广州大学建筑设计研究院 广东广州 510210
摘要：随着社会生产水平的提高，以及人们对气候环境、生活质量的关注，当代中国的建筑行业越来越重视建筑与社会、环境和能源的关系，节能建筑、绿色建筑的概念逐渐成为未来发展的趋势。本文从这些要素分析和研究可持续设计对于当代建筑的意义，以及我国在房屋节能减排方面的现状，提出一些关于节能建筑、绿色建筑设计方面的措施和建议。
关键词：可持续设计；建筑设计
引言：
作为建筑设计师，我们除了有责任为大众提供安全、舒适的生活居住建筑之外，还有一项更大的任务：考虑我们设计的建筑如何去影响并改善这个世界。在传统的建筑设计里，设计师主要是从美观和经济的角度去考虑我们的建筑。但随着人口的增加、工业科技的发展、能源的消耗、气候环境的恶化，我们逐渐认识到建筑在保护生态、环境，调整气候，节约能源等方面会起到十分重大的作用。据美国本土的能源消耗统计，美国超过48%能源消耗和46%的碳排放，都与建筑物的规划、建造、维修和使用直接相关。因此，当我们的设计师调整到这个更加宽广的视野上时，建筑的可持续设计概念就被提了出来。
一、可持续设计
1.1什么是可持续设计
可持续设计是从可持续发展的概念中衍化出来。可持续发展是既要满足当代人的需求，又不对子孙后代的需求构成危害的发展。既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、土地和森林等自然资源，使后代能够持续发展和安居乐业。因此，我们得到可持续设计的概念：“设计应满足人类的需要，同时要保持地球生命的健康”。建筑的可持续设计就是同时应对项目的经济、功能、以及环境三个方面的挑战，也就是说，建筑师不仅需要把建筑做得耐用、合理、美观、经济，而且要保证减少对环境的破坏，合理地融入到周边的生态系统中
1.2可持续设计的原则
可持续设计应遵循对能源“减少使用、再次使用、回收利用”的原则。在整个建筑的使用周期里，包括从它原材料的制造、建造过程及使用过程中的能源消耗，直到它生命终结时，每一个阶段都要符合可持续设计的原则。例如，提高能源效率、取代有害的、非可再生材料，换成可回收的材料；避免使用既不能被回收，放回生态系统当中也不安全的物质。将建筑真正实现人们需求的同时，可以保持或完善自然。
最后，可持续设计还有一个更大的目标就是再生设计：兼顾我们和环境现在和未来的需求，同时修复因为人类的行为而已经遭到破坏的生态系统。例如将城市过去的垃圾处理场改造成公园，恢复其生态系统。这是一个不容易达成的目标，也是我们的最终目标。
下面说一下可持续设计的大致方向。
二、场地问题
建筑首先是选址，理想状态下，从一开始选择场地，就应当考虑很多关键的问题。在设计过程中应该考虑以下三点：
1.连通性：设计时要加强项目、场地、社区和生态系统之间的联系；对于有作用的现有自然系统尽可能少去改变；强化并管理好场地特有的自然特点。
2.本土化：不仅要用利好所在场地的地域特点，还要为之服务。
3.寿命长，适用范围大：既要为将来而设计，又要反映历史。
场地设计是决定能否进行可持续设计的重要环节。建筑或项目如何融入当地的气候、水文、生态系统之中？当地是否有生产使用新能源的可能？是否可能相互补充配套的生产项目一起开发，方便产业之间的回收利用？等等。这都是在建筑和项目建立之初就要考虑到的。
三、被动式措施
关于提高能源的有效使用主要有两大基本途径：被动式和主动式技术。被动式技术较为简单，不用依靠先进的科学技术，没有太多能动的部分，只需要很少的维修和维护，也是我们最为常用的建筑节能方法，早就进入到我们的设计项目当中了，一点也不陌生。它主要涉及建筑的形态、通风采光方式、建筑材料等。
3.1体形系数
体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数越小，意味着建筑物有越少的暴露的表面积，就越节能。所以通常多层的建筑会比单层的更加节能。居住建筑的体形系数通常控制在0.3或以下。
3.2太阳朝向
太阳的朝向与节能和生活的舒适度有很大关系。有利的朝向能有效地利用蓄热来得到热量或者保温。我国位于北半球，所以要求建筑物尽量地向南开窗，并减少北向的开窗面积。把主要的居住及使用空间，例如起居室、卧室等布置在南面，次要的空间如卫生间、楼梯间布置在北面。
3.3窗和玻璃
我国位于北半球，东面临海，主要受到夏季温暖湿热的东南风，以及冬季寒冷干燥的西北风的影响。因此为满足通风和采光要求，建筑物主要向东向南开窗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是开窗面积也不是越大越好；同时，为避免夏季高温，窗户还要做好遮阳的措施。
窗玻璃的传热系数、太阳综合得热系数、可见光透射比、遮阳系数等，也是很重要的节能因素，为在满足采光的同时能得到更好的隔热、保温效果。通常，高温多热的南方多使用单层隔热玻璃，而寒冷的北方多使用双层中空的保温玻璃。
3.4围护结构
屋面是一个建筑物最主要的受热部分；而从热阻的角度看，一个没有任何保温层的墙比完全没有这堵墙的效果好不到哪里去，因此给屋面和外墙加上保温隔热层是必要的。保温材料的选用，涉及到保温性能、经济、健康环保等角度，原来不少高效的保温材料是使用石油沥青产品制成，有毒性、不环保，随着科技的发展会逐渐被新型的生物环保材料所取代。
3.5绿化设计
绿色植物在调节空气、遮阳隔热方面很有作用，在现代的提倡的绿色建筑中越来越得到重视。建筑的绿化设计主要内容包括建筑垂直绿化、种植屋面、实施与后期养护等，是一个整体的概念，它的形式可以是墙面绿化、阳台绿化、花架、棚架绿化、屋顶绿化等。植物的选择必须考虑不同习性的植物对环境条件的不同需要，应根据不同种类植物本身特有的习性，选择与创造满足其生长的条件；并根据植物的观赏效果和功能要求进行设计。
绿化设计能丰富建筑的绿化空间和景观艺术效果，有助于进一步减少建筑物的热岛效应，吸尘、减少噪音和有害气体，营造和改善空间的生态环境，还能保温隔热，节约能源，提高生活使用空间的舒适性。
四、主动式措施
单单被动式技术并不能达到零耗能，尤其是考虑到电气、电子设备等对能源的需求，总会需要用到一定的能源。因此就需要一些积极的技术来降低建筑能耗的方法，寻求使用一些可替代、更高效的新能源，这些就是主动式技术。
4.1太阳能
太阳能是最好的绿色能源，有着随处可见，环保等优点。现在，太阳能集热器已经很普遍的使用了，是一项经过了时间考验的技术，最为常见的是太阳能热水器。太阳能光伏电板则是一种比较新的技术，集热器利用太阳辐射的热能直接加热一种液体，而光伏电板则是通过技术将太阳能直接转化为电能，有着更高的效率和更广泛的应用。
4.2机械系统
制冷和采暖是建筑耗能最多的功能之一，而一个更好的减少能量的办法是移动热量，而不是创造热量。
用热泵通过蒸发液体或者压缩气体的方式，可以从一个位置转移多余的热量到另一个位置。空气能源热泵就是这种例子，加热水温的同时还能给空间制冷。另外一种常见的是地源热泵系统，通过与相对恒温的大地交换热能来加热或冷却空间。
还需要一种能量分配体系。传统的送风系统的缺点是热空气会膨胀上升，冷却的空气会下沉，这种上热下冷的方式不符合人们舒适角度，需要采用一些新的技术，比如干湿分离空调方式、盐溶液调湿新风机、冷庭冷辐射地板、热交换通风机等，这些控制空调系统用一种新的辐射散热系统来达到理想的取暖方式。
另外，通过连入电网的光伏系统多联机，缓解夏季炎热的白天造成的大用电量消耗。
4.3光与照明
根据建筑的照明要求，合理利用天然采光和采用节能高效、便于管理的照明控制措施。使用紧凑型荧光灯、LED灯等技术，相比起传统的白炽灯有着工作效率低、发热量大、寿命短等缺点，有着巨大的节能优势。当然，最好的照明依然是自然光，设计建筑时充分利用好自然光源，配合建筑的采光用电特点设计出合理、智能的控制照明系统，有助于减少建筑能耗，提高节能效果。
五、经济与材料
建筑过程中会消耗大量的自然资源，经济、合理地利用这些资源，使用可回收材料以再利用是十分重要的。使用可回收材料，可以直接循环利用而不是被拆除废弃，对于降低造价和减轻环境压力很有帮助。再生材料则是经过专门处理后用到其他地方。开发新型材料比如生物塑料等，可以分解成能够变回大地的物质，与一般的不可降解的塑料不同。
减少建筑物中材料的使用，可能通过提高建造效率、通过设计来改善材料的使用率、或者合理利用尺度建造更紧凑的空间。近来，装配式建筑作为一种更高效快捷的方式逐渐进入我们的视野。相比传统的现场施工，这种在封闭的受控状态下大规模生产预制建筑构件的方式，不仅有效地降低建筑造价成本，提高生产效率，还能减少建造的时间。3D打印技术也是一种新款的前沿技术。
六、结语
可持续设计的未来
可持续设计不是倒退到简单的建筑形式、使用自然材料、回到古老的建筑技术这种机械的环保观点，它依靠更先进的科学技术，更新的建造方法，使人与建筑与环境有机的结合在一起，有着广阔的未来。同时，我们应该建立一套可量化的评价标准，有效地指导建筑师们去进行可持续设计。
参考文献：
[1] 可持续设计要点指南/（美）大卫·伯格曼 著；江苏科学技术出版社，2014年
[2] 可持续设计：生态、建筑和规划/（美）丹尼尔·威廉姆斯 著；华中科技大学出版社，2015年
[3] 被动式建筑设计：技术与应用/上海现代建筑设计（集团）有限公司技术中心 编著；上海科学技术出版社，2014年
论文作者:邓汉强
论文发表刊物:《防护工程》2017年第6期
论文发表时间:2017/7/13
标签：建筑论文; 可持续论文; 技术论文; 节能论文; 建筑物论文; 环境论文; 被动式论文; 《防护工程》2017年第6期论文;