绿色建筑节能设计的研究？
作者&投稿：赖受 （若有异议请与网页底部的电邮联系）
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本文以建筑能耗为出发点，以GB/T50378－2014《绿色建筑评价标准》为参照、评价指标，通过介绍绿色建筑和建筑节能，结合绿色建筑设计的模式，指出绿色建筑的设计缺陷，并且介绍建筑节能的相关内容。
1建筑能耗的基本内容
1.1建筑能耗
建筑能耗主要指非工业建筑耗费的能源，如公寓、小区、花园、商城、旅馆、地铁、体育馆等建筑，它是众多民用建筑耗费能源的总称，民用建筑建设使用过程中，会以照明、供冷、供水、供电等形式不断耗能，能源消耗是民用建筑提供各种服务的基础，见表1。
1.2全球建筑能耗近况
在当今，建筑能耗是能源消耗的主要方式之一，它极大影响了全球能耗量。建筑用能的规模与国家经济实力呈正比关系，经济实力越强，建筑用能比例越大。建筑用能需要国家支付庞大的能源费用，不是一般发展中国家可以承担的，所以基本上建筑能耗较多的国家综合国力较强。如发达国家的典型代表美国，全球近20%的能源是美国消耗的，而其中近一半的能源消耗属于建筑耗能。美国、中国的人均建筑能耗位列第一、第二，美国是因为建筑耗能较多导致数据庞大，但是我国是因为13亿的人口导致数据庞大。但是我国城镇人口人均建筑用能数量远远低于美国。
1.3中国建筑能耗近况
以下是建筑运行需要的能耗量:全国总发电量中的近1/5属于城镇建筑能耗，全国非发电用煤量的近3/10用于偏冷城镇的供暖，全国商品能耗超过1/5的部分属于建筑能耗。经分析，不同类型的建筑能耗，除了农村住宅建筑能耗最低外，其他三种建筑能耗差别较小。但这三种建筑按平均单位面积能耗量比较，能耗量差距较大，从低到高为住宅能耗量、采暖能耗量及商业和公共建筑能耗量。
1.4中国住宅建筑能耗分析
城镇住宅用能(不包括采暖)是指除严寒和寒冷地区采暖能耗外，城镇住宅所消耗的能源。2011年我国的城镇住宅能耗为15350万tee，占我国建筑总能耗的22.34%。该类建筑的各终端用能用途能耗相关数据分别占住宅总能耗的10.4%，18.5%，22.2%，31.1%，9.5%和8.3%(见图1～2)。
2建筑节能的定义
建筑节能从广义来看，泛指建筑全寿命周期内的能耗降低。建筑全寿命周期是指建筑从收集原材料、设计施工、安装使用、维护保养直至拆毁的过程，该过程涉及到建筑配件的加工、现场施工等环节，可以通过合理技术和手段，降低该过程中能源的消耗。这种定义包含较广的建筑节能范围。但是狭义的建筑节能仅需要在运营过程中实现能耗降低。这一阶段建筑能耗量占总体能耗量的近80%，本文论述的整体内容参考广义的建筑能耗，但是在论述个体建筑群或者绿色建筑时，通常以狭义的建筑节能进行研究。
3绿色建筑
其定义如下:在建筑使用期限范围内，尽可能地避免资源浪费(节约能源、土地、水资源及材料)、避免环境遭受破坏及降低污染程度，从而让人们拥有一个更加健康、适宜且高效的生活环境，实现建筑与自然谐调。
4《绿色建筑评价标准》
GB/T50378－2014《绿色建筑评价标准》(以下简称为《绿标》)，在国内对建筑进行标准评价时，其把绿色建筑当作核心内容，把“星级绿色建筑评价标识”当作统一标识。这个评价标准遵循“四节一环保”基本原则，在确定某绿色建筑是否达到标准时，主要考虑土地、能源、水、材料的节约使用情况及建筑外部环境质量情况、建筑管理等6个指标。对“绿色化程度”进行界定时，6个指标中又分成3个等级，分别是控制、一般等级和优选项。对所有参加评价的建筑来说，控制项是必不可缺少的前提条件，接下来才是根据符合后两项的条件要求，从而确定建筑的级别是属于一星、二星、三星。从这个标准来看，其把绿色建筑进行了类型划分，包括两种类型，一是公共建筑类型，二是住宅建筑类型。本文重点对后一种类型作出研究。
5绿色建筑的评价要求
1)节约土地和室外空间。其控制项有:建筑对环境造成的影响情况、建址情况、平均每人使用土地的指标情况、建筑每天阳光照射情况、建筑小区绿化情况及平均每人绿地面积情况、有无场地污染情况和施工情况。一般项有:旧建筑循环使用情况、物理声、风、热环境等情况、公共设施设备建设情况、绿化植物适植性情况及品种、数量情况、公交情况、水渗透情况等;优选项有:地下及废弃空间使用情况等。2)能源节约和使用。其控制项有:热工性情况、集中供热供冷情况、以户为单位进行集中暖气供应计算测量及室内温度调控情况等;一般项有:通风情况、光照情况、设备最大化程度运用情况、室内照明情况、能源循环使用情况等;优选项有:最大程度上使用建筑综合能源节约比率及可再生能源循环运用的比率等情况。
3)水资源节约和使用。大力倡导推行“开源”“节流”策略，最大程度上运用水资源，尽可能实现节约，在对废水进行处理的基础上循环使用，采取控制水使用量、阶梯供应水资源、循环用水、加大雨水利用率等手段，尽可能实现水资源的最大程度使用。4)材料资源节约与使用。申报的建筑项目有没有降低用料量，最大程度上使用本地原料及减少高能耗用料量，尽可能加大可循环可再用原料量，降低纯粹只起点缀作用的构件用量等，从而最大程度上降低用料对环境、资源产生的负面影响。因为这部分仅是降低纯粹只起点缀作用的构件的用料量和建筑设计存在关联，和其他指标基本上没有关联，本文对其他指标不再进行讨论。
5)室内环境质量。该部分在居住建筑方面的控制项指标主要涉及每套户型对日照和采光的要求、室内背景噪声要求以及围护结构隔声性能要求、居住空间的自然通风能力、室内空气污染物浓度的要求;一般项主要包括建筑视野情况、围护机构防结露性能、建筑的耐高温热工性能、采暖系统和空调系统的调控能力、建筑外遮阳使用情况、建筑室内通风换气装置设置情况等相关内容;优选项主要指标有建筑室内新型功能材料的相关要求。6)运营管理。运营管理阶段要求合理处理建筑、住户以及自然三者之间的关系，达到满足住户对空间环境的建筑安全性、舒适性要求，同时又能达到保护周边自然环境的要求。运营管理部分的评价指标主要有物业对节能、节水、节材、绿化、垃圾、智能化系统等方面的管理。由于该部分主要评价的是建筑使用情况部分的内容，与建筑设计关联不大，本文对其讨论和研究较少。
6建筑节能的主要方式
1)主动式节能方式。指的是在建筑的运营阶段由于使用高效低能的建筑设备和建筑电气而减少的建筑用能。2)被动式节能方式。是指减少甚至取消建筑设备和建筑电气，采用非设备化的方式减少建筑用能。这种节能方式是通过直接利用现有的气候和环境，即风力、太阳能、环境温湿度、植被、场地地形等条件与建筑设计融合来减少与外界的热交换，从而达到降低建筑能耗的目的。“被动式”和“主动式”是针对建筑对能源的使用方式以及降低方式提出来的，不同的方式对建筑降低能耗的措施也不同。
7目前绿色建筑设计存在的问题
1)生硬套用绿色建筑技术。我国依照《绿标》审核申报的绿色建筑，但是当下众多绿色建筑仅仅是为了满足绿色建筑的评价标准，生搬硬套地使用绿色建筑技术，不能以合理、科学的手段实现绿色建筑技术的应用。比如《绿标》中将遮阳设置纳入到绿色建筑技术中，但是很多建筑外围完全不需要使用遮阳设置，可是为了符合评价标准，设计人员还是生硬地使用类似的绿色建筑技术，甚至没有系统、整体地设计建筑就整合应用多种绿色建筑技术，导致绿色建筑设计非常不科学。2)投入设备过多。建筑需要依靠建筑设备提供相应的服务，根据建筑服务的需求量决定建筑设备的投入量。但是很多时候建筑服务需要的设备数量往往和实际提供的设备数量存在偏差。建筑设备提供过多或过少的情况，都属于建筑资源的不合理应用。投入设备过多，浪费建筑设备资金，同时导致预估能耗的偏差;投入设备过少，会降低建筑的服务能力。
3)设计师的惯性设计理念。在如今，众多设计师不能跟着时代发展更新自己的设计理念。绿色建筑和绿色建筑技术都属于新时代的建筑理念，但是很多设计师仍然用传统的思维方式进行绿色建筑的设计。认为设计师在建筑设计中不需要考虑节能减排，而应当由电气工程师等完成节能减排的目标，将设计“绿色建筑”理解为“绿色化”的建筑设计，缺乏创造性的思维去设计新时代下的绿色建筑。4)不能因地制宜设计绿色建筑。“具体问题，具体分析”“因地制宜”是设计绿色建筑的参考原则。每个地区自然环境、气候不同，这就要求设计师能够将绿色建筑融合到当地环境中。但是我国目前的绿色建筑基本按照统一的模式设计建设，没有体现以上参考原则，缺乏特色。
8建筑节能设计的基本特征
按照建筑节能设计中考虑内容的不同，可以总结它的两个基本特征。首先，是建筑节能设计的需求差异导致需要考虑地区性差异，这是它的第一个基本特征。建筑节能设计地区不同，地区内不同的环境、自然气候、地域特色以及不同的风俗习惯，都会导致建筑形式和建筑节能设计的不同。其次，自然气候不断变化，建筑能耗也随之变化，这就要求注重过程控制，这是它的第二个基本特征。每个地区季节的变化、天气的变化都会影响当地的温度、紫外线照射等，这会导致建筑能耗的变化。而且，即使是相似地区、类似环境下，建筑使用者的需求不同也会引起建筑能耗的差异。本文以建筑节能设计的两个基本特征展开讨论，从各种绿色建筑技术(可再生能源系统、自然通风技术等)为论述点进行更加详细的研究。
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1建筑能耗的基本内容
1.1建筑能耗
建筑能耗主要指非工业建筑耗费的能源，如公寓、小区、花园、商城、旅馆、地铁、体育馆等建筑，它是众多民用建筑耗费能源的总称，民用建筑建设使用过程中，会以照明、供冷、供水、供电等形式不断耗能，能源消耗是民用建筑提供各种服务的基础，见表1。
1.2全球建筑能耗近况
在当今，建筑能耗是能源消耗的主要方式之一，它极大影响了全球能耗量。建筑用能的规模与国家经济实力呈正比关系，经济实力越强，建筑用能比例越大。建筑用能需要国家支付庞大的能源费用，不是一般发展中国家可以承担的，所以基本上建筑能耗较多的国家综合国力较强。如发达国家的典型代表美国，全球近20%的能源是美国消耗的，而其中近一半的能源消耗属于建筑耗能。美国、中国的人均建筑能耗位列第一、第二，美国是因为建筑耗能较多导致数据庞大，但是我国是因为13亿的人口导致数据庞大。但是我国城镇人口人均建筑用能数量远远低于美国。
1.3中国建筑能耗近况
以下是建筑运行需要的能耗量:全国总发电量中的近1/5属于城镇建筑能耗，全国非发电用煤量的近3/10用于偏冷城镇的供暖，全国商品能耗超过1/5的部分属于建筑能耗。经分析，不同类型的建筑能耗，除了农村住宅建筑能耗最低外，其他三种建筑能耗差别较小。但这三种建筑按平均单位面积能耗量比较，能耗量差距较大，从低到高为住宅能耗量、采暖能耗量及商业和公共建筑能耗量。
1.4中国住宅建筑能耗分析
城镇住宅用能(不包括采暖)是指除严寒和寒冷地区采暖能耗外，城镇住宅所消耗的能源。2011年我国的城镇住宅能耗为15350万tee，占我国建筑总能耗的22.34%。该类建筑的各终端用能用途能耗相关数据分别占住宅总能耗的10.4%，18.5%，22.2%，31.1%，9.5%和8.3%(见图1～2)。
2建筑节能的定义
建筑节能从广义来看，泛指建筑全寿命周期内的能耗降低。建筑全寿命周期是指建筑从收集原材料、设计施工、安装使用、维护保养直至拆毁的过程，该过程涉及到建筑配件的加工、现场施工等环节，可以通过合理技术和手段，降低该过程中能源的消耗。这种定义包含较广的建筑节能范围。但是狭义的建筑节能仅需要在运营过程中实现能耗降低。这一阶段建筑能耗量占总体能耗量的近80%，本文论述的整体内容参考广义的建筑能耗，但是在论述个体建筑群或者绿色建筑时，通常以狭义的建筑节能进行研究。
3绿色建筑
其定义如下:在建筑使用期限范围内，尽可能地避免资源浪费(节约能源、土地、水资源及材料)、避免环境遭受破坏及降低污染程度，从而让人们拥有一个更加健康、适宜且高效的生活环境，实现建筑与自然谐调。
4《绿色建筑评价标准》
GB/T50378－2014《绿色建筑评价标准》(以下简称为《绿标》)，在国内对建筑进行标准评价时，其把绿色建筑当作核心内容，把“星级绿色建筑评价标识”当作统一标识。这个评价标准遵循“四节一环保”基本原则，在确定某绿色建筑是否达到标准时，主要考虑土地、能源、水、材料的节约使用情况及建筑外部环境质量情况、建筑管理等6个指标。对“绿色化程度”进行界定时，6个指标中又分成3个等级，分别是控制、一般等级和优选项。对所有参加评价的建筑来说，控制项是必不可缺少的前提条件，接下来才是根据符合后两项的条件要求，从而确定建筑的级别是属于一星、二星、三星。从这个标准来看，其把绿色建筑进行了类型划分，包括两种类型，一是公共建筑类型，二是住宅建筑类型。本文重点对后一种类型作出研究。
5绿色建筑的评价要求
1)节约土地和室外空间。其控制项有:建筑对环境造成的影响情况、建址情况、平均每人使用土地的指标情况、建筑每天阳光照射情况、建筑小区绿化情况及平均每人绿地面积情况、有无场地污染情况和施工情况。一般项有:旧建筑循环使用情况、物理声、风、热环境等情况、公共设施设备建设情况、绿化植物适植性情况及品种、数量情况、公交情况、水渗透情况等;优选项有:地下及废弃空间使用情况等。2)能源节约和使用。其控制项有:热工性情况、集中供热供冷情况、以户为单位进行集中暖气供应计算测量及室内温度调控情况等;一般项有:通风情况、光照情况、设备最大化程度运用情况、室内照明情况、能源循环使用情况等;优选项有:最大程度上使用建筑综合能源节约比率及可再生能源循环运用的比率等情况。
3)水资源节约和使用。大力倡导推行“开源”“节流”策略，最大程度上运用水资源，尽可能实现节约，在对废水进行处理的基础上循环使用，采取控制水使用量、阶梯供应水资源、循环用水、加大雨水利用率等手段，尽可能实现水资源的最大程度使用。4)材料资源节约与使用。申报的建筑项目有没有降低用料量，最大程度上使用本地原料及减少高能耗用料量，尽可能加大可循环可再用原料量，降低纯粹只起点缀作用的构件用量等，从而最大程度上降低用料对环境、资源产生的负面影响。因为这部分仅是降低纯粹只起点缀作用的构件的用料量和建筑设计存在关联，和其他指标基本上没有关联，本文对其他指标不再进行讨论。
5)室内环境质量。该部分在居住建筑方面的控制项指标主要涉及每套户型对日照和采光的要求、室内背景噪声要求以及围护结构隔声性能要求、居住空间的自然通风能力、室内空气污染物浓度的要求;一般项主要包括建筑视野情况、围护机构防结露性能、建筑的耐高温热工性能、采暖系统和空调系统的调控能力、建筑外遮阳使用情况、建筑室内通风换气装置设置情况等相关内容;优选项主要指标有建筑室内新型功能材料的相关要求。6)运营管理。运营管理阶段要求合理处理建筑、住户以及自然三者之间的关系，达到满足住户对空间环境的建筑安全性、舒适性要求，同时又能达到保护周边自然环境的要求。运营管理部分的评价指标主要有物业对节能、节水、节材、绿化、垃圾、智能化系统等方面的管理。由于该部分主要评价的是建筑使用情况部分的内容，与建筑设计关联不大，本文对其讨论和研究较少。
6建筑节能的主要方式
1)主动式节能方式。指的是在建筑的运营阶段由于使用高效低能的建筑设备和建筑电气而减少的建筑用能。2)被动式节能方式。是指减少甚至取消建筑设备和建筑电气，采用非设备化的方式减少建筑用能。这种节能方式是通过直接利用现有的气候和环境，即风力、太阳能、环境温湿度、植被、场地地形等条件与建筑设计融合来减少与外界的热交换，从而达到降低建筑能耗的目的。“被动式”和“主动式”是针对建筑对能源的使用方式以及降低方式提出来的，不同的方式对建筑降低能耗的措施也不同。
7目前绿色建筑设计存在的问题
1)生硬套用绿色建筑技术。我国依照《绿标》审核申报的绿色建筑，但是当下众多绿色建筑仅仅是为了满足绿色建筑的评价标准，生搬硬套地使用绿色建筑技术，不能以合理、科学的手段实现绿色建筑技术的应用。比如《绿标》中将遮阳设置纳入到绿色建筑技术中，但是很多建筑外围完全不需要使用遮阳设置，可是为了符合评价标准，设计人员还是生硬地使用类似的绿色建筑技术，甚至没有系统、整体地设计建筑就整合应用多种绿色建筑技术，导致绿色建筑设计非常不科学。2)投入设备过多。建筑需要依靠建筑设备提供相应的服务，根据建筑服务的需求量决定建筑设备的投入量。但是很多时候建筑服务需要的设备数量往往和实际提供的设备数量存在偏差。建筑设备提供过多或过少的情况，都属于建筑资源的不合理应用。投入设备过多，浪费建筑设备资金，同时导致预估能耗的偏差;投入设备过少，会降低建筑的服务能力。
3)设计师的惯性设计理念。在如今，众多设计师不能跟着时代发展更新自己的设计理念。绿色建筑和绿色建筑技术都属于新时代的建筑理念，但是很多设计师仍然用传统的思维方式进行绿色建筑的设计。认为设计师在建筑设计中不需要考虑节能减排，而应当由电气工程师等完成节能减排的目标，将设计“绿色建筑”理解为“绿色化”的建筑设计，缺乏创造性的思维去设计新时代下的绿色建筑。4)不能因地制宜设计绿色建筑。“具体问题，具体分析”“因地制宜”是设计绿色建筑的参考原则。每个地区自然环境、气候不同，这就要求设计师能够将绿色建筑融合到当地环境中。但是我国目前的绿色建筑基本按照统一的模式设计建设，没有体现以上参考原则，缺乏特色。
8建筑节能设计的基本特征
按照建筑节能设计中考虑内容的不同，可以总结它的两个基本特征。首先，是建筑节能设计的需求差异导致需要考虑地区性差异，这是它的第一个基本特征。建筑节能设计地区不同，地区内不同的环境、自然气候、地域特色以及不同的风俗习惯，都会导致建筑形式和建筑节能设计的不同。其次，自然气候不断变化，建筑能耗也随之变化，这就要求注重过程控制，这是它的第二个基本特征。每个地区季节的变化、天气的变化都会影响当地的温度、紫外线照射等，这会导致建筑能耗的变化。而且，即使是相似地区、类似环境下，建筑使用者的需求不同也会引起建筑能耗的差异。本文以建筑节能设计的两个基本特征展开讨论，从各种绿色建筑技术(可再生能源系统、自然通风技术等)为论述点进行更加详细的研究。
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