程中身心愉悦、健康。

（3）设计上要留有进一步调节和变更的空间，千篇一律并非能够满足所有用户对居住环境的需求，为此，我们应在设计上应具有可调节性和可变更性，便于用户来对自己的居住内部环境参数进行调节和控制，体现的正是一个重要的人性化设计。

结束语：

绿色建筑的结构设计给设计人员提出了更高的要求，在建筑结构方案的设计上一定要从节能、生态、经济等角度优选方案，通过对经济、技术和资源的对比分析，得出最优的绿色建筑结构设计方案。

参考文献：

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[5]韩爱兴.中国建筑节能政策.中国能源,2016.1