绿色建筑技术在建筑设计中的优化探析 黄泺

发表时间:2020/12/4   来源:《基层建设》2020年第23期   作者:黄泺
[导读] 摘要:现如今,很多建筑的设计都会以保护环境为主,相关设计人员更是贯彻可持续发展理念,这是当前建筑企业的首要发展目标。
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        摘要:现如今,很多建筑的设计都会以保护环境为主,相关设计人员更是贯彻可持续发展理念,这是当前建筑企业的首要发展目标。虽然绿色建筑设计技术在建筑行业中得到广泛的应用,但是实际操作与理念的结合还是需要一定时间适应的,因此,这对相关的设计人员也提出更高的要求。本文对建筑设计中应用绿色建筑技术的积极作用作出概述,而后分析绿色建筑技术在建筑设计中的优化结合要点,在此基础上研究绿色建筑技术在建筑设计中的应用案例。为建筑设计人员提供参考。
        关键词:绿色建筑;建筑设计;照明设计
        0 引言
        随着我国低碳经济的不断实施和发展,绿色环保理念已经成为绿色建筑得以健康稳定发展的必然要求。要想促进我国建筑事业能够更好地满足当今社会时代的发展需求,则必须加强绿色建筑施工技术在建筑设计中的有效结合,并对此不断进行优化,以实现绿色环保、低消耗的理想目标。文章结合笔者自身实际经验,详细分析了绿色建筑技术在建筑设计中的重要性,并针对其优化与结合,提出了自己的观点和意见,希望对相关建筑企业有所帮助和指导。
        1 绿色建筑设计基本原则
        绿色建筑的最终目的是为了体现出人与自然的和谐相处,继而打造一个双赢的局面,所以在相关建筑设计工作中,需要遵循这样几个原则:第一,站在人本理念的角度,实现建筑材料利用率的最大化。第二,降低能耗资源,做到系统性规划。第三,考虑到气候的适宜性,结合因地制宜。根据现场情况做到具体问题具体分析,这对绿色建筑的发展极为有利。基于此,在进行高层绿色建筑的设计工作中,相关人员首先要考虑的就是地理位置,经过设计人员的系统性规划,确保设计出来的建筑要满足当地的气候以及环境因素,这样才可以减少建筑带来的环境问题,当然,如果想要做到零污染,这也是不太现实的。即使在建筑的建设过程中利用更多的新技术和环保型材料,也只能够做到将其对环境的影响降到最低。
        2 绿色建筑技术在建筑设计中的重要性
        2.1  促进资源节约型社会的更好建设
        在社会经济不断进步和发展的影响下,人们的生活水平得到了有效提升,但是随之而来的环境污染和资源消耗问题也变得越来越严重,对人们生活质量的提高和社会的发展有着不利影响。想要使后一代有一个更好的生活环境,建立资源节约型社会,必须及时采取合理有效的措施解决这一问题,通过绿色技术和相关方法的合理运用,可以减少一定的建筑成本,提高资源的利用率,将能源的浪费现象做到有效避免或减少,促进节约型社会得到更快、更好的建设。
        2.2  促进建筑行业的稳定可持续发展
        就我国建筑行业的发展来说,在一定程度上对我国国民经济的发展有着直接影响。随着人们生活质量和水平的日益提升,其需求也在不断增加,特别是对于建筑风格的要求标准变得越来越高。随着绿色建筑理念的不断提出和实施,不仅提高了建筑设计的技术含量,而且打破了传统建筑发展体制的限制,推动着建筑行业的稳步发展。从目前的规划中可以看到,预计到 2050 年为止,我国的城市化率必须由以往的 30% 上升到70% ~ 80%,这也就要求我国的城市化率每年必须上涨 1% 左右,这样到 2050 年后,无论是城市规模,还是城市的建设量都将会带给人们惊人的一幕。而在这一过程中,必须将绿色建筑技术做到有效应用,以此来减少能源消耗,促进我国建筑行业理想发展目标的实现。
        3 绿色建筑技术在建筑设计中的优化结合要点
        3.1 应用绿色规划方案
        建筑的总体设计规划对于建筑的能耗情况具有决定作用,同时建筑设计规划也是一项具有较强系统性与综合性的工作,具体内容包括建筑的选址以及建筑内部各个系统的设计。在目前的绿色建筑规划设计工作中,可以有效利用 BIM 技术对建筑的周边环境以及建筑形态进行模拟。BIM 技术在建筑设计中主要依靠 Revit 等软件,具体功能包括 3D 建模和数据分析等方面,具备模拟性、可视性与协调性等优势,在建筑规划设计中应用 BIM 技术,能够确保后期施工的有序进行。
        3.1.1 建筑选址与环境考察
        建筑的设计过程中,选址与环境考察是进行科学规划设计的前提。在绿色建筑设计理念下,可以应用BIM 技术对建筑进行科学的规划选址,并结合相关的调查资料,对建筑周边环境作出模拟,从而制定合理的规划布局方案。根据当地的气候、光照、自然景观等条件,对建筑结构作出恰当安排。比如在水文地质方面,可以应用BIM 技术分析建筑物是否容易出现局部沉降问题,在设计过程中加以有效预防。还可以利用BIM技术对建筑光照情况作出分析,在此基础上制定合理的采光设计方案,对自然光加以充分利用,并将灯具布置于合理位置。此外还包括运用 BIM技术建立三维模型,根据建筑周边通风条件分析室内通风情况等方面。


        3.1.2 内部设计
        在绿色建筑的内部设计中,可以应用 BIM 技术,对建筑物能耗等情况作出系统分析。比如可以将建模软件 Revit 与能耗分析软件 Ecotect 结合使用,对建筑的能耗情况进行可视化模拟,调整其中的不合理的参数,确保其符合绿色建筑节能设计标准。在给排水管道布局以及给排水附属设施的安装上,也可以事先通过 BIM 软件进行模拟,避免实际施工时安装冲突的问题。
        3.2 采用绿色建筑技术
        在建筑内部各个系统的设计上,也应采取绿色建筑技术对其进行优化设计,具体可以包括通风采光系统、围护系统、照明系统等方面。
        3.2.1 门窗幕墙设计
        门窗是建筑能耗的重要部分,在建筑总能耗中占有 50%左右。绿色建筑设计理念下需要保证门窗的传热系数与空气渗透系数符合国家相关规定。门窗和幕墙的设计上具体可以从以下几方面优化节能环保效果。
        在门窗的设计上:①要正确选择窗墙比与窗型。一般情况下门窗的能耗在外墙的 6 倍左右,在窗墙比较大的情况下,会造成建筑物能耗的显著增加,不利于实现建筑节能。窗型对于建筑能耗以及门窗成本都具有一定程度的影响,在窗型的设计上,需要依据少框架、多玻璃、小开启、大固定的设计原则,对于降低能耗与提高采光水平都具有积极作用。②需要确保门窗的气密性良好。门窗设计中要选择性能良好的密封材料,通常情况下应选择弹性良好的松软材料,在粘接性能方面,聚硫胶、聚胺脂胶与硅酮胶要强于热熔丁基胶和聚异丁烯。③要合理选用门窗材料,目前我国应用较为广泛的门窗材料包括铝合金节能门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢节能门窗等,玻璃材料上可以选择中空玻璃等环保材料。建筑幕墙主要发挥遮阳与保温作用。在幕墙的设计上,可以应用中空双层玻璃材料提升保温效果,其原理在于减少玻璃内部空气对流,从而降低热传递与能量交换。对于遮阳设计,由于不同建筑之间具有显著差异,因此在建筑幕墙的设计上也应选择不同形式。其中包括挡板式、格栅式、水平式、垂直式、遮阳帘等种类。具体设计时应依据《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》(JGJ/T 151—2008)的规定进行设计。
        3.2.2 暖通空调设计
        暖通空调在我国建筑能耗中占有 20%左右,因此建筑暖通空调的设计对于实现建筑节能具有重要作用。暖通空调的设计上可以应用以下几种技术手段:①热能回收技术,其核心部分为换热器的应用,主要包括金属壁换热器、热管换热器、转轮式换热器、板翅式换热器等,目前热管换热器由于具有热传递速度快、控制简单等优势,在空调系统热回收中得到了较为普遍的应用。②变频技术,其原理主要是通过改变供电频率,对电动机转速进行调节。比如对于中央空调系统,一般采取冷热源制冷主机变频控制、冷冻却水泵变频控制两种变频控制方案。
        3.2.3 照明设计
        建筑照明系统的设计上也应采取节能环保设计方案,降低建筑总体能耗。进行设计时需要事先开展市场调查工作,对不同光源的特点进行深入了解,还应科学计算三相平衡、照度与光照曲线等数值。此外也可以应用智能控制系统,对建筑照明系统进行有效控制。例如某照明控制系统能够利用光敏元件采集光照强度,进行模数转换发挥控制作用。硬件设计主要包含微处理器模块、模数转换模块、按键模块、液晶显示模块与继电器控制模块,软件设计上利用 C 语言编程,并通过定时器实现各个功能的设置,具有液晶显示、按键手动控制等功能。
        4 绿色建筑技术在建筑设计中的应用案例
        目前我国许多地区都对绿色建筑设计理念进行了实践。比如某高校内一栋建筑的设计上,有效结合了被动式超低能耗建筑设计理念与绿色建筑集成技术。该建筑占地面积 561.33m2,容积率 0.39,总能耗59847kWh/年。建筑屋面保温采用 300 厚挤塑板,每层 100 厚分三层错缝铺设,设计传热系数为 0.1W/(m2•k)。
        外墙设计上,东、北、西向外墙采用 200 厚砌块加两层各 140 厚石墨聚苯板外保温。外门窗设计上,中心外窗采用三层 Low-E 玻璃,玻璃间充氩气,玻璃间隔条采用非金属间隔条。玻璃的太阳能总透射比 g≥0.45。窗框为塑料型材并填充高性能发泡保温芯材。整窗传热系数 K 值达到0.8W/(m2•k),外窗的气密性为 8 级。同时该建筑的机电系统与可再生能源系统采用主动式设计,包括双源热泵与箱变水箱采暖系统、地道新风及排风余热回收系统、可再生能源系统、中水系统与节水灌溉等。通过综合应用各类绿色建筑设计技术,取得了良好的节能效果。
        5 结论
        绿色节能建筑设计是当前建筑设计的重要发展趋势。在建筑规划方案的制定以及建筑技术的选择上,都要对绿色环保理念进行全面落实,从而对建筑设计作出进一步优化。
        参考文献:
        [1]申高翔.BIM 技术在绿色建筑设计中的应用[J].住宅与房地产,2019(3):20.
        [2]王莎莎,祖卓红,郝雨楠.绿色节能技术在建筑门窗幕墙设计中的应用探讨[J].门窗,2016(9):6-7.
        [3]余志刚,艾信友,叶会发,等.节能照明自动控制系统的设计[J].科技创新与应用,2017(8):19.
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