生态节能建筑设计分析

摘要：环保低碳是现代生活的主调，房屋建筑作为人类生活的必要场所，生态节能是建筑设计发展的必然趋势，方案设计阶段的生态节能设计则是其中的关键所在。
关键词：生态节能；规划设计；布局；可再生能源
引言
随着社会的发展，人们生活水平的提高，资源的短缺。从可持续发展的方针出发，绿色生态建筑愈来愈受到世人的青睐，“生态节能”已经成为建筑领域发展的主要趋势，然而，很多建筑师认为生态节能只是在建筑材料与构造上采取措施而已，其实不然，方案设计阶段的生态节能恰恰是建筑节能的关键。如今我国建筑正处在由数量向质量转变的重要时刻，建设生态节能是建筑品质提高的重要标志，也是中国建筑业转向可持续发展的重要切入点，因此建设生态节能住宅是21世纪中国建筑的发展目标。本文从建设选址、布局、朝向、间距等方面进行深入研究，将生态技术和节能科学运用到建筑规划设计中，以提高能源利用率。

1、生态节能建筑的概念

生态节能建筑是根据自然环境，综合运用生态学、建筑学，并遵循气候特点设计的一种节能方法，在保证舒适、健康的室内外热环境基础上，从人、建筑、自然所构成的整体环境出发，对建筑规划设计和单体设计，采取科学有效的节能措施，最大限度地减少建筑对能源的需求，使建筑与环境之间成为一个有机的低能耗建筑。生态节能建筑具有节能和利用再生资源的典型特征。节能原理是通过技术措施减少能源消耗，提高能源利用效率，并充分利用可再生资源，包括太阳能、地热能等，减少对于不可再生资源的依赖。

2、生态节能建筑的规划设计

2.1生态节能设计原则

首先注意与自然环境的结合和协作，使人的行为与自然环境的发展取得同等地位，这是生态节能设计的最基本内涵。善于因地制宜地利用一切可以利用的因素和高效地利用自然资源。以及重视自然生态环境的特点和规律，确定“整体和生态优先”的原则，加强自然环境的利用。还要注重生态建筑的地方性。

2.2生态节能设计

根据上述原则，建筑规划应有利于冬季利用日照并避开主导风向和夏季自然通风，这就需要深入研究以下要素，减少室内热环境质量对设备的过分依赖。

2.1气候特征

我国居住建筑根据气候特点的不同，将全国划分为五个气候区。各个区域气候条件差别非常大，要求在北方地区节能设计的重点是冬季保温，南方地区主要是夏季隔热，而中间则是冬冷夏热地区。现有建筑较少采暖设备，靠空调改善热环境，能源消耗大。因此在进行节能设计时要区别对待各地区的不同气候条件，充分利用太阳能、风能等自然因素，最大化利用区域气候的潜在优势。

2.2建筑选址

建筑基地宜选在有良好日照和自然通风条件的地块。不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹地等处，因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。另外在临近大水面等条件下，可能形成特殊的热微气候。
坡地对建筑节能的影响，主要是日照得热和通风两个方面，效果因坡向和坡度大小而不同。若坡向为南向或接近南向，则利于冬季太阳得热，提高容积率。若坡向与夏季主导风向一致（60°范围内），则利于夏季的自然通风。若坡向为北向或接近北向，为减少建筑物之间对日照的遮挡，建筑宜以点式为主。

2.3建筑群布局

（1）建筑群的平面布局，可以通过以下建筑手法改善日照条件：
①多排多列楼栋布局中，宜采用错列式、斜列式及自由式等形式，利用山墙空隙争取日照，不宜采用不利于自然通风的周边式和并列式布局；
②条形建筑采用错位布局，利用山墙间隙提高日照水平；
③当南北与东西向建筑围合时，只要组合得当，也有利于争取较长日照；
④点、条组合布局时，应将点式建筑错位后布置在朝向较好位置

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，条式布置其后，利用山墙争取日照；
⑤冬季严寒地区，可利用组团建筑的布局，封闭西北向，使得建筑群的组合避开不利风向，建立气候防护单元体系。
（2）建筑群的竖向布局，避开不利风向，减少冷空气对建筑的渗透是建筑群竖向布局的重点。主要避风手段有：
①利用建筑组合将较高层建筑背向冬季寒流风向，减少寒风对中、低层建筑和庭院的影响；
②设置防风墙、板以及防风林带之类的风障设施；
③当低层与高层建筑布局时，应避免局部疾风入侵时形成风流旋风洞和风槽也有同样的特点。

2.4建筑朝向与通风

我国大部分地区正东向或正西向的房屋同正南的房屋相相比，全年综合耗电量约增加 20%。因此南北朝向是最有利的建筑朝向。朝向的选择还要受其他因素的制约，若以正南向垂直墙面所获日照强度为 100%，偏东西±15°为±30°为 88%，则认为生态节能建筑的朝向偏角在 15 之内时，都属于好朝向。在实际运用中，还须进一步核对季节主导风向。因此，应避免建筑长轴垂直于夏季主导风向（即风向入射为零度）。所以规划朝向应与夏季主导风向形成一个角度，最好控制在 30°～60°之间。

2.5 建筑间距和建筑密度

建筑间距是指一年中太阳高度角最小的冬至日为其准点，满足北向底层房间获得照时南北房之间的外墙间距。在实际设计中不宜只为满足日照间距而选择不利朝向，牺牲日照质量。必须研究在保证节能效益的前提下提高建筑密度。其最直接有效的方法是适当缩短南墙面的日照时间，提高日照质量。此外在建筑单体设计中，还可以采用南高北低的退层设计或斜坡屋顶处理、降低层高等方法有效地缩小建筑间距，提高建筑密度。

2.6 绿化和水面

绿化率是生态节能住宅的一个重要指标，要求不低于 35%。绿化系统可有效地改善建筑的热微环境，具备防晒、防尘、调节气候等生态功能。据实测，夏季草地的平均表面温度比沥青地面低 7℃，比混凝土地面低4.4℃。在改善室外空气质量方面，乔木效果最好，灌木次之，草地最差。因此小区绿化在保证绿化率的同时，考虑乔、灌、草相结合，在建筑的东、南、西侧多栽植落叶乔木，以便夏季的遮荫降温，冬季的日照充足。另外在步行道、停车坪等处，可以采用草地砖。
绿化型式除了地面种植外，还有墙面、屋顶、阳台、窗台甚至室内附在墙面，可缓和阳光直射，降低墙面的温度，降温效果可达 3～7℃。对东、西日照的建筑来讲，墙面绿化更具有实际意义。此外对造型呆板、质地粗陋、色何须深暗的建筑起着美化作用。屋顶绿化，具有保温隔热节能作用，是值得推广应用的节能措施。在隔热上除了土壤的隔热效果外，由于植物的蒸腾作用和绿荫效果，能够发挥很高的隔热效果外，由于植物的蒸腾作用和绿荫效果，能够发挥很高的隔热效果；在保温上由于绿化屋顶结构的热化，具有使绿化保持持续性的较好效果。

3、可再生能源规划设计

可再生能源是可循环利用的清洁能源，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源。因此，在生态节能规划设计中，除了考虑减少建筑能源散失外，还要充分考虑利用太阳能、地热能等可再生能源。

3.1 地热能应用

地源热泵以大地为热源和热汇，通过埋入地下的换热器与大地进行冷热交换，减少空调系统对地面空气的热，且不向外排放废气、废水、废渣，是一种理想的“生态节能技术”。与地面上的环境相比，地热源温度较为恒定，可以分别在夏冬两提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。在冬季，地源热泵将大地中的低位热能提高向建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相当，冷暖负荷基本相同，用同一系统，可以充分发挥地下蓄能的作用。

3.2 太阳能利用

生态节能建筑的太阳能应用主要是通过被动式太阳能设计方式进行，主要有：直接受益式，即利用阳光透过窗户照入室内并设置一定的贮热，调整室内的温度；对流环路式，是将建筑围合体设计成“双星系统”，通过向最侧开口部分玻璃后的空气层在太阳能作用下形成热循环，整体性地加热住宅外壁；蓄热墙式，主要由混凝土、空气层、密闭玻璃部分组成了太阳能“空气加热器”；附加日光间，是结合封闭阳台，设置物理、政策法夫等多个专业领域，需要多个行业部门协同行动下才能实现。况且我国占地面积大，自然资源与能源的储备和环境生态状况也不一样，各地区有明显的地域差异与特点，因此建筑生态节能的设计需要各部门的配合，不能采用一个模式、一个标准。如今国家的建筑节能设计标准已经开始实施，一些相应的地方法规也相继制定，开发商和建筑师也应及时强化生态节能意识，会同政府职能部门、材料研发商等，大胆创新，积极实践，将生态技术和建筑节能科学运用到建筑设计中，达到充分提高能源利用率。
结语：
从建筑设计的角度出发，从环境、生态、节能意识中去分析，从建筑选址、布局、朝向、建筑间距和太阳能利用等方面进行深入研究，将生态技术和建筑节能科学运用到规划设计中，以提高能源利用率。强调建筑规划应结合当地的气候因素和场地因素，充分利用以自然采光通风为主的生态环境，同时，尽可能利用可再生能源的潜力，综合性进行节能规划设计，形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。
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