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【摘要】发展的观念正逐渐成为人类社会的共识，环保建筑也好，节能建筑也好，其宗旨都是为了人类的安居乐业和长久的持续发展。我们要在“以人为本”的建筑设计前提下，在有限的地球资源条件下，建立一个更加美好、更加和谐的人居环境。本文介绍了建筑设计与环保节能的关系，阐明了节能环保型建筑设计的要点，分析研究了建筑设计中新材料的应用。
【关键词】节能环保建筑设计新材料应用
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
随着不可再生能源的枯竭, 环境问题的日益严重,建筑设计的原则要以人为本, 最大限度地提高能源和材料的使用效率, 减少建设和使用过程中对环境的污染, 充分利用新技术和新材料, 使得建筑不仅满足了人们的需求,而且不能对我们赖以生存的环境造成负面效应, 使建筑和环境都达到可持续、和谐发展。
一、建筑设计与环保节能的关系
住宅建筑设计中的生态平衡、环境保护与节省能源不是孤立的，也不是矛盾的，而是相互影响和联系的。人类可以自主建造舒适的建筑内部环境，但人工化的舒适通常依赖于照明、空调和通风等高耗能设施，且舒适度的提高又往往以耗能的增加为前提条件，这种发展模式带来了当前环境和能源危机，进而威胁到人类自身的生存发展与安全保障。
随着经济的发展、城市化进程的加快、城市居民生活水平的提高，建筑耗能占整个能源消费总量的比重不断上升，每年由于新建和改建建筑，消耗大量能源，带来自然环境的恶化。同时在建设过程中还存在水污染严重、土地资源利用率低、建筑耗材高等严重问题。如不注意防止水、土和空气的污染，绿化与水面严重不足、空气污浊、气温升高、能耗剧增。自然环境的日趋恶化，结果是建筑系统内和建筑系统外的物质良性循环与能量的良性转换受到严重破坏，也就是生态环境受到严重破坏。居住区中的气候设计，不仅仅是一个充分利用自然能源、减少再生能源消耗的问题，也是一个直接处理人与自然的关系问题，实现可持续发展是本世纪人类所面对的巨大挑战。
二、节能环保型建筑设计的要点
1、节能
节能就是要节省建筑的资源消耗和运行能耗，能源的节约与生活的舒适有着微妙的关系。节能已成为21世纪全球发展的关键所在，尤其是在满足我们居住需求的住宅建筑领域。引导节能建筑已持续了20年，但真正的节能建筑少之又少。与发达国家相比，我国单位建筑能耗高，但也说明我国建筑节能的潜力巨大。国家和地方政府推出《公共建筑节能设计标准》，要把耗能大户的建筑能耗降下来，最终告别暖气空调时代。
（1）建筑主体节能。节能环保型建筑设计中，根据不同地区的气候和建筑能耗特点，在兼顾冬、夏，整体优化的原则上，采用各种有效节能途径，如合理布局室内空间、控制不同朝向窗墙比，采用气密性级别较高的外窗，提高建筑围护结构的保温隔热性能，像是给建筑穿上一层棉袄，即使在冬季不用采暖，夏季不用空调的情况下，其内部的温度波动也能控制在较小的范围内；外墙采用垂直绿化的遮阳措施，设计有效的夏季遮阳装置，特别是西向房屋安装外遮阳设施，改善自然通风，从整体上降低建筑的采暖和空调能耗。
（2）优化利用常规能源。在建筑设计中，要因地制宜的进行冷、热源的优化选择，采用辐射板以提高采暖和空调系统的能量转换效率，如低温热水地板辐射采暖技术、电辐射采暖技術等，采取合理的调控方式，节约输配系统能耗，优化照明控制，减少照明能耗，选用适宜能源制备生活热水等。
（3）利用可再生能源。设计节能环保型建筑，要根据建筑类别、气候特点和可再生能源的可利用性选择具体可再生能源技术，如风能利用技术，太阳能采暖、热水、照明技术和地源热泵技术等。
2、环保
生态环境的恶化已威胁到人类的生存和发展，人类要研究发展模式，环境保护、绿色运动、生态环境建设、可持续发展的理念和行动应运而生。绿色将成为建筑设计的主流。在建筑设计中，要做好包括生态环境设计和实际运行两个阶段的生态环境建筑设计，尽可能的少消耗一次性能源，充分利用可再生能源，降低对环境的污染，营造一个健康、安全、高效、舒适、可持续发展的绿色的人居环境。
（1）采用新技术和新材料。在设计中，全面禁止对传统实心粘土墙体材料的生产和使用，科学合理的保护资源和保护环境，提高建筑围护结构的热功能性，大力推广新型建筑墙体材料，如保温砌块页岩烧结墙体材料(烧结页岩多孔砖、页岩空心砖等)保温隔热性能突出，冬天可省煤，夏天空调省电。建筑外墙采用可呼吸幕墙（双层皮、外遮阳），高效保温隔热墙体，植被屋面；采用低辐射镀膜玻璃，有效阻止室内红外热辐射的损失，可见光透过率高，且无反射光污染，允许透过太阳辐射中的近红外线，比同厚度的玻璃节能38％；自洁性玻璃，具超亲水性，能降解有机物，被雨水冲走，保持长久清洁；室内环境控制方面采用自然通风（风压、热压）、空调系统（地板置换通风、个性化通风、冷辐射吊顶）、自然采光（收集反射、光导管、反射板）、遮阳板的自动调节等；绿化引入室内，能源系统采用固体燃料电池、太阳能利用等。
（2）提倡人与自然和谐共生。在建筑设计中，充分利用地块内大量的原生树木，保护其原有的植物共生群落，通过自然的有生命力的植被体系，打造出林荫大道式的宜居社区。居民们可在树下休息、野餐。树木可以通过树叶的网状纤维吸收和过滤有害气体，达到净化空气的目的。
（3）轻污染的公共交通。在节能环保型建筑设计，在小区内提倡“反汽车时代”，用公共交通、非机动车、步行等方式走入，降低汽车密度，配备到区域内的就业、商业区的班车服务体系。
三、建筑设计中新材料的应用
建造技术和建筑设备的发展使建筑不再受到自然环境等客观事物的限制, 朝向、水文、采光、通风、温湿度等均可调节。新的建筑材料的应用使传统建筑的一些问题得以巧妙地解决, 并提高了建筑的质量和环境。
1、在保温材料方面
以往的保温层复合结构由于采用传统的保温材料, 所以厚度较大, 这就带来了一系列的外观上的问题: 窗洞的加深, 层间距的减少等等。而真空隔热板很好地解决了这些问题。它的厚度很薄, 且CO2 排放量小。其外裹有金属和纸质的外壳, 壳间形成真空, 填充有多孔的纤维、泡沫塑料及压缩的硅酸盐。50mm 厚真空隔热板的保温效果相当于200 mm 的普通矿物棉保温材料。作为一种新型、高效的保温材料, 真空隔热板有着广阔的应用前景。玻璃材料的保温技术也是生态建筑节能的关键之一。随着现代科技的不断发展, 在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃、电磁波屏蔽玻璃等。设计者可将它们组合成复合的构造形式, 来达到生态建筑的保温和采光要求。
2、在通风方面
一种新研制的特殊窗框及其开合装置以其低成本、低技术含量成为极具发展潜力的产品。外界空气从窗框的底部进入, 再由顶部进入室内。从而避免过高的空气流动速度, 不会产生令人不适的过高的气流感。窗框内置的噪声吸收板, 可以同时防止冷凝水的侵入并过滤空气。整个结构作用的前提是, 通过风和气体动力的有效作用面积形成足够的压力差。这种结构与普通窗户一样易于清洁。其最大的优点是, 使用者可以通过总线系统及计算机掌握并控制不同通风条件下的能源消耗。
3、在隔热方面
90年代国际上已采用一种透明绝热材料( Trans- parent Insu latedM ater ia l), 简称T IM。它是一种透明的绝热塑料, 可将TIM 与外墙复合成透明隔热墙( Transparent InsulatedW al,l 简称TIW ), TIW 由保护玻璃、遮阳卷帘、TIM层、空气间层、吸热面层和结构墙体组成。T IM 层做成透明蜂窝状, 圆形的蜂窝状可最大限度地节约材料, 蜂窝两侧粘有透明隔片, 使蜂窝成密闭的透明孔, 这样吸热面层不仅可以得到太阳辐射热, 还可以得到TIM 的反射能。TIM 层在黑色吸热面外侧, 在冬季可阻止吸热面向室外散热, 在夏季可避免室外过多的热量进入室内。玻璃内的遮阳卷帘可调节抵达墙面的太阳辐射量。
4、材料技术与结构技术的结合应用
数字技术时代下的建筑材料变得日益复杂和极大丰富,同时结构技术等的飞跃发展使得建筑空间造型不再受材料和结构的限制, 从传统的木结构、石结构到钢筋混凝土结构、钢结构、充气结构以及张拉、悬挂、壳、膜结构等新型技术的发展使建筑无论是在高度、跨度或者是先前未曾有过的地下生态建筑等方面都有了飞跃的发展。新材料新技术的应用使建筑师对建筑的设计手法不再拘泥于传统的韵律、对称等基本手法。通过对强形体进行切割、解体, 使建筑轻量化。
5、开发新的节能能源代替电力
节能灯的运用缓解了部分电力紧张的现象，但每逢夏季，我国南部地区的电力仍是不足。如果建筑住宅在设计初级阶段就将燃气作为电力能源的补充也考虑进去，则将会节省很大电力。由于液化天然气安全、清洁、价格相对便宜而成为燃气空调的首选能源。随着液化天然气工程的引入，我国许多地方都将具备运用这种环保能源的条件。
参考文献：
[1] 雷鸣.论生态学理念在建筑设计中的应用与实现[J]. 民营科技. 2011(04)
[2] 郑鹭龙.新技术和新材料在建筑设计中的应用[J]. 科技致富向导. 2011(27)
[3] 王小华,陈侨.建筑设计与节能措施[J]. 科技信息(科学教研). 2008(24)
[4] 刘定嘉.建筑设计中的幕墙节能设计[J]. 科技风. 2009(17)
【关键词】节能环保建筑设计新材料应用
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
随着不可再生能源的枯竭, 环境问题的日益严重,建筑设计的原则要以人为本, 最大限度地提高能源和材料的使用效率, 减少建设和使用过程中对环境的污染, 充分利用新技术和新材料, 使得建筑不仅满足了人们的需求,而且不能对我们赖以生存的环境造成负面效应, 使建筑和环境都达到可持续、和谐发展。
一、建筑设计与环保节能的关系
住宅建筑设计中的生态平衡、环境保护与节省能源不是孤立的，也不是矛盾的，而是相互影响和联系的。人类可以自主建造舒适的建筑内部环境，但人工化的舒适通常依赖于照明、空调和通风等高耗能设施，且舒适度的提高又往往以耗能的增加为前提条件，这种发展模式带来了当前环境和能源危机，进而威胁到人类自身的生存发展与安全保障。
随着经济的发展、城市化进程的加快、城市居民生活水平的提高，建筑耗能占整个能源消费总量的比重不断上升，每年由于新建和改建建筑，消耗大量能源，带来自然环境的恶化。同时在建设过程中还存在水污染严重、土地资源利用率低、建筑耗材高等严重问题。如不注意防止水、土和空气的污染，绿化与水面严重不足、空气污浊、气温升高、能耗剧增。自然环境的日趋恶化，结果是建筑系统内和建筑系统外的物质良性循环与能量的良性转换受到严重破坏，也就是生态环境受到严重破坏。居住区中的气候设计，不仅仅是一个充分利用自然能源、减少再生能源消耗的问题，也是一个直接处理人与自然的关系问题，实现可持续发展是本世纪人类所面对的巨大挑战。
二、节能环保型建筑设计的要点
1、节能
节能就是要节省建筑的资源消耗和运行能耗，能源的节约与生活的舒适有着微妙的关系。节能已成为21世纪全球发展的关键所在，尤其是在满足我们居住需求的住宅建筑领域。引导节能建筑已持续了20年，但真正的节能建筑少之又少。与发达国家相比，我国单位建筑能耗高，但也说明我国建筑节能的潜力巨大。国家和地方政府推出《公共建筑节能设计标准》，要把耗能大户的建筑能耗降下来，最终告别暖气空调时代。
（1）建筑主体节能。节能环保型建筑设计中，根据不同地区的气候和建筑能耗特点，在兼顾冬、夏，整体优化的原则上，采用各种有效节能途径，如合理布局室内空间、控制不同朝向窗墙比，采用气密性级别较高的外窗，提高建筑围护结构的保温隔热性能，像是给建筑穿上一层棉袄，即使在冬季不用采暖，夏季不用空调的情况下，其内部的温度波动也能控制在较小的范围内；外墙采用垂直绿化的遮阳措施，设计有效的夏季遮阳装置，特别是西向房屋安装外遮阳设施，改善自然通风，从整体上降低建筑的采暖和空调能耗。
（2）优化利用常规能源。在建筑设计中，要因地制宜的进行冷、热源的优化选择，采用辐射板以提高采暖和空调系统的能量转换效率，如低温热水地板辐射采暖技术、电辐射采暖技術等，采取合理的调控方式，节约输配系统能耗，优化照明控制，减少照明能耗，选用适宜能源制备生活热水等。
（3）利用可再生能源。设计节能环保型建筑，要根据建筑类别、气候特点和可再生能源的可利用性选择具体可再生能源技术，如风能利用技术，太阳能采暖、热水、照明技术和地源热泵技术等。
2、环保
生态环境的恶化已威胁到人类的生存和发展，人类要研究发展模式，环境保护、绿色运动、生态环境建设、可持续发展的理念和行动应运而生。绿色将成为建筑设计的主流。在建筑设计中，要做好包括生态环境设计和实际运行两个阶段的生态环境建筑设计，尽可能的少消耗一次性能源，充分利用可再生能源，降低对环境的污染，营造一个健康、安全、高效、舒适、可持续发展的绿色的人居环境。
（1）采用新技术和新材料。在设计中，全面禁止对传统实心粘土墙体材料的生产和使用，科学合理的保护资源和保护环境，提高建筑围护结构的热功能性，大力推广新型建筑墙体材料，如保温砌块页岩烧结墙体材料(烧结页岩多孔砖、页岩空心砖等)保温隔热性能突出，冬天可省煤，夏天空调省电。建筑外墙采用可呼吸幕墙（双层皮、外遮阳），高效保温隔热墙体，植被屋面；采用低辐射镀膜玻璃，有效阻止室内红外热辐射的损失，可见光透过率高，且无反射光污染，允许透过太阳辐射中的近红外线，比同厚度的玻璃节能38％；自洁性玻璃，具超亲水性，能降解有机物，被雨水冲走，保持长久清洁；室内环境控制方面采用自然通风（风压、热压）、空调系统（地板置换通风、个性化通风、冷辐射吊顶）、自然采光（收集反射、光导管、反射板）、遮阳板的自动调节等；绿化引入室内，能源系统采用固体燃料电池、太阳能利用等。
（2）提倡人与自然和谐共生。在建筑设计中，充分利用地块内大量的原生树木，保护其原有的植物共生群落，通过自然的有生命力的植被体系，打造出林荫大道式的宜居社区。居民们可在树下休息、野餐。树木可以通过树叶的网状纤维吸收和过滤有害气体，达到净化空气的目的。
（3）轻污染的公共交通。在节能环保型建筑设计，在小区内提倡“反汽车时代”，用公共交通、非机动车、步行等方式走入，降低汽车密度，配备到区域内的就业、商业区的班车服务体系。
三、建筑设计中新材料的应用
建造技术和建筑设备的发展使建筑不再受到自然环境等客观事物的限制, 朝向、水文、采光、通风、温湿度等均可调节。新的建筑材料的应用使传统建筑的一些问题得以巧妙地解决, 并提高了建筑的质量和环境。
1、在保温材料方面
以往的保温层复合结构由于采用传统的保温材料, 所以厚度较大, 这就带来了一系列的外观上的问题: 窗洞的加深, 层间距的减少等等。而真空隔热板很好地解决了这些问题。它的厚度很薄, 且CO2 排放量小。其外裹有金属和纸质的外壳, 壳间形成真空, 填充有多孔的纤维、泡沫塑料及压缩的硅酸盐。50mm 厚真空隔热板的保温效果相当于200 mm 的普通矿物棉保温材料。作为一种新型、高效的保温材料, 真空隔热板有着广阔的应用前景。玻璃材料的保温技术也是生态建筑节能的关键之一。随着现代科技的不断发展, 在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃、电磁波屏蔽玻璃等。设计者可将它们组合成复合的构造形式, 来达到生态建筑的保温和采光要求。
2、在通风方面
一种新研制的特殊窗框及其开合装置以其低成本、低技术含量成为极具发展潜力的产品。外界空气从窗框的底部进入, 再由顶部进入室内。从而避免过高的空气流动速度, 不会产生令人不适的过高的气流感。窗框内置的噪声吸收板, 可以同时防止冷凝水的侵入并过滤空气。整个结构作用的前提是, 通过风和气体动力的有效作用面积形成足够的压力差。这种结构与普通窗户一样易于清洁。其最大的优点是, 使用者可以通过总线系统及计算机掌握并控制不同通风条件下的能源消耗。
3、在隔热方面
90年代国际上已采用一种透明绝热材料( Trans- parent Insu latedM ater ia l), 简称T IM。它是一种透明的绝热塑料, 可将TIM 与外墙复合成透明隔热墙( Transparent InsulatedW al,l 简称TIW ), TIW 由保护玻璃、遮阳卷帘、TIM层、空气间层、吸热面层和结构墙体组成。T IM 层做成透明蜂窝状, 圆形的蜂窝状可最大限度地节约材料, 蜂窝两侧粘有透明隔片, 使蜂窝成密闭的透明孔, 这样吸热面层不仅可以得到太阳辐射热, 还可以得到TIM 的反射能。TIM 层在黑色吸热面外侧, 在冬季可阻止吸热面向室外散热, 在夏季可避免室外过多的热量进入室内。玻璃内的遮阳卷帘可调节抵达墙面的太阳辐射量。
4、材料技术与结构技术的结合应用
数字技术时代下的建筑材料变得日益复杂和极大丰富,同时结构技术等的飞跃发展使得建筑空间造型不再受材料和结构的限制, 从传统的木结构、石结构到钢筋混凝土结构、钢结构、充气结构以及张拉、悬挂、壳、膜结构等新型技术的发展使建筑无论是在高度、跨度或者是先前未曾有过的地下生态建筑等方面都有了飞跃的发展。新材料新技术的应用使建筑师对建筑的设计手法不再拘泥于传统的韵律、对称等基本手法。通过对强形体进行切割、解体, 使建筑轻量化。
5、开发新的节能能源代替电力
节能灯的运用缓解了部分电力紧张的现象，但每逢夏季，我国南部地区的电力仍是不足。如果建筑住宅在设计初级阶段就将燃气作为电力能源的补充也考虑进去，则将会节省很大电力。由于液化天然气安全、清洁、价格相对便宜而成为燃气空调的首选能源。随着液化天然气工程的引入，我国许多地方都将具备运用这种环保能源的条件。
参考文献：
[1] 雷鸣.论生态学理念在建筑设计中的应用与实现[J]. 民营科技. 2011(04)
[2] 郑鹭龙.新技术和新材料在建筑设计中的应用[J]. 科技致富向导. 2011(27)
[3] 王小华,陈侨.建筑设计与节能措施[J]. 科技信息(科学教研). 2008(24)
[4] 刘定嘉.建筑设计中的幕墙节能设计[J]. 科技风. 2009(17)