嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)綠色建筑的研究與展望

    據(jù)資料顯示，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑耗能占社會(huì)總能耗的30%-45%，我國(guó)目前建筑能耗占社會(huì)總能耗的比例正逐步上升到30%，單位建筑面積能源消耗為發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍多。我國(guó)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季建筑采暖能耗巨大，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的11.5%，占采暖地區(qū)全社會(huì)能耗的 20%以上，一些嚴(yán)寒地區(qū)的城鎮(zhèn)建筑能耗高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)總能耗的50%以上。同時(shí)，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)城市采暖期空氣污染嚴(yán)重，居民健康狀況要比非采暖期下降2-3個(gè)級(jí)別。就國(guó)際形勢(shì)而言，我國(guó)建筑節(jié)能形勢(shì)非常嚴(yán)峻，而就我國(guó)建筑耗能狀況來(lái)看，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)倡導(dǎo)綠色節(jié)能建筑勢(shì)在必行。

1   綠色建筑的節(jié)能環(huán)保

1．1建筑保溫隔熱性能的改善

    嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)建筑物有效利用能耗的程度，取決于外圍墻體、門窗、以及屋面的保溫隔熱性能，這些部位的熱量損失要占采暖產(chǎn)生能量的1/3以上。因此，如果能夠提高各個(gè)位置保溫隔熱能力，便可從一定程度上提高能源利用率，增加冬季舒適度，減少不必要的能源浪費(fèi)和污染。維護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括墻體、門窗，和屋面，從這三個(gè)部分，筆者總結(jié)出幾種提高保溫隔熱性能的方法。

1．1.1墻體節(jié)能

墻體節(jié)能主要體現(xiàn)在外墻保溫隔熱性能的提升上，可以在墻體內(nèi)部安裝保溫層，構(gòu)成內(nèi)部保溫、夾心保溫和外部保溫幾種形式。
    內(nèi)保溫是指將保溫層布置在外墻內(nèi)側(cè)，這樣可以降低裝飾面及保溫材料的防水、耐候性要求指標(biāo)，且施工較方便。但是實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，外墻內(nèi)保溫占用室內(nèi)面積，圈梁、構(gòu)造柱等會(huì)引起熱橋，增大熱損失，而且有冬季潮濕發(fā)霉現(xiàn)象，因此使用方面受到一定限制。        夾心溫是將保溫材料置于外墻中間，起到對(duì)建筑的保溫隔熱效果。近年來(lái)在嚴(yán)寒地區(qū)得到一定應(yīng)用，但是由于墻體厚，內(nèi)外層墻體需要有復(fù)雜的拉結(jié)手段固定，施工質(zhì)量和抗震措施等方面不好控制，因此有待于研究和改進(jìn)，實(shí)際中應(yīng)用不多。

    外保溫的建筑室內(nèi)溫度適宜，適合對(duì)采暖和空調(diào)有要求的建筑，在新建的建筑和改造之后的建筑墻體中都可以布置。其優(yōu)點(diǎn)有很多，比如：避免熱橋、冬暖夏涼、延長(zhǎng)墻體壽命、方便裝修等等。外保溫墻如今發(fā)展迅速，在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)應(yīng)用效果顯著。

1. 1.2門窗節(jié)能：

    門窗部位絕熱性能差，冬季室內(nèi)的熱能很大部分是因此流失的。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要合理控制窗墻比，盡量減小門窗尺寸，提高門窗的氣密性。為了更好地提高門窗保溫效果，建議安裝新型的節(jié)能門窗，這樣既可以保證合理的采光通風(fēng)，又達(dá)到了很好的防止溫度散失的效果。現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的有中空玻璃窗、真空玻璃窗和低輻射玻璃窗等。

1. 1.3屋面節(jié)能：

    屋面的保溫隔熱層在屋面節(jié)能中起到重要作用，因?yàn)槲輧?nèi)熱氣流向上，屋外冷氣流向下，屋面起到隔絕冷熱氣流交換的作用。在屋頂合理布置保溫隔熱材料，這樣可以起到很好的室內(nèi)保溫隔熱效果，而且投入不多。為了避免屋頂自重太大，坡屋面一般可以鋪設(shè)一層質(zhì)量較輕的優(yōu)質(zhì)保溫材料，平屋面上鋪設(shè)擠塑聚苯板與加氣混凝土的復(fù)合材料。

1．2 綠色建筑的合理布置形式

建筑節(jié)能除了要求提高建筑自身的保溫隔熱效果外，還需要合理地布置建筑形式。
    嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)冬季風(fēng)力大小和方向，對(duì)建筑能耗影響較大，在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)以選擇南向、南偏西、東向?yàn)樽罴?。另外，考慮到各地的地形地貌及氣候不同，需要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，安排最合理的建筑朝向。
    建筑體形系數(shù)對(duì)建筑能耗的影響也很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，體形系數(shù)每提高1%，能耗指標(biāo)約增加2.5%。因此，將建筑體形系數(shù)盡量控制在較低的范圍內(nèi)，對(duì)建筑節(jié)能會(huì)起到一定的效果。建筑的平面形狀是影響體形系數(shù)的重要因素，如圖1所示，建筑底面積和高度相等，平面形狀不同的情況下，建筑體形系數(shù)差別很大，這就在一定程度上影響了建筑的能耗。因此，在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)，應(yīng)該盡量選擇平面規(guī)整緊湊，進(jìn)深大的建筑形式。

圖一 建筑平面形狀與體形系數(shù)的關(guān)系

1.3 開發(fā)利用新能源

    綠色建筑提倡開發(fā)和利用新能源，最大限度地減少建筑對(duì)環(huán)境的污染，提高人民的生活質(zhì)量。哈爾濱辰能·溪樹庭院項(xiàng)目在建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，就很好地考慮了環(huán)保與節(jié)能。該建筑采用的部分冷源和熱源是地?zé)嵯到y(tǒng)提供，地?zé)崮苁墙陙?lái)世界普遍提倡的綠色環(huán)保能源，既能保證正常的采暖供應(yīng)，又能減少煤炭等環(huán)境污染物的燃燒，在很大程度上達(dá)到了綠色環(huán)保的要求。嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)冬季漫長(zhǎng)寒冷，煤炭能源消耗較大，如果新型綠色能源能夠廣泛普及，對(duì)環(huán)境的改善會(huì)起到十分顯著的影響。
    如今備受關(guān)注的太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗际蔷G色建筑提倡的綠色資源。在建筑的設(shè)計(jì)和規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)盡量主動(dòng)推廣新能源的利用，讓建筑與環(huán)境做到和諧共生。

1．4綠色建筑材料的回收利用與新型結(jié)構(gòu)形式的推廣
    在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)要考慮長(zhǎng)期計(jì)算成分，重視綠色建筑后期對(duì)材料的回收利用，而不僅僅只是考慮工程本身所花費(fèi)的成本。近年來(lái)，各種新型建筑結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)，不但在功能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)，在材料利用方面也充分證明了節(jié)能環(huán)保的效果。這里介紹一種新型建筑結(jié)構(gòu)——屈曲約束支撐。
    屈曲約束支撐(buckling一restrainedbrace簡(jiǎn)稱BRB)是一種應(yīng)用在建筑抗震中起到支撐作用的結(jié)構(gòu)，它相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑支撐，有十分優(yōu)異的性能。屈曲約束支撐在極限受壓狀態(tài)下會(huì)屈服，但不至于屈曲，這樣就保證了大震狀況下，支撐仍然保持原有的形態(tài)，而不會(huì)導(dǎo)致彎曲變形，失去作用。安裝BRB支撐的框架結(jié)構(gòu)會(huì)明顯提高結(jié)構(gòu)剛度和延性，由于其受壓時(shí)屈服而不屈曲的優(yōu)良性質(zhì)，能夠明顯發(fā)揮鋼材的滯回消能的能力，在建筑抗震的應(yīng)用中，起到很重要的作用 。（BRB結(jié)構(gòu)組成形式及安裝方法如圖2）

     提高建筑的抗震性能可以通過(guò)傳統(tǒng)的增大框架梁柱尺寸、提高混凝土強(qiáng)度來(lái)達(dá)到目的，但是這樣的做法大大增加了混凝土的用量，造成材料浪費(fèi)，而且應(yīng)用過(guò)的混凝土重新回收利用的過(guò)程復(fù)雜，但是BRB可以填補(bǔ)這個(gè)缺陷。BRB是一種可回收的新型建筑材料，在有效地提高框架抗震能力的同時(shí)，減少了不必要的材料浪費(fèi)。當(dāng)建筑物被拆除或支撐損壞之后，BRB仍然可以回收制造，再重新利用。這就在一定程度上既節(jié)約了資源，又實(shí)現(xiàn)了建筑材料回收再利用的目的，真正符合了綠色建筑倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展的主題。

圖2  屈曲約束支撐構(gòu)造及安裝

    類似于BRB的其他新型建筑材料還有很多，如果在建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中充分考慮運(yùn)用新型的綠色環(huán)保材料，便一定能在節(jié)能環(huán)保方面取得重要的成就。

1. 5綠色建筑的發(fā)展需要軟件和硬件共同開發(fā)
    綠色建筑的發(fā)展如果要取得成效，需要軟件和硬件的共同開發(fā)。為了推廣綠色建筑理念，國(guó)家對(duì)建筑技術(shù)的規(guī)定、規(guī)范的編制、成本的評(píng)估、質(zhì)量的審核等方面做出的努力，就是硬件的開發(fā)。在這些硬件的開發(fā)上，國(guó)家已經(jīng)已經(jīng)花費(fèi)了很多精力，接下來(lái)要大量投入的是軟件的開發(fā)。國(guó)家為了更深入地對(duì)綠色建筑進(jìn)行研究，大力發(fā)展綠色人文、倡導(dǎo)綠色知識(shí)普及、培養(yǎng)綠色科研優(yōu)秀人才，這就是軟件的開發(fā)。如果一個(gè)國(guó)家只對(duì)硬件方面作出努力，而不注重人文教育方面的軟件開發(fā)，那么綠色建筑的發(fā)展只會(huì)停滯不前。因此，我們?cè)谧龊糜布_發(fā)的同時(shí)，一定也要做好軟件的發(fā)展，將綠色建筑文化深深地融入全民教育中，并注重培養(yǎng)綠色文化研究的先進(jìn)人才，鼓勵(lì)綠色建筑文化的創(chuàng)新與發(fā)展，讓綠色建筑的推廣可持續(xù)性、有效性地發(fā)展下去。

2  綠色建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

    綠色建筑如今正在向一個(gè)逐漸成熟的方向發(fā)展，綠色建筑產(chǎn)業(yè)也開始在我國(guó)生根發(fā)芽。綠色建筑產(chǎn)業(yè)被大致分為三個(gè)階段：
    第一階段產(chǎn)業(yè)：工程與技術(shù)研究，建筑外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和設(shè)備研發(fā)、教育培訓(xùn)等。
    第二階段產(chǎn)業(yè)：綠色建材、節(jié)能環(huán)保設(shè)備、綠色建筑業(yè)等。
    第三階段產(chǎn)業(yè)：綠色建筑的營(yíng)銷、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等。
    我國(guó)正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，努力地推進(jìn)工業(yè)化、新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程，綠色建筑與這些方面息息相關(guān)。綠色建筑不僅會(huì)帶動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，改善建筑材料的循環(huán)利用。而且在建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃過(guò)程中，產(chǎn)生的一大批建筑產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)家的GDP有很明顯的帶動(dòng)作用。